晶體管是半導(dǎo)體三極管中應(yīng)用最廣泛的器件之一,在電路中用“V”或“VT”(舊文字符號為“Q”、“GB”等)表示。圖5-1是晶體管的電路圖形符號。
晶體管是內(nèi)部含有兩個PN結(jié),外部通常為三個引出電極的
半導(dǎo)體器件。它對電信號有放大和開關(guān)等作用,應(yīng)用十分廣泛。
一、晶體管的種類
晶體管有多種分類方法。圖5-2是晶體管的分類。
(一)按半導(dǎo)體材料和極性分類
按晶體管使用的半導(dǎo)體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。
(二)按結(jié)構(gòu)及制造工藝分類
晶體管按其結(jié)構(gòu)及制造工藝可分為擴(kuò)散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管。
晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管和大功率晶體管。
(四)按工作頻率分類
晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管等。
(五)按封裝結(jié)構(gòu)分類
晶體管按封裝結(jié)構(gòu)可分為金屬封裝(簡稱金封)晶體管、塑料封裝(簡稱塑封)晶體管、玻璃殼封裝(簡稱玻封)晶體管、表面封裝(片狀)晶體管和陶瓷封裝晶體管等。其封裝外形多種多樣。
圖5-3是部分晶體管的外形。
(六)按功能和用途分類
晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開關(guān)晶體管、
達(dá)林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶體管、
微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類型。
晶體管的主要參數(shù)有電流放大系數(shù)、耗散功率、頻率特性、集電極最大電流、最大反向電壓、反向電流等。
(一)電流放大系數(shù)
電流放大系數(shù)也稱電流放大倍數(shù),用來表示晶體管放大能力。
根據(jù)晶體管工作狀態(tài)的不同,電流放大系數(shù)又分為直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)。
1.直流電流放大系數(shù) 直流電流放大系數(shù)也稱靜態(tài)電流放大系數(shù)或直流放大倍數(shù),是指在靜態(tài)無變化
信號輸入時,晶體管集電極電流I
C與基極電流I
B的比值,一般用h
FE或β表示。
2.交流電流放大系數(shù) 交流電流放大系數(shù)也稱動態(tài)電流放大系數(shù)或交流放大倍數(shù),是指在交流狀態(tài)下,晶體管集電極電流變化量△IC與基極電流變化量△IB的比值,一般用hfe或β表示。
hFE或β既有區(qū)別又關(guān)系密切,兩個參數(shù)值在低頻時較接近,在高頻時有一些差異。
(二)耗散功率
耗散功率也稱集電極最大允許耗散功率PCM,是指晶體管參數(shù)變化不超過規(guī)定允許值時的最大集電極耗散功率。
耗散功率與晶體管的最高允許結(jié)溫和集電極最大電流有密切關(guān)系。晶體管在使用時,其實(shí)際功耗不允許超過PCM值,否則會造成晶體管因過載而損壞。
通常將耗散功率PCM小于1W的晶體管稱為小功率晶體管,PCM等于或大于1W、小于5W的晶體管被稱為中功率晶體管,將PCM等于或大于5W的晶體管稱為大功率晶體管。
(三)頻率特性
晶體管的電流放大系數(shù)與工作頻率有關(guān)。若晶體管超過了其工作頻率范圍,則會出現(xiàn)放大能力減弱甚至失去放大作用。
晶體管的頻率特性參數(shù)主要包括特征頻率fT和最高振蕩頻率fM等。
1.特征頻率fT 晶體管的工作頻率超過截止頻率fβ或fα時,其電流放大系數(shù)β值將隨著頻率的升高而下降。特征頻率是指β值降為1時晶體管的工作頻率。
通常將特征頻率fT小于或等于3MHZ的晶體管稱為低頻管,將fT大于或等于30MHZ的晶體管稱為高頻管,將fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶體管稱為中頻管。
2.最高振蕩頻率fM 最高振蕩頻率是指晶體管的功率增益降為1時所對應(yīng)的頻率。
通常,高頻晶體管的最高振蕩頻率低于共基極截止頻率fα,而特征頻率fT則高于共基極截止頻率fα、低于共集電極截止頻率fβ。
(四)集電極最大電流ICM
集電極最大電流是指晶體管集電極所允許通過的最大電流。當(dāng)晶體管的集電極電流IC超過ICM時,晶體管的β值等參數(shù)將發(fā)生明顯變化,影響其正常工作,甚至還會損壞。
(五)最大反向電壓
最大反向電壓是指晶體管在工作時所允許施加的最高工作電壓。它包括集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極—基極反向擊穿電壓和發(fā)射極—基極反向擊穿電壓。
1.集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管基極開路時,其集電極與發(fā)射極之間的最大允許反向電壓,一般用VCEO或BVCEO表示。
2.集電極—基極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管發(fā)射極開路時,其集電極與基極之間的最大允許反向電壓,用VCBO或BVCBO表示。
3.發(fā)射極—基極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管的集電極開路時,其發(fā)射極與基極與之間的最大允許反向電壓,用VEBO或BVEBO表示。
(六)反向電流
晶體管的反向電流包括其集電極—基極之間的反向電流ICBO和集電極—發(fā)射極之間的反向擊穿電流ICEO。
1.集電極—基極之間的反向電流ICBO ICBO也稱集電結(jié)反向漏電電流,是指當(dāng)晶體管的發(fā)射極開路時,集電極與基極之間的反向電流。ICBO對溫度較敏感,該值越小,說明晶體管的溫度特性越好。
2.集電極—發(fā)射極之間的反向擊穿電流ICEO ICEO是指當(dāng)晶體管的基極開路時,其集電極與發(fā)射極之間的反向漏電電流,也稱穿透電流。此電流值越小,說明晶體管的性能越好。
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