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电源设计基础之三极管的倒置状态应用详解

2014-12-11 21:52:24      点击:
日常的电源研发设计中,工程师们一般了解的三极管的倒置状态的描述其实就是集电结正偏,发射结反偏,为倒置状态;集电结正偏,发射结正偏,为饱和状态;集电结反偏,发射结反偏,为倒截止态;集电结反偏,发射结正偏,为放大状态。可以说,在电路设计中当NPN型三极管的三个电极电位关系为UE>UB>UC时,三极管内两个PN结的状态为be结反偏,bc结正偏。这时三极管工作在“倒置”状态。倒置状态的三极管其工作原理与放大状态相似,bc结正偏时,集电区发射电子,一部分自由电子在基区和空穴复合形成基极电流,另一部分电子被反偏的发射结“收集”形成发射极电流。倒置时由于三极管集电区掺杂浓度不高,发射的电子少,同时由于发射区面积小,最终收集的电子也少,形成的电流很小,因此三极管没有放大能力。倒置状态的三极管β是小于1的。当增大“倒置”三极管的基极电流时,倒置的三极管也可以进入饱和状态,但这时基极电流较大,同时管子的导通压降比正接时要小得多。


我们一般对于三极管倒置放大的理解是①三极管工作于倒置状态时相当于把发射极与集电极对调使用(即集电极当作发射极使用,发射极当作集电极使用),倒置时的三极管同样具有三种工作状态。但是等效集电极电流(IE)与基极电流的比值即β要比正接时小得多,所以要使倒置的三极管进入饱和区,所需的基极驱动电流要比正接时大得多,但是倒置时的管压降要比正接时的小。


这里我们总结了关于三极管倒置状态的应用的三种状况。首先是,TTL数字集成电路中作为信号输入用的多发射极三极管,当输入为高电平1时,就是一个倒置使用的三极管。三极管在倒置使用时,它的两个PN结的偏置情况与工作在放大状态时是相反的:发射结反向偏置,集电结正向偏置。因此,集电结可能烧毁,而发射结可能击穿。但是,由于工作于倒置状态的三极管的电压放大倍数β通常很小,如平面三极管倒置使用时的β值约为0.1~0.5,因此一般不会出现烧坏的情况。目前已经很少使用三极管作倒置状态。然后是,在使用万用表检测判断三极管的三个电极时,可以通过“三颠倒”方法找到基极和并判断三极管的管型,而集电极和发射极的判断就需使用三极管的倒置状态。以NPN型三极管为例,万用表选择欧姆档的R×100或R×1K量程,按照图1所示,用手指捏住三极管的基极和未知电极,将万用表黑表笔接未知电极Y,红表笔接X极,观察表针偏转角度。再按照图2所示连接,观察表针偏转角度。比较两次指针偏转角度,偏转大的那一次黑表笔接的是集电极。这种判断方法的两种接线方式对应了三极管的两种状态:放大状态和倒置状态。其中指针偏转小的那次,黑表笔(万用表内直流电源正极)接三极管的发射极。此时,三极管三个电极的电位关系为UE>UB>UC,三极管工作在倒置状态,万用表表针偏转所通过的电流为发射极电流,因为这个电流较小,所以指针偏转较小。另一种接线方式对应为三极管的放大状态,通过指针的电流为集电极电流这个电流较大,对应万用表的指针偏转也较大。LED开关电源,LED防水电源,LED防雨电源,LED防水开关电源,铝壳防雨电源,LED贴片灯带电源,LED灯条电源,LED护栏管电源