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數字晶體管的工作原理及作用

姚小熊27 ? 來源:合晶芯城 ? 作者:合晶芯城 ? 2020-02-14 12:43 ? 次閱讀

數字晶體管(DigitalTransistor)與普通晶體管差別不大,并沒有采用任何數字技術,僅僅內置了一個或兩個偏壓電阻,即所謂的偏壓型晶體管(BiasResistorTransistor)。與普通晶體管相比,數字晶體管的輸入-輸出呈線性關系,而且工作狀況穩定。

數字晶體管的工作原理

數字晶體管的工作原理與與普通晶體管一樣,如圖1。在這個電路中,在NPN晶體管的基極(B)-發射極(E)之間輸入一個正向電壓,注入基極電流。就是說,在基極(B)領域注入+空穴。

如果在基極(B)領域注入+電子,發射極(E)的載流子-會被吸引至基極(B),但是正極(B)領域非常薄,因此通過加入集電極電壓,載流子可以穿越基極(B)流向集電極(C)。這樣,電流就由集電極(C)→發射極(E)流動,數字晶體管就開始工作了。

數字晶體管的工作原理及作用

數字晶體管具有放大和開關作用:

(1)用作放大時,通過注入基極電流IB,在集電極IC就能夠獲得放大了hFE倍的電流。在電路應用中,通過輸入信號持續控制集電極電流,可以得到hFE倍的輸出電流。

數字晶體管的工作原理及作用

(2)在開關作用中,在ON時電氣性飽和狀態(降低集電極-發射極間的飽和電壓)下使用。

數字晶體管常用語

表征數字晶體管的參數有7個,分別為VI(on)Min、VI(off)Max、VO(on)、II(Max.)、GI、R1、R2/R1。

數字晶體管的工作原理及作用

其中,VI(on)Min.是最小輸入電壓。這表示向OUT引腳、GND引腳間施加正向電壓(VO),并得到規定的輸出電流時需要的最小輸入電壓,即數字晶體管導通區域的最小輸入電壓值。因此,如果要從ON狀態變為OFF狀態,需要進一步降低該最小輸入電壓值,所以正常產品的電壓值低于這個數值。

VI(off)Max.是最大輸入電壓。這表示向OUT引腳、GND引腳間施加電源電壓(VCC)、輸出電流(IO)的狀態下,IN引腳、GND引腳間得到的最大輸入電壓,即可以保持數字晶體管OFF狀態區域的最大輸入電壓值。因此,如果要從OFF狀態變為ON狀態,需要進一步升高該最大輸入電壓值,所以正常產品的電壓值高于這個數值。

VO(on)是輸出電壓,表示任意輸入條件下不超過絕對最大額定值的輸出引腳電壓。GND接地放大電路流過充足的輸入電流時,輸出電壓降低,IN、OUT接合也變為正偏壓狀態。在規定的VO、IO下將II設定為整數(通常10~20)分之一進行測定。

II(Max.)是輸入電流,表示向IN引腳、GND引腳間施加正向電壓(VI)時,IN引腳連續流過電流的最大輸入容許值。

GI是GND接地直流電流增益,表示規定的VO、IO條件下的IO/II的比值。

R1表示輸入電阻,表示在IN引腳、晶體管基極之間內置的電阻。R1的公差設定為±30%。另外,還會隨著溫度的變化而變化。

R2/R1是電阻比率(RESISTANCERATIO),表示晶體管的基極發射極之間的電阻與內置輸入電阻的比率。

數字晶體管的作用是簡化了電路設計,讓晶體管的工作狀態更穩定。

采購時除了上述7個參數,還要考慮IP等級、包裝與封裝、尺寸、引腳數、極性(NPN或PNP)、輸入電阻R1,射極電阻R2、功耗、放大倍數(GI/hFE)、存儲溫度范圍,以及ROHS要求等。

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