议晶体三极管的工作状态

议晶体三极管的工作状态 2012-07-19################2012-07-19########2012-07-19########夏红钗施晓钟 浙 江 省 嵊 州 市 中 等 职 业 技 术 学 校 议晶体三极管的工作状态浙江嵊州 ,312400[摘 要] 用结偏置的判定法、电流关系判定法和电位判定法三种方法来判定晶体三极管的工作状 态, 以及三极管的放大工作状态的应用、饱和与截止工作状态的应用。 关键词工作状态 发射结 集电结 放大 截止 饱和 反相器 [] 晶体三极管是电子线路中的一个重要元器件, 按半导体类型分类, 有 NPN 型和 PNP 型; 可以用锗材料制造, 也可以用硅材料制造。 三极管的工作状态是正确地运用三极管的前提和基础。本文针对三极 管工作状态的判断方法及在不同工作状态下三极管的应用作一个阐 述。 三极管根据发射结和集电结偏置状态的不同, 其工作状态可分为 截止、放大和饱和三种。怎样判定三极管处于何种工作状态可用下述 三种判别方法中, 第三中常用于实验测定, 而第二种则常 用于解 三种方法。 题过程中。 一、三极管结偏置的判定法 下面用第二种判定法对三极管工作状态分析计算。 三极管发射结、集电结的偏置和管子工作状态的关系示于表一。例 型三极管接成图例 所示的三种电路, 试分析电路中三 1.NPN 1 极管处于何种工作状态。设 V 的 V =0.7V。 BE 二、三极管电流关系判定法 三极管的 电流和工作状态间的关系如表二所示。其中的参量 IBS称为三极管临界饱和时基极应注入的电流, I大小为 BS I=( V- V) /βR BSCCCESC 解: 根据以上介绍的判定三极管工作状态的第二种方法, 通过比较基 极电流 I和 I的大小来判定图 1 中的三极管 V 的状态。 B BS 通常对硅管而言, 临界饱和时三极管集电极、发射极间的饱和压 图 1 ( a ) V=0.7V, 深饱和时的 V?0.1,0.3V。当基极偏置电流 I*?I降 CESCESBBS 基极偏置电流 I为 B 时, 三极管 V 饱和, 而当 0< I< I时, V 处在放大状态。 B BS I=( V- V) /R=( 5- 0.7) /100=0.043mA=43uABCCBEB 三、三极管电位判别法临界饱和时的基极偏置电流 I为 BS 共射电路三极管基极电位 VB, 集电极电位 VC 和三极管工作状 I=( V- V) /βR=( 5- 0.7) /40×2=0.54mA=54uA BSCCCESC 由于 I< I, 故三极管 V 处在放大状态。 态的关系, 表三所示。BBS 阶 段 参 考 PID 为 : 内 环 P=7~10, I=30~40mins, D=15~25secs; 外 环 P=20~40, I=10~20mins, D=0secs。 第五阶段 高温保温阶段 中升温阶段温度达到后, 进入高温保温阶段, 此时关闭蒸 汽阀和 冷却水阀, 釜内的聚合反应已经基本上结束, 整个保温阶段釜温基本 保持不变, 只需在检测到釜温超高到危险值时间歇开启大冷却水阀, 保持釜温稳定。 第六阶段 大冷却阶段高温保温阶段时间达到后, 进入大冷却阶段, 与低温加热 阶段一 样, 为了缩短降温时间以缩短聚合周期, 增加产量, 希望冷却速度越快 越好 , 因而 在该阶段实行位式控制 , 全 开大冷 却 水 阀 , 使 温 度 尽 快 下 降。釜温冷却到达到出料温度, 一个温控周期结束。 三、与展望本在某工厂 EPS 项目中实施应用, 控制效果较好、自动投运 率较高。通过专家经验控制方案的实施, 缩短了升温到恒温的时间, 使 低温升温到大冷却的整个过程, 由原来的 16 小时以上缩短为 14,15 个小时, 提高了生产效率。 