2sc1815三極體工作原理及放大倍數

2020-11-23 電子發燒友

2sc1815三極體工作原理及放大倍數

發表於 2017-11-08 09:39:38

　　2sc1815三極體工作原理

　　2sc1815是日本公司生產的一種常用的NPN小功率矽三極體。該管耐壓值是40V，Pcm=400mW，Icm=150mA。晶體三極體（以下簡稱三極體）按材料分有兩種：鍺管和矽管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，但使用最多的是矽NPN和鍺PNP兩種三極體，（其中，N表示在高純度矽中加入磷，是指取代一些矽原子，在電壓刺激下產生自由電子導電，而p是加入硼取代矽，產生大量空穴利於導電）。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。

　　對於NPN管，它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結，而集電區與基區形成的PN結稱為集電結，三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極c。

　　當b點電位高於e點電位零點幾伏時，發射結處於正偏狀態，而C點電位高於b點電位幾伏時，集電結處於反偏狀態，集電極電源Ec要高於基極電源Ebo。

　　在製造2sc1815三極體時，有意識地使發射區的多數載流子濃度大於基區的，同時基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含量，這樣，一旦接通電源後，由於發射結正偏，發射區的多數載流子（電子）及基區的多數載流子（空穴）很容易地越過發射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大於後者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電流了。

　　由於基區很薄，加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行複合，被複合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibo.根據電流連續性原理得：Ie=Ib+Ic

　　這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關係，即： β1=Ic/Ib

　　式中：β1--稱為直流放大倍數，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為： β= △Ic/△Ib

　　式中β--稱為交流電流放大倍數，由於低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。

　　2sc1815三極體是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極體的電流放大作用，通過電阻轉變為電壓放大作用。


2sc1815三極體的輸入特性曲線                                2sc1815三極體的輸出特性曲線

　　電路圖中左端的第一級運放中，由於穩壓管的反向伏安特性，其具有穩壓作用，因此可以保證運算放大器的同相輸入端電壓U1+和反相輸入端U1-保持不變；因此輸出端的電壓恆定為：Uo=A1（（U1+）-（U1-）），其中A1為放大倍數。

　　Uo在三極體的基極，可知基極的電流保持不變，為Ib；又有三級管工作在放大狀態知Ic=βIb也保持不變，即矽二極體所處的環境是恆流的；當由於溫度的變化而導致其電阻發生變化的時候，其兩端的電壓降就會相應發生變化，也即第二級運算放大的U+2變化，而由於10KΩ電阻的分壓作用，使得U2-不變，因此使得第二級運放的輸入電壓Ud2變化，因而經過第二級運放的放大作用使得最終的輸出電壓為U2o=A2（（U2+）-（U2-））也相應的發生變化。

　　由最終輸出的電壓可以根據矽二極體的溫度特性，反過來推算出當時所處的溫度的大小，從而實現測量溫度的目的。

　　2sc1815放大倍數計算公式

　　2sc1815放大倍數是衡量放大電路放大能力的指標。它定義為輸出變化量的幅值與輸入變化量的幅值之比，有時也稱為增益。雖然放大電路能實現功率的放大，然而在很多場合，人們常常只關心某一單項指標的放大的倍數，比如電壓或者電流的放大倍數。由於輸出和輸入信號都有電壓和電流量，所以存在以下四中比值：

　　需要注意的是，若輸出波形出現明顯失真，則此值就失去意義了，因此在輸出端要有監視失真的措施（如用示波器觀察波形）。

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