靜態(tài)工作點是三極管放大電路的 重要參數(shù),需通過偏置電路設(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:固定偏置通過基極電阻 RB 直接從電源取電,RB=(VCC-VBE)/IBQ,電路簡單但穩(wěn)定性差,適合負載固定、溫度變化小的場景;分壓式偏置(RB1、RB2 分壓)使 VB 穩(wěn)定(VB≈VCC×RB2/(RB1+RB2)),再通過發(fā)射極電阻 RE 抑制 IC 漂移,穩(wěn)定性遠優(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)工作點穩(wěn)定。Cbc 易形成密勒效應(yīng),大幅降低電路上限截止頻率,高頻應(yīng)用需選小 Cbc 型號。高可靠性NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
電流放大系數(shù)是 NPN 型小功率晶體三極管的參數(shù)之一,根據(jù)測量條件的不同,主要分為直流電流放大系數(shù)(β)和交流電流放大系數(shù)(βac)。直流電流放大系數(shù) β 是指在靜態(tài)工作點處,集電極直流電流(ICQ)與基極直流電流(IBQ)的比值,即 β=ICQ/IBQ,它反映了三極管在直流狀態(tài)下的電流放大能力;交流電流放大系數(shù) βac 則是指在動態(tài)情況下,集電極電流的變化量(ΔIC)與基極電流的變化量(ΔIB)的比值,即 βac=ΔIC/ΔIB,主要用于衡量三極管對交流信號的放大能力。對于小功率 NPN 型三極管,在電流放大區(qū)域內(nèi),β 和 βac 的數(shù)值非常接近,通??梢越普J為相等。需要注意的是,β 值并非固定不變,會受到溫度、集電極電流等因素的影響,例如當(dāng)溫度升高時,β 值會增大,這可能導(dǎo)致電路工作點不穩(wěn)定,因此在高精度電路設(shè)計中,需要采取溫度補償措施來抵消 β 值隨溫度的變化。西南地區(qū)抗輻射NPN型晶體三極管電流500mA簡易通斷測試儀中,它放大電流使蜂鳴器發(fā)聲,檢測電路通斷。
NPN 型小功率晶體三極管的輸出特性曲線是以基極電流(IB)為參變量,描述集電極電流(IC)與集電極 - 發(fā)射極電壓(VCE)之間關(guān)系的一族曲線。輸出特性曲線通常分為三個區(qū)域:截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)是指 IB=0 時的區(qū)域,此時 IC 很小,近似為零,三極管相當(dāng)于開路,一般當(dāng) VBE 小于死區(qū)電壓時,三極管工作在截止區(qū);放大區(qū)的特點是 IC 基本不隨 VCE 的變化而變化,與 IB 成正比,即 IC=βIB,此時三極管具有穩(wěn)定的電流放大能力,是放大電路中三極管的主要工作區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi),發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置;飽和區(qū)是指當(dāng) VCE 較小時,IC 不再隨 IB 的增大而線性增大,此時 IC 達到飽和值(ICS),三極管相當(dāng)于短路,飽和時的 VCE 稱為飽和壓降(VCE (sat)),小功率 NPN 型三極管的 VCE (sat) 通常在 0.1-0.3V 之間,飽和區(qū)常用于開關(guān)電路中,實現(xiàn)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷。
用萬用表檢測三極管好壞:第一步測 PN 結(jié)正向?qū)ㄐ?,紅表筆接 B,黑表筆接 E、C,均應(yīng)顯示 0.6-0.7V(硅管),若顯示 “OL” 或壓降異常,說明發(fā)射結(jié) / 集電結(jié)損壞;第二步測反向截止性,黑表筆接 B,紅表筆接 E、C,均應(yīng)顯示 “OL”,若有導(dǎo)通壓降,說明 PN 結(jié)反向漏電;第三步估測 β,將萬用表調(diào)至 “hFE 檔”,根據(jù)三極管類型(NPN)插入對應(yīng)插槽,顯示 β 值,若 β<10 或無顯示,說明三極管放大能力失效。例如檢測 9013 管,若 B-E、B-C 正向壓降正常,反向截止,β=80-120,說明三極管完好。振蕩實驗組裝 RC/LC 電路,觀察波形理解起振條件。
集電極 - 發(fā)射極反向擊穿電壓(V (BR) CEO)是 NPN 型小功率晶體三極管保障電路安全的耐壓參數(shù),直接決定三極管在電路中的電壓耐受上限。其定義為基極開路狀態(tài)下,集電極(C)與發(fā)射極(E)之間能夠承受的高反向電壓,一旦電路中 CE 間實際電壓超過該值,集電結(jié)會發(fā)生反向擊穿,導(dǎo)致集電極電流(IC)急劇增大,輕則引發(fā)三極管參數(shù)漂移,重則直接燒毀器件。在小功率 NPN 管范疇內(nèi),V (BR) CEO 的數(shù)值范圍通常為 15V-60V,不同型號差異明顯,例如低頻放大常用的 9015 管,V (BR) CEO 可達 45V,適用于中低壓電路;而高頻的 S9018 管,因結(jié)構(gòu)設(shè)計側(cè)重高頻性能,V (BR) CEO 為 18V,需匹配低電壓場景?;鶚O并加速電容,可縮短載流子存儲時間,加快開關(guān)速度。西南地區(qū)抗輻射NPN型晶體三極管電流500mA
直接耦合無電容,適合低頻和直流,易集成但有零點漂移。高可靠性NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
選型需結(jié)合電路需求綜合判斷:一是確定參數(shù)匹配,ICM≥電路*大 IC 的 1.2 倍,PCM≥電路*大 PC 的 1.2 倍,V (BR) CEO≥電路*大電壓的 1.2 倍,β 根據(jù)放大需求選擇(放大電路選 β=50-100,開關(guān)電路選 β=20-50);二是考慮封裝形式,直插電路選 TO-92,貼片電路選 SOT-23;三是關(guān)注溫度適應(yīng)性,高溫環(huán)境(如工業(yè)控制)選耐高溫型號(結(jié)溫≥175℃),低溫環(huán)境(如戶外設(shè)備)選耐低溫型號(工作溫度≤-40℃);四是優(yōu)先選常用型號,性價比高且易采購,特殊需求(如高頻)選型號(如 S9018)。高可靠性NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
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