晶体管的主要参数与晶体管的开关特效

　　晶体管全称双极型三极管（Bipolar junction transistor，BJT）又称晶体三极管，简称三极管，是一种固体半导体器件，可用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等。晶体管作为一种可变开关。基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可用作电流的开关。和一般机械开关（如Relay、switch）不同的是：晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度非常快，在实验室中的切换速度可达100吉赫兹以上。

　　

　　晶体管按其结构分为NPN型和PNP型两类。晶体管结构与符号如图所示。它们都有三个区：集电区、基区、发射区；从这三个区引出的电极分别称为集电极c（Collector）、基极b（Base）和发射极e（Emitter）。两个PN结：发射区与基区之间的PN结称为发射结Je，基区与集电区之间的PN结称为集电结Je。

　　两种管子的威廉希尔官方网站 符号的发射极箭头方向不同，箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。

　　

　　应当指出，晶体管绝不是两个PN结的简单连接。它采用了以下制造工艺：基区很薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电结面积比发射结的面积大等。这些都是为了保证晶体管具有较好的电流放大作用。

　　由于晶体管在结构上有这些特点，所以不能用两个二极管背向连接来说明晶体管的作用，在使用时发射极和集电极一般不能互换。

　　晶体管的主要参数：

　　晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

　　电流放大系数

　　电流放大系数也称电流放大倍数，用来表示晶体管放大能力。根据晶体管工作状态的不同，电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。

　　1、直流电流放大系数 直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或β表示。

　　2、交流电流放大系数 交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。

　　hFE或β既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。

　　耗散功率

　　耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

　　耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。

　　通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

　　

　　频率特性

　　晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若晶体管超过了其工作频率范围，则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。

　　晶体管的频率特性参数主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM等。

　　1、特征频率fT 晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时，其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

　　通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管，将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。

　　2、最高振荡频率fM 最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

　　通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fα，而特征频率fT则高于共基极截止频率fα、低于共集电极截止频率fβ。

　　集电极最大电流ICM

　　集电极最大电流是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的β值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。

　　最大反向电压

　　最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极—发射极反向击穿电压、集电极—基极反向击穿电压和发射极—基极反向击穿电压。

　　1、集电极——集电极反向击穿电压 该电压是指当晶体管基极开路时，其集电极与发射极之间的最大允许反向电压，一般用VCEO或BVCEO表示。

　　2、基极—— 基极反向击穿电压 该电压是指当晶体管发射极开路时，其集电极与基极之间的最大允许反向电压，用VCBO或BVCBO表示。

　　3、发射极——发射极反向击穿电压 该电压是指当晶体管的集电极开路时，其发射极与基极与之间的最大允许反向电压，用VEBO或BVEBO表示。

　　反向电流

　　晶体管的反向电流包括其集电极—基极之间的反向电流ICBO和集电极—发射极之间的反向击穿电流ICEO。

　　1．集电极——基极之间的反向电流ICBO ICBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。

　　2．集电极——发射极之间的反向击穿电流ICEO ICEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也称穿透电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。

　　

　　晶体管的开关特性：

　　

　　控制大功率现在的功率晶体管能控制数百千瓦的功率，使用功率晶体管作为开关有很多优点，主要是；

　　（1）容易关断，所需要的辅助元器件少；

　　（2）开关迅速，能在很高的频率下工作；

　　（3）可得到的器件耐压范围从100V到700V，应有尽有。

　　几年前，晶体管的开关能力还小于10kW。目前，它已能控制高达数百千瓦的功率。这主要归功于物理学家、技术人员和威廉希尔官方网站 设计人员的共同努力，改进了功率晶体管的性能。如：

　　（1）开关晶体管有效芯片面积的增加；

　　（2）技术上的简化；

　　（3）晶体管的复合——达林顿；

　　（4）用于大功率开关的基极驱动技术的进步。

　　直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关

　　晶体管复合（达林顿）和并联都是有效地增加晶体管开关能力的方法。在这样的大功率威廉希尔官方网站 中，存在的主要问题是布线。很高的开关速度能在很短的连接线上产生相当高的干扰电压。

　　简单和优化的基极驱动造就的高性能

　　今日的基极驱动威廉希尔官方网站 不仅驱动功率晶体管，还保护功率晶体管，称之为“非集中保护” （和集中保护对照）。集成驱动威廉希尔官方网站 的功能包括：

　　（1）开通和关断功率开关；

　　（2）监控辅助电源电压；

　　（3）限制最大和最小脉冲宽度；

　　（4）热保护；

　　（5）监控开关的饱和压降。