集電極最大允許電流 ICM 是指 NPN 型小功率晶體三極管在正常工作時,集電極所能通過的最大電流值。當(dāng)集電極電流 IC 超過 ICM 時,三極管的電流放大系數(shù) β 會明顯下降,雖然此時三極管可能不會立即損壞,但會導(dǎo)致電路的放大性能變差,無法滿足設(shè)計要求。ICM 的數(shù)值與三極管的封裝形式、散熱條件密切相關(guān),相同型號的三極管,采用散熱性能更好的封裝時,ICM 會有所增大;同時,若電路中為三極管配備了散熱片,也能在一定程度上提高 ICM 的實際可用值。小功率 NPN 型三極管的 ICM 通常在幾十毫安到幾百毫安之間,例如常用的 9013 三極管,其 ICM 約為 500mA,而 9014 三極管的 ICM 約為 100mA。在選擇三極管時,需要根據(jù)電路中集電極的最大工作電流來確定 ICM,確保 ICM 大于實際工作電流,以保證三極管的正常工作和電路性能的穩(wěn)定。共射電路飽和失真源于工作點高,需增大 RB、減小 RC 或降 VCC 解決。通信設(shè)備抗輻射NPN型晶體三極管響應(yīng)時間10ns
反向擊穿電壓是衡量 NPN 型小功率晶體三極管耐壓能力的重要參數(shù),主要包括集電極 - 基極反向擊穿電壓(V (BR) CBO)、集電極 - 發(fā)射極反向擊穿電壓(V (BR) CEO)和發(fā)射極 - 基極反向擊穿電壓(V (BR) EBO)。V (BR) CBO 是指發(fā)射極開路時,集電極與基極之間所能承受的 反向電壓,若超過此電壓,集電結(jié)會發(fā)生反向擊穿,導(dǎo)致反向電流急劇增大;V (BR) CEO 是指基極開路時,集電極與發(fā)射極之間的反向電壓,其數(shù)值通常小于 V (BR) CBO,因為基極開路時,集電結(jié)的反向擊穿會通過基區(qū)影響發(fā)射結(jié),使得 V (BR) CEO 降低;V (BR) EBO 是指集電極開路時,發(fā)射極與基極之間的反向電壓,由于發(fā)射結(jié)通常工作在正向偏置狀態(tài),對反向電壓的耐受能力較弱,所以 V (BR) EBO 的數(shù)值較小,一般在幾伏到十幾伏之間。在電路設(shè)計中,必須確保三極管實際工作時的電壓不超過對應(yīng)的反向擊穿電壓,否則會導(dǎo)致三極管損壞。醫(yī)療設(shè)備低噪聲放大NPN型晶體三極管散熱片設(shè)計開關(guān)特性實驗用脈沖信號控通斷,測量開關(guān)時間。
共集放大電路(射極輸出器)以集電極接地,輸入信號加在 BC 間,輸出信號從 BE 間取出。NPN 型小功率管在該電路中工作在放大區(qū), 重要特點是電壓放大倍數(shù)≈1(Av<1),輸出與輸入同相(無反相),輸入電阻高(ri≈βRL,RL 為負(fù)載電阻)、輸出電阻低(ro≈ri/β)。雖無電壓放大能力,但帶負(fù)載能力強,常用于多級放大電路的輸入級、輸出級或隔離級。例如在傳感器信號采集電路時,共集電路作為輸入級,高輸入電阻可減少對傳感器輸出信號的衰減;在 LED 驅(qū)動電路中,作為輸出級,低輸出電阻可穩(wěn)定 LED 工作電流。
在正常工作狀態(tài)下,NPN 型小功率晶體三極管的三個電極電流之間存在嚴(yán)格的分配關(guān)系,遵循基爾霍夫電流定律。具體來說,發(fā)射極電流(IE)等于基極電流(IB)與集電極電流(IC)之和,即 IE = IB + IC。在電流放大區(qū)域,集電極電流與基極電流的比值基本保持恒定,這個比值被稱為電流放大系數(shù)(β),表達式為 β = IC / IB,β 值是衡量三極管電流放大能力的重要參數(shù),小功率 NPN 型三極管的 β 值通常在 20-200 之間,部分高 β 值型號可達到 300 以上。由于 β 值遠大于 1,所以集電極電流遠大于基極電流,而發(fā)射極電流則略大于集電極電流。這種電流分配關(guān)系是三極管實現(xiàn)信號放大的基礎(chǔ),例如在音頻放大電路中,微弱的音頻信號電流作為基極電流輸入,經(jīng)過三極管放大后,就能在集電極得到幅度較大的輸出電流,進而推動揚聲器發(fā)聲。共基電路輸入阻抗低、輸出阻抗高,適合做電流緩沖器。
針對三極管參數(shù)隨溫度漂移的問題,可采用 NPN 管自身組成溫度補償電路,常見的有 diode 補償和三極管補償。diode 補償是將二極管與基極串聯(lián),二極管正向壓降隨溫度變化與 VBE 一致(每升高 1℃,均下降 2-2.5mV),抵消 VBE 的漂移;三極管補償是用另一支同型號三極管的發(fā)射結(jié)與原三極管發(fā)射結(jié)并聯(lián),利用兩只管子參數(shù)的一致性,使溫度漂移相互抵消。例如在共射放大電路中,基極串聯(lián) 1N4148 二極管,當(dāng)溫度升高 10℃,VBE 下降 25mV,二極管正向壓降也下降 25mV,確保 IB 基本不變,IC 穩(wěn)定。用 hFE 檔估測 β,β<10 或無顯示,說明放大能力失效。華南地區(qū)小信號NPN型晶體三極管信噪比80dB
教學(xué)實驗中,測 IB、IC 繪 β 曲線,助理解電流放大原理。通信設(shè)備抗輻射NPN型晶體三極管響應(yīng)時間10ns
正確識別引腳是三極管應(yīng)用的前提,常用方法有:一是看封裝標(biāo)識,TO-92 封裝管(如 9013),引腳朝下、標(biāo)識面向自己,從左至右依次為 E、B、C;SOT-23 封裝管(如 MMBT3904),引腳朝下、缺口朝左,從左至右依次為 E、B、C(部分型號順序不同,需查手冊)。二是用萬用表檢測,將萬用表調(diào)至 “二極管檔”,紅表筆接 B,黑表筆接 E,顯示壓降 0.6-0.7V(正向?qū)ǎ缓诒砉P接 C,紅表筆接 B,顯示壓降 0.6-0.7V(正向?qū)ǎ黄渌_組合顯示 “OL”(反向截止),據(jù)此區(qū)分 B、E、C。通信設(shè)備抗輻射NPN型晶體三極管響應(yīng)時間10ns
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