为什么三极管的基级要加一个电阻?

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三极管不论是作为线性放大器使用还是工作于开关状态,其基极一般都要加一个电阻,这是为什么呢?下面我们通过两个简单的电路来介绍一下三极管放大电路和开关电路中基极为何要加一个电阻?

1、三极管放大电路中的基极电阻

▲ 三极管线性放大电路。

如上图所示,在三极管线性放大电路中,三极管基极一般都要接一个上图所示的电阻Rb,这个电阻称为基极偏置电阻,其作用是给三极管的发射结提供一个合适的偏置电压,使管子的发射结偏离死区电压(对于硅三极管来说,该电压约为0.4~0.5V),这样当三极管的发射结加有微弱的信号电压时,三极管亦可以不失真的放大微弱信号。若不加这个基极偏置电阻Rb,假设此时加在三极管发射结两端的电压为10mV的交流信号,那么此时三极管的发射结将处于截止状态,其发射极也就无法发射载流子,这样三极管也就无法放大微弱信号了,故三极管作为线性放大器时,其基极需要加一个偏置电阻。

2、开关电路中三极管的基极电阻

▲ 三极管开关电路。

在开关电路中,三极管工作于导通与截止状态,此时管子的基极一般也要加一个电阻,该电阻称为基极限流电阻,其作用是防止流入三极管发射结的电流过大,将管子损坏。譬如上图电路中,若想让三极管导通使负载RL工作,那么我们只要将Vin端接在6V电源的正极即可使三极管饱和导通,但是若不加Rb,而是直接将三极管的基极接在6V电源的正极,此时三极管的发射结会流入过大的电流,从而将管子的发射结损坏。


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为什么三极管的基极要加一个电阻?

答;因为三极管要工作在一个正向偏值状态,才能够进行信号放大,一般硅材料的三极管,在基极电位高于发射极电位0.65V。如下图所示。


上图中的R1为三极管基极的偏值电阻。三极管放大就是基极电流微弱变化,会引起集电极电流很大的变化。如果没有R1基极偏值电阻,那么接在交流信号的输入端的信号电压就要增加幅值;由于接在基极上的电容C1,具有隔直流通交流作用,当输入信号比较高时,三极管才能够进行放大,而这种电路显然达不到要求,会产生信号交越失真现象。

三极管基极与集电极不是成倍增长的,它与三极管的放大倍数有关系。也不是电压将其放大的,它是基极微小的电流变化会引起集电极电流较大的变化:即晶体三极管的基极对集电极有控制作用。

要使晶体三极管能够工作,必须要建立三极管的工作条件。就好像电灯需要加上一定的电压,电流才会正常流动使电灯发光。晶体三极管也是如此,要使它工作一定要加上正确的电压,反之则三极管不会工作。

通常在晶体三极管的发射极e和基极b之间加上一个正向工作电压“Ueb”,称为“基极电压”或“偏压”。Ueb一般在零点几伏;而在发射极e与集电极c之间加上一个工作电压“Uec”,称为集电极电压,一般在几伏到几十伏。从电位角度讲,对于PNP型三极管的工作电压是这样的;发射极的电位高于基极电位,而基极电位又高于集电极电位;对于NPN型三极管则相反。因此无论是PNP型还是NPN型三极管,它们在正常工作时,在发射结上加的是正向电压,在集电结上加的是反向电压。如下所示。



从图1中看,在电路中将三极管的三个极分别串联三个电流表(为了防止基极电位器调得过小而损坏三极管,在基极回路中串联一只限流电阻Rb=39KΩ);首先来看发射极e与基极b之间的情况。由于发射极是O型半导体,基极是N型半导体,它相当于一个PN结的二极管,也就相当于在二极管上加了正向电压,因此就有较大的正向电流流过发射结,即有较大的电流由发射区流向基区,这个电流就是发射极电流Ie。又因为基区做得很薄,而且在集电区上加有较大负电压,所以从发射区流到基区的电流就很容易穿过基区而大部分被集电区拉过去,这个电流就是集电极电流Ic,其中只有很小的一部分电流(大约1~10%左右),从基极引出线流回电源Eb负端,构成基极电流Ib。由此可得出:Ie=Ib+Ic 这就是三极管电流分配关系,以上讨论没有考虑到温度对三极管的影响。

这种电流的分配关系与外加电压的大小和负载电阻Rc的关系不大,它是由晶体管本身内在的特性所决定的。

这里再谈到三极管的一个重要参数,即电流放大系数β,若保持三极管e、c之间的电压不变,那么通过调节基极中的可调电阻Rb,不断改变基极电流Ib的大小,便可以相应地得出一组集电极电流Ic和发射极电流Ie的数值,现在把测量得出结果用下表所示。

