三極管的偏置電路

張倩++杜建賓++張亞如

摘 要：本文首先概述了晶體管的發(fā)展歷程和重要性，繼而討論了三極管作為晶體管的重要組成部分在電子電路中發(fā)揮的放大作用，最后以典型的三極管的偏置電路為例介紹了其電路原理，從而指出了在三極管的應(yīng)用中設(shè)置偏置電路的重要意義。

關(guān)鍵詞：三極管 放大作用 集電極 偏置電路

中圖分類號：O453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0089-01

晶體管作為20世紀(jì)的一項重大發(fā)明開啟了微電子革命的先聲[1]，其重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車和電話等的發(fā)明相提并論。晶體管實際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動元件，其在當(dāng)今社會的重要性主要表現(xiàn)它可以使高度自動化過程進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，所以可以不可思議的降低單位成本。由于晶體管的低成本，靈活性和可靠性使其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，所以能否正確的使用晶體管是一個電路的關(guān)鍵。

1 三極管概述

三極管即半導(dǎo)體三極管[2]，主要由兩個反相連接的PN結(jié)構(gòu)成，三極管包括三個電極，其中共用的電極稱為三極管的基極（base，B），其他的兩個電極稱為集電極（collector，C）和發(fā)射極（emitter，E）。三個雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域之間形成兩個PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)的PN結(jié)成為發(fā)射結(jié)（BE結(jié)），集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)（CE結(jié)）。三極管根據(jù)組合不同又分為兩類：NPN型三極管和PNP型三極管。一般在市場的三極管在其外表面都有相應(yīng)的箭頭指示電流的流經(jīng)方向來表明發(fā)射極與集電極的方向。

2 三極管的放大作用

對于NPN型硅二極管，從基極電流至發(fā)射極的電流叫做基極電流Ib，從集電極流至發(fā)射極的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流入發(fā)射極的。三極管的放大作用本質(zhì)就是基極的電流能夠有效地控制集電極的電流，當(dāng)基極電流有較小的變化都會給集電極電流帶來較大的影響，并且電流的變化服從一定的比例：Ic=β*Ib（β一般遠(yuǎn)大于1）。若將一個小信號加到發(fā)射極與基極之間，就會引起基極電流的變化，由于Ib的變化會被放大，那么與此同時就會導(dǎo)致Ic發(fā)生很大的變化，若在集電極一段接一點(diǎn)電阻R，由計算公式U=I*R就可以算出電阻兩端的電壓發(fā)生很大的變化，那么經(jīng)放大后的電壓信號就是從這個電阻上取出來的電壓。

3 三極管偏置電路設(shè)置的原因

三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有發(fā)射結(jié)和集電結(jié)[2～3]，由于發(fā)射結(jié)的非線性，基極電流必須在輸入電壓達(dá)到一定數(shù)值時才能產(chǎn)生（硅管常取0.7 V，鍺管常取0.3 V）。對于硅管而言，當(dāng)Vbe小于0.7 V時，基極電流幾乎為0，而在實際的應(yīng)用當(dāng)中，待放大的信號一般情況下都要遠(yuǎn)小于0.7 V，如果不加偏置電路的話，如此小的信號就不足以引起基極電流的變化。若在基極加一個小電流，當(dāng)一個小信號與這個偏置電流疊加在一起時，小信號會引起基極電流改變，基極電流的變化量就會被放大并在集電極輸出；第二個原因是由于對輸出信號范圍的要求，若電路中未加偏置，那么對減小的信號無效只會對增加的信號放大，這是由于集電極電流在無偏置時是0，從而不能再減小了。集電極在加上偏置的情況下有一定的電流，當(dāng)輸入的積極電流變化時，集電極的電流就會相應(yīng)的變化，這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

4 三極管的固定偏置電路

圖1所示的為基本的固定偏置電路。

圖1所示的為NPN型共發(fā)射極放大電路，接下來的分析靜態(tài)工作點(diǎn)的過程中將以硅管為例，由于集電極的電流收到基極電流的控制，基極電流的一個很小的變化都會對集電極電流有很大的影響，并且滿足一定的電流關(guān)系：Ic=β*Ib，（β一般是遠(yuǎn)大于1的數(shù)）。如果集電極的電流是流過電阻Rc的電流，由電壓計算公式：U=Ic*Rc可以算得電阻Rc上的電壓發(fā)生的變化。若想得到放大后的電壓信號，只需將電阻上的電壓取出即可。若將共發(fā)射極放大電路中集電極的靜態(tài)電壓設(shè)計為電源電壓的一半，此時就可以獲得最大的輸出電壓的動態(tài)范圍，此原則即是設(shè)計共發(fā)射極放大電路的基本原則。

上面所介紹的偏置電路是最基本的固定偏置電路，在實際的放大電路中，加合適的偏置電路是保證放大電路正常工作的重要條件，但是這種電路也存在一定的缺點(diǎn)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時就會導(dǎo)致電路的溫度穩(wěn)定性較差，所以這種電路只適用于溫度變化不大，要求不高的場合。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏佳，張沙.三極管的應(yīng)用[J].

