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双极连接晶体管(BJTS)中的电流和电压关系

2020年11月15日经过罗伯特·基姆(Robert Keim)
该视频教程讨论了操作模式和图,这些模式和图将帮助您将双相连接晶体管纳入您的设计中。
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上一个教程对BJT处于正向活动模式时的功能提供了低级解释。这是一个很好的起点,但是您需要更多地知道您的目标是分析或设计基于BJT的电路。我们将从三种最常见的操作模式开始,然后我们将研究一些图,这些图将帮助我们了解BJT电流和电压之间的关系。

截止和主动模式

想象一下,我们正在使用下面显示的简单BJT电路。

如果v已连接到地面,基本到发射器(BE)连接没有向前偏向。没有大量的电流流入基地,因此没有大量从收集器到发射极的流动流量。因此,晶体管处于称为的非功能模式隔断,并且它将保持在这种模式下,直到基本电压足够高到足以向前偏置为交界处。

当v大约为0.6 V,BE交界处开始进行。基本电流ib,受基本电阻r的限制b,确定收集器电流:iC=βib。BJT处于正向活动模式,因为电源电压通过R连接到收集器C比V高得多,这确保了基础对集合器(BC)的交界处是反向偏差的。

的确,某些电压在电阻r r上掉落C因此,收集器的电压低于5V,但我们假设收集器电阻和初始收集器电流足够小,可以维持BC交界处的反向偏置条件。

饱和模式

作为v增加,基本电流增加,因此收集器电流也会增加。最终,收集器电阻rC将降低电压,以至于BC交界处将开始进入前向偏置区域。

当Be Junction和BC交界处都具有前向偏置时,晶体管就在饱和模式。当基地对集电压的电压约为0.5 V时,BC连接进入前向偏置区域;由于基地电压电压保持在0.7 V附近,并且发射极接地,因此一些数学告诉我们,收集器的电压为0.2V。

这称为收藏家到发射器(vCE)饱和电压:VCE(星期六)= 0.2 V.


电流 - 电压特性

在截止模式下,晶体管是不活跃的。电流无法从收藏家流向发射器。在正向活动模式下,基本电流的增加会根据关系i的关系增加收集器电流的增加C=βib。但是,当晶体管进入饱和度时,收集器电流基本水平:我们可以继续提高V,但这只会导致收集器电流的增加很小。

以下图显示了此行为。

如您所见,V从0增加到1.6V。收集器电流非常小,直到V达到约0.6 V.之后,晶体管处于正向活动模式,收集器电流迅速增加。

然后,在V≈1.05v,收集器电流到达电压穿过R的点C足够大,可以将BC交界处移至前向偏置区域。这是晶体管进入饱和的时候:尽管V(因此我b)继续增加,收集器电流几乎是恒定的。

下一个情节阐明了卑诗省交界处的收集器电流和前向偏置之间的关系。

v出去与收集器电压相同,从5 V开始,随着收集器电流的增加导致R的电压逐渐降低,RC。如上所述,当基础向下电压为0.5 V时,BJT将退出前向活动模式,该模式对应于0.2 V的收集器电压。

该行为在图中很明显:当V时,收集器当前水平关闭出去达到约0.2V。

结论

我们已经涵盖了BJT操作模式,现在我们准备研究一些BJT应用程序。在下一个教程中,我们将检查使用BJT作为高电流开关的电路,然后我们将查看基于BJT的放大器。