晶体管偏置

---

偏置是提供有助于电路运行的直流电压的过程。晶体管的作用是使发射极基结正向偏置，集电极基极结反向偏置，使其保持在有源区，起到放大器的作用。

在上一章中，我们解释了如果输入和输出部分都偏置的话，晶体管如何充当良好的放大器。

晶体管偏置

在信号通过期间，零信号集电极电流的正确流动和集电极发射极电压的维持被称为晶体管偏置。提供晶体管偏置的电路称为偏置电路。

需要直流偏置

如果一个非常小的电压信号被加到BJT的输入端，它就不能被放大。因为，对于 BJT 来说，要放大信号，必须满足两个条件。

• 输入电压应超过晶体管导通的接通电压。

• BJT 应位于有源区，作为放大器运行。

如果外部通过BJT给予适当的直流电压和电流，使BJT工作在有源区，叠加待放大的交流信号，就可以避免这个问题。选择给定的直流电压和电流，使晶体管在整个输入交流周期内保持在活动区域​​。因此需要直流偏置。

下图显示了在输入和输出电路上均提供直流偏置的晶体管放大器。

对于要作为忠实放大器工作的晶体管，工作点应该稳定。让我们看看影响工作点稳定的因素。

影响工作点的因素

影响工作点的主要因素是温度。工作点会因温度变化而发生变化。

_{随着温度升高， ICE}、β、V _BE的值会受到影响。

• I _CBO翻倍（每上升 10 ^o）
• V _BE减少 2.5mv（每上升1 ^{o ）}

所以影响工作点的主要问题是温度。因此，工作点应独立于温度，以实现稳定性。为了实现这一点，引入了偏置电路。

稳定化

使工作点不受温度变化或晶体管参数变化影响的过程称为稳定。

_{一旦实现稳定， IC}和 V _CE的值就变得与温度变化或晶体管更换无关。良好的偏置电路有助于工作点的稳定。

需要稳定

由于以下原因，必须实现工作点的稳定。

• _{I C}的温度依赖性
• 个体差异
• 热失控

让我们详细了解这些概念。

_{I C}的温度依赖性

_{集电极电流 I C}的表达式为

$$I_C = \beta I_B + I_{CEO}$$

$$= \beta I_B + (\beta + 1) I_{CBO}$$

集电极漏电流I _CBO受温度变化的影响很大。为了解决这个问题，设置偏置条件以使零信号集电极电流 I _C = 1 mA。因此，需要稳定工作点，即必须保持IC_恒定。

个体差异

_{由于每个晶体管的β值和V BE}值并不相同，因此每当更换晶体管时，工作点就会发生变化。因此，有必要稳定工作点。

热失控

_{集电极电流 I C}的表达式为

$$I_C = \beta I_B + I_{CEO}$$

$$= \beta I_B + (\beta + 1)I_{CBO}$$

集电极电流的流动以及集电极漏电流导致热量耗散。如果工作点不稳定，则会出现累积效应，从而增加散热量。

这种不稳定晶体管的自毁被称为热失控。

为了避免热失控和晶体管的损坏，需要稳定工作点，即保持I _C恒定。

稳定系数

应当理解，尽管I _CBO或I _{CO变化，但I C}应当保持恒定。偏置电路成功维持这一状态的程度是通过稳定性因子来衡量的。用S表示。

_{根据定义，在β和IB}恒定的情况下，集电极电流I _C相对于集电极漏电流I _CO的变化率称为稳定系数。

$S = \frac{d I_C}{d I_{CO}}$ 在常数 I _B和 β下

因此我们可以理解，集电极漏电流的任何变化都会在很大程度上改变集电极电流。稳定系数应尽可能低，以免集电极电流受到影响。S=1是理想值。

CE 配置的稳定因子的一般表达式可以如下获得。

$$I_C = \beta I_B + (\beta + 1)I_{CO}$$

对上面的表达式对 I _C求导，我们得到

$$1 = \beta \frac{d I_B}{d I_C} + (\beta + 1)\frac{d I_{CO}}{dI_C}$$

或者

$$1 = \beta \frac{d I_B}{d I_C} + \frac{(\beta + 1)}{S}$$

由于 $\frac{d I_{CO}}{d I_C} = \frac{1}{S}$

或者

$$S = \frac{\beta + 1}{1 - \beta \left (\frac{d I_B}{d I_C} \right )}$$

因此，稳定系数 S 取决于 β、IB_和I _C。