NPN 型小功率晶體三極管的參數(shù)對(duì)溫度變化非常敏感,溫度的變化會(huì)影響其性能。首先,溫度升高時(shí),基極 - 發(fā)射極電壓 VBE 會(huì)減小,通常溫度每升高 1℃,VBE 約減小 2-2.5mV,這會(huì)導(dǎo)致基極電流 IB 增大,進(jìn)而使集電極電流 IC 增大,可能導(dǎo)致電路靜態(tài)工作點(diǎn)漂移;其次,溫度升高會(huì)使電流放大系數(shù) β 增大,一般溫度每升高 10℃,β 值約增大 10%-20%,β 值的增大同樣會(huì)使 IC 增大,加劇工作點(diǎn)的不穩(wěn)定;另外,溫度升高還會(huì)使集電極反向飽和電流 ICBO 增大,ICBO 是指發(fā)射極開(kāi)路時(shí),集電極與基極之間的反向電流,由于 ICBO 具有正溫度系數(shù),溫度每升高 10℃,ICBO 約增大一倍,而 ICEO(基極開(kāi)路時(shí)集電極與發(fā)射極之間的反向電流)約為 ICBO 的(1+β)倍,因此 ICEO 隨溫度的變化更為明顯,這會(huì)導(dǎo)致三極管的穩(wěn)定性下降,甚至在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)出現(xiàn)較大的輸出電流。繼電器驅(qū)動(dòng)電路中,需并續(xù)流二極管防線(xiàn)圈反向電動(dòng)勢(shì)擊穿三極管。汽車(chē)電子抗輻射N(xiāo)PN型晶體三極管貼片SOT-23
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(cè)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(diǎn)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(dòng)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(duì)交流信號(hào)的放大能力。對(duì)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(rèn)為相等。需要注意的是,β 值并非固定不變,會(huì)受到溫度、集電極電流等因素的影響,例如當(dāng)溫度升高時(shí),β 值會(huì)增大,這可能導(dǎo)致電路工作點(diǎn)不穩(wěn)定,因此在高精度電路設(shè)計(jì)中,需要采取溫度補(bǔ)償措施來(lái)抵消 β 值隨溫度的變化。汽車(chē)電子特殊封裝NPN型晶體三極管檢測(cè)其好壞可先用萬(wàn)用表測(cè)PN結(jié)導(dǎo)通性,再估測(cè)β,正向壓降異?;颚逻^(guò)低均說(shuō)明器件可能失效。
正確識(shí)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(shí),TO-92 封裝管(如 9013),引腳朝下、標(biāo)識(shí)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(hào)順序不同,需查手冊(cè))。二是用萬(wàn)用表檢測(cè),將萬(wàn)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?;黑表筆接 C,紅表筆接 B,顯示壓降 0.6-0.7V(正向?qū)ǎ?;其他引腳組合顯示 “OL”(反向截止),據(jù)此區(qū)分 B、E、C。
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?。藭r(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) 很小(通常為 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)。硅管禁帶寬度約 1.1eV,常溫下 ICBO 通常小于 10nA,漏電流小。
溫度對(duì) NPN 型小功率三極管參數(shù)影響比較明顯:一是 VBE 隨溫度升高而減小,每升高 1℃,VBE 下降 2-2.5mV,可能導(dǎo)致 IB 增大、IC 漂移;二是 β 隨溫度升高而增大,每升高 10℃,β 增大 10%-20%,加劇 IC 不穩(wěn)定;三是集電極反向飽和電流 ICBO(發(fā)射極開(kāi)路時(shí) CB 反向電流)隨溫度升高呈指數(shù)增長(zhǎng),每升高 10℃,ICBO 翻倍,而 ICEO(基極開(kāi)路時(shí) CE 反向電流)≈(1+β) ICBO,變化更劇烈。例如在高溫環(huán)境(如汽車(chē)電子)中,需通過(guò)溫度補(bǔ)償電路(如并聯(lián)二極管)抵消溫度對(duì)參數(shù)的影響。LED 驅(qū)動(dòng)中,射極輸出器串聯(lián) 15Ω 電阻,使 RL 與 ro 匹配,亮度穩(wěn)定。西南地區(qū)低噪聲NPN型晶體三極管貼片SOT-23
共基電路輸入阻抗低、輸出阻抗高,適合做電流緩沖器。汽車(chē)電子抗輻射N(xiāo)PN型晶體三極管貼片SOT-23
隨著電子技術(shù)發(fā)展,NPN 型小功率三極管向微型化、高集成化、低功耗方向發(fā)展,如 SOT-23 封裝進(jìn)一步小型化為 SOT-323,功耗從幾百毫瓦降至幾十毫瓦。同時(shí),部分場(chǎng)景下被替代:一是集成電路替代,如放大電路用運(yùn)算放大器(如 LM358)替代分立三極管,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì);二是 MOS 管替代,MOS 管(如 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管 IRLML2502)在開(kāi)關(guān)電路中更具優(yōu)勢(shì),導(dǎo)通電阻小、驅(qū)動(dòng)電流低,適合低功耗場(chǎng)景;三是 GaN(氮化鎵)器件替代,在高頻、高壓場(chǎng)景(如快充電路)中,GaN 器件效率更高、散熱更好。但在簡(jiǎn)單電路(如 LED 驅(qū)動(dòng)、繼電器控制)中,NPN 型小功率三極管因成本低、易用性強(qiáng),仍將長(zhǎng)期應(yīng)用。?汽車(chē)電子抗輻射N(xiāo)PN型晶體三極管貼片SOT-23
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