三极管
三极管电路,一般不叫正向偏置或反向偏置,都要设置正确的静态工作点。正向偏置和反向偏置是针对PN结或二极管说的。
反向偏置电压就是指三极管的两个电极之间的PN结所施加的电压极性与PN结极性相反的电压;
正向偏置电压就是指三极管的两个电极之间的PN结所施加的电压极性与PN结极性相同的电压;
比如:集电结反偏就是指C和B之间的PN结两端有一个反向偏置电压。
对于NPN型,则Vc>Vb,对于PNP型,则Vc<Vb
一个基本放大电路必须有:输入信号源、晶体三极管、输出负载以及直流电源和相应的偏置电路。其中,直流电源和相应的偏置电路用来为晶体三极管提供静态工作点,以保证晶体三极管工作在放大区。拿双极型晶体三极管而言,就是保证发射结正偏,集电结反偏。 输入信号源一般是将非电量变为电量的换能器, 如各种传感器,将声音变换为电信号的话筒,将图像变换为电信号的摄像管等。它所提供的电压信号或电流信号就是基本放大电路的输入信号。
简言之偏置条件 :发射结正偏;集电结反偏。
偏置一般包括电压电流正向的和反向(负向)例如晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大,就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位(可根据计算获得)。这些外部电路就称为偏置电路(可理解为,设置PN 结正、反偏的电路),偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流。
以常用的共射放大电路说吧,主流是从发射极到集电极的IC,偏流就是从发射极到基极的IB.相对与主电路而言,为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。偏置电路往往有若千元件,其中有一重要电阻,往往要调整阻值,以使集电极电流在设计规范内。这要调整的电阻就是偏置电阻,
在稳态时(无信号)通过电阻为电路提供或泄放一定的电压或电流,使电路满偏置: 在电路某点给一个参考分量,使电路能适应足工作需求,或改善性能。工作需要。偏置可以是DC 偏置,也可以是AC 偏置。也可分为电流偏置和电压偏置。常见的是DC 偏置。即电路某点经过一个起偏置作用的元件接到某个DC电源上。例如单级三极管发射极放大电路,至少需要一个基极偏置电阻。由于三极管放大电路经常用电流放大系数来计算放大效果。因此偏置电阻定义为电流偏置电阻,以便于计算和分析。
CMOS 门电路输入端,接的上拉电阻或下拉电阻,一般可认为是电压偏置电阻。因为通过这个电阻的电流很少,电阻基本上是给门输入端一个静态参考电压。交流偏置的一个典型应用例子: 录音机的交流偏磁
具有电压负反馈偏置电路
首先要知道: 保证管子能正常工作的前题是BE 结加正向电压BC 结加反向电压
1.发射区向基区扩散电子,
2.电子在基区边界扩散与复合,空穴由外电补充,维持电流。
3.电子被集电极收集。改变基极电流就可以改变集电极电流:IC=BIB
三极管的工作原理是。基极与发射极之间的PN 结称为发射结,基极与集电极之间的PN 结称为集电结。当三极管工作在放大状态时,我们定义正向偏置电压是PN 结电压,所以发射结是正向偏置电压;NP结相对PN结是反向,所以集电结是反向偏置电压。
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正向偏置
PN结正偏时,外部电场的方向是从P区指向N区,显然与内电场的方向相反,这时外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷,同时N区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱。内电场的削弱使多数载流子的扩散运动通常形成较大的扩散电流(扩散电流由多子的定向移动形成,得以增强,PN 结对正向简称为电流)。在一定范围内,外电场愈强,正向电流愈大, 电流呈低电阻状态,这种情况在电子技术中称为PN结的正向导通。
半导体在无外加电压的情况下,扩散运动和漂移运动处于动态平衡,动态平衡状态下通过PN结的电流为零。这时,如果在PN结两端加上电压,扩散与漂移运动的平衡就会被破坏,PN结将显示出其单向导电的性能。
在一定范围内,外电场愈强,正向电流愈大,PN结对正向电流呈低电阻状态,这种情况在电子技术中称为PN结的正向导通。
PN结的正向导电性,是构成半导体器件的主要工作机理。
反向偏置
PN结反向偏置时,外加电场与空间电荷区的内电场方向一致,同样会导致扩散与漂移运动平衡状态的破坏。外加电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走,使空间电荷区变宽,内电场增强,造成多数载流子扩散运动难于进行,同时加强了少数载流子的漂移运动,形成由N区流向P区的反向电流。但由于常温下少数载流子恒定且数量不多,故反向电流极小。电流小说明PN结的反向电阻很高,通常可以认为反向偏置的PN结不导电,基本上处于截止状态,这种情况在电子技术中称为PN结的反向阻断。
当外加的反向电压在一定范围内变化时,反向电流几乎不随外加电压的变化而变化。这是因为反向电流是由少子漂移形成的,在热激发下,少子数量增多,PN结反向电流增大。换句话说,只要温度不发生变化,少数载流子的浓度就不变,即使反向电压在允许的范围内增加再多,也无法使少子的数量增加,反向电流趋于恒定,因此反向电流又称为反向饱和电流。值得注意的是,反向电流是造成电路噪声的主要原因之一,因此,在设计电路时,必须考虑温度补偿问题。
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