因有很多文章介紹了三極管工作原理，這邊就不再描述。本文主要通過實(shí)戰(zhàn)，說明如何設(shè)計三極管電路處于線性放大狀態(tài)或開關(guān)狀態(tài)(即飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài))并通過multisim實(shí)例仿真，驗(yàn)證理論分析。
三極管原理簡述：
從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。
三極管常用封裝及引腳圖：
實(shí)例：設(shè)計電路讓三極管處于放大和開關(guān)狀態(tài)
假設(shè)基級輸入為常見的單片機(jī)3.3V的電源系統(tǒng)，集電極為輸出的5V系統(tǒng)
當(dāng)基級輸入電阻選1k時，基級電流為Ib=(3.3-0.7)/100=26uA，而2N2712的B值為204，所以IC=Ib*B=5.3mA，
為滿足三極管處于飽和導(dǎo)通條件則集電極電阻RC=5V/5.3=943歐
即當(dāng)RC小于943歐時,三極管處于線性放大狀態(tài)，當(dāng)RC大于943歐時，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
如下圖所示，一個處于放大狀態(tài)，一個處于開關(guān)狀態(tài)
?
問：如何判斷三極管是處于放大狀態(tài)還是開關(guān)狀態(tài)?
答：最通俗的解法，看IC是否等于βIb，當(dāng)IC>=βIb時，這就處于放大狀態(tài)，當(dāng)IC<βIb時，處于開關(guān)狀態(tài)。
問：三級管沒有加偏置時，還能正常工作嗎?
答：當(dāng)然可以，偏置只是為了讓放大不失真，提前給三極管PN結(jié)提供電壓，當(dāng)不提供時，只要輸入大于BE pn結(jié)導(dǎo)通條件，照樣可以正常工作，只是輸出波形肯定失真
問：三級管輸入必須是小信號嗎?
答：不是，輸入小信號是課本上的知識。實(shí)際中如果設(shè)計是開關(guān)狀態(tài)，那輸入就是數(shù)字信號，如果設(shè)計是放大狀態(tài)，那么輸入一般是模擬信號，當(dāng)是放大狀態(tài)時，一般是有加偏置電壓，防止輸出波形失真，輸入信號大小和放大倍數(shù)以及輸出集電極電阻和電源有關(guān)系，并沒有明確的規(guī)定。
問：為什么輸入很小的變化，都會導(dǎo)致輸出極大的變化，本質(zhì)是什么?
答：本質(zhì)就是三極管的PN結(jié)特性，BE之間是一個二極管，二極管的電壓0.7，I/V曲線是一個指數(shù)型的，0.7V變化一點(diǎn) 都會引起電機(jī)急劇變化。