正偏置與反偏置
偏置一般包括電壓電流正向的和反向(負(fù)向)例如晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號(hào)電壓放大,就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點(diǎn)。所謂工作點(diǎn)就是通過(guò)外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位(可根據(jù)計(jì)算獲得)。這些外部電路就稱(chēng)為偏置電路(可理解為,設(shè)置PN 結(jié)正、反偏的電路),偏置電路向晶體管提供的電流就稱(chēng)為偏置電流。
以常用的共射放大電路說(shuō)吧,主流是從發(fā)射極到集電極的IC,偏流就是從發(fā)射極到基極的IB.相對(duì)與主電路而言,為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若千元件,其中有一重要電阻,往往要調(diào)整阻值,以使集電極電流在設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)。這要調(diào)整的電阻就是偏置電阻,
在穩(wěn)態(tài)時(shí)(無(wú)信號(hào))通過(guò)電阻為電路提供或泄放一定的電壓或電流,使電路滿偏置: 在電路某點(diǎn)給一個(gè)參考分量,使電路能適應(yīng)足工作需求,或改善性能。工作需要。偏置可以是DC 偏置,也可以是AC 偏置。也可分為電流偏置和電壓偏置。常見(jiàn)的是DC 偏置。即電路某點(diǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)起偏置作用的元件接到某個(gè)DC電源上。例如單級(jí)三極管發(fā)射極放大電路,至少需要一個(gè)基極偏置電阻。由于三極管放大電路經(jīng)常用電流放大系數(shù)來(lái)計(jì)算放大效果。因此偏置電阻定義為電流偏置電阻,以便于計(jì)算和分析。
CMOS 門(mén)電路輸入端,接的上拉電阻或下拉電阻,一般可認(rèn)為是電壓偏置電阻。因?yàn)橥ㄟ^(guò)這個(gè)電阻的電流很少,電阻基本上是給門(mén)輸入端一個(gè)靜態(tài)參考電壓。交流偏置的一個(gè)典型應(yīng)用例子: 錄音機(jī)的交流偏磁
具有電壓負(fù)反饋偏置電路
首先要知道: 保證管子能正常工作的前題是BE 結(jié)加正向電壓BC 結(jié)加反向電壓
1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子,
2.電子在基區(qū)邊界擴(kuò)散與復(fù)合,空穴由外電補(bǔ)充,維持電流。
3.電子被集電極收集。改變基極電流就可以改變集電極電流:IC=BIB
三極管的工作原理是?;鶚O與發(fā)射極之間的PN 結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié),基極與集電極之間的PN 結(jié)稱(chēng)為集電結(jié)。當(dāng)三極管工作在放大狀態(tài)時(shí),我們定義正向偏置電壓是PN 結(jié)電壓,所以發(fā)射結(jié)是正向偏置電壓;NP結(jié)相對(duì)PN結(jié)是反向,所以集電結(jié)是反向偏置電壓。
主要還是要自己理解書(shū)上的知識(shí),想問(wèn)題要靈活而不能讀死書(shū),用簡(jiǎn)單的思維來(lái)想復(fù)雜的問(wèn)題一一用扎實(shí)的知識(shí)來(lái)分析就能很快掌握。
正向偏置
PN結(jié)正偏時(shí),外部電場(chǎng)的方向是從P區(qū)指向N區(qū),顯然與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反,這時(shí)外電場(chǎng)驅(qū)使P區(qū)的空穴進(jìn)入空間電荷區(qū)抵消一部分負(fù)空間電荷,同時(shí)N區(qū)的自由電子進(jìn)入空間電荷區(qū)抵消一部分正空間電荷,結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄,內(nèi)電場(chǎng)被削弱。內(nèi)電場(chǎng)的削弱使多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)通常形成較大的擴(kuò)散電流(擴(kuò)散電流由多子的定向移動(dòng)形成,得以增強(qiáng),PN 結(jié)對(duì)正向簡(jiǎn)稱(chēng)為電流)。在一定范圍內(nèi),外電場(chǎng)愈強(qiáng),正向電流愈大, 電流呈低電阻狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱(chēng)為PN結(jié)的正向?qū)ā?/p>
半導(dǎo)體在無(wú)外加電壓的情況下,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡,動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下通過(guò)PN結(jié)的電流為零。這時(shí),如果在PN結(jié)兩端加上電壓,擴(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)的平衡就會(huì)被破壞,PN結(jié)將顯示出其單向?qū)щ姷男阅堋?/p>
在一定范圍內(nèi),外電場(chǎng)愈強(qiáng),正向電流愈大,PN結(jié)對(duì)正向電流呈低電阻狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱(chēng)為PN結(jié)的正向?qū)ā?/p>
PN結(jié)的正向?qū)щ娦?,是?gòu)成半導(dǎo)體器件的主要工作機(jī)理。
反向偏置
PN結(jié)反向偏置時(shí),外加電場(chǎng)與空間電荷區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)方向一致,同樣會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞。外加電場(chǎng)驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走,使空間電荷區(qū)變寬,內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng),造成多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行,同時(shí)加強(qiáng)了少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng),形成由N區(qū)流向P區(qū)的反向電流。但由于常溫下少數(shù)載流子恒定且數(shù)量不多,故反向電流極小。電流小說(shuō)明PN結(jié)的反向電阻很高,通??梢哉J(rèn)為反向偏置的PN結(jié)不導(dǎo)電,基本上處于截止?fàn)顟B(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱(chēng)為PN結(jié)的反向阻斷。
當(dāng)外加的反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí),反向電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化。這是因?yàn)榉聪螂娏魇怯缮僮悠菩纬傻?,在熱激發(fā)下,少子數(shù)量增多,PN結(jié)反向電流增大。換句話說(shuō),只要溫度不發(fā)生變化,少數(shù)載流子的濃度就不變,即使反向電壓在允許的范圍內(nèi)增加再多,也無(wú)法使少子的數(shù)量增加,反向電流趨于恒定,因此反向電流又稱(chēng)為反向飽和電流。值得注意的是,反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一,因此,在設(shè)計(jì)電路時(shí),必須考慮溫度補(bǔ)償問(wèn)題。