TA的每日心情 | 开心
2022-1-21 15:08 |
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晶体管是由三层半导体组成，它们具有保持电流的能力。诸如硅和锗之类的导电材料具有在导体和被塑料线包围的绝缘体之间传输电流的能力。半导体材料通过某种化学程序(称为半导体掺杂)进行处理。
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如果硅中掺有砷，磷和锑，它将获得一些额外的电荷载流子即电子，称为 N型或负半导体；而如果硅中掺有其他杂质(如硼)，镓，铝，它将获得较少的电荷载流子即空穴，被称为 P型或正半导体。
% m3 ]/ ?6 H4 A5 ]; b2 A6 J# h( e& e. A5 E6 B3 N
晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶体管有三个极：双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成的发射极、基极和集电极；场效应晶体管的三个极，分别是源极、栅极和漏极。
( A) M( S' x. i$ H* }/ v( |1 i3 P+ }& a5 w
7 u! Y/ g# p3 p2 g( Z( g7 t
/ B5 J, t& U) A" j& x
晶体管因为有三种极性，所以也有三种使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称共基放大、CB组态）和集电极接地（又称共集放大、CC组态、发射极随隅器）。1 a) e, f0 P6 L5 [- W2 f( m
8 F0 y$ b6 N4 `/ T在双极性晶体管中，射极到基极的很小电流，会使得发射极到集电极之间，产生大电流；在场效应晶体管中，在栅极施加小电压，来控制源极和泄极之间的电流。& ?. x3 k# n$ I J' Y2 W! n
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晶体管的工作原理, r6 t. d2 O- ~+ h& @
3 S( l% Y, t5 L2 T7 ^/ p在模拟电路中，晶体管用于放大器、音频放大器、射频放大器、稳压电路；在计算机电源中，主要用于开关电源。晶体管也应用于数字电路，主要功能是当成电子开关。数字电路包括逻辑门、随机存取内存（RAM）和微处理器。9 D% M% Y' k* V+ s/ I: j* `
6 t- t; s. f- d0 @" K: p晶体管在使用上有许多要注意的最大额定值，例如最大电压、最大电流、最大功率。在超额的状态下使用，晶体管内部的结构会被破坏。每种型号的晶体管还有特有的特性，像是直流放大率hfe、NF噪讯比等，可以借由晶体管规格表或是Data Sheet得知。) N" O8 K; Z) d0 U: x; v
# P5 r; j* y6 b* f `
晶体管在电路中最常用的是信号放大这一方面，其次是阻抗匹配、信号转换等，晶体管在电路中是个很重要的元件，许多精密的组件主要都是由晶体管制成的。. A3 O: e8 {6 y7 T* G9 ?) p
7 Z% m7 E: Z2 ]$ m4 O关于晶体管ON时的逆向电流8 }& Z! _' {. N$ A
) X/ }$ U( y7 |& m& d& Z: n
在NPN晶体管中，基极 (B) 被偏置为正，集电极 (C) 被偏置为负，由发射极 (E) 流向C的是逆电流。
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3 p3 x- ]1 H6 C% J1. 不用担心劣化和损坏，在使用上是没有问题的
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2. NPN-Tr的B和C对称、和E极同样是N型。3 C- q, o% q5 Z# o
6 _$ a! l# A% L7 E: _% ?3 I也就是说，逆接C、E也同样有晶体管的功效。即电流由E→C流动。) d/ H$ ^- Q* t/ K
7 P" H' J4 ^ S
5 d& ~/ e7 p! C9 x2 R( m* V% s3. 逆向晶体管有如下特点。
4 k' {( y; i( b3 J: z% T1 f" N5 K4 p( d1 e/ k
hFE低（正向约10%以下）& z: r" ]4 \" o& P7 j* U, m
( z+ `2 w+ i8 Z; [1 x' `$ X7 {$ e耐压低 (7 to 8Ｖ 与VEBO一样低)
5 r2 j4 x. J& B: _. _! u) r0 E( L* r4 x5 }
↑通用TR的情况，除此之外，还有5V以下$ h/ a' {# @: O6 S( j. y' s/ e
