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 為負載電阻)、輸出電阻低(ro≈ri/β)。雖無電壓放大能力,但帶負載能力強,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。老式礦石收音機用鍺管,因成本低,對性能要求也低。通信設備驅(qū)動放大NPN型晶體三極管散熱片設計

溫度對 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)射極開路時 CB 反向電流)隨溫度升高呈指數(shù)增長,每升高 10℃,ICBO 翻倍,而 ICEO(基極開路時 CE 反向電流)≈(1+β) ICBO,變化更劇烈。例如在高溫環(huán)境(如汽車電子)中,需通過溫度補償電路(如并聯(lián)二極管)抵消溫度對參數(shù)的影響。華東地區(qū)高頻NPN型晶體三極管散熱片設計共射電路有截止失真,因靜態(tài)工作點低,可減小 RB 或提高 VCC 避免。

NPN 型小功率三極管存在三個極間電容:發(fā)射結電容 Cbe、集電結電容 Cbc 和集電極 - 發(fā)射極電容 Cce,這些電容會影響三極管的高頻性能。Cbe 主要由發(fā)射結的勢壘電容和擴散電容組成,通常在幾十到幾百 pF;Cbc 數(shù)值較?。◣椎綆资?pF),但因跨接在輸入與輸出端,會形成密勒效應,大幅降低電路的上限截止頻率;Cce 一般在幾 pF,對高頻影響相對較小。例如在 10MHz 以上的高頻電路中,若三極管 Cbc=10pF,密勒效應會使等效輸入電容增至數(shù)百 pF,導致信號嚴重衰減,因此高頻應用需選擇 Cbc 小的型號,如 S9018(Cbc≈2pF)。
PN 型小功率晶體三極管的輸入特性曲線直接影響電路靜態(tài)工作點的設置。該曲線以集電極 - 發(fā)射極電壓 VCE 為固定參量(通常需滿足 VCE≥1V,消除 VCE 對曲線的影響),描述基極電流 IB 與基極 - 發(fā)射極電壓 VBE 之間的關系,其形態(tài)與二極管正向伏安特性高度相似,存在明顯的 “死區(qū)” 與 “導通區(qū)” 劃分。對于硅材料三極管,當 VBE<0.5V 時,發(fā)射結未充分導通,IB 近似為 0,三極管處于截止狀態(tài),此為死區(qū);當 VBE 突破 0.5V 死區(qū)電壓后,IB 隨 VBE 的增大呈指數(shù)級快速上升,且在正常工作范圍內(nèi),VBE 會穩(wěn)定在 0.6-0.7V 的狹窄區(qū)間,這一特性成為電路設計的關鍵依據(jù)。例如在共射放大電路中,設計師需利用這一穩(wěn)定區(qū)間,通過基極偏置電阻(如分壓式偏置中的 RB1、RB2)精確控制 VBE,將 IB 鎖定在合適數(shù)值,確保靜態(tài)工作點落在放大區(qū)中心。用它可做電池電量檢測器,電壓達標時 LED 點亮,直觀判斷電量。

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)射結與原三極管發(fā)射結并聯(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。PC≤0.7PCM,VCE≤0.7V (BR) CEO,避免參數(shù)超標損壞器件。線下市場高精度NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
振蕩實驗組裝 RC/LC 電路,觀察波形理解起振條件。通信設備驅(qū)動放大NPN型晶體三極管散熱片設計
利用 NPN 型小功率三極管可制作簡易測試電路,如電池電量檢測器:三極管基極通過電阻接電池正極,發(fā)射極接 LED,集電極接地,當電池電壓高于閾值(VB=VBE+VLED≈0.7+2=2.7V)時,IB>0,三極管導通,LED 點亮;當電壓低于 2.7V 時,IB=0,LED 熄滅。例如檢測 1.5V 干電池,基極電阻 RB=(1.5-0.7)/10μA=80kΩ,當電池電壓≥0.7V 時,LED 點亮,直觀判斷電池是否有電。此外,還可制作 continuity 測試儀,通過三極管放大電流,使蜂鳴器發(fā)聲,檢測電路通斷。通信設備驅(qū)動放大NPN型晶體三極管散熱片設計
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