三极管核心功能:
放大功能:小电流微量变化,在大电流上放大表现出来。
开关功能:以小电流控制大电流的通断。
三极管的放大功能
IC = β * IB (其中β≈ 10~400 )
例:当基极通电流IB=50μA时,集极电流:
IC=βIB=120*50μA=6000μA
微弱变化的电信号通过三极管放大成波幅度很大的电信号,如下图所示:
所以,三极管放大的是信号波幅,三极管并不能放大系统的能量。
能放大多少?
哪要看三极管的放大倍数β值了!
首先β由三极管的材料和工艺结构决定:
如硅三极管β值常用范围为:30~200
锗三极管β值常用范围为:30~100
β值越大,漏电流越大,β值过大的三极管性能不稳定。
其次β会受信号频率和电流大小影响:
信号频率在某一范围内,β值接近一常数,当频率越过某一数值后,β值会明显减少。
β值随集电极电流IC的变化而变化,IC为mA级别时β值较小。一般地,小功率管的放大倍数比大功率管的大。
三极管主要性能参数
三极管性能参数较多,有直流、交流和极限参数之分:
类型 | 参数项 | 符号 | 意义 |
直流参数 | 共射直流放大系数 | β | 无交变信号输入,共射电路集基电流的比值。β=IC/IB |
共基直流放大系数 | α | 无交变信号输入,共基极电路集射的比值。 | |
集-射 反向电流 | ICEO | 基极开路,集-射极间反向电流,又称漏电流、穿透电流。 | |
集极 反向电流 | ICBO | 射极开路时,集电结反向电流(漏电流) ICEO=βICBO | |
交流参数 | 共射交流放大系数 | β | 共射电路,集基电流变化量比值:β=ΔIC/ΔIB |
共基交流放大系数 | α | 共基电路,集射电流变化量比值:α=ΔIC/ΔIE | |
共射截止频率 | ƒβ | β因频率升高3dB对应的频率 | |
共基截止频率 | ƒα | α因频率升高而下降3dB对应的频率 | |
特征频率 | ƒT | 频率升高,β下降到1时对应的频率。 | |
极限参数 | 集极最大电流 | ICM | 集极允许通过的最大电流。 |
集极最大功率 | PCM | 实际功率过大,三极管会烧坏。 | |
集-射极击穿电压 | UCEO | 基极开路时,集-射极耐电压值。 |
温度对三极管性能的影响
温度几乎影响三极管所有的参数,其中对以下三个参数影响最大。
(1)对放大倍数β的影响:
在基极输入电流IB不变的情况下,集极电流IC会因温度上升而急剧增大。
(2)对反向饱和电流(漏电流)ICEO的影响:
ICEO是由少数载流子漂移运动形成的,它与环境温度关系很大,ICEO随温度上升会急剧增加。温度上升10℃,ICEO将增加一倍。
虽然常温下硅管的漏电流ICEO很小,但温度升高后,漏电流会高达几百微安以上。
(3)对发射结电压 UBE的影响:
温度上升1℃,UBE将下降约2.2mV。
温度上升,β、IC将增大,UCE将下降,在电路设计时应考虑采取相应的措施,如远离热源、散热等,克服温度对三极管性能的影响。
三极管的分类
分类角度 | 种类 | 说明 | |
从技术工艺 | 按材料 | 硅三极管 0.6V 锗三极管 0.3V | 一般地: 锗管为PNP型 硅管为NPN型 |
按结构 | PNP型 NPN型 | ||
按制造工艺 | 平面型 合金型 扩散型 | 高频管多为扩散型 低频管多为合金型
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从性能 | 按频率 | 低频管 《3MHz 中频管 3~30(MHZ) 高频管 30~500 (MHZ) 超高频管 》500MHZ | |
按功率 | 小功率 PCM 《0.5W 中功率 0.5《PCM《1w 大功率 PCM 》1w | 功率越大体积越大,散热要求越高。 | |
功能 用途 | 放大管 开关管 高反压管 光电管 带阻尼管 数字管 | ||
从封装外形 | 按封装材料 | 金属封装 玻璃封装 陶瓷封装 塑料封装 薄膜封装 | 塑料封装为主流 金属封装成本较高 |
按封装形式 | 引线式 TO 贴片式 SOT | 贴片式正逐步取代引线式。 |