[2] 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.endprint

摘 要：本文首先概述了晶體管的發(fā)展歷程和重要性，繼而討論了三極管作為晶體管的重要組成部分在電子電路中發(fā)揮的放大作用，最后以典型的三極管的偏置電路為例介紹了其電路原理，從而指出了在三極管的應(yīng)用中設(shè)置偏置電路的重要意義。

關(guān)鍵詞：三極管 放大作用 集電極 偏置電路

中圖分類號：O453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0089-01

晶體管作為20世紀(jì)的一項重大發(fā)明開啟了微電子革命的先聲[1]，其重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車和電話等的發(fā)明相提并論。晶體管實際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動元件，其在當(dāng)今社會的重要性主要表現(xiàn)它可以使高度自動化過程進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，所以可以不可思議的降低單位成本。由于晶體管的低成本，靈活性和可靠性使其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，所以能否正確的使用晶體管是一個電路的關(guān)鍵。

1 三極管概述

三極管即半導(dǎo)體三極管[2]，主要由兩個反相連接的PN結(jié)構(gòu)成，三極管包括三個電極，其中共用的電極稱為三極管的基極（base，B），其他的兩個電極稱為集電極（collector，C）和發(fā)射極（emitter，E）。三個雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域之間形成兩個PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)的PN結(jié)成為發(fā)射結(jié)（BE結(jié)），集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)（CE結(jié)）。三極管根據(jù)組合不同又分為兩類：NPN型三極管和PNP型三極管。一般在市場的三極管在其外表面都有相應(yīng)的箭頭指示電流的流經(jīng)方向來表明發(fā)射極與集電極的方向。

2 三極管的放大作用

對于NPN型硅二極管，從基極電流至發(fā)射極的電流叫做基極電流Ib，從集電極流至發(fā)射極的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流入發(fā)射極的。三極管的放大作用本質(zhì)就是基極的電流能夠有效地控制集電極的電流，當(dāng)基極電流有較小的變化都會給集電極電流帶來較大的影響，并且電流的變化服從一定的比例：Ic=β*Ib（β一般遠(yuǎn)大于1）。若將一個小信號加到發(fā)射極與基極之間，就會引起基極電流的變化，由于Ib的變化會被放大，那么與此同時就會導(dǎo)致Ic發(fā)生很大的變化，若在集電極一段接一點(diǎn)電阻R，由計算公式U=I*R就可以算出電阻兩端的電壓發(fā)生很大的變化，那么經(jīng)放大后的電壓信號就是從這個電阻上取出來的電壓。

3 三極管偏置電路設(shè)置的原因

三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有發(fā)射結(jié)和集電結(jié)[2～3]，由于發(fā)射結(jié)的非線性，基極電流必須在輸入電壓達(dá)到一定數(shù)值時才能產(chǎn)生（硅管常取0.7 V，鍺管常取0.3 V）。對于硅管而言，當(dāng)Vbe小于0.7 V時，基極電流幾乎為0，而在實際的應(yīng)用當(dāng)中，待放大的信號一般情況下都要遠(yuǎn)小于0.7 V，如果不加偏置電路的話，如此小的信號就不足以引起基極電流的變化。若在基極加一個小電流，當(dāng)一個小信號與這個偏置電流疊加在一起時，小信號會引起基極電流改變，基極電流的變化量就會被放大并在集電極輸出；第二個原因是由于對輸出信號范圍的要求，若電路中未加偏置，那么對減小的信號無效只會對增加的信號放大，這是由于集電極電流在無偏置時是0，從而不能再減小了。集電極在加上偏置的情況下有一定的電流，當(dāng)輸入的積極電流變化時，集電極的電流就會相應(yīng)的變化，這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

4 三極管的固定偏置電路

圖1所示的為基本的固定偏置電路。

圖1所示的為NPN型共發(fā)射極放大電路，接下來的分析靜態(tài)工作點(diǎn)的過程中將以硅管為例，由于集電極的電流收到基極電流的控制，基極電流的一個很小的變化都會對集電極電流有很大的影響，并且滿足一定的電流關(guān)系：Ic=β*Ib，（β一般是遠(yuǎn)大于1的數(shù)）。如果集電極的電流是流過電阻Rc的電流，由電壓計算公式：U=Ic*Rc可以算得電阻Rc上的電壓發(fā)生的變化。若想得到放大后的電壓信號，只需將電阻上的電壓取出即可。若將共發(fā)射極放大電路中集電極的靜態(tài)電壓設(shè)計為電源電壓的一半，此時就可以獲得最大的輸出電壓的動態(tài)范圍，此原則即是設(shè)計共發(fā)射極放大電路的基本原則。

上面所介紹的偏置電路是最基本的固定偏置電路，在實際的放大電路中，加合適的偏置電路是保證放大電路正常工作的重要條件，但是這種電路也存在一定的缺點(diǎn)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時就會導(dǎo)致電路的溫度穩(wěn)定性較差，所以這種電路只適用于溫度變化不大，要求不高的場合。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏佳，張沙.三極管的應(yīng)用[J].

