家电小知识:晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

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新时代发展越来越快相信很多小伙伴对家电知识这方面很朦胧吧,正好小编对家电方面颇有研究,现在就跟小伙伴们聊聊一篇关于晶体管的主要参数与晶体管的开关特效,相信很多小伙伴们都会感兴趣,那么小编也收集到了有关晶体管的主要参数与晶体管的开关特效信息,希望小伙伴们看了有所帮助。

  晶体管全称双极型三极管(Bipolar juncTIon transistor,BJT)又称晶体三极管,简称三极管,是一种固体半导体器件,可用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等。晶体管作为一种可变开关。基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可用作电流的开关。和一般机械开关(如Relay、switch)不同的是:晶体管是利用电讯号来控制,而且开关速度非常快,在实验室中的切换速度可达100吉赫兹以上。

  晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

  晶体管按其结构分为NPN型和PNP型两类。晶体管结构与符号如图所示。它们都有三个区:集电区、基区、发射区;从这三个区引出的电极分别称为集电极c(Collector)、基极b(Base)和发射极e(Emitter)。两个PN结:发射区与基区之间的PN结称为发射结Je,基区与集电区之间的PN结称为集电结Je。

  两种管子的电路符号的发射极箭头方向不同,箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。

  晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

  应当指出,晶体管绝不是两个PN结的简单连接。它采用了以下制造工艺:基区很薄且掺杂浓度低,发射区掺杂浓度高,集电结面积比发射结的面积大等。这些都是为了保证晶体管具有较好的电流放大作用。

  由于晶体管在结构上有这些特点,所以不能用两个二极管背向连接来说明晶体管的作用,在使用时发射极和集电极一般不能互换。

  晶体管的主要参数:

  晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

  电流放大系数

  电流放大系数也称电流放大倍数,用来表示晶体管放大能力。根据晶体管工作状态的不同,电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。

  1、直流电流放大系数 直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数,是指在静态无变化信号输入时,晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值,一般用hFE或β表示。

  2、交流电流放大系数 交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数,是指在交流状态下,晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值,一般用hfe或β表示。

  hFE或β既有区别又关系密切,两个参数值在低频时较接近,在高频时有一些差异。

  耗散功率

  耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM,是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

  耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时,其实际功耗不允许超过PCM值,否则会造成晶体管因过载而损坏。

  通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管,PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管,将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

  晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

  频率特性

  晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若晶体管超过了其工作频率范围,则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。

  晶体管的频率特性参数主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM等。

  1、特征频率fT 晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时,其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

  通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管,将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管,将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。

  2、最高振荡频率fM 最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

  通常,高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fα,而特征频率fT则高于共基极截止频率fα、低于共集电极截止频率fβ。

  集电极最大电流ICM

  集电极最大电流是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时,晶体管的β值等参数将发生明显变化,影响其正常工作,甚至还会损坏。

  最大反向电压

  最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极—发射极反向击穿电压、集电极—基极反向击穿电压和发射极—基极反向击穿电压。

  1、集电极——集电极反向击穿电压 该电压是指当晶体管基极开路时,其集电极与发射极之间的最大允许反向电压,一般用VCEO或BVCEO表示。

  2、基极—— 基极反向击穿电压 该电压是指当晶体管发射极开路时,其集电极与基极之间的最大允许反向电压,用VCBO或BVCBO表示。

  3、发射极——发射极反向击穿电压 该电压是指当晶体管的集电极开路时,其发射极与基极与之间的最大允许反向电压,用VEBO或BVEBO表示。

  反向电流

  晶体管的反向电流包括其集电极—基极之间的反向电流ICBO和集电极—发射极之间的反向击穿电流ICEO。

  1.集电极——基极之间的反向电流ICBO ICBO也称集电结反向漏电电流,是指当晶体管的发射极开路时,集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感,该值越小,说明晶体管的温度特性越好。

  2.集电极——发射极之间的反向击穿电流ICEO ICEO是指当晶体管的基极开路时,其集电极与发射极之间的反向漏电电流,也称穿透电流。此电流值越小,说明晶体管的性能越好。

  晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

  晶体管的开关特性:

  晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

  控制大功率现在的功率晶体管能控制数百千瓦的功率,使用功率晶体管作为开关有很多优点,主要是;

  (1)容易关断,所需要的辅助元器件少;

  (2)开关迅速,能在很高的频率下工作;

  (3)可得到的器件耐压范围从100V到700V,应有尽有。

  几年前,晶体管的开关能力还小于10kW。目前,它已能控制高达数百千瓦的功率。这主要归功于物理学家、技术人员和电路设计人员的共同努力,改进了功率晶体管的性能。如:

  (1)开关晶体管有效芯片面积的增加;

  (2)技术上的简化;

  (3)晶体管的复合——达林顿;

  (4)用于大功率开关的基极驱动技术的进步。

  直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关

  晶体管复合(达林顿)和并联都是有效地增加晶体管开关能力的方法。在这样的大功率电路中,存在的主要问题是布线。很高的开关速度能在很短的连接线上产生相当高的干扰电压。

  简单和优化的基极驱动造就的高性能

  今日的基极驱动电路不仅驱动功率晶体管,还保护功率晶体管,称之为“非集中保护” (和集中保护对照)。集成驱动电路的功能包括:

  (1)开通和关断功率开关;

  (2)监控辅助电源电压;

  (3)限制最大和最小脉冲宽度;

  (4)热保护;

  (5)监控开关的饱和压降。

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