大家好,我是硬件微讲堂。这是我的第34篇原创文章。
上周给出了三个锦囊,助力大家快速锁定关键参数。
《选择三极管时应重点关注哪些参数?(1)》(点击链接,可直接访问)
本期,就跟大家聊聊这几个关键参数,加深下理解。为了保证单篇文章的可阅读性,常规套路还是走一遍。
1、一道面试题
照例,先抛出来一道面试题:我们在选择三极管时应重点关注哪些参数?这道题,比较偏基础应用,考察应届生的基础最合适不过,所以面试中标率很高。回答这个问题,不需要花哨的逻辑和技巧,只需要把积累的知道倒出来即可。但是如果你能稍微拓展一下,可能会让面试官眼前一亮。
2、最关键的两个参数
我们随机找到一份3904的Datasheet,根据前文第三个锦囊,可以看到“Features”和“Quick Reference Data”里面明确写到Ic和Vceo。说明这两个参数,是我们首先最应该关注的参数。
Ic,上图体现的是max值,有的规格书直接记作Icm,集电极最大允许电流。值得注意的是,当工作电流ic超过Icm时,并不是说三极管就立即烧坏,而是β值将会减小。当β值过小时,放大能力就变得很差。
Vceo:基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压。这个电压值和三极管的穿透电流Iceo强相关。当外部提供的Vce超过Vceo,使得Iceo明显增大,会导致集电结出现雪崩击穿的现象。
3、第三个关键参数
第三个关键参数,小伙伴肯定会说是hfe(放大倍数)。我认为,还真不是。我们首先得保证三极管能稳定工作,不损坏,然后再谈放大倍数。所以,第三个参数应该是和稳定工作相关的。
Ptot,有的规格书记作Pd:power dissipation,耗散功率。在三极管内,两个PN结上都会消耗功率,数值上可以简单计为:
Pd=Ic*Vce+Ib*Vbe
其中,由于Ib*Vbe很小,往往比Ic*Vce小很多,通常忽略不计。所以就有了Pd可以简单理解为Pcm:集电极最大允许耗散功率。
Pcm=Ic*Vce
当三极管上的耗散功率超过Pcm,会伴随有明显发热,三极管性能下降,甚至会烧坏。为了保证三极管能稳定工作,就要求Pc(=ic*uce)不能超出Pcm。
4、安全工作区SOA
为什么说这三个参数很关键呢?
这里有一个概念,估计很多小伙伴没太在意,甚至压根不知道。因为这三个参数共同构成了三极管BJT的安全工作区SOA:Safe Operating Area。如下图所示:
①集电极电流ic<Icm;
②集电极-发射极间的工作电压vce<Vceo;
③集电极耗散功率<Pcm。
这三条曲线,共同围成的一片区域即为BJT的安全工作区。
(图片来自于“一只大老铁”CSDN博客)
上面说了那么多,也都是基于理论的分析,那真实的BJT SOA是啥样的呢?
不夸张讲,应该有相当一部分小伙伴没见过实际的BJT安全工作区是怎样的。
其实,现在很多三极管规格书没有SOA曲线,需要单独索要才会提供。只有一些老牌的大厂还保留着给出SOA曲线的习惯。下图为Onsemi的MMBT3904L的Datasheet截图:
5、总 结
今天讨论的内容先到这里,简单总结下讨论的内容:
①前两个关键参数:Icm,Vceo;
②第三个关键参数及相应的计算公式:Pcm;
③三极管的安全工作区SOA;
④三极管的实际SOA展示和解析。
怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里,能否晋升到陆地神仙境,一剑开天门,就看你的造化了!
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