晶体管参数在实际使用中的意义(续二)

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晶体管参数在实际使用中的意义


晶体管参数在实际使用中的意义(续一)



二、直流参数(DC


常规的直流参数有:三个反向漏电流(IceoIcboIebo)、两个饱和压降(VcesVbes)、共发射极放大(Hfe或β)。分述如下。


1、  晶体管反向漏电流


定义:在PN结两端加一定值反向直流电压,此时检测到的电流,即为被测晶体管的反向漏电流。


一个双极型晶体管的反向漏电流有三个,分别是基极开路,集电极—发射极间的漏电流Iceo、发射极开路,集电极—基极间的漏电流Icbo、以及集电极开路,基极—发射极间的漏电流Iebo


此参数对工程的指导意义是提供了晶体管在设计时所需考虑的电流影响及整机工作时因温度升高,对晶体管此参数的要求。


实际上,目前所使用的晶体管,大部份是以硅材料制成的。由硅材料的特性可知,在常温下其漏电是很小的,基本是微安级。但,当温度升高后,其漏电的增涨速率则很高。因此,在用于精密放大(测量)时,一定要注意此参数对放大器的影响。


2、  晶体管的饱和压降


定义:当晶体管的两个结(集电结、发射结)都处于正偏时,则称此晶体管处于饱和状态,此时,发射结对电流阻碍时产生的电压降,称为前向饱和压降(又称正向压降),记为Vbes;集电结对电流阻碍时产生的电压降,称为反向饱和压降,记为Vces。当晶体管处于饱和状态时,其基极电流对晶体管的控制将失去作用,此时,集电极—发射极间的管压降最小。


此参数对工程的指导意义是:Vces—限制了晶体管工作时的动态范围;而Vbes—则是指出了晶体管的输入要求及范围。


此参数在实际应用中,出问题的较少。在设计时,只要考虑到随着温度升高,饱和压降会变大,对基极注入来讲,Vbes小,导致的结果是Ib增大,对晶体管的输出来讲,Vces小会出现工作点偏移。


3、  晶体管的共发射极直流放大系数Hfe


定义:晶体管在共发射极的工作状态时,固定晶体管的集电极—发射极电压(VCE=一定值),在规定的Ic条件下,测量Ib的值,用公式


Ic=Iceo+β*Ib————(Vce=常数)(Iceo————晶体管的漏电流,又称穿透电流)求出

 

β≈Ic/Ib(忽略晶体管的漏电流Iceo)。

 

此参数与温度强相关。

 

此参数指明了晶体管基极电流对集电极电流的控制能力。其指导意义是给出了晶体管输出与输入之间的关系。

 

在设计一个电路时,都是从末级输出开始,一步一步往前推,一级一级往前算,这就是对每个晶体管的放大量、工作点进行计算和确认。

 

我在做售后服务近程中,所碰到问题最多的是客户在进厂检验时,对供应商所供给晶体管的放大提出疑问。在处理此类问题时,发现了对放大检测过程中的误区,在此想通过解释,使大家对晶体管的放大有一个正确的理解。

 

A:晶体管的放大,在前道生产中是最重要的一个物理控制参数。测试时,除了严格安照产品设计规格要求的测试条件进行外,对环境温度也进行了严格的控制。一般,芯片加工厂测试工序的温度控制范围是22.5±0.5℃,而在封装厂,因各个公司的生产条件不尽相同,所能进行控制的精度不尽相同,这样,同一品种的晶体管,在不同的时期,出现冬天放大偏小,夏天放大偏大的现象。而在整机厂的进厂检验工位,其环境温度的控制远不如封装厂这样讲究,在这样的环境下检测晶体管的放大,出现误差就在所难免。当某批货的放大在规格书范围的边缘时,就会出现进厂检验不合格。对此,建议整机厂在对晶体管的放大进行专项验收时,应该在规格书上所承诺的范围上适当地放宽接收标准。


 

B:晶体管的放大系数,是在一种特定的条件下测得的。从晶体管的各种等效电路上可知,HfeIc的值强相关。有些整机厂为了降低生产成本,采用数字万用表对几乎所有的晶体管进行测试,并以此来作为进厂检验的标准,这实在是对晶体管放大的理解太肤浅了。根据我对数字万用表的检测,发现几乎所有的数字万用表测晶体管时所提供的测试条件是Vce=3VIc=0.5~1mA,此测试条件与90149015的常规条件相近外,与90128050Icm较大的品种,相距甚远。如果你说,我以所保留的样品为准,同样是很荒唐的。因为,你的所谓样品的放大,是在芯片加工的控制范围以外的,对此,没有重复性可言。


 

C:对于选取Hfe的原则。当我们确定使用某款晶体管后,首先要对此管子的放大有一个初步了解。有人说,规格书不是已经提供了吗?而我以为,规格书所提供的范围,是非常粗的。这里,你所设置的工作点,不见得与规格书所标的测试条件相同,你所要求的放大,不见得就是规格书所标出的值。因此,当你设计计算结束后,应该把晶体管在你所设定的电流条件下对所有品种的晶体管都测试一遍,从中看看自己的设定有没有问题,然后,还要查一下规格书中的曲线图,验证一下所选的晶体管是不是在安全区内。跟着才是做样板或样机。在对样机的检测中,要注意晶体管的温度变化(尤其是功放级),是不是在自己的控制这内。如果一切都顺利,也不能就此掉以轻心,以为大功告成,因为许多异常,只有在大生产时才会出现。


(末完待续)


已近年关,经常出现中断,剩余两部分分别为交流参数、应用注意事项,尽量在年前完成。