三极管电流控制原理示意图
三极管基本电路
施加的电压使发射极结正向偏置,集电极结反向偏置。
设置/基础/拍摄当前关系:
IE = IB + IC
IC = β * IB
如果IB = 0,则IE = IC = 0
三极管特性曲线
输入特性曲线
当集电极-发射极电压UCE为一定值时,基极电流IB与基极-发射极电压UBE的关系曲线。
UBER是三极管启动的阈值电压,会受到集电极和发射极电压的影响。正常运行时,NPN硅管的启动电压约为0.6v;
UBE & lt;优步,三极管高度绝缘,UBE >:优步,三极管启动;
UCE增加,特征曲线向右移动,但当uce >时:1.0V后,特征曲线几乎不移动。
输出特性曲线
当基极电流IB不变时,集电极电流IC和集电极-发射极电压UCE之间的关系曲线是一组曲线。
IB=0时,IC→0,表示三极管处于关断状态,相当于关断;
当IB >: 0时,IB的微小变化会在IC上放大几十倍甚至上百倍;
当IB很大时,IC变得很大,不能随着IB的增大而继续增大,晶体管失去放大功能,表明开关导通。
三极管核心功能:
放大功能:小电流变化不大,大电流放大。
开关功能:以小电流控制大电流的通断。
三极管的放大功能
IC = β * IB(其中β≈ 10~400)
例如:当基极电流IB=50μA时,集电极电流:
IC=βIB=120*50μA=6000μA
电信号中微弱的变化通过三极管放大成大波幅的电信号,如下图所示:
所以三极管放大信号幅度,但三极管不能放大系统的能量。
可以放大多少?
取决于三极管的放大β值!
首先,β由三极管的材料和工艺结构决定:
比如硅三极管β值的常见范围是30~200
锗三极管β值的一般范围是30~100
β值越大,漏电流越大,β值过大的晶体管性能不稳定。
其次,β会受到信号频率和电流的影响:
当信号频率在一定范围内时,β值接近一个常数,当频率超过一定值时,β值会明显减小。
β值随集电极电流IC而变化,当IC处于毫安级时,β值较小。一般小功率管放大倍数比大功率管大。
三极管主要性能参数
三极管有很多性能参数,包括DC、交流和极限参数:
类型
参数项
象征
意义
直流参数
共发射DC放大系数
β
在没有交流信号输入的情况下,设置共发射极电路的基极电流比。β=IC/IB
共基DC放大因子
α
没有交流信号输入的公共基极电路的集体发射比。
定位拍摄
反向电流
电流
开基极,集电极和发射极之间反向电流,也叫漏电流和穿透电流。
集电极
反向电流
国际建筑会议
发射极开路时集电极结的反向电流(漏电流)
ICEO=βICBO
交流参数
共发射交流放大系数
β
共射极电路,集总基极电流变化的比率:β = δ IC/δ IB
共基交流放大系数
α
共基电路,集电极电流变化率:α = δ IC/δ IE
公共发射截止频率
β
对应于β的频率由于频率而增加3dB
公共基极截止频率
α
由于频率增加,α降低3dB。
特征频率
фT
频率上升,β降至1时对应的频率。
极限参数
集电极最大电流
缺血性心肌病
允许通过集电极的最大电流。
收集器的最大功率
脉冲编码调制(pulse - code modulation)
如果实际功率太高,三极管就会烧坏。
集电极-发射极击穿电压
UCEO
基极开路时的集电极-发射极耐受电压。
温度对三极管性能的影响
温度几乎影响三极管的所有参数,其中以下三个参数影响最大。
(1)对放大倍数β的影响:
在基极输入电流IB不变的情况下,集电极电流IC会因温度升高而急剧增大。
(2)对反向饱和电流(漏电流)ICEO的影响:
ICEO是少数载流子漂移运动形成的,与环境温度有很大关系,ICEO会随着温度的升高而急剧上升。当温度上升10℃时,ICEO就会翻倍。
硅管的漏电流ICEO在常温下虽然很小,但升温后漏电流会高达几百微安。
(3)对发射极结电压UBE的影响:
当温度上升1℃时,UBE将下降约2.2毫伏..
