我們都知道,能量不能由一無所有形成。
例如,雙極結型晶體管(BJT)如何將基極電流放大beta並將其輸出到集電極電流?
“漁獲物”在哪裡?還有其他失去能量的地方嗎?
我們都知道,能量不能由一無所有形成。
例如,雙極結型晶體管(BJT)如何將基極電流放大beta並將其輸出到集電極電流?
“漁獲物”在哪裡?還有其他失去能量的地方嗎?
晶體管的基極電流控制集電極電流。能量來自電源。它不是在晶體管內生成的。
“捕獲”是晶體管僅控制電流的流動;它本身不發電。電源將來自電路的其他部分,可能來自電力公司的電源或電池。
現在,一個可能的混淆點是晶體管可以表示為包含所謂“電流源”的等效電路。聽起來可以發電,是嗎?好吧,事實證明,“源”實際上可以產生或吸收功率,這取決於流過它的電流和它兩端的電壓之間的關係。 “電源”的主要作用是將電流(在使用電流源的情況下)或電壓(在使用電壓源的情況下)固定為特定值。例如,鋰離子電池的作用類似於電壓源。如果在電池端子之間連接一個電阻,則電池將提供電流以使電壓或多或少保持恆定。但是,如果連接外部電源,則電池將開始充電,並在試圖保持恆定電壓的同時吸收能量。現在,存在不同類型的晶體管的幾種不同的“模型”或“等效電路”,所有這些都以某種方式使用依賴的源。訣竅在於,這些模型僅在特定的工作條件下才有效,事實證明,在任何條件下晶體管都不會產生功率。這不是數學上的竅門,原因是晶體管內部沒有能夠產生功率的東西。晶體管唯一能做的就是產生一個壓降來對抗電流。通常結果是,晶體管最終會耗散大量功率,最終需要安裝在大型散熱器上。
BJT通常用作功率放大器,輸出信號獲得的功率來自其使用的直流電源。
無需使用變壓器進行功率放大就可以自行放大電流,但是,如果您需要功率放大器(即伏特和安培的乘積增加),則需要電源。
能量是平均功率乘以時間:\ $ E = P \乘以t \ $。節約能源。由於功率只是能量的瞬間,所以通常也可以節省功率。因此,您經常會看到諸如“功率輸入必須等於或大於功率輸出”之類的語句。平均而言,在人類的時間和地點上,這也是正確的。但是,據我們了解,真正守住宇宙的是能量守恆。
權力本身就像造幣一樣。每個硬幣都有兩個面:電壓和電流。功率是伏特乘以電流的乘積:\ $ P = V \乘以I \ $。請注意,這些都不是時間。因此,這裡沒有暗示必須保留電流(\ $ I \ $),因為可以調整電壓(\ $ V \ $)。由於可以調節電流,因此也沒有節省電壓的暗示。平均而言,節約的能源和電力。不是電壓和電流。
每單位時間的能量(電源)來自電源。能量和功率提供熱量,電和換能器活動,並且確實必須遵循基本的節能思想。但是BJT晶體管消耗少量的“重新組合”電流提供給基極-發射極區,以激活更大的集電極湧入電流。這裡缺少的是對涉及的電壓以及電路其餘部分的任何討論,尤其是包括能源在內的討論。 BJT晶體管從這些源中汲取能量,這些源的能量損失遠遠超過BJT作為非常大的電路和能源系統的一小部分而產生的局部效應。
守恆定律適用於封閉系統中的黑盒子。但是,局部的微小能量增加是可能的,只要這些增加來自您忽略的其他地方即可。正如地球上的生命本身似乎是來自雜亂無章並違反熵定律的組織一樣,事實是,太陽的熵增加得遠遠超過地球上孤立的生命形式所代表的熵的任何局部小幅下降。在應用保護法律時,您必須採用一個適當完整的系統。
可以將這種放大器看作是將DC電源(來自電源)轉換為信號電源的電路-在放大器的輸出端可用。
有所謂的“功率放大器”,但是-不會放大功率。但是,他們的主要任務不是放大信號電壓,而是在其輸出端提供盡可能多的信號功率。輸出與輸入的功率比就是所謂的“效率”。
讓我們考慮一個典型的NPN晶體管,並考慮通過它的兩條電氣路徑:集電極到發射極和基極到發射極。當該設備以常規方式用作放大器時,這是電流流經的唯一路徑。
當基極端子上不存在正向偏置電壓(相對於發射極)時,沒有大電流流過器件中的任何路徑。
當基極端子上的電壓(相對於發射極)處於正向偏置範圍內(取決於器件的特性,但可能為0.6V)時,少量電流會通過基極流向發射極。這具有改變器件在從集電極到發射極的另一路徑上的載流能力的效果。從基極流向發射極的電流量較小,因此允許更大的電流從集電極流向發射極。基極-發射極電流不會驅動集電極-發射極電流。認為它更像是操作閥門。在正向偏置範圍內,基極-發射極電流的微小變化會導致集電極-發射極路徑的載流能力發生較大變化。因此,我們有一個放大器。要流經集電極,仍必須由外部電源(電池,電源等)提供電流。
幾乎所有被描述為放大器的東西都以類似的方式工作,無論是電氣的還是機械的。有一個提供輸出功率,輸入信號的電源,以及一個放大設備,該放大設備響應於輸入信號簡單地控制通過設備的功率流。無需違反保護法。