A42 A 三管

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三管的电流放大原理 晶体三管（以下简称三管）按材料分有两种：储管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用多的硅NPN和PNP两种三管，两者除了电源性不同外，其工作原理都是相同的，下面介绍NPN硅管的电流放大原理。

图1、晶体三管（NPN）的结构
图一是NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射e、基b和集电。
当b点电位高于e点电位点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电电源Ec要高于基电源Ebo。
在制造三管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）基区的多数载流子（控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射电流Ie。
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基电源Eb重新补纪念给，从而形成了基电流Ibo根据电流连续性原理得：
Ie=Ib+Ic
这就是说，在基补充一个很小的Ib，就可以在集电上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持的比例关系，即：
β1=Ic/Ib
式中：β--称为直流放大倍数，
集电电流的变化量△Ic与基电流的变化量△Ib之比为：
β= △Ic/△Ib
式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。
二、三管的特性曲线
1、输入特性
图2 （b)是三管的输入特性曲线，它表示Ib随Ube的变化关系，其特点是：1）当Uce在0-2伏范围内，曲线位置和形状与Uce 有关，但当Uce高于2伏后，曲线Uce基本无关通常输入特性由两条曲线（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。
2）当Ube＜UbeR时，Ib≈O称（0～UbeR)的区段为“区”当Ube＞UbeR时，Ib随Ube增加而增加，放大时，三管工作在较直线的区段。
3）三管输入电阻，定义为:
rbe=(△Ube/△Ib)Q点，其估算公式为：
rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）
rb为三管的基区电阻，对低频小功率管，rb约为300欧。
2、输出特性
输出特性表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为数）从图2（C）所示的输出特性可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。
截止区 当Ube＜0时，则Ib≈0，发射区没有电子注入基区，但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为几微安，锗管约为几十微安至几百微安，它与集电反向电流Icbo的关系是：
Icbo=(1+β)Icbo
常温时硅管的Icbo小于1微安，锗管的Icbo约为10微安，对于锗管，温度每升高12℃，Icbo数值增加一倍，而对于硅管温度每升高8℃，Icbo数值一倍，虽然硅管的Icbo随温度变化更剧烈，但由于锗管的Icbo值本身比硅管大，所以锗管仍然受温度影响较严重的管，放大区，当晶体三管发射结处于正偏而集电结于反偏工作时，Ic随Ib近似作线性变化，放大区是三管工作在放大状态的区域。
饱和区 当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。根据三管发射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。

图2、三管的输入特性与输出特性
截止区和饱和区是三管工作在开关状态的区域，三管和导通时，工作点落在饱和区，三管截止时，工作点落在截止区。
三、三管的主要参数
1、直流参数
（1）集电一基反向饱和电流Icbo，发射开路（Ie=0)时，基和集电之间加上规定的反向电压Vcb时的集电反向电流，它只与温度有关，在温度下是个常数，所以称为集电一基的反向饱和电流。良好的三管，Icbo很小，小功率锗管的Icbo约为1～10微安，大功率锗管的Icbo可达数毫安，而硅管的Icbo则小，是毫微安级。
（2）集电一发射反向电流Iceo(穿透电流）基开路（Ib=0）时，集电和发射之间加上规定反向电压Vce时的集电电流。Iceo大约是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)Icbo o Icbo和Iceo受温度影响大，它们是衡量管子热稳定性的重要参数，其值越小，性能越稳定，小功率锗管的Iceo比硅管大。
（3）发射---基反向电流Iebo 集电开路时，在发射与基之间加上规定的反向电压时发射的电流，它实际上是发射结的反向饱和电流。
（4）直流电流放大系数β1（或hEF） 这是指共发射接法，没有交流信号输入时，集电输出的直流电流与基输入的直流电流的比值，即：
β1=Ic/Ib
2、交流参数
（1）交流电流放大系数β（或hfe） 这是指共发射接法，集电输出电流的变化量△Ic与基输入电流的变化量△Ib之比，即：
β= △Ic/△Ib
一般晶体管的β大约在10-200之间，如果β太小，电流放大作用差，如果β太大，电流放大作用虽然大，但性能往往不稳定。
（2）共基交流放大系数α（或hfb） 这是指共基接法时，集电输出电流的变化是△Ic与发射电流的变化量△Ie之比，即：
α=△Ic/△Ie
因为△Ic＜△Ie，故α＜1。高频三管的α＞0.90就可以使用
α与β之间的关系：
α= β/（1+β）
β= α/（1-α）≈1/（1-α）
（3）截止频率fβ、fα 当β下降到低频时0.707倍的频率，就是共发射的截止频率fβ；当α下降到低频时的0.707倍的频率，就是共基的截止频率fαo fβ、fα是表明管子频率特性的重要参数，它们之间的关系为：
fβ≈（1-α）fα
（4）特征频率fT因为频率f上升时，β就下降，当β下降到1时，对应的fT是地反映晶体管的高频放大性能的重要参数。
3、限参数
（1）集电允许电流ICM 当集电电流Ic增加到某一数值，引起β值下降到额定值的2/3或1/2，这时的Ic值称为ICM。所以当Ic过ICM时，虽然不致使管子损坏，但β值显著下降，影响放大质量。
（2）集电----基击穿电压BVCBO 当发射开路时，集电结的反向击穿电压称为BVEBO。
（3）发射-----基反向击穿电压BVEBO 当集电开路时，发射结的反向击穿电压称为BVEBO。
（4）集电-----发射击穿电压BVCEO 当基开路时，加在集电和发射之间的允许电压，使用时如果Vce＞BVceo，管子就会被击穿。
（5）集电允许耗散功率PCM 集电流过Ic，温度要升高，管子因受热而引起参数的变化不过允许值时的集电耗散功率称为PCM。管子实际的耗散功率于集电直流电压和电流的乘积，即Pc=Uce×Ic.使用时庆使Pc＜PCM。
PCM与散热条件有关，增加散热片可PCM   联系40 关小姐