集電極

三極體中，從三個區引出相應的電極，分別為基極b，發射極e和集電極c。發射區和基區之間的PN結叫發射結，集電區和基區之間的PN結叫集電結。

基本介紹

• 中文名：集電極
• 外文名：collector
• 符號：C
• 主要材料：三極體

簡介

(a)共集電極電路 (b)交流通路

三極體是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部

分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。三極體的結構示意圖如圖1所示，電路符號如圖2所示。

(b)等效電路圖

共集電極放大電路

電路

共集電極電路

輸入信號電壓Vi加在基極，信號電壓Vo由發射極輸 出的電路稱為共集電極電路，又稱為射極輸出器，如圖2.5.1(a)所示。由於採用的是分壓式偏置，靜態工作點的計算與 圖2.1.2完全相同，這裡不再重複。

源電壓放大倍數

電流串聯負反饋

放大電路

共集電極放大電路

在共集電極放大電路中，輸入信號是由三極體的基極與發射極兩端輸入的，再由三極體的基極與發射極兩端獲得輸出信號。因為集電極是共同接地端，所以稱為共集電極放大電路。共集電極放大電路具有以下特性：

1、輸入信號與輸出信號同相；

2、電壓增益低（≤1）；

3、電流增益高（1+β）；

4、功率增益低；

5、適用於電流放大和阻抗匹配電路。

電路分析

畫共集電極電路的交流通路和等效電路如圖2.5.1(b)、(c) 所示，圖中Rb=Rb1//Rb2。

(a)共集電極電路 (b)交流通路

集電極

(1)輸入電阻

電壓放大倍數

由三極體的輸入端向右看的輸入電阻

(2.5.1)

式中 =Re// ，一般情況下 rce>>。上式表明共集電極電路的輸入電 比基本共發

射極電路的輸入電阻R'i 大得多。

實際上共集電極電路的 與具有電流負反饋共發射極電路的類似，可以用分析圖2.3.8提到過的折合 概念直接得出，即將=Re//RL折合到基極迴路時要增大1+b倍。

放大器的輸入電阻：(2.5.2)

放大器的輸出電阻

(2)電流放大倍數

(2.5.3)

鋰離子電池等效電路

上式中的負號表明定義的電流方向Ie與實際的電流方向相反。

(3)電壓放大倍數Av和源電壓放大倍數Avs

電壓放大倍數：

(2.5.4)

一般情況下都滿足(1+b)R’L>>。 上式表明共集電極電路的電壓放大倍數近似為1，輸出電壓與輸入電壓同相，因此又稱為射極跟隨器。

需要強調的是，對直流而言，射極電壓比基極電壓低零點幾伏，對信號而言，共集電極電路的射極 電壓近似等於基極電壓。

源電壓放大倍數： (2.5.5)

(4)輸出電阻

畫求輸出電阻的等效電路如圖2.5.2，忽略的分流作用時，由圖可列方程組

門干擾電路

圖2.5.2　求輸出電阻的等效電路

上兩式聯立求解可得

由三極體的輸出端向左看的輸出電阻(2.5.6)

求輸出電阻的等效電路

上式表明共集電極電路的輸出電阻R'o比基本的共發射極 電路的輸出電阻R'o小得多，並與信號源內電Rs有關。實際上R'o也可以用折合概念直接得出，上節指出，將射極電阻折合到基極要增大1+β倍，反過來將基極電阻折合到射極就要減小1+β倍。

集電極、發射極、基極的判斷

一隻標誌不清的電晶體三極體，可以用萬用表判斷它的極性，確定它是矽管還是鍺管，並同時區分它的管腳。對於一般小功率管，判斷時一般只宜用Rx1K檔.步驟如下：

1.正測與反測將紅黑表筆測電晶體的任意兩腳電阻，再紅黑表筆互換仍測這兩腳電阻，兩次測量電阻讀數不同，我們把電阻讀數較小的那次測量叫正測，我們把電阻讀數較大的那次測量叫反測。

2.確定基極將電晶體三隻管腳編上號1.2.3.萬用表作三種測量,即1-2，2-3，3-1，每種又分正測和反測。這六次測量中,有三次屬正測，且電阻讀數個不相同。找出正測電阻最大的那隻管腳，例如1-2，另一支管腳3便是基極。這是由於不論管或管，都為兩個二極體反向連線而成。發射極，集電極與基極間的正測電阻即一般二極體正向電阻，很小。當兩表筆接集電極和發射極時，其阻值遠大於一般二極體正向電阻。

3.判別極性黑表筆接已確定的基極，紅表筆接另一任意極，若為正測，則為NPN管，若為反測，則為PNP管。這是因為黑表筆接萬用表內電池正端，如為正測，黑表筆接的是P端，電晶體屬NPN型。如為反測，黑表筆接的是N端，電晶體屬PNP型。

4.確定集電極和發射極對集電極和發射極作正測。在正測時，對NPN管黑表筆接的是集電極，對PNP管，黑表筆接的是發射極。這是因為不論正測或反測，都有一個PN結處於反向，電池電壓大部分降落在反向的PN結上。發射結正偏，集電路反偏時流過的電流較大，呈現的電阻較小。所以對NPN管，當集,射間電阻較小時，集電極接的是電池正極，即接的是黑表筆。對PNP管，當集，射間的電阻較小時，發射極接的是黑表筆。

5.判別是矽管還是鍺管對發射極基極做正測，若指針偏轉了1/2--3/5，是矽管。若指針偏轉了4/5以上，是鍺管。這是因為電阻擋對基——射極作正測時,加在基射間的電壓是Ube=(1-n/N)E，E=1.5v是電池電壓，N是有線性刻度的某一直流電壓的總分格數，n是錶針在該刻度線上偏轉的分格數。通常矽管U=0.6~0.7v，鍺管Ube=0.2~0.3v。因此在測試時，對矽管，n/N約為1/2-3/5；對鍺管，n/N約為4/5以上。另外，對於一般小功率的判別，萬用表不宜採用Rx10或Rx1擋。以500型萬用表測矽管來說明，該表內阻在Rx10擋是100歐，對矽管b.e極作正測是，電流達Ibe=(1.5v-0.7v)/100歐=8mA，測鍺管時電流還要大，用Rx1擋電流更大，有可能損壞電晶體。至於Rx1k擋，該擋電池電壓較高，常見的有1v,12v,15v,22.5v等幾種，反測時有可能造成PN結擊穿，故此擋也應慎用。

任取兩個電極(如這兩個電極為1、2)，用萬用電錶兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻，觀察錶針的偏轉角度；接著，再取1、3兩個電極和2、3兩個電極，分別顛倒測量它們的正、反向電阻，觀察錶針的偏轉角度。在這三次顛倒測量中，必然有兩次測量結果相近：即顛倒測量中錶針一次偏轉大，一次偏轉小；剩下一次必然是顛倒測量前後指針偏轉角度都很小，這一次未測的那隻管腳就是要尋找的基極。

找出三極體的基極後，就可以根據基極與另外兩個電極之間PN結的方向來確定管子的導電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，若表頭指針偏轉角度很大，則說明被測三極體為NPN型管；若表頭指針偏轉角度很小，則被測管即為PNP型。

找出基極b，另外兩個電極哪個是集電極c，哪個是發射極e呢?這時可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發射極e：(1)對於NPN型三極體，用萬用電錶的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉角度都很小，但仔細觀察，總會有一次偏轉角度稍大，此時電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極體符號中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發射極e。(2)對於PNP型的三極體，道理也類似於NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極體符號中的箭頭方向一致，所以此時黑表筆所接的一定是發射極e，紅表筆所接的一定是集電極c。