脈沖電路需輸出高低電平交替的脈沖信號(hào),NPN 型小功率三極管通過(guò)快速切換截止與飽和狀態(tài)實(shí)現(xiàn)該功能。例如在矩形波發(fā)生器中,三極管與 RC 充放電電路配合:RC 充電時(shí),VB 上升,IB 增大,三極管飽和,輸出低電平;RC 放電時(shí),VB 下降,IB 減小,三極管截止,輸出高電平,通過(guò)調(diào)整 RC 參數(shù)控制脈沖周期(T≈1.4RC)。此外,在脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路中,三極管根據(jù)輸入的 PWM 信號(hào)導(dǎo)通 / 截止,控制負(fù)載(如電機(jī)、LED)的平均電壓 / 電流,實(shí)現(xiàn)調(diào)速、調(diào)光功能,例如 LED 調(diào)光電路中,PWM 占空比從 10% 增至 90%,LED 亮度隨之提升。振蕩實(shí)驗(yàn)組裝 RC/LC 電路,觀察波形理解起振條件。西南地區(qū)高精度NPN型晶體三極管參數(shù)測(cè)試
在正常工作狀態(tài)下,NPN 型小功率晶體三極管的三個(gè)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(lái)說(shuō),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(gè)比值被稱(chēng)為電流放大系數(shù)(β),表達(dá)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(hào)可達(dá)到 300 以上。由于 β 值遠(yuǎn)大于 1,所以集電極電流遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的基礎(chǔ),例如在音頻放大電路中,微弱的音頻信號(hào)電流作為基極電流輸入,經(jīng)過(guò)三極管放大后,就能在集電極得到幅度較大的輸出電流,進(jìn)而推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。通信設(shè)備小信號(hào)NPN型晶體三極管機(jī)構(gòu)認(rèn)證PC≤0.7PCM,VCE≤0.7V (BR) CEO,避免參數(shù)超標(biāo)損壞器件。
靜態(tài)工作點(diǎn)是三極管放大電路的 重要參數(shù),需通過(guò)偏置電路設(shè)置,確保三極管工作在放大區(qū)。常用的偏置方式有固定偏置和分壓式偏置:固定偏置通過(guò)基極電阻 RB 直接從電源取電,RB=(VCC-VBE)/IBQ,電路簡(jiǎn)單但穩(wěn)定性差,適合負(fù)載固定、溫度變化小的場(chǎng)景;分壓式偏置(RB1、RB2 分壓)使 VB 穩(wěn)定(VB≈VCC×RB2/(RB1+RB2)),再通過(guò)發(fā)射極電阻 RE 抑制 IC 漂移,穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于固定偏置,是多數(shù)放大電路的首要選擇。例如在音頻放大電路中,VCC=12V,若需 IBQ=20μA、VE=2V,可設(shè) RB2=2kΩ(VB≈2.7V)、RB1=10kΩ、RE=100Ω,確保靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。
PWM 調(diào)光電路通過(guò)改變?nèi)龢O管導(dǎo)通時(shí)間(占空比)調(diào)節(jié) LED 亮度,占空比范圍受三極管開(kāi)關(guān)速度和 LED 響應(yīng)時(shí)間限制。若占空比過(guò)低(如 <5%),LED 可能出現(xiàn)閃爍,因人眼能感知低頻明暗變化;若占空比過(guò)高(如> 95%),三極管導(dǎo)通時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能因 PC=IC×VCE 超過(guò) PCM 導(dǎo)致過(guò)熱。例如 LED 工作電流 300mA,VCE=0.3V(飽和時(shí)),PC=90mW,選擇 PCM=200mW 的三極管(如 8050),占空比可設(shè)為 10%~90%,既避免閃爍,又確保功耗安全,同時(shí) PWM 頻率需≥100Hz,超出人眼視覺(jué)暫留范圍。固定偏置電路簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性差,適合負(fù)載和溫度變化小的場(chǎng)景。
三極管的開(kāi)關(guān)速度由導(dǎo)通時(shí)間(ton)和關(guān)斷時(shí)間(toff)決定,ton 是從 IB 加入到 IC 達(dá)到 90% IC (sat) 的時(shí)間,toff 是從 IB 撤銷(xiāo)到 IC 降至 10% IC (sat) 的時(shí)間,小功率 NPN 管的 ton 和 toff 通常在幾十到幾百 ns。開(kāi)關(guān)速度影響電路的工作頻率,例如在 500kHz 的脈沖電路中,需選擇 ton+toff≤1μs 的三極管(如 MMBT3904,ton=25ns,toff=60ns),否則會(huì)出現(xiàn) “開(kāi)關(guān)不完全”,導(dǎo)致 IC 波形拖尾,功耗增大。為加快開(kāi)關(guān)速度,可在基極回路并聯(lián)加速電容,縮短載流子存儲(chǔ)時(shí)間。射極輸出器的輸出電阻低(通常幾十到幾百 Ω),需與低阻抗負(fù)載匹配才能發(fā)揮帶負(fù)載優(yōu)勢(shì)。若負(fù)載電阻 RL 遠(yuǎn)大于輸出電阻 ro,輸出電壓會(huì)隨 RL 變化,無(wú)法穩(wěn)定;若 RL 過(guò)小(如小于 ro 的 1/10),則會(huì)使 IC 增大,可能超過(guò) ICM。例如射極輸出器 ro=100Ω,驅(qū)動(dòng) LED 時(shí)(LED 工作電流 20mA,正向壓降 2V),需串聯(lián)限流電阻 R=(VCC-VE-VLED)/IL,若 VCC=5V、VE=2.7V,R=(5-2.7-2)/0.02=15Ω,此時(shí) RL(LED+R)≈15Ω,與 ro 匹配,LED 亮度穩(wěn)定。射極輸出器輸出電阻低,需與低阻抗負(fù)載匹配,才能穩(wěn)定輸出。汽車(chē)電子高可靠性NPN型晶體三極管貼片SOT-23
共射電路有截止失真,因靜態(tài)工作點(diǎn)低,可減小 RB 或提高 VCC 避免。西南地區(qū)高精度NPN型晶體三極管參數(shù)測(cè)試
NPN 型小功率晶體三極管在開(kāi)關(guān)電路中主要工作在截止區(qū)和飽和區(qū),通過(guò)控制基極電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)基極沒(méi)有輸入信號(hào)或輸入信號(hào)較小時(shí),基極電流 IB=0(或很小),此時(shí)三極管工作在截止區(qū),集電極電流 IC≈0,集電極與發(fā)射極之間的電壓近似等于電源電壓,三極管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān),電路處于截止?fàn)顟B(tài);當(dāng)基極輸入足夠大的信號(hào)時(shí),基極電流 IB 增大,使得集電極電流 IC 達(dá)到飽和值 ICS,此時(shí)三極管工作在飽和區(qū),集電極與發(fā)射極之間的飽和壓降 VCE (sat) 很?。ㄍǔ?0.1-0.3V),三極管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān),電路處于導(dǎo)通狀態(tài)。三極管開(kāi)關(guān)電路具有開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)機(jī)械磨損、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路、脈沖電路中,例如在邏輯門(mén)電路(如非門(mén)、與非門(mén))中,利用 NPN 型小功率三極管的開(kāi)關(guān)特性實(shí)現(xiàn)邏輯電平的轉(zhuǎn)換;在脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路中,通過(guò)控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的調(diào)節(jié)。西南地區(qū)高精度NPN型晶體三極管參數(shù)測(cè)試
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