深入淺出常用元器件系列——BJT

　　現在IC技術(shù)日新月異，無(wú)論是擬電路還是數字電路都在高度集成化。十幾年前由電視同收音機等設備里面那種密密麻麻的三極管放大電路已經(jīng)不見(jiàn)蹤影，三極管在電路里面的重要性也在逐漸降低，但做為IC電路的基本組成單元，掌握晶體管的相關(guān)知識，對電路的理解將會(huì )有相當大的不同。

　　一. 晶體管主要參數

　　晶體管主要參數我們在課本上都學(xué)習過(guò)，這里不多說(shuō)。只是提醒幾個(gè)容易忽略的問(wèn)題。

　　1.發(fā)射結反向電壓，

　　這是晶體管的一個(gè)極限參數，也就是說(shuō)如果這個(gè)參數超額使用晶體管很容易損壞。在datasheet中這個(gè)參數用V(BR)EB。這個(gè)參數的是指，當集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極-基極的反向擊穿電壓。在正常工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結是正偏的或截止的，不存在問(wèn)題。然而在某些場(chǎng)合，例如工作開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，由于寄生參數的影響，發(fā)射結上有可能出現較大的反向電壓擊穿晶體管。所以在設計電路時(shí)需要小心考慮這個(gè)參數。

　　如上圖，高達600V的晶體管13003，其發(fā)射結反向耐壓也只有9V。

　　2.集電極最大允許電流

　　這是晶體管另外一個(gè)極限參數，顧名思義，指晶體管集電極允許流過(guò)的最大電流。但這個(gè)參數一般只具有參考意義，并Ic小于Icm晶體管就一定可以正常工作，Ic大于Icm晶體管也不一定燒毀。當Ic過(guò)大時(shí)，電流放大系數( )會(huì )下降，當 下降到一定值時(shí)的Ic值即為Icm，所以當工作電流大于Icm時(shí)，BJT不一定會(huì )燒壞。另外，Ic還受制于晶體管的允許最大功率(Pcm)，晶體管上損耗的功率不只跟工作電流Ic有關(guān)，還有晶體管的兩個(gè)PN結壓降有關(guān)，所以，晶體管工作電流Ic小于Icm時(shí)，也有可能會(huì )出現晶體管功率已經(jīng)達到Pcm，晶體管可能會(huì )被燒毀。下圖為晶體管能夠正常工作的安全工作區，晶體管工作時(shí)不能超出此區間，否則會(huì )被燒壞。

　　3.電流放大系數

　　晶體管有兩個(gè)電流放大系數，即交流放大系數和直流放大系數，顯然兩個(gè)含義不同(具體請查閱教材)，但是在一般情況下兩者相差不大，可認為相等。BJT的datasheet中一般只給出直流放大系數。

　　由于制造工藝的問(wèn)題，同一型號的BJT一般其電流放大系數為一個(gè)范圍，如上表中，在Ic=0.1mA,Vce=1.0V工作條件下，這款BJT的直流放大系數為40~300范圍內，所以在進(jìn)行電路設計需要考慮這方面的影響。

　　二. 晶體管放大電路

　　晶體管放大電路是模擬電子電路里面的重點(diǎn)教學(xué)內容，這里只是貼出三種不同接法的示意圖和輸出特性曲線(xiàn)，供大家回憶。

　　三. 晶體管開(kāi)關(guān)電路

　　由于教材里面更多的介紹晶體管放大電路，晶體管開(kāi)關(guān)電路相關(guān)內容較少，以至于很多同學(xué)在接觸到晶體管開(kāi)關(guān)電路時(shí)，無(wú)所適從。

　　下圖表示了從共射極放大電路到晶體管開(kāi)關(guān)電路的演變過(guò)程。

　　(a)圖為一般的共射級放大電路，為了獲得直流增益，去掉輸入輸出耦全電容，得到圖(b)。進(jìn)一步為了提高放大倍數，去掉發(fā)射極電阻Re,變?yōu)閳D(c)。這樣一來(lái)，也就沒(méi)有必要加基極偏置電壓，當輸入信號為0V時(shí)，晶體管截止，所以集電極也沒(méi)有必要流過(guò)無(wú)用空載電流，因此去掉偏置用電阻R1構成圖(d)。為確保沒(méi)有輸入信號時(shí)，晶體管可靠截止，需要保留電阻R2。但是如果(d)圖中電路輸入信號超過(guò)0.7V時(shí)，晶體管基極-發(fā)射極間的二極管將導通，需要增加一個(gè)限流電阻R3，即構成典型的晶體管開(kāi)關(guān)電路圖(e)。

　　需要注意的是，在晶體管開(kāi)關(guān)電路中，要保證晶體管工作在飽和狀態(tài)和截止狀態(tài)兩種工作狀態(tài)，設計依據為Ib*hfe>=Ic。前面提到過(guò)，由于晶體管制造工藝的問(wèn)題，晶體管的直流放大系數hfe一般是一個(gè)范圍，而非確定的數值，所以在進(jìn)行電路設計時(shí)需要以直流放大系數的最小值進(jìn)行設計并留有一定裕量。