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單結(jié)晶體管

發(fā)布時(shí)間:2011/9/5 11:23:11 訪問(wèn)次數(shù):4570

 (一)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路有何要求?         PCA9552BS  
    觸發(fā)電路是可控整流電路的主要組成部分,其作用是適時(shí)地向晶閘管的控制極輸入觸發(fā)信號(hào),保證晶閘管可靠工作。觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的電壓幅度(4~10V)和功率(0.5~2w)值;觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度不小于20μs,前沿陡度不大于10μs。從控制角度講,觸發(fā)信號(hào)應(yīng)與主電路同步,并且有足夠?qū)挼囊葡喾秶。觸發(fā)電路的種類很多,最簡(jiǎn)單的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

 (二)單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)是怎樣的?
    單結(jié)晶體管又稱為雙基極二極管,其外部有三個(gè)電極,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個(gè)PN結(jié),如圖7—18 (a)所示。它是在N型硅片一側(cè)的兩端各引出一個(gè)電極,稱為第一基極B1和第二基極B2。在硅片的另一側(cè)靠近B2處形成一個(gè)PN結(jié),引出發(fā)射極E。單結(jié)晶體管的發(fā)射極與任一基極間都存在著單向?qū)щ娦浴苫鶚O間有一定的電阻RBB,一般為2~15kΩ。
    單結(jié)晶體管可用圖7-18(b)所示等效電路來(lái)表示。RB1為第一基極與發(fā)射極間的電阻,其值隨發(fā)射極電流IE的大小而改變,RB2為第二基極與發(fā)射極間的電阻。RBl+RB2=RBB。PN結(jié)被看作是二極管VD。

                
    
 (三)單結(jié)晶體管的伏安特性是怎樣的?    FAN5646S700X
    單結(jié)晶體管的伏安特性是指在基極B1、B2間加一恒定電壓UBB時(shí),發(fā)射極電流IE與電壓UE間的關(guān)系曲線。
    圖7-19是測(cè)試單結(jié)晶體管特性的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)發(fā)射極開路時(shí),A點(diǎn)與B1間的電壓為
                            UA=RB1/RB1+RB2×UBB=ηUBB

式中η=RB1/RB1+RB2稱為分壓比,其值與管子結(jié)構(gòu)有關(guān),一般在0.5~0.9之間。分壓比是單結(jié)晶體管的一個(gè)重要參數(shù)。

              
    調(diào)節(jié)RP,使UE從零值開始逐漸增大。當(dāng)UE<UA時(shí),PN結(jié)因反向偏置而截止,E與B1間呈現(xiàn)很大的電阻,故只有很小的反向漏電流。對(duì)應(yīng)這一段特性稱為截止區(qū),如圖7-20中的AP段所示。當(dāng)UE增加到UE=UA+UD(UD為PN結(jié)的正向壓降,約0.7V)時(shí),PN結(jié)導(dǎo)通,發(fā)射極電流突然增大。把這個(gè)突變點(diǎn)稱為峰點(diǎn)P,與P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流分別稱為峰點(diǎn)電壓UP和峰點(diǎn)電流IP,顯然
                                   UP=ηUBB+UD
    PN結(jié)導(dǎo)通后,有大量空穴從P區(qū)進(jìn)入N型硅片,IE增長(zhǎng)很快,RB1急劇減小,E和B1間變成低電阻導(dǎo)通狀態(tài),UE也隨之下降,一直到達(dá)圖7-20中電壓的最低點(diǎn)V. PV段的特性與一般情況不同,電流增加,電壓反而下降,單結(jié)晶體管呈負(fù)阻特性,對(duì)應(yīng)該段特性的區(qū)
域稱為負(fù)阻區(qū)。圖7-20中的V點(diǎn)稱為谷點(diǎn),與V點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流,分別稱為谷點(diǎn)電壓UV,和谷點(diǎn)電流IV。此后,發(fā)射極電流IE繼續(xù)增大時(shí),電壓UE變化不明顯,這個(gè)區(qū)域稱為飽和區(qū),如圖7-20中的VB段。

                   


  (四)單結(jié)晶體管具有哪些特點(diǎn)?
    ①單結(jié)晶體管導(dǎo)通的條件是,發(fā)射極電壓UE等于峰點(diǎn)電壓UP;導(dǎo)通后,使單結(jié)晶體管恢復(fù)截止的條件是,發(fā)射極電壓UE小于谷點(diǎn)電壓U發(fā).  
    ②單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP與外加電壓UBB和管子的分壓比叩有關(guān)。外加電壓相同而分壓比不同的管子或?qū)ν还茏油饧与妷篣BB不同時(shí),峰值電壓UP都不相同。   
    ③不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓UV和谷點(diǎn)電流IV不相同,而同一單結(jié)晶體管外加電壓UBB不同時(shí),UV、IV也不相同。一般UV在2~5V之間。   

