NPN 型小功率三極管的 重要價值在于電流放大,其原理基于載流子的定向運動與分配。當滿足導通偏置時,發射區大量自由電子注入基區,因基區薄且摻雜少,大部分自由電子(約 95% 以上)未與空穴復合,被集電結反向電場拉入集電區,形成集電極電流(IC);少量自由電子(約 5% 以下)與基區空穴復合,需基極提供電流補充空穴,形成基極電流(IB)。此時 IC 與 IB 成固定比例,即電流放大系數 β=IC/IB(小功率管 β 通常 20-200),微小的 IB 變化會引發 IC 大幅變化,例如 IB 從 10μA 增至 20μA,β=100 時,IC 會從 1mA 增至 2mA,實現電流放大。硅管禁帶寬度約 1.1eV,常溫下 ICBO 通常小于 10nA,漏電流小。華南地區NPN型晶體三極管耐壓100v

共基放大電路以基極接地,輸入信號加在 EB 間,輸出信號從 CB 間取出。NPN 型小功率管在該電路中工作在放大區,優勢是頻率響應好(上限截止頻率高),因基極接地減少了極間電容的影響,適合高頻信號放大;缺點是電流放大倍數 < 1(Ai≈α<1,α=IC/IE),輸入電阻小。常用于高頻通信、射頻電路,如收音機的中頻放大電路、手機的射頻信號預處理電路。例如在FM 收音機,共基電路將調諧后的高頻信號(10.7MHz)放大,同時避免高頻信號因極間電容衰減,保證接收靈敏度。科研領域高精度NPN型晶體三極管散熱片設計固定偏置電路簡單,穩定性差,適合負載和溫度變化小的場景。

在實際電路設計中,選擇合適的 NPN 型小功率晶體三極管需要綜合考慮多方面因素,確保所選三極管能夠滿足電路的性能要求。首先,根據電路的工作電流確定集電極最大允許電流 ICM,必須保證電路中集電極的最大工作電流小于 ICM;其次,根據電路的工作電壓確定反向擊穿電壓,特別是集電極 - 發射極反向擊穿電壓 V (BR) CEO,要確保電路中的電源電壓和動態電壓峰值不超過 V (BR) CEO;然后,根據電路的功耗要求確定集電極最大允許功耗 PCM,通過計算三極管的實際功耗(PC=IC×VCE),確保 PC 小于 PCM,必要時可考慮加裝散熱片;另外,根據電路的放大需求選擇合適的電流放大系數 β,對于放大電路,需要選擇 β 值
NPN 型小功率晶體三極管的輸入特性曲線是描述基極電流(IB)與基極 - 發射極電壓(VBE)之間關系的曲線,通常在固定集電極 - 發射極電壓(VCE)的條件下測繪。對于硅材料的 NPN 型小功率三極管,當 VCE 大于 1V 時,輸入特性曲線基本重合,曲線形狀與二極管的正向伏安特性相似。在 VBE 較小時,IB 幾乎為零,這個區域被稱為死區,硅管的死區電壓約為 0.5V;當 VBE 超過死區電壓后,IB 隨著 VBE 的增加而快速增大,且近似呈指數關系增長,此時 VBE 基本穩定在 0.6-0.7V 的范圍內,這一特性在電路設計中具有重要意義,例如在共射放大電路中,常利用這一特性設置合適的靜態工作點,確保輸入信號在整個周期內都能被有效放大,避免出現截止失真。低頻管如 9014,fT 約 150MHz;高頻管如 S9018,fT 可達 1GHz 以上。

ICEO 是基極開路時集電極 - 發射極反向電流,ICEO≈(1+β) ICBO,因 β 和 ICBO 均隨溫度升高而增大,ICEO 的溫度敏感性極強,會導致電路靜態電流增大,功耗上升。抑制 ICEO 的方法:一是選擇 ICBO 小的硅管,硅管 ICBO 遠小于鍺管;二是在基極與地之間接泄放電阻 RB,使 IB=ICEO/(1+β),減小 ICEO 對 IC 的影響;三是采用分壓式偏置電路,通過 RE 的負反饋穩定 IC。例如在高精度電流源電路中,基極接 100kΩ 泄放電阻,當 ICEO=10μA(β=100)時,IB=0.1μA,對 IC 的影響可忽略不計,確保電流源輸出穩定。溫度升高 1℃,VBE 下降 2-2.5mV,二極管正向壓降也同幅下降。特殊封裝NPN型晶體三極管散熱片設計
共基電路輸入阻抗低、輸出阻抗高,適合做電流緩沖器。華南地區NPN型晶體三極管耐壓100v
常見故障有:一是三極管燒毀,多因 IC 超過 ICM、PC 超過 PCM 或 VCE 超過 V (BR) CEO,排查時用萬用表測 CE 間電阻,若為 0Ω(短路)或無窮大(開路),說明燒毀,需更換參數匹配的三極管;二是放大能力下降,表現為輸出信號幅度減小,測 β 值若明顯低于標稱值,需更換三極管;三是開關失控,導通時 CE 壓降過大(未飽和),需增大 IB(減小 RB),截止時 IC 過大(漏電),需更換質量合格的三極管;四是溫度漂移,IC 隨溫度升高而增大,需增加溫度補償電路(如在 RB 旁并聯負溫度系數熱敏電阻)。華南地區NPN型晶體三極管耐壓100v
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