虽然本方案取得了一些成果 , 但由于时间的限制, 许多工 作还来 第四阶段 中升温阶段不及展开, 还有很多细节有潜力可以挖掘, 包括对中温保温阶段的温 低温保温时间达到后, 进入中升温阶段, 此时关闭冷却水阀门, 将 度控制精度、管理、区段变 PID 控制等, 可以作进一步的研究。 辅剂加入反应釜中, 进入自然升温, 当时间到达 H6 后 , 加入第二种辅 剂, 记录此时的釜温 Th6, 此时需要对反应釜进行补温, 需要在 H7 时 间内将釜温由 Th6 线性升到 T8。 本方案仍然采用釜温外环、夹套内环的串级控制, 此时的执行机 参考 资 料翁维 勤 、孙 洪 程 等 《过 程 控 制 系 统 及 工程 》化 学 工 业 出 版 社 2001 构为蒸汽阀门, 温度设定值的目标函数为 : Ty5=k5Hx5+Th6, 其中 k5= 王常 力 廖 道 文 《集 散 控 制 系 统 设 计 与应 用 》清 华 大 学 出 版 社 1993 ( T8- Th6) /H7。该阶段中反应釜升温缓慢, 夹套温度基本上要求高于釜 田华 蒋 慰 孙 《间 歇 反 应 罐 的 智 能 控 制系 统 结 构 探 讨 》化 工 自 动 化 及 仪 表 1992.2 2012-07-19################2012-07-19########2012-07-19########温2?~3?, 夹套温度升的过快或过慢,都不利于釜温的线性升温, 此 科 技 博 览 图 1 ( b ) 2.参量 A、R、R计算 Vio 电路中考虑到三极管发射极有电阻 Re, 故基极偏置电流 IB 的表 r= r+(1+β)26/ I=100+51×26/2=763Ω bebb'EQ达式应为 A= - βR’/r= - β(R?R)/r= - 50×( 2?3) /0.763= - 79 VLbeC CbeI=( V- V) /( R+( 1+β) R) =( 12- 0.7) /( 100+( 1+50) ×0.1) =0. R= R?R?r=8?2?0.763=0.517K Ω BCCBEBeib1b2 be11mA R= R=2KΩ oC而 I的计算式为 根据第二 种 判 别 方 法 可 知 , ?I=40uA> 0, I?I=βI= 2 mA, BS BQCQEQBQI?( V- V) /β( R+R) =( 12- 0.7) /50(/ 1.5+0.1) =0.14 mA ? 三极管处于放大工作状态。当信号 V输入时, V就能不失真地放 BSCCCESCei o 大并从 R两端输出。 由于 I< I, 故图 1( b) 电路中三极管 V 也处在放大状态。 L BBS 图 1 ( c ) 三极管不但能组成放大电路 , 而且能组成常见的反相器 , 来实现 电路讨论, 应分为 V=0V 和 V=3V 两种情况。 输入信号的反相, 下面举例来分析, 看看三极管的工作状态。ii当 V=0V 时, 三极管的发射结无正向偏置, 故三极管 V 处于截止 例 3.反相器电路如图 3 所示。+ V=+12V, + V=- 12V, R=1.5KΩ, iCB1 状态。R=18KΩ, R=1KΩβ=30。设 V 管的 V?0.1V, V=0.7V。 2CCESBE当 时, 可直接求得 , 即 试问:V=3V IiBI=( V- V) /R=( 3- 0.7) /30=0.077mA1.当 V为何值时, V 管饱和。 BiBEB i 临界饱和基极偏置电流 I为 2.若 V=0V, V电压值为多大, V 管处于何种状态。 BS i0 I?( V- V) /βR=(5- 0.7)/(35×2.5)=0.049 mA BSCCCESC因 I> I, 故图 1( c) 电路中的 V 处于饱和状态。 BBS 三极管处于放大状态的电路通常为放大电路, 而三极管处于截止和饱和状态的电路常称为开关电路。前者主要应用与模拟电路中, 三 极管作为放大管使用; 而后者主要出现在数字电子电路中, 三极管作 为开关管使用。作为放大管使用时, 我们常采用硅管, 作为开关管使用 常采用锗管。 