1.1.1 简介
双极型三极管(BJT)依据其结构的不同,主要可以分为NPN三极管和PNP三极管。两种三极管均由三个极构成,分别为基极 b(base)、发射极 e(emitter)、集电极 c(collector)。
图1.1 双极型三极管
两种BJT的区分口诀:箭头朝外NPN,箭头朝内PNP。
静态时(无输入时),集电极电流与基极电流的比值,称为共发射极放大倍数:
静态时(有输入时),基极电流变化量为Δ,相应的集电极电流变化为Δ,则共射交流电流放大倍数:
由上可知,`β与β的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且较小的情况下,两者数值接近,故在估算时,一般认为`β≈β。β值一般在20~200之间。
注意:温度值对β的影响很大,温度升高,β增大。一般温度每升高1℃,β增加0.5%。选用晶体管时,β不宜太小,也不宜太大。
是当发射极开路(=0)时的集电极电流。是由于少数载流子的漂移运动所形成的电流,受温度的影响较大。温度升高,也随之升高
图1. 2 集-基极反向饱和电流
实际应用中, 越小越好。一般室温时,小功率硅管的 在1μA以下,小功率锗管的 在几μA到几十μA,因此硅管的温度稳定性要由于锗管。在环境温度较高的情况下,应尽量采用硅管。
(1)是在基极开路(即=0 )时的集电极电流。因为它是从集电极穿透三极管而到达发射极的,所以称之为穿透电流。
(2)(集-射极穿透电流)与(集-基极反向饱和电流)的关系为:
(3)受温度的影响大。当温度升高时,随之升高,故也相应增加。
图1. 3 集-射极穿透电流
实际应用中,一般希望小一些,又因为 =1+β。故尽量选用小,且β值不宜太大的管子(一般β<100较好)。
集电极电流超过一定数值时,三极管的电流放大系数β值会下降,当β值下降到正常值的2/3时,对应的集电极电流即为集电极最大允许电流。
当基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大的允许电压称为集-射极反向击穿电压。
当集-射极之间的电压超过一定数值时,集电极电流会忽然增大,三极管就会被击穿。
注意:手册中给出的数值为常温25℃时的值,温度升高时的数值将下降,使用时要特别注意。
(1)指集电极电流通过集电结时将产生热量,使结温升高,集电极所允许消耗的最大功率。
(2)主要受管子的温升限制,一般硅管允许节温约为150℃,锗管约为70~90℃。
(3)管子的若已确定,根据=∗,可在输出特性曲线上绘制出的曲线,它是一条双曲线,在三极管输出特性曲线上,双曲线左下方的区域中,满足∗≤,因此由、、三个极限参数共同界定了三极管的安全工作区域。
图1. 4 安全区
(1)集-射极穿透电流和集-基极反向饱和电流是体现一个管子优劣的重要参数;
(2)集电极最大允许电流、集-射极反向击穿电压、集电极最大允许功耗是极限参数,是用来说明晶体管使用限制的参数。
无论是NPN三极管还是PNP三极管都属于流控型器件。
1 NPN三极管
极限参数:
图1.5 NPN三极管极限参数
说明:
电气参数:
图1.6 NPN三极管电气参数
不同不温度下,-之间的关系:
图1.7 -之间的关系
结论:当≥时,三极管导通,否则三极管截至。
2 PNP三极管
极限参数:
图1.8 PNP极限参数
说明:
电气参数:
图1. 9 PNP电气参数
不同不温度下,-之间的关系:
图1.10 -之间的关系
结论:当时,三极管导通,否则三极管截至。
图1. 11 三极管增加驱动能力
分析:CONTROL为高电平时,三极管Q2导通,=0V,此时
I = = 5mA
其中,R4的主要的功能是上电瞬间给三极管Q2一个确定的状态。