随着温度的升高,β和IC增大,UCE减小。电路设计中应采取相应的措施,如远离热源、散热等,以克服温度对三极管性能的影响。
三元组的分类
分类角度
种类
解释
从技术流程
按材料
硅三极管0.6V
锗三极管0.3V
一般:
锗管为PNP型
硅管是NPN型的
按结构
PNP类型
NPN类型
根据制造工艺
平面型
合金模具
扩散类型
大多数高频管是扩散型的
低频管大多是合金型的
从属性能
按频率
低频管
中频管3 ~ 30兆赫
高频管30~500 (MHZ
超高频管>:500MHZ
根据权力
低功耗动力系统控制模块
中等功率0.5
大功率PCM >: 1w
功率越大,体积越大,散热要求越高。
功能
使用
放大器开关管
高背压管光电池
带阻尼管的数码管
从包大纲
根据包装材料
金属包装玻璃包装
陶瓷包装塑料包装
薄膜包装
塑料包装是主流
金属包装的成本更高
根据包装形式
导致
补丁SOT
补丁型正逐渐取代铅型。
三极管命名标志
不同国家对三极管型号的命名方法不同。许多其他制造商使用他们自己的命名方法。
中国大陆三极管的命名方法
三
D
D
12
X
2:二极管
3:三极管
答:PNP锗
B: npn锗
C: PNP硅
D: NPN硅
x:低频低功率
高频率低功率
d:低频大功率
答:高频大功率
序列号
规格号
例子:3DD12X NPN低频大功率硅三极管
日本三极管型号命名
2
S
D
13
B
0:光电池
1:二极管
2:三极管
注册id
答:PNP高频管
乙:PNP低频管
C: npn高频管
D: NPN低频管
电子协会注册令
改进模型
例:2SC1895高频NPN三极管
美国电子工业协会(EIA)三极管命名方法
牛仔裤
2
普通
2904
A
特殊军事级别
超级特种部队
JANS:航空航天级
(无):非军事用品
1:二极管
2:三极管
“n”:n:n结元件
环评注册id
环境影响评价登记序号
不同等级
例如:日本2N2904航空级三极管
欧洲三极管的命名
B
C
208
A
锗管
硅管
c:低频低功率
d:低频大功率
f:高频低功率
l:高频大功率
注册序列号
β等级
例子:BC208A硅材料低频低功率三极管
三极管封装和引脚排列
关于包装:
三极管设计的额定功率越大,其体积越大,而且由于封装技术的不断更新和发展,三极管有多种封装形式。
目前,塑料包装是三极管的主流包装形式,其中“TO”和“SOT”包装最为常见。
关于引脚排列:
不同品牌、不同封装的三极管引脚定义并不完全相同。一般有以上规则:
规则1:对于中高功率三极管,集电极明显较厚,甚至由大面积金属电极连接,多在基极和发射极之间;
规则二:对于贴片式三极管,面对logo时,左边是基极,右边是发射极,集电极在另一边;
基极b集电极c发射极e
三极管的选择原则
考虑到三极管的性能极限,根据“2/3”安全原则选择合适的性能参数。:
集电极电流集成电路:
集成电路<。2 / 3 *ICM
离子传导膜收集器的最大允许电流
当IC >:在ICM中,三极管β值降低,放大功能丧失。
集电极功率PW:
PW <。2 / 3 *PCM
PCM采集器最大允许功率。
当pw >: PCM晶体管会烧坏。
设定-拍摄反向电压UCE:
UCE & lt;2 / 3*UBVCEO
基极开路时集电极-发射极反向击穿电压
集电极/发射极电压uce >: UBVCEO,三极管产生很大的集电极电流击穿,造成永久性损伤。
工作频率:
ф= 15% *фT
特征频率
随着工作频率的增加,三极管的放大能力会降低,对应β=1时的频率。t称为三极管的特征频率。
另外要考虑体积成本,优先选用贴片晶体管。
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