下面以 NPN 管单级共射放大电路为例说明三极管处于放大状态 时的工作原理。一个由三极管构成的放大电路对输入的交变信号能进 行正常的放大需具备下述两个条件:( 1) 静态情况下, 即 V(或 V) 为零时电路必须要有合适的静态工 s i作点, 使三极管处在正常的放大状态, 此时三极管的发射结 E 结需正 向偏置, 集电结 C 结为反向偏置。 解: ( 2) 有信号输入时, 即 V(或 V) 不为零时, 应保证交流信号能顺利 s i1.设 V 管饱和, 则 V=0.7V B进入三极管 V 的输入回路, 对于共射型电路而言, 信号应能进入三极 I= I- I=( v - V ) /R - ( V +E ) /R B1 2i B 1 B B 2管 V 的基极 B 和发射极 E 之间。此外在输出端 V处应能得到不失真 o I=E/βR BSCC 的放大了的信号。?I?I BBS例 工作稳定电路如下图 , 已 知 三 极 管 的 , , 2. 2V V=0.7Vβ=50BE?( V - 0.7) /1.5-( 0.7+12) /18?12/30 i r=100Ω, R=8KΩ, R=2KΩ, R=2KΩ, R=850Ω, R=3KΩ, bb'b1b2CeL解 得 V?2.36V, 当 v?2.36V 时 , 三 极 管 V 饱 和 , 输 出 v=V? i i oCESV=+12V。 CC0.1V=0V 为低电平。 1.试计算静态工作点 Q。 2. 当 v=0V 时, I电流为 iB 2.试计算 A、R、R。 Vi0I= - I= -( V+E) /R= -( 0.7+12) /18?- 0.63mA B2BB2?I< 0 B? 三极管 V 的发射结反偏, V 管截止。 ?V?E=12V BEC若反相器输入信号 v为脉冲信号, 输入输出波形图如下图 4。 i 即当 v为低电平时, V 管截止, v为高电平; 而当 v为高电平时, V i o i 管饱和, v为低电平, 这样就满足了输入输出的反相关系。 o 解: 从上面三极管的放大电路和反相器两种电路可以看出, 三极管的电路静态工作点 的计算 1.Q 不同工作状态有不同的功能, 组成不同的电路。所以要灵活运用晶体 V= R(/ R+R) ×V=2(/ 8+2) ×12=2.4V Bb2b1b2CC三极管, 就必须熟练地掌握上述三种判定三极管处于何种工作状态的 V= V- V=1.7V EBBE方法, 这样才能正确分析三极管处于何种工作状态, 进而分析电子电 I=V/R=1.7/0.85=2 mAEQEe 路的功能就事半功倍了。 I?I=2 mA CQEQI= I/β=40uA BQCQ参考 文 献[1]张龙 兴.电 子 技 术 基 础.高 等 教 育 出 版社,2001. V= V- I.R- I.R?V- I( R+ R) =12- 2×( 2+0.85) =6. CEQCCCQ C EQ eCCCQ C e[2]王克 义 , 李 洁. 电 子 技 术 数 字 电 路 基 础.北 京 大 学 出 版 社,1996. 3V [3]陈振 源 , 电 子 技 术 基 础.高 等 教 育 出 版社,2001. #"! Your requestcould not be processed becauseof a configurationerror: "Could not connect to LDAPserver." For assistance,contact your network support team. file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt 涵盖各行业最丰富完备的资料文献,最前瞻权威的行业动态,是专业人士的不二选择。 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58