三极管的基本特性及无接触基极偏置电压是如何产生的

三极管的基本特性如下图所示电路,是我用电脑仿真的一个三极管基极电流和导通电压Vbe的关系的说明图。

三极管的基本特性及无接触基极偏置电压是如何产生的

图中的R3和R4是可调节电阻,用来调节三极管的基极的偏置电压,在电阻比例为50%的情况下同过模拟万用表的测量,我们可以知道Ib=0.076mA,Ic=0.012A,Vbe=0.735V,经过计算可以发现Ic/Ib=158,这个恰恰是三极管2N3904的增益,此时可以说明三极管处于导通状态,并且输入电流进行了有效发大。调节R3的电位器,使输出电阻比例下降到10%,这样操作使基极电压增大,同时基极电流也随之增大,此时从万用表中得到如下数据Ib=0.147mA,Ic=0.023A,Vbe=0.755V,Ic/Ib=156,此时三极管依然导通,但是我们发现Vbe压降没有太大变化,即便Ib继续增大,Vbe依旧保持不变,所以可以证明该型号的三极管的导通电压为0.7V左右。同时Vbe是三极管很重要的一个参数,就如同二极管正向导通的压降一样,如果三极管想放大电流基极的输入电压必须大于这个0.7V。

有了这个理论依据后,就不难理解后面的问题了。以下两幅图是说明了BC547型号的三极管基极导通电压的依据。

三极管的基本特性及无接触基极偏置电压是如何产生的

三极管的基本特性及无接触基极偏置电压是如何产生的

从图中我们可以发现,当基极输入电压为1V时,LED没有亮,当基极输入电压为2V时LED灯亮起,说明BC547型号的三极管导通电压在1V到2V之间,经查阅资料Vbe为1.8V左右。导通之后测量得到三极管Q3的Ic=19.425mA,到此为止解答清楚了三极管的基本特性Vbe。

下面回答无接触为什么可以产生基极偏置电压,我们都知道火线里面是三相交流电的一项相电压,峰值在220V,题目中Q1的基极是一块铜片,这是问题的关键,我们如果理解电容的通交流的原理,现在就不难理解偏置电压从何而来了,铜片与火线还有火线外面的绝缘层恰好形成了一个简易电容,同时火线产生的还是交变电流,可以与铜片形成感应电动势(所形成的电势差一定大于2V,人体所能承受的最大电压为36V所以没有危险),进而会使铜片产生位移电流,这样三极管的输入电流Ib就顺理成章了,有了Ib,经过三个三极管的逐级放大LED指示灯亮起,因此可以用来判断哪一根是火线,哪一根是零线了。

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