集电极和发射极的电位关系是什么?


在NPN三极管不同工作状态下,集电极(C)和发射极(E)的电位关系不同,主要分为截止、放大和饱和三种状态,以下为你详细介绍:
截止状态
电位关系:集电极电位高于发射极电位,即 。
原理:当三极管的基极(B)没有输入合适的正向偏置电压时(对于NPN管,通常 ),基极 - 发射极结处于反向偏置或零偏置状态,基极电流 。由于三极管的电流放大作用,集电极电流 ( 为电流放大系数),此时 ,三极管相当于一个断开的开关,集电极和发射极之间没有电流流通,集电极电位主要由集电极电阻和电源电压决定,会高于发射极电位(发射极通常接地或接低电位)。
示例:在一个简单的NPN三极管开关电路中,发射极接地,集电极通过一个电阻接电源。当基极没有输入控制信号时,三极管处于截止状态,集电极电位接近电源电压,发射极电位为0V,满足 。
放大状态
电位关系:集电极电位高于发射极电位,即 。
原理:当基极输入合适的正向偏置电压,使得 比 高一个发射结正向压降(硅管约为0.6 - 0.7V,锗管约为0.2 - 0.3V),且 比 高时,三极管工作在放大状态。此时基极电流 较小,但集电极电流 会随 的变化而线性变化,实现对电流的放大作用。由于集电极电流在集电极电阻上产生压降,导致集电极电位下降,但仍然高于发射极电位。
示例:在一个共射极放大电路中,发射极接地,基极通过电阻分压电路获得合适的偏置电压,集电极通过电阻接电源。当输入信号加到基极时,基极电流 会随输入信号变化,集电极电流 也随之变化,在集电极电阻上产生变化的电压降,但集电极电位始终高于发射极电位。
饱和状态
电位关系:集电极电位接近或等于发射极电位,即 (严格来说 略高于 ,压降通常小于0.3V)。
原理:当基极电流 足够大,使得集电极电流 达到最大值,不再随 的增大而线性增大时,三极管进入饱和状态。此时集电极 - 发射极之间的电压降很小,相当于一个闭合的开关,集电极和发射极之间近似导通。在饱和状态下,三极管失去了电流放大作用,集电极电位主要由电源电压和饱和压降决定,接近发射极电位。
示例:在一个NPN三极管驱动LED的电路中,发射极接地,集电极接LED的正极(通过限流电阻),基极接控制信号。当控制信号使基极电流足够大时,三极管进入饱和状态,集电极电位接近发射极电位(0V),LED两端有足够的电压而发光。
责任编辑:Pan
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