电子工程师必备基础知识手册(八) 功率晶体管

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1、电子工程师必备基础知识手册（八）功率晶体管稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是：此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。其伏安特性见图1,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。稳压管的应用1、浪涌保护电路稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保

2、护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开。2、电视机里的过压保护电路EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。3、电弧抑制电路在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收

3、,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。4、串联型稳压电路在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用。晶体管射随电路在很多的电子电路中,为了减少后级电路对前级电路的影响和有些前级电路的输出要求有较强的带负载能力(即要求输出阻抗较低)时,要用到缓冲电路,从而达到增强电路的带负载能力和前后级阻抗匹配,晶体管射随器就是一种达到上述功能的缓冲电路。晶体管射随电路实际上是晶体管共发电路,它

4、是晶体三极管三大电路形式之一(共基电路、共集电路、共发电路),它的电路基本形式如图A1所示。根据图A1的等效电路可知,发射极电流Ie=Ib+Ic又因为Ic=β*Ib(β是晶体管的直流放大系数)所以Ie=Ib+β*Ib=Ib(1+β),又根据电路回路电压定律:Vi=Ib(Rb+Rbe)+Ie*Re=Ib(Rb+Rbe)+Ib(1+β)Re(Rb是晶体管基极电阻,Rbe是基极与发射极之间的电阻,由于Rb和Rbe较少可忽略,那么Vi=Ib(1+β)Re,根据欧姆定律,电路的输入阻抗为Vi/Ib=Ib(1+β)Re/Ib=Re(1+β)。从此式

5、可见电路的输入阻抗是Re的1+β倍，电路的输出阻抗等于Rc与Re的并联总阻抗.经上述分析得出结论：晶体管射随电路具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。晶体管电子滤波器在很多电子电路中,特别是一些小信号放大电路,其电源往往会加入一级晶体管电子滤波器,其电路结构如图J1,设图的右边是一个与电子滤波效果一样的普通RC滤波电路,则它们有以下关系：图的左边Uec=Ib*R1+Ueb=Ib*R1因为Iec=β*Ib(β为晶体管的直流放大系数)所以有Uec=(Iec/β)*R1图的右边Uec=Rec*Iec由于左右图互相等效所以有Rec*Iec=(Ie

6、c/β)*R1得Rec=R1/β两滤波器的滤波性能一般用R与C的乘积来衡量,所以有:R1*C1=Rec*C1'=(R1/β)*C1'C1=C1'/β由上式可知,电子滤波器所需的电容C1比一般RC滤波器所需电容少β倍.打个比方设晶体管的直流放大系数β=100,如果用一般RC滤波器所需电容容量为1000μF,如采用电子滤波器那么电容只需要10μF就满足要求了。场效应管现在越来越多的电子电路都在使用场效应管,特别是在音响领域更是如此,场效应管与晶体管不同,它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件),其特性更象电子管,它具有很高的输入阻抗,较

7、大的功率增益,由于是电压控制器件所以噪声小,其结构简图如图C-a。场效应管是一种单极型晶体管,它只有一个P-N结,在零偏压的状态下,它是导通的,如果在其栅极(G)和源极(S)之间加上一个反向偏压(称栅极偏压)在反向电场作用下P-N变厚(称耗尽区)沟道变窄,其漏极电流将变小,(如图C1-b),反向偏压达到一定时,耗尽区将完全沟道"夹断",此时,场效应管进入截止状态如图C-c,此时的反向偏压我们称之为夹断电压,用Vpo表示,它与栅极电压Vgs和漏源电压Vds之间可近以表示为Vpo=Vps+

8、Vgs

9、,这里

10、Vgs

11、是Vgs的绝对值.在制造场

12、效应管时,如果在栅极材料加入之前,在沟道上先加上一层很薄的绝缘层的话,则将会大大地减小栅极电流,也大大地增加其输入阻抗,由于这一绝缘层的存在,场效应管可工作在正的偏置状态,我们称这种场效应管为绝缘栅型场效应