为什么要将二极管连接到 BJT 的底部?
它可以使晶体管的电流不易受温度变化的影响。
在Q1的情况下:
假设Q1base没有R1和D1,而是直接接地。
发射极电流为:$$ I_{e} = \frac{20V - V_{be}}{R_{2}}$$
您可以看到Ie容易受到Vbe变化的影响,它对温度 ( T )具有已知的依赖性,因此您不妨将其表示为:$$ I_{e}(T) = \frac{20V - V_{be} (T)}{R_{2}}$$
但是对于二极管,如果它们匹配并热粘合: $$ V_{diode}(T) = V_{be}(T) $$
所以现在: $$ I_{e} = \frac{20V+V_{diode}(T)-V_{be}(T)}{R_{2}} $$ 简化为: $$ I_{e} = \frac{20V}{R_{2}} $$ 独立于Vbe及其随温度的变化。
二极管有效地提供了补偿Vbe随T变化所需的小电压偏移,以保持恒定电流。
这是温度补偿的一种形式。只要二极管和晶体管的温度相同,二极管 V F的变化就会跟踪晶体管的 V BE,从而使集电极电流更加恒定。
二极管在那里提供与晶体管的 BE 结大致相同的电压降。通常这是通过称为电流镜配置的第二个匹配晶体管完成的:
仔细观察这一点,看看 Q2 将如何在其集电极上获取电流,就像 I1 吸取的电流一样。这用于没有电阻器的 IC。它之所以有效,是因为通过相同过程运行的两个相邻的晶体管非常匹配。
二极管用于创建一个比公共返回电压高约 0.7V 的精确偏置点。该偏置点相对不受电源电压变化的影响。无论正电压是9V还是20V,二极管的顶部都会在0.7V。如果我们用电阻代替二极管,偏置点将不具有此属性。其电压将随电源电压而变化。将电源电压从 9V 加倍至 18V,其电压也将加倍。
为什么电路希望将偏置保持在接地以上的一个二极管压降处?由于晶体管 BE 结上的二极管压降,因此将 Q1 的发射极(R2 的顶部)置于近似地电位。因此,发射器是一个“虚拟地面”。如果没有有关电路的更多信息,尚不清楚为什么这很重要:它在哪里使用,用于什么目的,以及设计师的任何基本原理说明。
也就是为什么Q1的基极不能直接接地,导致偏置点只低了0.7V。也许没有理由。设计师做事并不总是出于理性的原因,而是出于“仪式化”的原因。看起来设计者希望 R2 上的电压降精确到 20V。请注意如何将 R2 指定为 4.99K,这是非常精确的。1% 容差的 5K 电阻器可能介于 4.95K 和 5.05K 之间。一个 4.99K 的电阻不是你可以出去购买的,所以你不能按照规定实际构建这个电路,除非你使用一个可变电阻并使用你的数字电位器将该电阻调整到 4.99K。-20V 电源必须同样精确,这样 R2 的精确值才有意义。