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电力电子科学笔记:共基极结构

2024-02-07 08:54:37 Marcello Colozzo 阅读:
本文主要介绍PNP晶体管的共基极结构,即发射极和集电极共用基极端子。

到目前为止,我们所看到的构成了所谓的PNP晶体管的共基极结构。这个术语是指输入和输出网络(即PNP晶体管的发射极和集电极)共用基极端子的情况。DyIednc

简介

关于PNP晶体管特定情况下电流和电压符号的惯例,让我们来看一下图1所示的图形。DyIednc

DyIednc

图1:共基极结构的PNP晶体管DyIednc

传统上,假设IE>0,我们必然有IC、IB<0。如果JE结正向偏置,则VEB>0。同样,对于图1的JC结来说,VCB<0。那么对于NPN晶体管,我们利用对偶性,即反转电流和电压的符号来计算。DyIednc

静态输出和输入特性

现在让我们回顾一下晶体管的广义方程(始终是指PNP的情况):DyIednc

DyIednc

将公式1应用于图1所示的图形,意味着VC=VCB<0。由此可见:DyIednc

DyIednc

假设VCB和IE为自变量。更具体地说,以发射极电流IE作为参数,我们有:DyIednc

DyIednc

如图2所示,我们预计会出现一系列反向指数爬升。由此获得的曲线构成了静态输出特性。DyIednc

DyIednc

图2:静态输出特性DyIednc

静态输入特性给出了在集电极基极电压(VCB)保持不变的情况下,发射极电流(IE)随发射极和基极之间电压(VEB)变化的函数关系。我们可以写成:DyIednc

DyIednc

将VCB作为一个参数,我们可以得到一系列曲线(即静态输入特性)。为了能够将它们绘制出来,让我们考虑一下等效于PNP晶体管的电路。可以通过想象两个相对的PN结(即第一个PN结的阴极与第二个PN结的阳极串联)来进行模拟,如图3所示。DyIednc

DyIednc

图3:PNP晶体管可以看作两个相互连接的二极管DyIednc

在共基极结构中,Din处于正向偏置状态。因此,根据符号的含义,我们有:DyIednc

DyIednc

因此,我们得到了图4所示的趋势,我们注意到有偏移电压的存在,这与结型二极管的情况完全相同。共基极结构中发射极和集电极的极化状态决定了不同的区域。准确地说,是JE正向偏置和JC反向偏置的有源区,以及两个结都正向偏置的饱和区。由此可见,对于集电极电流,我们有:DyIednc

DyIednc

因此,集电极电流作为VCB的函数会按照指数趋势变化。最后,截止区由集电极电流截止点来定义(即发射极开路时)。DyIednc

DyIednc

图4:静态输入特性DyIednc

(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News,参考链接:Scientific Notes on Power Electronics: Common Base Configuration,由Ricardo Xie编译。)DyIednc

责编:Ricardo
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