NPN三极管&恒流源放电电路

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晶体管主要分三极管和场效应管，场效应管的应用常见于电源电路中，三极管则应用于很多信号放大场合，对三极管的学习更具有普遍性。

三级管分NPN型晶体管和PNP型晶体管，实际上，当能够掌握NPN型晶体管的特性后，PNP型晶体管的特性也能够基本了解了。

NPN晶体管的电路模型如下：

三个引脚分别代表三极管的基(BASE)极，发射(EMITTER)极和集电(COLLECTOR)极，简要等效模型如下：

BE之间相当于二极管，CE之间相当于可调电阻，电阻调节范围可从几Ω到无穷大，也即CE之间可相当于类似短路或者断路状态。

想要分析三极管电路，首先要清楚三极管的特征方程：

以上三极管特征方程无论是NPN管还是PNP管都符合，对于NPN管，电流流向如下：

等效图中流向为：

ib从B极流向E极，ic从C极流向E极，β是三极管的放大倍数，数值在几十到几百之间，受工艺影响比较大。

然而，三极管的特征方程并非一直满足，三极管满足特征方程时，三极管所处状态称为三极管的放大区，而当三极管处于饱和区和截止区时，三极管的分析无法使用特征方程进行分析，对于三极管的饱和区和截止区，采用等效模型可以如下定义：

·如果

降到最小值，都实现不了

，则称为“饱和”；

·如果

增到最大值（开路），都实现不了

，则称为“截止”。

采用恒流源放电电路对三极管进行初步认识。

如图所示为V2电源的恒流源放电电路，VBE一般定为0.7V，计算I1大小：

由计算可得，C极一直有1mA电流流动，且不随V2的变化而变化，从而形成恒流放电电路。

由以上分析得出，C极电流的流动不随V2的影响，但是假设当V2=1V时，显然V2<VE，电流无法从C极流向E极，因此恒流源放电电路的前提是三极管处于放大区，也即：

实际满足条件为：

一般情况下，β>>1，故都采用

。

从恒流源放电电路出发，简要说明求解三极管电路的步骤：

先假定三极管处于放大区，计算出各极电压电流；根据计算结果，反推的取值是否合理，从而判断第一步的假设是否合理。

根据恒流源放电电路的参数计算，V2=15V时，

根据计算，Uce显然为合理值，Rce=10.7kΩ可理解为三极管只需要把Rce调整为10.7kΩ，即可使V2的放电维持1mA，等效图如下：

当V2=3V时，电路如下：

假设三极管仍处于放大区，I1=1mA，此时Uce=3-4.3=-1.3V，显然，这是不合理的。

V2=3V时，可以看出，Rce减小到0，也无法使

成立，因此此时三极管处于饱和区，而非放大区，此时三极管的特性应满足饱和区的特性，而非放大区的特性。

事实上，作为半导体器件，三极管CE的电阻无法降到0Ω，所以，一般Uce电压只能降到约0.2V，称之为饱和管压降。

三极管小结：

·三极管是否处于放大区，性质截然不同；

·三极管电路计算一般先假设三极管处于放大区，再反推Uce确认是否合理；

·三极管β值一般认为在100数量级，但不会去计较具体是多少，如果一个电路非得β=100才能工作，那就是失败的设计，因为没法找到这么精准合适的三极管；

·实际三极管造出来后会筛选一遍放大倍数，后缀名会体现放大倍数的大体档位；

·三极管并不知道自己在电路中是干什么的，它只是尽力使自己满足

的性质，电路整体表现出来的特性是人设计并取名的结果。

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