3 J9 ^6 o+ Q, ~. V* c {3 P2 ?0 g(突破此耐压范围，会发生hFE低下等特性的劣化，请注意。)+ {1 E8 F0 `2 ~) E' L# R
+ ^# |$ G* g5 Y$ zVCE(sat)及VBE(ON)的特性没有太大的变化
% _+ Z* v; V8 s1 v+ P+ ^2 M \' d8 ^0 a# N
关于封装功率容许功
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/ C0 E# C. h+ k/ J定义：是指由于输入晶体管的电压、电流产生的功耗在元件发热时，结温Tj为绝对最大额定值限定的温度(Tj＝150°C)时的功率。& B+ D) F/ U. k6 C4 F! F7 m
$ P0 j* m3 ~1 Q) G这里，PC、Ta、△Tx、Px可以由各自测定时的设定值或测定结果直接得出，但是只有Tj不能直接得出。因此，如下列出使用VBE的测试方法。
! M" _' K' X7 w) N$ S, b/ ?' S6 C& ]' ` B% j( K% b
VBE测定法 硅晶体管的情况下 基极-发射极间电压：VBE根据温度变化。& ~: b1 [2 ?/ S% b, Y
# W# p7 f) {5 o0 m% N! h* i
图1. 热电阻测量电路
9 B% e5 w) M" f/ w% _
- }9 t$ C/ T7 L) d9 Z2 H) p+ S7 d由此，通过测定VBE，可以推测结温。
7 j# N2 H( Q& x+ l) i- N" C: X
# @( n* Q0 ]9 i3 H7 { }通过图1的测定电路，对晶体管输入封装功率：PC(max)。7 X4 v! u+ }0 w: |
: E& S. p9 m$ x3 ]" ? L+ E- F
(假设1W晶体管的情况下，输入条件为VCB=10V IE=100mA)
6 J- \. f7 q- O: y0 N2 j
3 z! I' o M3 z$ j如图2:
/ t' Z( k: F2 H# i9 ^0 a# N
8 @9 _; i' b6 \& j# H% o! _+ y测定VBE的初始值VBE1
6 p5 Z; c' n, x) G4 k/ E
9 I6 B! N5 w) b3 z2 M对晶体管输入功率，使PN结热饱和* P# G G( L( W; V0 ~8 A* A( j" b
9 V% v6 a; a1 G* q( ^4 UVBE的后续值：测定VBE2
2 ?1 ?! X& @1 b' L6 P
9 D+ v2 P( M- z从这个结果得出△VBE=VBE2-VBE1。
9 v5 k' w" I! G0 X( E0 s
: T- Z9 f5 g: b$ u这里，硅晶体管根据温度具有一定的温度系数。约为ー2.2mV/oC。( ]4 U6 l6 C: o% x! p+ M1 H0 _
! X* D/ K, J/ Q) a+ m3 Y
（达林顿晶体管为ー4.4mV/oC）
' H) Q+ g# R: a- J$ H- G6 b) Z0 g0 x# p% e* a- A
因此，根据由输入功率得出△VBE，可以由以下算式得出上升的结温。; A& e, }/ R4 u
/ h2 F9 z& j0 C2 H4 X+ q( P5 T% N& F- \+ b- Y' O2 e A
图2. 进度表7 c4 B3 G/ d& \/ l
* N! y' y" ]+ V- e
1 N2 a' v( A; YfT：增益带宽积、截止频率
1 K% k$ ]! z& W, `# [& I' G& Y5 \ u, x) r, }
fT：增益带宽积指晶体管能够动作的极限频率。
! m( l1 N) j: a$ ^" }. c" I% y9 g$ b* H: }6 Z
所谓极限，即基极电流对集电极电流的比为1（即hFE=1）的情况。, ^: s# p- L4 {
- e e8 [' U% F
提高基极输入频率，hFE变低。- Z( i: M! x. y1 O! n2 _5 y- N$ {
) t7 {) W- q" u( D: a& g3 O
这时，hFE为1时的频率叫做fT（增益带宽积）。$ {7 v5 E S, d
. x. m+ k* ~1 U/ h/ h
fT指在该频率下能够工作的极限值。
( w0 \+ Q h% Z' u, ~* ]# j. [: U3 w+ |- l
但是，实际使用时能够动作的只有fT值的1/5 to 1/10左右。
- `! i8 b8 ]8 H5 l7 l: U4 B/ s, w. s
: Z& t3 Y( W$ C5 x7 |) ?
* G) [; e, ?) {! p
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发表于 2021-12-20 14:03
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