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第三章 電子控制系統(tǒng)信號(hào)處理
第2節(jié) 初識(shí)模擬電路（第3課時(shí)）
【任務(wù)三】體悟三極管的三種工作狀態(tài)
1.如左圖所示，為三極管共發(fā)射極電路，可以看出電路中有兩組電源Vbb和Vcc，其中基極b與發(fā)射極。形成一個(gè)輸入回路，基極輸入電流用Ib表示;集電極c與發(fā)射極e形成一個(gè)輸出回路，集電極輸出電流用Ic表示;發(fā)射極e是兩回路的公共端。
2.三極管電流關(guān)系
NPN型三極管 二進(jìn)一出。且Ie=Ib+Ic,連接電路時(shí)，發(fā)射極接低電位，集電極接高電位
PNP型三極管 一進(jìn)二出。且Ie=Ib+Ic,連接電路時(shí)，發(fā)射極接高電位，集電極接低電位
3.三極管的輸出特性曲線
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB = 0
O 5 10 15
4
3
2
1
劃分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。
截止區(qū)
放
大
區(qū)
飽和區(qū)
　　1. 截止區(qū)　IB ≤ 0 的區(qū)域。
　　IB= 0 時(shí)，IC = ICEO。 硅管約等于 1 A，鍺管約為幾十--幾百微安。
截止區(qū)
　兩個(gè)結(jié)都處于反向偏置。
2. 放大區(qū)：
條件：發(fā)射結(jié)正偏
　　　集電結(jié)反偏
特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB =0
O 5 10 15
4
3
2
1
放
大
區(qū)
　　集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即
對(duì) NPN 管 UBE > 0，UBC < 0
3.三極管的輸出特性曲線
3. 飽和區(qū)：
條件：兩個(gè)結(jié)均正偏
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB =0
O 5 10 15
4
3
2
1
　　對(duì) NPN 型管，UBE > 0 UBC > 0 。
特點(diǎn)：IC 基本上不隨 IB 而變化，在飽和區(qū)三極管失去放大作用。 I C IB。
當(dāng) UCE = UBE，即 UCB = 0 時(shí)，稱臨界飽和，UCE < UBE時(shí)稱為過飽和。
飽和管壓降 UCES < 0.4 V(硅管)，UCES< 0. 2 V(鍺管)
飽和區(qū)
三極管的輸出特性曲線
三極管的三種工作狀態(tài)
類比NPN型三極管
c
b
e
粗管子內(nèi)裝有閥門，閥門的開度由細(xì)管子中的水壓控制，水流類比電流，水壓類比電壓
截止?fàn)顟B(tài)：細(xì)管水壓很小，不足以打開閥門。
放大狀態(tài)：細(xì)管水流越大，閥門開啟越大，粗管水流越大
——以小控大，以弱控強(qiáng)
飽和狀態(tài)：當(dāng)閥門開到一定程度，細(xì)管水流增大，粗管水流不再增大
　　放大的本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)能量的控制。
　　在放大電路中提供一個(gè)能源，由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源，使之輸出較大的能量，然后推動(dòng)負(fù)載。
小能量對(duì)大能量的控制作用稱為放大作用。
放大的對(duì)象是變化量。
放大電路的基本原理
三極管的三種工作狀態(tài)
3.1 截止?fàn)顟B(tài)
電流電壓關(guān)系：
Ve>Vb,Vc>Vb
Uce≈Vcc
Ube<0.5V
現(xiàn)象：Ib≈0 ,Ic≈0,Ie≈0
三極管的三種工作狀態(tài)
3.1 截止?fàn)顟B(tài)
小結(jié)：Ib≈0,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反偏狀態(tài)時(shí)，IC=0，此時(shí)相當(dāng)于一只斷開的開關(guān)。
三極管的三種工作狀態(tài)
3.2 放大狀態(tài)
條件： 發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏
電流電壓關(guān)系：Ve穩(wěn)定后Ube≈0.7V
0.7V很小的基極電流（變化）控制（引起）很大的集電極電流的變化
三極管的三種工作狀態(tài)
3.2 放大狀態(tài)
IC受Ib的控制，隨著Ib的增大IC也在增大
Ib （毫安） 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1
IC （毫安） 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5
當(dāng) Ib 有微小變化時(shí)， IC 較大。說(shuō)明三極管具有電流放大作用。
任何一列電流關(guān)系符合
Ie = IC + Ib，Ib< IC< Ie, IC Ie
IB （毫安） 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1
IC （毫安） 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5
三極管的三種工作狀態(tài)