从上表数据中,可以看出:它们基本上是符合电流分配关系的,更重要的是,从图表中可以看到当基极电流Ib从0.01mA变化到0.018mA时,△Ib=0.018mA-0.01mA=0.008mA(△表示微小变化量),集电极电流Ic却从0.49mA变化到0.982mA,即△Ic=0.982-0.49=0.492mA,把上面两个变化量相比:△Ic/△Ib=0.492/0.008=62 这也就是说通过三极管的放大作用,集电极电流Ic的变化比基极电流Ib的变化大62倍,这个放大倍数便称为共发射极电路的电流放大系数β。

β=输出电流(集电极电流Uc)的变化量/输入电流(基极电流Ib)的变化量=△Ic/△Ib,在晶体管手册中,放大特性参数有的产品用β表示(或写成hfe),它们的意义都是一样的。

以上为个人观点,仅供大家参考,希望能够帮助提问者和头条上电子初学者们。

知足常乐2019.4.10日于上海


知足常乐0724


三极管的基极为什么要加一个电阻?

首先要了解三极管的基本原理,三极管属于电流控制型元件,跟MOS管不同,MOS管属于电压控制型元件。三极管有三个工作区:截止区、放大区和饱和区,以NPN三极管为例,BE的压差(UBE)约为0.6V左右(实际大小跟元器件的型号有关),当UBE<0.6V时,三极管截止;三极管处于放大区或饱和区时,UBE=0.6V。

▲NPN三极管电流示意图

三极管处于放大区时,所增加的基极和VCC之间的电阻属于偏置电阻,楼下的已经说得很详细,就不一一阐述,下面讲解三极管当开关使用时,基极为什么要加电阻,和MOS管有啥区别。

下图是NPN三极管最常使用的电路图,输入端见得最多的是接微处理器(单片机、DSP、ARM等)I/O口。

以输入为0/5V的单片机I/O口为例,为什么基极一定要串联一个电阻呢?不串电阻行不行?答:很定不行。该电阻属于限流电阻,因为三极管属于电流控制元件,当三极管属于放大或饱和状态时,UBE的电压为0.6V,可以根据输入电压U计算基极的电流,计算公式为Ib=(U-0.6)/R1,从公式也可以看出,若不接限流电阻R1,当输入电压大于0.6V时,基极的电流会非常大,从而烧毁管子。

而且该电阻不能随便使用,需根据输入电压、管子的特性进行计算,比如该三极管的放大倍数β为50,集电极的最大电流为500mA,输入电压为5V,若要求设计时三极管处于饱和状态,则Ic=500mA,那么Ib=Ic/β=10M=mA,则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=430Ω。若要求输入5V时,集电极的电流为200mA左右,则可以推算Ib=Ic/β=200mA/50=4mA,则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=1075Ω,可选择1K的标准电阻。注:上图用于讲解实例,使用原理是可以的,但是并不是很可靠,更可靠的接法应该在基极对地之间接一个大电阻(比如10K,或20K),当无输入时,将基极迅速拉低,确保三极管处于稳定的截止状态。

若把上图的NPN三极管换成N沟道的MOS管,原理也是一样的,当输入高电平时,管子导通,输入低电平时,管子截止。

由于MOS管属于电压控制型器件,栅极(G)的电流非常小,可以忽略不计,所以不接电阻R1也可以正常工作。

去掉电阻后的原理如下图所示:

注:在实际工程应用时,一般都会串联一个电阻,用于提高可靠性。工程设计,产品的可靠性很重要,若不加限流电阻,当MOS关击穿损坏时,大电流冲击控制端的器件,特别是处理器,很容易损坏。

以上是本人的观点,希望本人的回答能够帮助提问者和头条的初学者们,若有不明白的可以评论区下方留言,记得点赞哦,谢谢支持!


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设计三极管电路时,经常要在基极上设计两个电阻,一个在控制信号和基极之间,另一个把基极上拉到电源或者下拉到地。下面以三极管开关电路为例,介绍这两个电阻的作用。首先介绍NPN三极管中电阻的作用。

1.基极限流电阻

这个限流电阻接在控制信号与基极之间,防止基极电流过大把三极管烧坏,该电阻起到限流的作用,所以叫做基极限流电阻。基极和发射极之间的压降一般为0.7V,流过基极的电流可通过如下的计算公式得到:

IB=(Vin-0.7)/R176,其中R176为基极电阻,如果不接该电阻的话电流过大会把三极管烧坏。

2. 基极下拉电阻

有时候还会在基极设计一个下拉电阻,如果基极端是通过单片机控制的,在单片机初始化时可能输出电平不确定,在这种情况下把基极下拉到确定的低电平,防止出现误动作。

在设计PNP三极管电路时,也存在基极限流电阻和基极上拉电阻,基极限流电阻的作用是为了保护三极管不被大电流烧坏,上拉电阻是为了防止误动作。PNP三极管的控制电路如下图所示。

以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多精彩内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。


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三极管在放大电路中使用时基极加这个电阻叫偏执电阻,目的是给三极管基极提供偏执电压。

原因如下:

