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關(guān)于三極管,我忽視了兩點(diǎn)

發(fā)布人:yingjian 時(shí)間:2022-06-22 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

主要有兩個(gè)問(wèn)題

第一個(gè)問(wèn)題:一個(gè)已經(jīng)做出來(lái)的三極管的放大倍數(shù)β(hfe)是固定的嗎?

第二個(gè)問(wèn)題:下面的三極管進(jìn)入飽和導(dǎo)通時(shí),Vout一定是低電平嗎?


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三極管的放大倍數(shù)β

我們?cè)趯W(xué)習(xí)模電的時(shí)候,好像說(shuō)過(guò),一個(gè)已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)的確定的三極管,那么它的放大倍數(shù)β是固定的。而事實(shí)并非如此,β與IC的電流大小有關(guān)。

以LMBT222ALT1G為例子,這是一個(gè)NPN三極管,之所以以這個(gè)為例,是因?yàn)檫@個(gè)三極管的手冊(cè)寫(xiě)得比較全面。

下面是IC與放大倍數(shù)的曲線圖:

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縱坐標(biāo)是hfe,也就是放大倍數(shù)β,坐標(biāo)軸是對(duì)數(shù)的。

可以看到,不同的IC電流,放大倍數(shù)是有變化的,并且在電流超過(guò)100mA時(shí),β是急劇下降的。

除此之外,我們也可以看到,放大倍數(shù)跟溫度也是有較大的關(guān)系的,溫度越高,放大倍數(shù)越大。

 

下面看看最常用的MMBT3904的曲線

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在電流超過(guò)10mA時(shí),放大倍數(shù)也是急劇下降的。

 

總的來(lái)說(shuō),就是一個(gè)確定的三極管,其實(shí)際放大倍數(shù)也不是固定不變的,跟其工作的電流和溫度有關(guān)系。

 

飽和導(dǎo)通的Vce

我們有時(shí)會(huì)用到下面的開(kāi)關(guān)電路,一般來(lái)說(shuō),我們會(huì)計(jì)算出臨界飽和導(dǎo)通的Ib電流,然后實(shí)際用更小阻值的Rb電阻,讓IB電流更大,這樣可以讓三極管進(jìn)入深度飽和狀態(tài),這樣Vce更小,確保可以得到低電平。

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那問(wèn)題來(lái)了,究竟要讓Rb小到多少合適呢?

這個(gè)跟IC的電流也有較大的關(guān)系,關(guān)于這一點(diǎn),也是跟我交流的兄弟告訴我的。我工作中實(shí)際用到的情景,大都是小電流的,IC都不會(huì)超過(guò)10mA。

 

還是以LMBT222ALT1G手冊(cè)為例,下面是Vce與IB,IC的關(guān)系。

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我們從曲線大致可以看到,放大倍數(shù)大概是100。

在IC=10mA時(shí),只需要讓IB稍稍大于臨界飽和電流10mA/100=0.1mA,就可以將Vce控制在0.2V以下了,這時(shí)已經(jīng)可以視為低電平了。

而在IC=150mA時(shí),如果只是讓IB稍稍大于臨界飽和電流150mA/100=1.5mA,Vce的電壓是在0.8V左右,這是不能看作是低電平的了。另外,從曲線上看,如果要讓Vce在0.2V,那么IB需要大于6mA,也就是說(shuō)是原來(lái)1.5mA的4倍

 

我們也可以從LMBT222ALT1G手冊(cè)看到這一項(xiàng)描述

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可以看到,在IC=500mA,IB=50mA時(shí),此時(shí)三極管已經(jīng)處于飽和狀態(tài),并且還不是臨界飽和狀態(tài),因?yàn)镮C/IB=10,而此時(shí)三極管的放大倍數(shù)是大于40的(可以從手冊(cè)中看出來(lái),就不截圖了),也就是說(shuō),這個(gè)三極管已經(jīng)進(jìn)入飽和狀態(tài)有一定的深度,但是Vce(sat)的最大值可以依然達(dá)到1V,可見(jiàn),深度不夠。

 

所以,并不是三極管只要進(jìn)入飽和狀態(tài),輸出電壓就能看成是低電平,這個(gè)跟電流的大小有關(guān)系。IC電流比較大時(shí),Vce(sat)可能比較大。

下面是跟我溝通的兄弟的使用情況:

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總之,使用場(chǎng)景中,如果IC的電流比較大,那么就需要特別注意IB是否夠大。

 

那問(wèn)題來(lái)了,究竟Rb取多大阻值,IB電流為多少能讓輸出低電平?

之前文章提供了一個(gè)計(jì)算方式,算得了一個(gè)Rb的上限值,就有兄弟說(shuō),不留裕量嗎?裕量自然是要留的,但是問(wèn)題就出在了裕量留多少,阻值取計(jì)算值的一半,十分之一,還是多少?

這個(gè)又成了經(jīng)驗(yàn)值了,沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

 

如果現(xiàn)在非要讓我給出一個(gè)具體的方式,我覺(jué)得下面這個(gè)方式是可行的:

在IC<10mA時(shí):電流比較小,可以選擇合適的Rb,讓IB≥1/10*IC。

一般來(lái)說(shuō),三極管的放大倍數(shù)肯定是大于10的,滿足IB≥1/10*IC時(shí),三極管肯定可以進(jìn)入一定深度的飽和,并且有相對(duì)較高的裕量。這種方式有個(gè)好處,就是不需要去查具體的三極管的放大倍數(shù),不用翻手冊(cè)。

在IC>10mA時(shí):那最好是去翻下手冊(cè),查看對(duì)應(yīng)的參數(shù),曲線了,電路做好了之后還要實(shí)測(cè)。

 

以上就是我個(gè)人的理解,如果有不同意見(jiàn)或者是補(bǔ)充,可以留言指出。

 

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