三极管的工作参数

文摘   科技   2024-07-28 19:00   浙江  

三极管的主要工作参数

虽然我们在实际应用中,三极管经常被用来作为放大电压的器件,例如:低电平转高电平,信号放大电路等等。

但三极管本质上是电流放大的器件,我们只是利用了欧姆定律:U=I*R,讲三极管的电流变化转化到电压变化上。

三极管的核心方程是:ΔIc= β*ΔIB Ic = (/β)*IB;这是我们在讨论三极管主要参数前需要明确的。

接下来我们看三极管的主要参数:

1. 电流放大倍数,如下图所示:

1, 共发射极直流放大系数(hFE):表示三极管在共射极连接时,某工作点处直流电流ICIB的比值, IC/IB

一般三极管器件资料中给出的放大系数,就是直流放大系数;根据该参数来判断三极管是否处于放大状态;Ic电流达到一定程度后放大系数急剧衰减,实际应用需关注该曲线

该曲线体现了IBIC的关系,当VCE越大那么集电区(C区)所能获得的“自由电子”电流IC比例更大。

2, 共发射极交流放大系数β(hfe): 表示三极管共射极连接且VCE恒定时,集电极电流变化量ΔIC与基极电流变化量ΔIB之比, β= ΔIC/ΔIBβ过小电流放大作用小,β过大则漏电流大、稳定性较差。

β与参数虽然含义不同,但对于放大区输出曲线较平坦部分,两者差异很小,可以相互替代使用

3, 共基极直流放大系数: 表示三极管在共基极连接时,某工作点处直流ICIE的比值:/α= (/β)/(1+/β) 

我们根据条件:IE=IC+IB,而IC=()*IB;所以可得到: IE=IC1+1/(/β)

4, 共基极交流放大系数:αβ/(1+β)

2. 极间反向饱和电流ICBOICEO

1, C-B反向饱和电流ICBO:E极开路,在C极与B极加一定反向电压,对应的反向电流。

ICBO是B-C结的反向电流(E开路),由于B区非常狭窄,所以ICBO比一般PN结的反向电流要大

2, 穿透电流ICEO :B开路,C极与E极之间加一定反向电压,对应的反向电流。

ICBOICEO的关系: ICEO =1ICBO

ICEO是输入端(B极)开路时的漏电流,在CE两端加电压,此时B-C结反偏,B-E结正偏,处于放大状态;ICEOICBO的关系由理论推导出结论。

ICEO为E->B->C的电流,其穿越电流越大则E-B结反向电流越大,如PN结章节所述,反向电流取决于少子浓度,随温度增加而急剧增大。所以ICEO越大说明三极管工作越不稳定,温度稳定性差,热噪声大。一般小功率三极管ICEO为几微安以下。

3. 频率参数:反映三极管电流放大能力与工作频率关系的参数,表征三极管的频率适用范围; 三极管由PN结构成,在信号跳变过车中,其必然也存在反向恢复时间和工作频率的限制

1, 共射极截止频率ƒβ:三极管放大系数β是频率的函数,理想情况下中频段ββ0与频率无关,但随着频率的升高, β值线性下降;当β下降到1/√23dB)时,所对应的频率。

2, 共基极截止频率ƒα:随频率升高,当α下降到1/√23dB)时,所对应的频率。

3, 特征频率ƒT:三极管的β值下降到β1时所对应的频率。

三极管工作在ƒβ~ƒT时, βƒ几乎成线性关系:ƒ越高,β越小;当工作频率ƒ ƒ时,三极管失去了放大能力

4. 电压力极限参数。

1, 集电极最大电流ICM:集电极允许通过的最大电流;当IC大到一定程度时,电流放大系数β值将逐渐下降,使β明显减少(1/22/3)的IC即为ICM

2, 反向击穿电压V(BR)CEO:指基极开路时,加在集电极与发射极之间的反向击穿电压。

3, 反向击穿电压V(BR)CBO:指发射极开路时,加在集电极与基极之间的反向击穿电压。

4, 反向击穿电压V(BR)EBO:指集电极开路时,加在发射极与基极之间的反向击穿电压。

5, 三极管反向工作电压要 < 1/2(1/3)* V(BR),避免三极管在实际应用中被损坏。

6, 集电极最大允许功耗PCM 指三极管集电结受热引起三极管参数的变化不超过规定的允许值时,集电极耗散的最大功率,PCM = IC*UCE ;当PC大于PCM时,三极管参数发生大变化,且容易被损坏。

5. 温度对三极管参数的影响。

1, β的影响: β随温度的升高将增大,温度每上升1β值约增大0.51%,其结果是在相同的IB情况下,集电极电流IC随温度上升而增大

2, 对反向饱和电流ICEO的影响:ICEO由少子漂移运动形成,与环境温度关系很大,ICEO随温度上升急剧增加(温度上升10ICEO增加一倍)。

3, 对发射结电压VBE的影响: 温度上升1VBE将下降22.5mV

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