NPN 型小功率晶體三極管的輸出特性曲線是以基極電流(IB)為參變量,描述集電極電流(IC)與集電極 - 發(fā)射極電壓(VCE)之間關(guān)系的一族曲線。輸出特性曲線通常分為三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)是指 IB=0 時(shí)的區(qū)域,此時(shí) IC 很小,近似為零,三極管相當(dāng)于開(kāi)路,一般當(dāng) VBE 小于死區(qū)電壓時(shí),三極管工作在截止區(qū);放大區(qū)的特點(diǎn)是 IC 基本不隨 VCE 的變化而變化,與 IB 成正比,即 IC=βIB,此時(shí)三極管具有穩(wěn)定的電流放大能力,是放大電路中三極管的主要工作區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi),發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置;飽和區(qū)是指當(dāng) VCE 較小時(shí),IC 不再隨 IB 的增大而線性增大,此時(shí) IC 達(dá)到飽和值(ICS),三極管相當(dāng)于短路,飽和時(shí)的 VCE 稱(chēng)為飽和壓降(VCE (sat)),小功率 NPN 型三極管的 VCE (sat) 通常在 0.1-0.3V 之間,飽和區(qū)常用于開(kāi)關(guān)電路中,實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷。繼電器驅(qū)動(dòng)電路中,需并續(xù)流二極管防線圈反向電動(dòng)勢(shì)擊穿三極管。江蘇大功率NPN型晶體三極管工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用代理

溫度對(duì) NPN 型小功率三極管參數(shù)影響比較明顯:一是 VBE 隨溫度升高而減小,每升高 1℃,VBE 下降 2-2.5mV,可能導(dǎo)致 IB 增大、IC 漂移;二是 β 隨溫度升高而增大,每升高 10℃,β 增大 10%-20%,加劇 IC 不穩(wěn)定;三是集電極反向飽和電流 ICBO(發(fā)射極開(kāi)路時(shí) CB 反向電流)隨溫度升高呈指數(shù)增長(zhǎng),每升高 10℃,ICBO 翻倍,而 ICEO(基極開(kāi)路時(shí) CE 反向電流)≈(1+β) ICBO,變化更劇烈。例如在高溫環(huán)境(如汽車(chē)電子)中,需通過(guò)溫度補(bǔ)償電路(如并聯(lián)二極管)抵消溫度對(duì)參數(shù)的影響。陜西高速開(kāi)關(guān)NPN型晶體三極管汽車(chē)電子控制系統(tǒng)應(yīng)用銷(xiāo)售LED 驅(qū)動(dòng)中,射極輸出器串聯(lián) 15Ω 電阻,使 RL 與 ro 匹配,亮度穩(wěn)定。

在電磁干擾(EMI)嚴(yán)重的環(huán)境(如工業(yè)車(chē)間、射頻設(shè)備附近),NPN 型小功率三極管電路需采取抗干擾措施:一是在電源端并聯(lián)去耦電容(0.1μF 陶瓷電容 + 10μF 電解電容),抑制電源噪聲;二是在基極串聯(lián)小電阻(100Ω~1kΩ),限制高頻干擾電流;三是采用屏蔽罩,隔離外部射頻干擾;四是優(yōu)化 PCB 布局,使輸入線與輸出線分開(kāi),避免交叉干擾。例如在汽車(chē)電子中的三極管驅(qū)動(dòng)電路,電源端并聯(lián) 0.1μF 陶瓷電容和 47μF 電解電容,基極串聯(lián) 220Ω 電阻,PCB 上輸入回路與輸出回路垂直布局,有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的 EMI 干擾。
多級(jí)放大電路中,NPN 型小功率三極管的級(jí)間耦合方式有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。阻容耦合通過(guò)電容傳遞交流信號(hào),隔斷直流,適合低頻信號(hào)(如音頻),但電容體積大,不適合集成;直接耦合無(wú)耦合電容,適合低頻和直流信號(hào),便于集成,但存在零點(diǎn)漂移,需加溫度補(bǔ)償;變壓器耦合通過(guò)變壓器傳遞信號(hào),可實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,適合高頻功率放大(如射頻電路),但體積大、成本高。例如音頻功率放大電路,前級(jí)用阻容耦合(電容 10μF),后級(jí)用變壓器耦合,匹配揚(yáng)聲器阻抗(4Ω),提升輸出功率。簡(jiǎn)易通斷測(cè)試儀中,它放大電流使蜂鳴器發(fā)聲,檢測(cè)電路通斷。

NPN 型小功率晶體三極管以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ), 關(guān)鍵是 “三層兩結(jié)” 結(jié)構(gòu):自上而下(或自左至右)依次為 N 型發(fā)射區(qū)、P 型基區(qū)、N 型集電區(qū),相鄰區(qū)域形成發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。發(fā)射區(qū)采用高摻雜工藝,提升自由電子濃度,便于載流子發(fā)射;基區(qū)摻雜濃度低且厚度極薄(幾微米),減少載流子在基區(qū)的復(fù)合損耗;集電區(qū)面積遠(yuǎn)大于發(fā)射區(qū),增強(qiáng)載流子收集能力。三個(gè)區(qū)域分別引出電極:發(fā)射極(E)、基極(B)、集電極(C),常見(jiàn) TO-92(塑封直插)、SOT-23(貼片)等封裝,封裝不僅保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu),還通過(guò)引腳實(shí)現(xiàn)電路連接,適配不同安裝場(chǎng)景。開(kāi)關(guān)失控時(shí),導(dǎo)通壓降大需增大 IB,截止漏電則換管。江西醫(yī)療級(jí)NPN型晶體三極管軌道交通信號(hào)系統(tǒng)定制服務(wù)
汽車(chē)電子中,三極管驅(qū)動(dòng)電路 PCB 輸入輸出回路垂直布局,降 EMI。江蘇大功率NPN型晶體三極管工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用代理
繼電器線圈是感性負(fù)載,斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì),可能擊穿三極管。需在繼電器線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管(如 1N4001),二極管正極接線圈負(fù)極,負(fù)極接線圈正極,當(dāng)線圈斷電時(shí),反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管形成回路,保護(hù)三極管。此外,若繼電器工作電流接近 ICM,需在基極增加限流電阻,避免 IB 過(guò)大導(dǎo)致三極管燒毀。例如 5V 繼電器線圈電阻 50Ω(工作電流 100mA),用 9013 管(ICM=500mA)驅(qū)動(dòng),除并聯(lián)續(xù)流二極管外,基極電阻 RB=(5-0.7)/1mA=4.3kΩ,確保 IB=1mA(β=100 時(shí),IC=100mA),既滿足驅(qū)動(dòng)需求,又避免過(guò)載。江蘇大功率NPN型晶體三極管工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用代理
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