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电力电子科学笔记:共发射极结构

2024-02-17 08:30:54 Marcello Colozzo 阅读:
在本文中,我们将研究最常用的共发射极结构,其中晶体管的发射极充当输入/输出接口。

在本文中,我们将研究共发射极结构(最常用),其中晶体管的发射极充当输入/输出接口。uAGednc

在共发射极结构中,输入/输出回路共享发射极。我们首先看看如何从共基极结构转移到共发射极结构。像往常一样,我们参考PNP晶体管,在不失一般性的情况下,我们假设器件设置在有源区:正向偏置发射极结、反向偏置​​集电极结(图1)。uAGednc

现在,我们执行以下操作:uAGednc

  • 断开极化。
  • 在绘图平面上,旋转+π/2(即逆时针方向),如图2所示。
  • 与前一个相比,执行空间反射以创建一个镜像结构(图3)。
  • 再极化:将发射极接地,然后连接负载并打开电源(图4)。

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图1:共基极结构和有源区中的PNP晶体管uAGednc

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图2:+π/2的旋转uAGednc

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图3:空间反射uAGednc

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图4:复极化。矩形代表欧姆负载uAGednc

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图5:PNP晶体管的电路符号(共基极结构)uAGednc

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图6:PNP晶体管的电路符号(共发射极结构)uAGednc

我们刚刚看到的是物理布局。让我们来看看那个电路图。在图5中,我们回顾了共基极PNP晶体管的符号,而在图6中,我们显示了共发射极PNP晶体管。uAGednc

现在让我们来看看图7中所示的电路图。按照惯例,假设VCC>0(电源电压);输入电流为IB,而VCE为输出电压。由此可见,涉及的量如下:uAGednc

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由于发射极充当输入和输出之间的接口,因此电流IE不起决定性作用。所以我们在可能的自变量选择中排除这个量。基极电流IB在功能上与输入电压VBE相关,并且这种情况排除了这两个变量作为自变量的可能。然而,这两个量对于研究晶体管的电气行为非常重要,因此我们假设两者之一作为自变量,为此我们通常采用电流IB。在输出网格中,我们可以找到IC和VCE:我们假设输出电压VCE作为自变量。总之,(VCE,IB)是我们正在寻找的一对自变量。其余量的函数关系如下:uAGednc

uAGednc

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图7:PNP晶体管电路图(共发射极结构)uAGednc

要绘制特性图,请记住,对于任何器件,我们都必须有电压与电流的关系,反之亦然。uAGednc

在等式(2)的第一部分中,假设VCE作为给定值范围内的可变参数,而基极电流IB是自变量。因此,我们有了输入特性(更准确地说,一系列特性),它告诉我们对于给定的输出电压值,输入电压如何随基极电流的变化而变化。uAGednc

类似地,在等式(2)的第二部分中,假设基极电流IB为给定值范围内的可变参数,而输出电压VCE为自变量。因此,我们得到了输出特性(更准确地说,一系列特性),它告诉我们对于给定的基极电流值,集电极电流是如何随输出电压而变化的。uAGednc

现在让我们确定各个量的符号。根据我们对电流的定向,VCC>0且极性如图7所示,意味着IC<0。此外,其他电流和电压的符号均为负。明确这一点后,我们在图8中绘制了输入特性,而在图9中绘制了输出特性。在这两幅图中,我们可以看到典型的指数上升趋势。图9中,红色曲线是极限耗散曲线,即恒定耗散功率点的几何轨迹(在输出网格中)。该曲线上方的工作点对应于更大的耗散功率。uAGednc

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图8:PNP晶体管的输入特性(共发射极结构)uAGednc

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图9:PNP晶体管的输出特性(共发射极结构)uAGednc

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

责编:Ricardo
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