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文檔簡介
WordBJT的共基組態電路講解在這一小節中,我們詳細分析BJT的共基組態電路。在BJT的共基組態中,“輸入端口”和“輸出端口”共用BJT的基極端子(故稱為“共基”),形成一個雙端口(網絡),如下圖所示:
圖3-3.01
無論是npn型還是pnp型,下式總是成立的,這是我們后面分析的基礎公式:
在后面的分析中,我們都將以npn型(晶體管)為例進行分析;pnp的分析方法其實是一樣的,只是(電流)方向相反而已。
在上面圖3-3.01的雙端口網絡中,我們有四個參數要研究(VBE,IE,VCB,IC),理論上講,必須固定其中一組電壓與電流,才能對剩下的一組電壓和電流畫伏安特性曲線。但是由于BJT有一個端子被輸入輸出端口共用,所以實際上只有2個自變量。我們以下圖舉例:
圖3-3.02
上圖中,只有VEE和VCC是自變量,IE和IC都是應變量。比如,我們只要固定了VCC,就可以通過變化VEE,來研究IE-VEE之間的伏安關系。換句話說,某個端口的電流完全由輸入和輸出兩個端口的電壓來控制(這種控制就是BJT的基本作用)。此時,IC的值也完全由VEE和VCC決定,我們在研究IE-VEE伏安關系時,可以不關心IC的值。
再比如,我們也可以調整VEE使IE為固定值,然后通過變化VCC,來研究IC-VCC之間的伏安關系,如下圖所示:
圖3-3.03
此時,我們調整VEE的主要目的是為了使IE固定,VEE完全可由IE確定,我們在研究IC-VCC伏安關系時,可以不關心VEE的值。
1.
輸入特性
共基組態型電路的輸入特性(inputcharacteris(ti)cs)是指:在一定的輸出電壓VCB下,輸入電壓和輸入電流之間的關系(即:VBE-IE伏安關系)。
共基組態電路的輸入特性伏安特性圖如下圖所示:
圖3-3.04
從上圖中我們可以看到,VBE-IE的伏安曲線與(二極管)特性曲線很相似。而且可以看到,不同的集電結偏置電壓VCB對于輸入特性的影響非常小,幾乎可以忽略。甚至我們可以將它像二極管一樣作分段近似,如下圖所示:
圖3-3.05
上圖可以理解為:當BJT在“導通”狀態時,不管射極電流IE如何變化,VBE的值固定在0.7V左右,因此IE的大小實際由電路的其他部分控制。這個結論不只在共基組態成立,在BJT的其他組態中也是成立的。
2.
輸出特性
共基組態型電路的輸出特性(outputcharacteristics)是指:在一定的輸入電流IE下,輸出電流與輸出電壓的關系(即:VCB-IC伏安關系)。
共基組態電路的輸出特性伏安特性圖如下圖所示:
圖3-3.06
上圖中我們可以看到,輸出伏安特性曲線圖分為3個區域,分別是:放大區、截止區、飽和區,下面我們分別進行詳細描述:
(1)放大區
放大區(activeregion)是圖中綠色部分,占據曲線圖的大部分面積。當共基組態電路的:發射結正偏、集電結反偏時(就是我們前面分析過的最常用的偏置組合),伏安曲線就處于放大區。
對于放大區范圍內的伏安特性曲線,我們可以看出以下2個特性:
①在放大區范圍內伏安曲線看上去幾乎水平,這說明VCB對集電極電流IC幾乎沒有什么影響。
②對于每一個特定發射極電流IE,集電極電流IC幾乎就等于IE,即:IE≈IC
(2)截止區
截止區(cutoffregion)是圖中紅色區域部分。當共基組態電路的:集電結反偏、發射結偏置電壓為0或反偏時,發射極電流IE≤0,伏安曲線就處于截止區。
其偏置情況用下圖進行說明:
圖3-3.07
當發射結偏置電壓為0(即:發射結開路)時,如上左圖所示,IE=0。當發射結反偏時,如上右圖所示,此時發射結中只有微弱的反偏漏電流通過,IE
圖3-3.08
上面左圖中,集電結外加的正偏電壓較小,這個集電結偏置電壓會產生一個偏置電場,疊加在原來集電結耗盡層自身的內置電場上(圖中未畫出),這個偏置電場會對發射極運動過來的自由(電子)產生一個阻力,使發射極沖到集電極的自由電子數量減少,在伏安曲線上表現出來就是:隨著集電結正偏電壓增大(即VCB
圖3-3.09
在上圖中,我們定義直流參數α(dc)為:“IC中的多子電流分量”與IE的比值。用公式表示即為:
再定義交流參數αac為:當VCB不變時,“集電極電流微小相對變化”與“發射極電流的相應微小變化”的比值(注意到當VCB不變時,ICBO不變,故ΔIC多子=ΔIC總)。用公式表示即為:
交流參數αac通常稱為共基放大系數(common-baseamplificationfactor)。大多數情況下,直流參數和交流參數的大小非常接近,可以相互通用。對于實際器件,一般α的典型值在0.9~0.998之間。目前我們暫時還用不到參數α,這里只是順帶了解一下,到下一章講BJT的交流分析時,將會看到參數α的用處。
4.
擊穿區域
在前面圖3-3.06的輸出特性伏安曲線圖上,VCB不能無限制增大,當VCB超過某一閾值后,集電極電流IC會急速增長。就像普通二極管的反向擊穿一樣,集電結的反偏電壓如果太大,也會發生反向擊穿。如下圖所示:
圖3-3.10
在圖
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