恒流源总结

由天下分享时间：2025/1/28 1:58:24 加入收藏我要投稿点赞

我们可以把一个 NPN 电晶体看成一个三端的被动元件, 而且工作时有下面几个性质:

1.集极 (collector) 的电位, Vc, 远高于射极 (emitter) 电位, Ve。

2.基极-射极 (base-emitter), 基极-集极 (base-collector) 的行为 “基本上” 是两个二极体。 3.每个电晶体有最大容许\\集极电流, Ic 基极电流, Ib CE 压差, Vce。 4. Ic 基本上” 与 Ib成正比:

以上的性质称为电晶体的简化 Ebers-Moll 模型 (Simplified Ebers-Moll model, SEM model)。

在开始使用电晶体建构恆流源之前, 需要仔细讨论一下 SEM模型:

● Ic 与 Ib都流经射极, 但是 Ic远大于 Ib。

● Ib 是因为基极电位高于射极电位 0.6 伏特, BE 二极体处于导通状态。

● Ic不是因为 BC二极体处于导通状态, 千万不要认为 Ic的形成是因为 BC半导体处于导通状态. 把 Ic当成是电晶体的本性, 当 BE 导通时, 除了 Ib 以外, 另有一股电流自集极流向射极。 ● 特性4 告诉我们: 小电流 Ib可以控制大电流 Ic. 更准确的说法是: 基极-射极的电位差, Vbe 控制电流 Ic, 而且基极-射极之间有内在电阻. 如果使用这种 “Vbe控制电流 Ic” 的看法, 这个电晶体模型称为 Ebers-Moll 模型 (Ebers-Moll model, EM model). Ic与 Vbe的关系称为 Ebers-Moll 方程式 (Ebers-Moll equation)。

● Ic 并不会因为集极电位, Vc改变而剧烈变化. 您可以想成是 BC 间的二极体是处于逆向偏压的状态。

● 特性 2 告诉我们: 对 NPN 电晶体来说, Vb 大约是Ve + 0.6伏特对 PNP 电晶体来说, 则是 Ve大约是Vb + 0.6伏特. 所以, 如果您在 BE 两端加上 0.6 到 0.8 伏特以上的电压时, 会有巨大电流由基极流向射极, 呈现短路的现象。

3.电晶体恆流源

现在让我们来看如何利用 NPN 电晶体来构造一个恆流源, 用来吸收稳定的电流:

如果在基极上加上电压 Vb > 0.6 V, BE 将会导通. 而且 Ve = Vb – 0.6 V。

所以流经射极电阻 RE, 的电流:

您可以看到: Ic 只与 Vb, RE有关. 不论 Vc是什么, Ic都不会改变! 所以只要 Vb, RE不变就会有一定的电流流经负载。

4.电晶体射极偏压

上一节的基极电压, Vb 称为这个电晶体在工作时的偏压 (bias). 在实做时, 要如何供应偏压呢? 最简单的办法是: 范例 1:

从左边看起: 基极偏压。

再来看另一个例子。范例 2.

范例 3.