03.06 什麼是三極管的偏置電流與偏置電壓?靜態電流是什麼?

丿纞の殤丶4866


所謂的三極管的偏置電壓與偏置電流,也就是三極管工作於線性放大區時,通過外接的偏置電路給三極管的發射結所提供的直流電壓和電流。靜態電流就是三極管放大電路在無信號輸入時,整個電路的工作電流。下面我們以常用的NPN型三極管為例來介紹一下三極管作為放大器時為何要加一定的偏置電壓和偏置電流。


▲ 三極管基本放大電路。

上圖為NPN型三極管構成的簡單的共射極放大電路。我們知道三極管的發射結可以視為一個二極管,其輸入特性曲線與二極管相似,也存在著一個死區電壓(對於鍺管來說,這個死區電壓約為0.1V;硅管的死區電壓約為0.5V)。
▲ NPN型三極管內部等效電路。

若想使三極管放大器不失真的放大交流信號,必須通過外接偏置電路給三極管的發射結提供一個合適的直流電壓,這個直流電壓即為偏置電壓。加有偏置電壓後,三極管便會產生基極電流(直流),這個基極電流即為三極管的偏置電流。圖1中的電阻R1接在電源正極與三極管的基極之間,給三極管提供一個合適的直流偏置電壓和電流,故R1稱為基極偏置電阻。在無信號輸入時,三極管的基極電流Ib即為偏置電流,其大小與電源電壓及R1阻值有關。在電源電壓不變時,調整R1的阻值即可改變三極管的直流偏置電壓和偏置電流的大小。
▲ 三極管內部載流子的流動及外部電流。

三極管偏置電阻選取的注意事項

在選擇偏置電阻R1時,其阻值若取值過大,三極管將無法獲得足夠的偏置電壓和偏置電流,此時管子有可能接近於截止區。若R1取值過小,則三極管的偏置電流過大,可能會使管子處於飽和區。

圖1中的電阻R2為三極管的集電極電阻。流過R2的電流為三極管的集電極電流Ic,Ic≈β·Ib。在無信號輸入時,三極管的集電極電流Ic即為靜態集電極電流。


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既然題主提出三極管的偏置電壓,說明對晶體管有初步瞭解,這裡我就不對它的基本結構加以贅述,浪費流量。

偏置電壓和偏置電流也就是三極管的工作電壓及電流,偏置電壓分正偏和反偏,分別對應NPN管和PNP管。還有你可以這樣理解,所謂“偏”,就是旁邊的意思,就是在三極管旁邊加的使它工作的電壓!

可以通過改變晶體管基極(B)和集電極(C)迴路電阻來改變晶體管的工作狀態。基極與集電極所加的電壓叫偏置電壓(vc)。

三極管集電極工作電流稱偏置電流(Ic)。

改變基極偏置電壓就可以改變集電極的工作電流。這也就是改變它的三種工作狀態。

放大:Ie=Ib+lc。

飽和:Ie=Ib+lc。

截止:Ie=Ib,Ic=0



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這個問題不如改為: 三極管放大電路為什麼需要直流偏置?怎樣設定直流偏置?

歸根結底,三極管只能放大直流電流(電流方向不變)!以NPN為例,ib、ic只能流入,ie只能流出。如果把交流信號直接加到b極,負半周將出現ib反流的趨勢,此時,三極管因進入截止區而使ic為0,輸出信號出現失真,放大器不能正常工作。

解決這個問題的方法就是加直流偏置。做一個比喻不知是否恰當: b極相當於一個涵洞,待放大的交流相當於一條小船,要想通過,必須先放水,再行舟,水就相當於直流偏置。水位高了,小船會觸頂,水位低了,小船會坐底,適中最好!


黃國勇781


三極管可以分為三個極,分別稱為發射極(e),基極(b),集電極(c)。其內部有兩個靠得非常近的PN結組成,分別稱集電結和發射結。根據三極管在靜態時,也就是沒有輸入信號時,給基極(b)和集電極(c)所加的電流狀態,也就是兩個PN結加的電壓狀態,可以分為三種:放大狀態,截止狀態和飽和狀態。這種靜態時的電流狀態,就是偏置。或稱工作點。其中的電壓為偏置電壓,電流為偏置電流,或靜態電流。


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