[2] 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.endprint

摘 要：本文首先概述了晶體管的發(fā)展歷程和重要性，繼而討論了三極管作為晶體管的重要組成部分在電子電路中發(fā)揮的放大作用，最后以典型的三極管的偏置電路為例介紹了其電路原理，從而指出了在三極管的應(yīng)用中設(shè)置偏置電路的重要意義。

關(guān)鍵詞：三極管 放大作用 集電極 偏置電路

中圖分類號：O453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0089-01

晶體管作為20世紀(jì)的一項重大發(fā)明開啟了微電子革命的先聲[1]，其重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車和電話等的發(fā)明相提并論。晶體管實際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動元件，其在當(dāng)今社會的重要性主要表現(xiàn)它可以使高度自動化過程進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，所以可以不可思議的降低單位成本。由于晶體管的低成本，靈活性和可靠性使其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，所以能否正確的使用晶體管是一個電路的關(guān)鍵。

1 三極管概述

三極管即半導(dǎo)體三極管[2]，主要由兩個反相連接的PN結(jié)構(gòu)成，三極管包括三個電極，其中共用的電極稱為三極管的基極（base，B），其他的兩個電極稱為集電極（collector，C）和發(fā)射極（emitter，E）。三個雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域之間形成兩個PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)的PN結(jié)成為發(fā)射結(jié)（BE結(jié)），集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)（CE結(jié)）。三極管根據(jù)組合不同又分為兩類：NPN型三極管和PNP型三極管。一般在市場的三極管在其外表面都有相應(yīng)的箭頭指示電流的流經(jīng)方向來表明發(fā)射極與集電極的方向。

2 三極管的放大作用

對于NPN型硅二極管，從基極電流至發(fā)射極的電流叫做基極電流Ib，從集電極流至發(fā)射極的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流入發(fā)射極的。三極管的放大作用本質(zhì)就是基極的電流能夠有效地控制集電極的電流，當(dāng)基極電流有較小的變化都會給集電極電流帶來較大的影響，并且電流的變化服從一定的比例：Ic=β*Ib（β一般遠(yuǎn)大于1）。若將一個小信號加到發(fā)射極與基極之間，就會引起基極電流的變化，由于Ib的變化會被放大，那么與此同時就會導(dǎo)致Ic發(fā)生很大的變化，若在集電極一段接一點(diǎn)電阻R，由計算公式U=I*R就可以算出電阻兩端的電壓發(fā)生很大的變化，那么經(jīng)放大后的電壓信號就是從這個電阻上取出來的電壓。

3 三極管偏置電路設(shè)置的原因

三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有發(fā)射結(jié)和集電結(jié)[2～3]，由于發(fā)射結(jié)的非線性，基極電流必須在輸入電壓達(dá)到一定數(shù)值時才能產(chǎn)生（硅管常取0.7 V，鍺管常取0.3 V）。對于硅管而言，當(dāng)Vbe小于0.7 V時，基極電流幾乎為0，而在實際的應(yīng)用當(dāng)中，待放大的信號一般情況下都要遠(yuǎn)小于0.7 V，如果不加偏置電路的話，如此小的信號就不足以引起基極電流的變化。若在基極加一個小電流，當(dāng)一個小信號與這個偏置電流疊加在一起時，小信號會引起基極電流改變，基極電流的變化量就會被放大并在集電極輸出；第二個原因是由于對輸出信號范圍的要求，若電路中未加偏置，那么對減小的信號無效只會對增加的信號放大，這是由于集電極電流在無偏置時是0，從而不能再減小了。集電極在加上偏置的情況下有一定的電流，當(dāng)輸入的積極電流變化時，集電極的電流就會相應(yīng)的變化，這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

4 三極管的固定偏置電路

圖1所示的為基本的固定偏置電路。

圖1所示的為NPN型共發(fā)射極放大電路，接下來的分析靜態(tài)工作點(diǎn)的過程中將以硅管為例，由于集電極的電流收到基極電流的控制，基極電流的一個很小的變化都會對集電極電流有很大的影響，并且滿足一定的電流關(guān)系：Ic=β*Ib，（β一般是遠(yuǎn)大于1的數(shù)）。如果集電極的電流是流過電阻Rc的電流，由電壓計算公式：U=Ic*Rc可以算得電阻Rc上的電壓發(fā)生的變化。若想得到放大后的電壓信號，只需將電阻上的電壓取出即可。若將共發(fā)射極放大電路中集電極的靜態(tài)電壓設(shè)計為電源電壓的一半，此時就可以獲得最大的輸出電壓的動態(tài)范圍，此原則即是設(shè)計共發(fā)射極放大電路的基本原則。

上面所介紹的偏置電路是最基本的固定偏置電路，在實際的放大電路中，加合適的偏置電路是保證放大電路正常工作的重要條件，但是這種電路也存在一定的缺點(diǎn)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時就會導(dǎo)致電路的溫度穩(wěn)定性較差，所以這種電路只適用于溫度變化不大，要求不高的場合。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏佳，張沙.三極管的應(yīng)用[J].

[2] 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.endprint