3.2 放大狀態(tài)
要使三極管具有放大作用，必須給管子的發(fā)射結(jié)加正偏電壓，集電結(jié)加反偏電壓。（外部條件）
一般為幾十~幾百
三極管的三種工作狀態(tài)
3.3 飽和狀態(tài)
條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏
電壓電流關(guān)系：
Ube≈0.7V
Uce≈0.3V
Ic<βIb
現(xiàn)象：Ic基本不變，不隨著Ib的變大而變大
三極管的三種工作狀態(tài)
工作狀態(tài) 條件 NPN型 PNP型
飽和狀態(tài) 發(fā)射結(jié) 正 Vb>Ve Vb>Vc
集電結(jié) Ube=0.7V(Si)
放大狀態(tài) 發(fā)射結(jié) 正 Vc>Vb>Ve
集電結(jié) 反 截止?fàn)顟B(tài) 發(fā)射結(jié) Ube<0.7V（Si）
集電結(jié) 反 VbVbUeb=0.7V(Si)
Ve>Vb>Vc
Ueb<0.7V（Si）
Vb>Vc
PN結(jié)偏置方式一樣，電位關(guān)系相反
三極管的三種工作狀態(tài)
Ie=Ib+Ic Ic≈0 截止?fàn)顟B(tài) Ic=βIb 放大狀態(tài) Ic不變
飽和狀態(tài)
Ib遠(yuǎn)小于Ic以小控大 Ueb<0 Uce≈Vcc Ueb≈0.7 Uec>Ueb Ueb≈0.7V(si)
Uec≈0.3V(si)
Vb電位較低，Ueb小于門檻電壓 Vb電位居中 VcVc≧Vb
斷開
閉合
三極管的三種工作狀態(tài)
1.三極管的三個(gè)電極的電位如下圖所示，分析三極管分別處于什么工作狀態(tài)：
截止
放大
飽和
[課堂練習(xí)]
2.【2021紹興聯(lián)考】在電路中測(cè)得4個(gè)硅材料三極管的三個(gè)電極的電位如圖所示，下列分析中正確的是（ ）
C
3.三極管在飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）
A.發(fā)射結(jié)和集電極結(jié)均處于正向偏置狀態(tài)
B.小功率管的飽和壓降小于0.6V,鍺管的飽和壓降小于0.3V
C.集電極與發(fā)射極之間相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)
D.集電極電流受基極電流的控制
D
4.用多用電表測(cè)得電路中流過三極管①②③腳的電流大小分別是2mA,0.04mA,2.04mA,電流方向如圖所示，該三極管的β值為120，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.該三極管是PNP型三極管，此時(shí)三極管處于飽和狀態(tài)
B.該三極管是NPN型三極管，此時(shí)三極管處于飽和狀態(tài)
A.該三極管是PNP型三極管，此時(shí)三極管處于放大狀態(tài)
A.該三極管是NPN型三極管，此時(shí)三極管處于放大狀態(tài)
B
5.如圖所示是小明在電子控制技術(shù)實(shí)踐課上搭建的電路，經(jīng)測(cè)量VT的Ube=0.7V,Uce=3V.下列關(guān)于VT工作狀態(tài)的判斷中，正確的是（ ）
A.飽和狀態(tài)
B.放大狀態(tài)
C.截止?fàn)顟B(tài)
D.條件不足，無(wú)法判斷
B
6.如圖所示的兩個(gè)電路中，三極管為硅管。下列關(guān)于LED發(fā)光時(shí)，M,N點(diǎn)電位分析中正確的是（ ）
A.M點(diǎn)電位約為0.7V,N約為0.7V
B.M點(diǎn)電位約為0.7V,N約為3V
C.M點(diǎn)電位約為2.7V,N約為3V
D.M點(diǎn)電位約為2.7V,N約為0.7V
A
7.小剛用可調(diào)電源 E1 和 E2、可調(diào)電阻 R1、 R2、三極管及電壓表設(shè)計(jì)如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電路正常工作時(shí)，在其他保持不變的條件下，下列現(xiàn)象可能發(fā)生的是( )
D
A. 調(diào)小 R1，電壓表讀數(shù)在增大
B. 調(diào)大 R2，電壓表讀數(shù)變大
C. 調(diào)小 E2，電壓表讀數(shù)在增大
D. 調(diào)大或調(diào)小 E1，電壓表讀數(shù)都基本不變
8.[2019稽陽(yáng)模擬]如圖所示電路中，三極管V始終工作在放大狀態(tài)，當(dāng)Rp阻值變大時(shí)，A點(diǎn)與B點(diǎn)電位變化情況分析正確的是(　　)
A．A點(diǎn)電位不變，B點(diǎn)電位降低
B．A點(diǎn)電位不變，B點(diǎn)電位升高
C．A點(diǎn)電位降低，B點(diǎn)電位降低
D．A點(diǎn)電位降低，B點(diǎn)電位升高
B
9.如圖a所示為三極管Ｖ的測(cè)試電路，圖b為三極管Ｖ測(cè)試結(jié)果曲線圖，分析曲線圖，下列關(guān)于測(cè)試結(jié)果的分析中不合理的是
Ａ.ｃ點(diǎn)位置說(shuō)明Ｖ仍處于放大狀態(tài)，其放大系數(shù)β約為 35
Ｂ.ｄ點(diǎn)位置說(shuō)明三極管Ｖ已處于深度飽和狀態(tài)，Uce 約為 0.3Ｖ
Ｃ.從ａ到ｂ直至ｄ點(diǎn)過程中，電阻Rc兩端的電壓Uｃ逐漸上升，但Uce 逐漸下降
Ｄ.ａ點(diǎn)位置三極管發(fā)射結(jié)與集電結(jié)同時(shí)正偏
D
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