NPN 型小功率晶體三極管的 重要半導(dǎo)體材料多為硅,少數(shù)特殊場(chǎng)景用鍺。硅材料的優(yōu)勢(shì)在于禁帶寬度約 1.1eV,常溫下反向漏電流遠(yuǎn)小于鍺管,穩(wěn)定性更強(qiáng),這也是硅管成為主流的關(guān)鍵原因。例如常用的 901 系列、8050 系列均為硅管,在 25℃環(huán)境下,ICBO(集電極 - 基極反向飽和電流)通常小于 10nA;而鍺管 ICBO 可達(dá)數(shù) μA,在對(duì)成本極端敏感且工作電流極小的簡(jiǎn)易電路(如老式礦石收音機(jī))中應(yīng)用。此外,硅管的溫度耐受范圍更廣(-55℃~150℃),能適配多數(shù)民用電子設(shè)備的工作環(huán)境,鍺管則因溫度穩(wěn)定性差,逐漸被硅管取代。三極管燒毀多因 IC 超 ICM、PC 超 PCM,或 VCE 超擊穿電壓。工業(yè)領(lǐng)域特殊封裝NPN型晶體三極管散熱片設(shè)計(jì)

ICEO 是基極開路時(shí)集電極 - 發(fā)射極反向電流,ICEO≈(1+β) ICBO,因 β 和 ICBO 均隨溫度升高而增大,ICEO 的溫度敏感性極強(qiáng),會(huì)導(dǎo)致電路靜態(tài)電流增大,功耗上升。抑制 ICEO 的方法:一是選擇 ICBO 小的硅管,硅管 ICBO 遠(yuǎn)小于鍺管;二是在基極與地之間接泄放電阻 RB,使 IB=ICEO/(1+β),減小 ICEO 對(duì) IC 的影響;三是采用分壓式偏置電路,通過(guò) RE 的負(fù)反饋穩(wěn)定 IC。例如在高精度電流源電路中,基極接 100kΩ 泄放電阻,當(dāng) ICEO=10μA(β=100)時(shí),IB=0.1μA,對(duì) IC 的影響可忽略不計(jì),確保電流源輸出穩(wěn)定。高可靠性NPN型晶體三極管參數(shù)測(cè)試27MHz 無(wú)線話筒選 Cbc=1.5pF 的 2SC3355,配合云母電容降頻漂。

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。
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。三極管補(bǔ)償法用同型號(hào)管發(fā)射結(jié)并聯(lián),抵消參數(shù)溫度漂移。

要使 NPN 型小功率晶體三極管正常工作,必須滿足特定的偏置條件,即發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。發(fā)射結(jié)正向偏置是指在基極和發(fā)射極之間施加正向電壓,對(duì)于硅材料的三極管,這個(gè)正向電壓通常在 0.6-0.7V 左右,此時(shí)發(fā)射區(qū)的自由電子在正向電場(chǎng)的作用下,會(huì)大量越過(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū);集電結(jié)反向偏置則是在基極和集電極之間施加反向電壓,該電壓值通常比發(fā)射結(jié)正向電壓大得多,反向電場(chǎng)會(huì)阻止基區(qū)的空穴向集電區(qū)移動(dòng),同時(shí)能將基區(qū)中未與空穴復(fù)合的自由電子 “拉” 向集電區(qū)。當(dāng)滿足這兩個(gè)偏置條件時(shí),三極管內(nèi)部會(huì)形成較大的集電極電流,且集電極電流會(huì)隨著基極電流的微小變化而發(fā)生明顯變化,從而實(shí)現(xiàn)電流放大功能。9013 三極管 TO-92 封裝時(shí),PCM=625mW,SOT-23 封裝則為 700mW。全國(guó)高頻NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
靜態(tài)工作點(diǎn)需通過(guò)偏置電路設(shè)置,確保三極管工作在放大區(qū)。工業(yè)領(lǐng)域特殊封裝NPN型晶體三極管散熱片設(shè)計(jì)
用萬(wàn)用表檢測(cè)三極管好壞:第一步測(cè) PN 結(jié)正向?qū)ㄐ裕t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(shuō)明發(fā)射結(jié) / 集電結(jié)損壞;第二步測(cè)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(shuō)明 PN 結(jié)反向漏電;第三步估測(cè) β,將萬(wàn)用表調(diào)至 “hFE 檔”,根據(jù)三極管類型(NPN)插入對(duì)應(yīng)插槽,顯示 β 值,若 β<10 或無(wú)顯示,說(shuō)明三極管放大能力失效。例如檢測(cè) 9013 管,若 B-E、B-C 正向壓降正常,反向截止,β=80-120,說(shuō)明三極管完好。工業(yè)領(lǐng)域特殊封裝NPN型晶體三極管散熱片設(shè)計(jì)
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