三极管的主要参数
1、直流参数
(1)集电极一基极反向饱和电流Icbo,发射极开路(Ie=0)时,基极和集电极之间加上规定的反向电压Vcb时的集电极反向电流,它只与温度有关,在一定温度下是个常数,所以称为集电极一基极的反向饱和电流。良好的三极管,Icbo很小,小功率锗管的Icbo约为1~10微安,大功率锗管的Icbo可达数毫安培,而硅管的Icbo则非常小,是毫微安级。
(2)集电极一发射极反向电流Iceo(穿透电流)基极开路(Ib=0)时,集电极和发射极之间加上规定反向电压Vce时的集电极电流。 Iceo大约是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)Icbo o Icbo和Iceo受温度影响极大,它们是衡量管子热稳定性的重要参数,其值越小,性能越稳定,小功率锗管的Iceo比硅管大。
(3)发射极---基极反向电流Iebo集电极开路时,在发射极与基极之间加上规定的反向电压时发射极的电流,它实际上是发射结的反向饱和电流。
(4)直流电流放大系数β1(或hEF)这是指共发射接法,没有交流信号输入时,集电极输出的直流电流与基极输入的直流电流的比值,即: β1=Ic/Ib 2、交流参数
(1)交流电流放大系数β(或hfe)这是指共发射极接法,集电极输出电流的变化量△Ic与基极输入电流的变化量△Ib之比,即: β= △Ic/△Ib
一般电晶体的β大约在10-200之间,如果β太小,电流放大作用差,如果β太大,电流放大作用虽然大,但性能往往不稳定。
(2)共基极交流放大系数α(或hfb)这是指共基接法时,集电极输出电流的变化是△Ic与发射极电流的变化量△Ie之比,即: α=△Ic/△Ie
因为△Ic<△Ie,故α<1。高频三极管的α>0.90就可以使用 α与β之间的关系: α= β/(1+β)
β= α/(1-α)≈1/(1-α)
(3)截止频率fβ、fα当β下降到低频时0.707倍的频率,就什发射极的截止频率fβ;当α下降到低频时的0.707倍的频率,就什基极的截止频率fαo fβ、 fα是表明管子频率特性的重要参数,它们之间的关系为: fβ≈(1-α)fα
(4)特征频率fT因为频率f上升时,β就下降,当β下降到1时,对应的fT是全面地反映电晶体的高频放大性能的重要参数。 3、极限参数
(1)集电极允许电流ICM当集电极电流Ic增加到某一数值,引起β值下降到额定值的2/3或1/2,这时的Ic值称为ICM。所以当Ic超过ICM时,虽然不致使管子损坏,但β值显著下降,影响放大品质。
(2)集电极----基极击穿电压BVCBO当发射极开路时,集电结的反向击穿电压称为BVEBO。 (3)发射极-----基极反向击穿电压BVEBO当集电极开路时,发射结的反向击穿电压称为BVEBO。
(4)集电极-----发射极击穿电压BVCEO当基极开路时,加在集电极和发射极之间的允许电压,使用时如果Vce>BVceo,管子就会被击穿。
(5)集电极允许耗散功率PCM集电流过Ic,温度要升高,管子因受热而引起参数的变化不超过允许值时的大集电极耗散功率称为PCM。管子实际的耗散功率于集电极直流电压和电流的乘积,即Pc=Uce×Ic.使用时庆使Pc<PCM。 PCM与散热条件有关,增加散热片可提高PCM。
三极管的工作原理
晶体三极管用途
晶体三极管的用途主要是交流信号放大,直流信号放大和电路开关。
晶体三极管偏置
使用晶体管作放大用途时,必须在它的各电极上加上适当极性的电压,称为“偏置电压”简称“偏压”, 又“偏置偏流”。电路组成上叫偏置电路。 晶体管各电极加上适当的偏置电压之后,各电极上便有电流流动。 通过发射极的电流称为“射极电流”,用IE表示;通过基极的电流称为“基极电流”,用IB表示;通过集电极的电流称为“集极电流”,用IC表示。
晶体管三个电极的电流有一定关系,公式如下 IE = IB +IC
晶体三极管的三种放大电路
三极管放大电路
当晶体管被用作放大器使用时,其中两个电极用作信号 (待放大信号) 的输入端子
两个电极作为信号 (放大后的信号) 的输出端子。 那么,晶体管三个电极中,必须有一个电极既是信号的输入端子,又同时是信号的输出端子,这个电极称为输入信号和输出信
号的公共电极。
按晶体管公共电极的不同选择,晶体管放大电路有三种:共基极电路 ( Common
base circuit)、共射极电路(Common emitter circuit) 和 共集极电路(Common collectocircuit)。
由于共射极电路放大电路的电流增益和电压增益均较其它两种放大电路为大,故多用作讯号放大使用。
晶体三极管的放大作用晶体管是一个电流控制组件,其集极电流 IC可以由基极电流IB控制,只需轻微的改变基流IB就可以引起很大的集流变化IC。由于晶体管基流IB的轻微变化可以控制较大的集流IC,我们利用这一特点,用它来放大微弱的电信号,称为晶体管的放大作用 (Amplification),简称晶体管放大。简单来说,晶体管的放大原理是把微弱的电信号 (微弱的电压信号 Vi) 加在基极上,使基极电流按电信号变化,通过晶体管的电流控制作用,就可以在负载上得到与原信号变化一样,但增强了的电信号 (较大的电压信号 Vo)。
晶体三极管的电流放大作用
晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
晶体三极管的三种工作状态
截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。
放大状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb,这时三极管处放大状态。
饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从而判别三极管的工作情况和工作状态。
三极管基本的作用是放大作用,它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时,在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流,即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化,并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化,这就是三极管的放大作用。
三极管还可以作电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器。
半导体三极管除了构成放大器和作开关元件使用外,还能够做成一些可独立使用的两端或三端器件
(1)扩流。
把一只小功率可控硅和一只大功率三极管组合,就可得到一只大功率可控硅,其大输出电流由大功率三极管的特性决定,见附图9(a)。(b)为电容容量扩大电路。利用三极管的电流放大作用,将电容容量扩大若干倍。这种等效电容和一般电容器一样,可浮置工作,适用于在长延时电路中作定时电容。用稳压二极管构成的稳压电路虽具有简单、元件少、制作经济方便的优点,但由于稳压二极管稳定电流一般只有数十毫安,因而决定了它只能用在负载电流不太大的场合。(c)可使原稳压二极管的稳定电流及动态电阻范围得到较大的扩展,稳定性能可得到较大的改善。
(2)代换。
(d)中的两只三极管串联可直接代换调光台灯中的双向触发二极管;(e)中的三极管可代用 8V 左右的稳压管。(f)中的三极管可代用 30V 左右的稳压管。上述应用时,三极管的基极均不使用。
(3)模拟。
用三极管够成的电路还可以模拟其它元器件。大功率可变电阻价贵难觅,用(g)电路可作模拟品,调节510电阻的阻值,即可调节三极管C、E两极之间的阻抗,此阻抗变化即可代替可变电阻使用。(h)为用三极管模拟的稳压管。其稳压原理是:当加到A、B两端的输入电压上升时,因三极管的B、E结压降基本不变,故R2两端压降上升,经过R2的电流上升,三极管发射结正偏增强,其导通性也增强,C、E极间呈现的等效电阻减小,压降降低,从而使AB端的输入电压下降。调节R2即可调节此模拟稳压管的稳压值。