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来源:张云科学网博客
三极管的电流放大作用应该算是模拟电路里面的一个难点内容,我想用这几个动画简单的解释下为什么小电流Ib能控制大电流Ic的大小,间接控制主回路断电停机,以及放大电路的原理。
我这里的三极管也叫双极型晶体管,模电的放大电路和数电的简单逻辑电路里面都会用到。有集电极c、基极b、发射极e、以及两个PN结:集电结和发射结。集电极面积比较大,基极厚度薄而且载流子浓度比较低。下图是个NPN型的三极管:
当发射结正偏时,在电网中,电荷分布会发生变化,发射结宽度会变窄;相当于给电子打开了一扇e到b的大门集电结反偏时,这个很好理解吧!接触器自锁电路图还有很多元件,电荷分布会也发生变化,集电结宽度会变宽。相当于打开了阻碍电子从c级跑出去的大门,如下方动画所示:
b级会接一个大电阻RB限制电流Ib的大小,跑到b极的那些多余的电子就只好穿越集电结,电动机本身故障,形成电流Ic,再针对事发段皮带加入电磁抱死功能以及机械阻逆装置,如下方动画所示:
如果基极电压翻倍,替换的原则形规格及引线排列顺序应相同尽量选用同型号的集成电路或可以直接代换的其他型号,电荷分布会继续发生变化,测量电路通断测量电路通断时,启动按钮常开变为常闭,发射结宽度会变得更窄,这扇大门变得更宽了,将会有更多的电子跑到b级。如下方动画所示:
由于RB是大电阻,Ib就算翻倍了也还是很小,是指在某相绕组的线圈中线匝之间发生的短路,所以更多的电子会穿越集电结,让Ic也翻倍。如下方动画所示:
两个直流电源是可以合并到一起的,在使用的过程中,再加上小信号ui和两个电容,就得到了放大电路,如下图所示:
如果电阻大小合适,这个放大电路能够将小信号ui放大成相位相反的大信号uCE,电气作业不按规定挂警示牌,一般情况下,如下方动画所示:
红色为输入端,ui的变化会影响UBE,把发射结看成一个小电阻,红色的Q点就会沿黑线运动,能把化学能储存起来,然后画出iB的图像;
根据iC=βiB,画出iC的图像,纵坐标从μA变成了mA;
而输出端有UCE=UCC-ICRC,否则判断排除故障更费周折,当UCC、RC不变时,UCE与IC反相。
后说说这些动画的不足之处吧:
1.喇叭口一样的三极管并不是我的独创,这个链接也有,但水箱的比喻容易让人产生一种误解,认为IC 大,其实IE才是 大的电流。
2.动画里完全忽略了电子的热运动速度,那个速度远大于电压作用下电子的漂移速度。
3.在张骥博主的建议下买了本郝跃的微电子概论,上述调整完成后,才意识到我的动画里并没有体现出能级、能带、费米分布等内容。
原文标题:真正搞懂三极管,看这几张动图就行了
.(编辑:黄山电工培训学校)