  (五)單結(jié)晶體管振蕩電路是如何工作的?   
    利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和RC電路的充、放電原理,可組成頻率可調(diào)的振蕩電路,如圖7-21(a)所示。其輸出電壓ug可為晶閘管提供觸發(fā)脈沖。   
    電源接通后,直流電源經(jīng)R1、R2為單結(jié)晶體管兩基極提供工作電壓UBB,同時(shí)電壓U通過(guò)電阻R向電容C充電,使其端電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)uc升高到等于峰點(diǎn)電壓UP時(shí),單結(jié)晶體管導(dǎo)通,電容C通過(guò)R1放電。因R1取值很小,導(dǎo)通時(shí)RB1又急劇下降,故放電很快,放電電流在R,上形成一個(gè)尖脈沖電壓ug。由于電阻尺取值較大,當(dāng)uc下降到谷點(diǎn)電壓UV時(shí),電源經(jīng)R供給發(fā)射極的電流小于谷點(diǎn)電流IV,單結(jié)晶體管截止,電源再次經(jīng)R向電容C充電,重復(fù)上述過(guò)程。電容C不斷地充電、放電,單結(jié)晶體管不斷地導(dǎo)通、截止,形成張弛振蕩。其結(jié)果在電容C兩端形成鋸齒狀電壓,在R1上則獲得一系列尖脈沖,如圖7-21(b)所示。

                           

    輸出脈沖電壓的周期可通過(guò)電阻RP來(lái)調(diào)節(jié),RP越小,周期越小。R不能取得太小,否則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通后,電源經(jīng)R供出的電流較大,單結(jié)晶體管的發(fā)射極電流不能降到谷點(diǎn)電流以下,單結(jié)晶體管就不能截止,從而造成直通現(xiàn)象。R也不能取得太大,否則充電太慢,晶閘管的導(dǎo)通角將變小,導(dǎo)致移相范圍減小。一般R的取值為幾千歐到幾十千歐。
    電路中R2的作用是補(bǔ)償溫度對(duì)峰值電壓UP的影響。因?yàn)閁P=ηUBB+UD,其中UD會(huì)隨溫度的升高而有所下降,UP也會(huì)受溫度影響而變化。電路中接人電阻R2后,由于單結(jié)晶體管兩基極間電阻RBB隨溫度升高而有所增大,則RBB上的分壓UBB也會(huì)隨溫度上升而增大,從而補(bǔ)償了UD的減小,使峰值電壓UP基本保持不變。R2的取值一般為300~500Ω。


 


 

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 (一)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路有何要求?         PCA9552BS  
    觸發(fā)電路是可控整流電路的主要組成部分,其作用是適時(shí)地向晶閘管的控制極輸入觸發(fā)信號(hào),保證晶閘管可靠工作。觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的電壓幅度(4~10V)和功率(0.5~2w)值;觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度不小于20μs,前沿陡度不大于10μs。從控制角度講,觸發(fā)信號(hào)應(yīng)與主電路同步,并且有足夠?qū)挼囊葡喾秶。觸發(fā)電路的種類很多,最簡(jiǎn)單的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

 (二)單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)是怎樣的?
    單結(jié)晶體管又稱為雙基極二極管,其外部有三個(gè)電極,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個(gè)PN結(jié),如圖7—18 (a)所示。它是在N型硅片一側(cè)的兩端各引出一個(gè)電極,稱為第一基極B1和第二基極B2。在硅片的另一側(cè)靠近B2處形成一個(gè)PN結(jié),引出發(fā)射極E。單結(jié)晶體管的發(fā)射極與任一基極間都存在著單向?qū)щ娦浴苫鶚O間有一定的電阻RBB,一般為2~15kΩ。
    單結(jié)晶體管可用圖7-18(b)所示等效電路來(lái)表示。RB1為第一基極與發(fā)射極間的電阻,其值隨發(fā)射極電流IE的大小而改變,RB2為第二基極與發(fā)射極間的電阻。RBl+RB2=RBB。PN結(jié)被看作是二極管VD。

                
    
 (三)單結(jié)晶體管的伏安特性是怎樣的?    FAN5646S700X
    單結(jié)晶體管的伏安特性是指在基極B1、B2間加一恒定電壓UBB時(shí),發(fā)射極電流IE與電壓UE間的關(guān)系曲線。
    圖7-19是測(cè)試單結(jié)晶體管特性的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)發(fā)射極開路時(shí),A點(diǎn)與B1間的電壓為
                            UA=RB1/RB1+RB2×UBB=ηUBB

式中η=RB1/RB1+RB2稱為分壓比,其值與管子結(jié)構(gòu)有關(guān),一般在0.5~0.9之間。分壓比是單結(jié)晶體管的一個(gè)重要參數(shù)。

