NPN晶体管的集电极-发射极电阻是多少?

电器工程 晶体管
2022-01-04 13:23:34

这个问题可能看起来很荒谬,因为我不确定集电极 - 发射极电阻是否存在。这是一个简单的共发射极电路

在此处输入图像描述

据我所知,当 Vb 增加会使 Ib 增加时,Ic 也必须增加。当 Ic 随着负载电阻增加而 Vcc 不变且 Ic = (Vcc-Vc)/RL(负载电阻)时,Vc 必须减小,反之亦然。普通发射器的工作原理

现在,我关心的是 Vcc 和地之间的电压降以及负载电阻值是恒定的。假设发射极和地之间没有东西使 Ve = 0 和 Vb = 0.6-0.7,而 Vc 大得多(取决于负载电阻)。所以,一定有什么东西会浪费能量使Ve=0,从而导致集电极和发射极之间的电压降。有没有像在集电极和发射极之间改变电阻一样的东西来做到这一点。

换句话说,为了使集电极和发射极之间产生电压降,它们之间必须有类似电阻的东西,对吧?如果不是,是什么造成了电压差异?

在其他配置中,集电极-发射极是否也有电阻?

4个回答

BJT 集电极电流方程为

$$i_C = I_S\cdot e^{\frac{v_{BE}}{V_T}}\left(1 + \frac{v_{CB}}{V_A}\right)$$

其中 \$V_A\$ 是早期电压但是,这个公式通常写成

$$i_C = I_S\cdot e^{\frac{v_{BE}}{V_T}}\left(1 + \frac{v_{CE}}{V_A}\right)$$

因此

$$\frac{\partial i_C}{\partial v_{CE}} = \frac{I_S\cdot e^{\frac{V_{BE}}{V_T}}}{V_A} = \frac{i_C}{ V_A + v_{CE}}$$

这显然是集电极-发射极电压和集电极电流的非线性函数,因此不能解释为电导。

然而,对于集电极电流 \$I_C\$ 和集电极-发射极电压 \$V_{CE}\$ 的某个固定值周围的微小变化,我们可以写

$$I_C + i_c \约 I_C\left(1 + \frac{v_{ce}}{V_A + V_{CE}} \right) = I_C + \frac{v_{ce}}{r_o}$$

在哪里

$$r_o = \frac{V_A + V_{CE}}{I_C}$$

我们称 \$r_o\$ 为集电极-发射极动态电阻,或差分或小信号电阻

它不是真正的电阻,因为它不是恒定的,而是随晶体管的工作点而变化,如公式所示。

你有几个很好的答案。我将尝试添加一些直观的见解。

当晶体管被偏置使其不饱和时,它的行为就像一个电流吸收器(回想一下,一个完美的电流吸收器具有无限的阻抗),因此集电极-负载结看起来像一个电压源,其戴维南等效源阻抗等于负载电阻。电压取决于基极电流和β。这与 Alfred 所写的相同,但具有无限的早期电压。由于早期电压导致的集电极阻抗与负载电阻并联,因此要得到一个没有负载电阻的实际答案,您必须像 Alfred 那样将其包括在内。

当晶体管饱和时,它的行为更像是 << 1 伏特的电压源,具有相当低的小信号源电阻。

简单地说:集电极的行为就像一个电流吸收器,集电极电压稳定到任何值,让该量的电流流动(尽管它不能低于大约 V e +0.2V)。

在您的示例电路中,集电极-发射极结可以被认为是一个可变电阻,其值取决于放大器输出端的电子情况。它也像电阻一样发热:I c * V c = 以瓦特为单位产生的热量,加热晶体管。

如果电源电压和负载电阻保持不变,那么随着基极电流的变化,集电极电压和电流也会发生变化。

在这种情况下,对于任何集电极电流,集电极和发射极之间必须有一个电阻,使得:

编辑:

$$R2 = \frac{E2R1}{E1 - E2}$$

其中R2是晶体管的集电极-发射极电阻,E1是电源电压,E2是集电极-发射极电压,R1是负载电阻。