1.三极管BE结的非线性,决定了基极电流必须在电压达到一定程度时才会产生(一般0.7V左右);

2.如果基极不加偏执电阻实际中低于0.7V的信号将无法放大;

3.加上偏执电阻基极就加了一个偏执电压,让三极管一直处在放大区域,这样使小信号不失真;

4.如果基极没有加偏置电阻,只能放大增大的信号,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,提前让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。


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三极管的基级加入电阻才可以得到受控的基极电流Ib

三极管是电流控制的元器,给三极管基极提供适合的电流(Ib),可以让三极管工作在截止区、放大区、截止区,从而实现信号放大或者开关控制。

三极管开关电路分析

  • 以NPN三极管为例,给三极管基极注入电流Ib后,Ib达到一定的大小后就会饱和导通,此时Vbe大约为0.7V,Vce大约为0.3~0.7V。
  • 如果没有基极限流电阻R1,三极管基极直接接到电源正极,三极管的基极电流就会过大,导至烧坏。Vbe也远远大于0.7V,没办法实现Vce>=Vbe。

三极管放大电路分析

  • 三极管工作在放大区时,Vce>Vbe,B-E之单的PN结正偏,B-C之间的PN结反偏,Ic=β x Ib
  • 如果没有基极的限流偏置电阻,三极管的基极电流Ib将不受限制。微弱的输入电流信号将没法参与输入放大了。同样,基极电流过大也会烧坏三极管。

三极管驱动电路基极往往也会加入下拉或者上拉电阻

  • NPN三极管驱动电路中基极往往会加入下拉电阻,在没有驱动信号时,可以将基极电平钳制在低电平,可以有效防止三极管意外导通。
  • PNP三极管驱动电路中基极往往会加入上拉电阻,在没有驱动信号时,可以将基极电平钳制在高电平,可以有效防止三极管意外导通。

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为什么三极管的基极要加一个电阻?

在放大电路中,三极管正常工作时对输入信号不失真的放大后且在输出端有着相同的信号波形,就要使三极管工作在放大区而不是截止区和饱和区。

于是三极管要有一个稳定的静态工作点电流,而这个电流来源于三极管的偏置电阻提供。这些偏置电阻就构成偏置电路,那么偏置电路就向三极管提供电流。

由此可知,三极管加偏置电阻的目的,让三极管无论何时都处于放大状态。

假如没有加偏置电阻,三极管就没偏置电压,将在信号正半周期处于放大状态。将在信号负半周期由于加入的是负电压,三极管则没放大能力。想要三极管有放大能力,那么就要在电源那接一个偏置电路为其提供偏置电压。

但是接一个偏置电阻,不能提供合适偏置电压,也不能使偏置电压处于放大状态中间位置,这个点就是三极管的静态工作Q点。让动态信号在Q点上下移动,即不进入饱和区,也不进入截止区。因此,至少用两个电阻来提供合适的偏置电压。

电路中最基本的偏置电路是固定偏置电路。
上图是以NPN三极管共发射极为例的固定偏置电路图。

图中的Rb就是三极管的偏置电阻,往往调整其电阻阻值,就能使集电极电流在设计范围内。总而言之,调整偏置电阻大小,就是调节基极偏置电流大小,让三极管有个合适的静态工作点。换句话说,就是由三极管构成的放大器有一个正常的工作电压。图中的这个是固定偏置电路图,其偏置电阻在电路设计之前已经算好其电阻的具体值,无需进行电阻的微调。

打个比方,偏置电阻相当于人的食物。人要有意义就得活下来。进多少食取决于个人的需求,即不能饿死也不能撑死。同样道理,三极管要无论何时都处于放大状态,那就取决于偏置电阻,具体用多大偏置电阻得根据设计的具体电路决定,保证三极管即不进入饱和区也不进入截止区。


Talk工控小白


三极管基极加电阻叫做基极偏置电阻,由于三极管B,E电压要达到0.7V以上才能导通,只有增加了偏置电阻,才能在基极形成偏置电压,当偏置电压大于0.7V时三极管导通工作(不同材料的三极管导通电压不一样)。加一个电阻是将电源的电压通过电阻加到了基极。


电子电路设计与开发


三极管是电流型驱动或控制元器件,基极电阻的作用主要是限流,由于硅型PN结开启电压是0.7V左右,当电源加在基极时,相当于除去0.7V,电源剩余电压全部加在基极和射极PN结上,PN结导通后,电流会呈指数上升,如同我们普通的导线一样,提供通路,如果PN结不做限流,正向偏置的PN结马上会因不可控的大电流而烧毁。这个不同于电压型驱动的mos。


磁小诗


你问的问题,有欠缺。这个三极管是放大电路?开关电路?是串联一个电阻?与电源正极串联?负极串联?你画一个具体电路才能知道你说的电阻作用。

输入信号与基极之间串接一个电阻应该是提高输入阻抗,隔离与输入与三极管放大电路的之间的联系。


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