              
    調(diào)節(jié)RP,使UE從零值開始逐漸增大。當(dāng)UE<UA時(shí),PN結(jié)因反向偏置而截止,E與B1間呈現(xiàn)很大的電阻,故只有很小的反向漏電流。對(duì)應(yīng)這一段特性稱為截止區(qū),如圖7-20中的AP段所示。當(dāng)UE增加到UE=UA+UD(UD為PN結(jié)的正向壓降,約0.7V)時(shí),PN結(jié)導(dǎo)通,發(fā)射極電流突然增大。把這個(gè)突變點(diǎn)稱為峰點(diǎn)P,與P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流分別稱為峰點(diǎn)電壓UP和峰點(diǎn)電流IP,顯然
                                   UP=ηUBB+UD
    PN結(jié)導(dǎo)通后,有大量空穴從P區(qū)進(jìn)入N型硅片,IE增長(zhǎng)很快,RB1急劇減小,E和B1間變成低電阻導(dǎo)通狀態(tài),UE也隨之下降,一直到達(dá)圖7-20中電壓的最低點(diǎn)V. PV段的特性與一般情況不同,電流增加,電壓反而下降,單結(jié)晶體管呈負(fù)阻特性,對(duì)應(yīng)該段特性的區(qū)
域稱為負(fù)阻區(qū)。圖7-20中的V點(diǎn)稱為谷點(diǎn),與V點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流,分別稱為谷點(diǎn)電壓UV,和谷點(diǎn)電流IV。此后,發(fā)射極電流IE繼續(xù)增大時(shí),電壓UE變化不明顯,這個(gè)區(qū)域稱為飽和區(qū),如圖7-20中的VB段。

                   


  (四)單結(jié)晶體管具有哪些特點(diǎn)?
    ①單結(jié)晶體管導(dǎo)通的條件是,發(fā)射極電壓UE等于峰點(diǎn)電壓UP;導(dǎo)通后,使單結(jié)晶體管恢復(fù)截止的條件是,發(fā)射極電壓UE小于谷點(diǎn)電壓U發(fā).  
    ②單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP與外加電壓UBB和管子的分壓比叩有關(guān)。外加電壓相同而分壓比不同的管子或?qū)ν还茏油饧与妷篣BB不同時(shí),峰值電壓UP都不相同。   
    ③不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓UV和谷點(diǎn)電流IV不相同,而同一單結(jié)晶體管外加電壓UBB不同時(shí),UV、IV也不相同。一般UV在2~5V之間。   

  (五)單結(jié)晶體管振蕩電路是如何工作的?   
    利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和RC電路的充、放電原理,可組成頻率可調(diào)的振蕩電路,如圖7-21(a)所示。其輸出電壓ug可為晶閘管提供觸發(fā)脈沖。   
    電源接通后,直流電源經(jīng)R1、R2為單結(jié)晶體管兩基極提供工作電壓UBB,同時(shí)電壓U通過(guò)電阻R向電容C充電,使其端電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)uc升高到等于峰點(diǎn)電壓UP時(shí),單結(jié)晶體管導(dǎo)通,電容C通過(guò)R1放電。因R1取值很小,導(dǎo)通時(shí)RB1又急劇下降,故放電很快,放電電流在R,上形成一個(gè)尖脈沖電壓ug。由于電阻尺取值較大,當(dāng)uc下降到谷點(diǎn)電壓UV時(shí),電源經(jīng)R供給發(fā)射極的電流小于谷點(diǎn)電流IV,單結(jié)晶體管截止,電源再次經(jīng)R向電容C充電,重復(fù)上述過(guò)程。電容C不斷地充電、放電,單結(jié)晶體管不斷地導(dǎo)通、截止,形成張弛振蕩。其結(jié)果在電容C兩端形成鋸齒狀電壓,在R1上則獲得一系列尖脈沖,如圖7-21(b)所示。

                           

    輸出脈沖電壓的周期可通過(guò)電阻RP來(lái)調(diào)節(jié),RP越小,周期越小。R不能取得太小,否則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通后,電源經(jīng)R供出的電流較大,單結(jié)晶體管的發(fā)射極電流不能降到谷點(diǎn)電流以下,單結(jié)晶體管就不能截止,從而造成直通現(xiàn)象。R也不能取得太大,否則充電太慢,晶閘管的導(dǎo)通角將變小,導(dǎo)致移相范圍減小。一般R的取值為幾千歐到幾十千歐。
    電路中R2的作用是補(bǔ)償溫度對(duì)峰值電壓UP的影響。因?yàn)閁P=ηUBB+UD,其中UD會(huì)隨溫度的升高而有所下降,UP也會(huì)受溫度影響而變化。電路中接人電阻R2后,由于單結(jié)晶體管兩基極間電阻RBB隨溫度升高而有所增大,則RBB上的分壓UBB也會(huì)隨溫度上升而增大,從而補(bǔ)償了UD的減小,使峰值電壓UP基本保持不變。R2的取值一般為300~500Ω。


 


 

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