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看看三极管的厄利电压认识

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sinasun|  楼主 | 2023-4-11 21:46 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


在电路设计中,三极管的使用必不可少。需要理解三极管规格书中有各种各样的曲线图,才能在实际应用中处理各种出现的问题,尤其是输出特性曲线。对于理想的三极管,工作在放大区,三极管集电极电流只受到基极电流的控制而与集电极电压无关,因此输出电流-集电极电流应该是恒定不变的。但是实际的三极管并不是这样是,比如下图的BC847的输出特性曲线:为什么工作在放大区的时候,输出电流曲线不是平直的:
这就涉及到三极管的厄利效应产生的厄利电压:也称基区宽度调制效应,是指当双极性晶体管BJT)的集电极-射极电压VCE改变,基极-集电极耗尽宽度WB-C耗尽区大小)也会跟着改变。下图可以看出,输出电流曲线反向延伸会汇聚到一点,此时汇聚到一点的电压称为厄利电压,这个厄利电压会导致随着输出电压的变化-集电极电压,输出电流也会随之变化,而不能保持恒定。这也是单个三极管工作在放大区不能作为恒流源的使用,容易受到集电极电压变化而变化。
此时根据电子学的理论指导,可以得到输出电流和厄利电压之间的关系
通过这个简单的公式,看出厄利电压和输出电流的关系没有多大关系,下面通过仿真看一下厄利电压对实际电路的影响。两个电路,除了三极管没有任何不同的。
再进一步查看规格书,两者在VCEVBE的参数上并没有很大差别。对于相同测试条件下:BC847A的最大放大倍数(220)相对BC547A会小(800)。按照快速的简单估算,上面的仿真电路,三极管肯定工作在饱和区。基本可以认为两个电路得到的输出电压Vout和输出电流Ic也应该是一样,不应该有区别的。
对于上面的仿真电路,如何计算输出电流Ic,判断三极管是不是工作在放大区。在不考虑厄利电压的前提下,会使用输出电流和输入BE之间的关系。利用下图的通用公式,计算得到的输出电流是比较近似的。
但是实际的仿真结果显示,两个电路的输出电流是相差一倍。使用BC547C得到的输出电流45mA左右,使用BC847A得到的输出电流只有19mA。通过进一步查找资料,发现BC847A的厄利电压是143.8VBC547C的厄利电压是53.47V。根据厄利效应的原理也能理解,厄利效应减小了基极宽度,电子与空穴复合的可能性更小。自然也就减少了基区的载流子浓度,会减小基极电流。三极管工作在放大区,满足Ic=β*Ib,所以输出电流Ic也就减少的。
尽管单个三极管用作恒流源的场合很少使用,毕竟输出电流受到电源电压的波动而变化。但是多个三极管可以得到稳定可靠的恒流源电路,此时就需要尽量选用厄利电压小的三极管,减小厄利电压产生的负面影响。比如下图利用四个三极管组成的电流镜电路检测母线电压的电路,这种电路相当于芯片INA138的作用,高边检测电压。当三极管的厄利电压越大,产生的失调电压就会越大,从而检测母线电压的偏差就会增大。

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21ic小管家 打赏了 20.00 元 2023-05-26
理由:签约作者奖励

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Victor1229 2024-9-5 10:13 回复TA
感谢大佬 
王栋春 2023-4-11 22:10 回复TA
讲的非常详细,期待更多资料分享。 
沙发
lfc315| | 2023-4-12 09:04 | 只看该作者
最后一图,不应该是检测高边电流吗?

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sinasun|  楼主 | 2023-4-13 11:58 | 只看该作者
lfc315 发表于 2023-4-12 09:04
最后一图,不应该是检测高边电流吗?

是的,检测电流,我搞错了

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