深入淺出常用元器件系列——BJT
現(xiàn)在IC技術(shù)日新月異，無論是擬電路還是數(shù)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，掌握晶體管的相關知識，對電路的理解將會有相當大的不同。
一. 晶體管主要參數(shù)
晶體管主要參數(shù)我們在課本上都學習過，這里不多說。只是提醒幾個容易忽略的問題。
1.發(fā)射結(jié)反向電壓，
這是晶體管的一個極限參數(shù)，也就是說如果這個參數(shù)超額使用晶體管很容易損壞。在datasheet中這個參數(shù)用V(BR)EB。這個參數(shù)的是指，當集電極開路時，發(fā)射極-基極的反向擊穿電壓。在正常工作狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)是正偏的或截止的，不存在問題。然而在某些場合，例如工作開關狀態(tài)時，由于寄生參數(shù)的影響，發(fā)射結(jié)上有可能出現(xiàn)較大的反向電壓擊穿晶體管。所以在設計電路時需要小心考慮這個參數(shù)。
如上圖，高達600V的晶體管13003，其發(fā)射結(jié)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極限參數(shù)，顧名思義，指晶體管集電極允許流過的最大電流。但這個參數(shù)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過大時，電流放大系數(shù)( )會下降，當 下降到一定值時的Ic值即為Icm，所以當工作電流大于Icm時，BJT不一定會燒壞。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，還有晶體管的兩個PN結(jié)壓降有關，所以，晶體管工作電流Ic小于Icm時，也有可能會出現(xiàn)晶體管功率已經(jīng)達到Pcm，晶體管可能會被燒毀。下圖為晶體管能夠正常工作的安全工作區(qū)，晶體管工作時不能超出此區(qū)間，否則會被燒壞。
3.電流放大系數(shù)
晶體管有兩個電流放大系數(shù)，即交流放大系數(shù)和直流放大系數(shù)，顯然兩個含義不同(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(shù)。
由于制造工藝的問題，同一型號的BJT一般其電流放大系數(shù)為一個范圍，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(shù)為40~300范圍內(nèi)，所以在進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教學內(nèi)容，這里只是貼出三種不同接法的示意圖和輸出特性曲線，供大家回憶。
三. 晶體管開關電路
由于教材里面更多的介紹晶體管放大電路，晶體管開關電路相關內(nèi)容較少，以至于很多同學在接觸到晶體管開關電路時，無所適從。
下圖表示了從共射極放大電路到晶體管開關電路的演變過程。
(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)。進一步為了提高放大倍數(shù)，去掉發(fā)射極電阻Re,變?yōu)閳D(c)。這樣一來，也就沒有必要加基極偏置電壓，當輸入信號為0V時，晶體管截止，所以集電極也沒有必要流過無用空載電流，因此去掉偏置用電阻R1構(gòu)成圖(d)。為確保沒有輸入信號時，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0.7V時，晶體管基極-發(fā)射極間的二極管將導通，需要增加一個限流電阻R3，即構(gòu)成典型的晶體管開關電路圖(e)。
需要注意的是，在晶體管開關電路中，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(jù)為Ib*hfe>=Ic。前面提到過，由于晶體管制造工藝的問題，晶體管的直流放大系數(shù)hfe一般是一個范圍，而非確定的數(shù)值，所以在進行電路設計時需要以直流放大系數(shù)的最小值進行設計并留有一定裕量。
