模电难点:8分钟详解三极管的电流放大作用
今天我们讲什么?
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先来看下面这张图:
这里就不得不提到我们今天要讲的主角:三极管。
三极管是可以以小的电流控制大的电流,就像武侠小说一样,是有四两拨千斤的作用。
三极管到底是怎么样放大的?
如果上面的比喻还不够形象的话,让我们以一个实验来看看三极管放大后的结果。
通过这个实验我们能够看到三极管真正的放大的作用,但三极管内部是怎么样来放大的?
一个比喻不够,我们就再来一个。
假如把三极管比做成可以流过水的容器,小的管子里面的水流① 可以通过杠杆来控制大管子里面阀门的开关②。随着小水管的里面的水流不断地增大,阀门开的状态也是在不断的增大。当小水流的阀门增加到最大,大水流能通过的水也就固定下来了。小水管的水流的大小和大水管水流的大小是成一定比例的,就是阀门的大小。
如果把上面的水流图对应到三极管上,小水管代表三极管的基极,用B表示;大水管代表是集电极,用C表示;水流的底部则代表发射极,用E表示。
当小水管无水流过时,阀门处于关闭状态,同样的等同到三极管上,如果说给我们基极的电流Ib等于0的时候,Ic就没有电流流过,这就是三极管的第一种状态-截止状态。
Ib的电流逐渐增大到某一值,Ic和Ie也是一个逐渐增大的过程这种状态为三极管的放大状态。
当Ib的电流达到额定值的时候,Ic和Ie还能不能再继续大?不能,这个时候三极管就不会有放大的功能了,这种状态称之为三极管的饱和状态。
这样子讲,大家是不是能够很好的理解三极管的三种状态。
Ib跟Ic的关系是什么?
你一定会有这个疑问吧!
这里又涉及到三极管的一个参数,电流放大倍数β。β跟Ib跟Ic这两个有什么联系?Ic就等于β乘以Ib。
有人说β的值是多大?从datasheet上看,三级管的β参数是一个范围,不是一个固定的值,100或200,而可能是100到200之间。
怎么测β的值呢?就需要我们在电路中串联电流表,测量Ib和Ic的电流值,然后利用公式就比较容易的得出β具体的值。
以上通过水流的例子,讲解了三极管的放大过程、三种工作状态以及重要的参数放大倍数。
三极管的类型有哪些呢?
上面图中的三极管,通常我们称之为N型管。除了N型管,还有一个叫P型管。
N型管和P型管有什么区别?还是在于三极管内部的结构。三极管内部有两个结:集电结和发射结。N型管有两个N型半导体材料和一个P型半导体材料,P型管就是说两个P型的和中间是一个N型的。
以常用的S8050D为例,首先它是一个N型管,其次S代表的封装材料是塑料材质,然后D代表的是放大系数,即160-300倍之间,具体的放大倍数就是要通过集电极的电流和基极的电流计算得出。
三极管知识非常多,如果要讲透的话,可以讲10节课,甚至20节课都讲不完。这个时候妮姐就推荐大家看一本书,号称“西北模电王”的西交大杨建国老师的名作《你好,放大器》,我们在准备三极管的课程时,就参考了一些内容。
最后,必考课堂老规矩,妮姐给大家总结一下这堂课:放大器用在一切需要信号放大的场合,太好用,谁用谁知道。
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