数字晶体管的工作原理及作用

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描述

  数字晶体管(DigitalTransistor)与普通晶体管差别不大,并没有采用任何数字技术,仅仅内置了一个或两个偏压电阻,即所谓的偏压型晶体管(BiasResistorTransistor)。与普通晶体管相比,数字晶体管的输入-输出呈线性关系,而且工作状况稳定。

  数字晶体管的工作原理

  数字晶体管的工作原理与与普通晶体管一样,如图1。在这个电路中,在NPN晶体管的基极(B)-发射极(E)之间输入一个正向电压,注入基极电流。就是说,在基极(B)领域注入+空穴。

  如果在基极(B)领域注入+电子,发射极(E)的载流子-会被吸引至基极(B),但是正极(B)领域非常薄,因此通过加入集电极电压,载流子可以穿越基极(B)流向集电极(C)。这样,电流就由集电极(C)→发射极(E)流动,数字晶体管就开始工作了。

数字晶体管

  数字晶体管具有放大和开关作用:

  (1)用作放大时,通过注入基极电流IB,在集电极IC就能够获得放大了hFE倍的电流。在电路应用中,通过输入信号持续控制集电极电流,可以得到hFE倍的输出电流。

数字晶体管

  (2)在开关作用中,在ON时电气性饱和状态(降低集电极-发射极间的饱和电压)下使用。

  数字晶体管常用语

  表征数字晶体管的参数有7个,分别为VI(on)Min、VI(off)Max、VO(on)、II(Max.)、GI、R1、R2/R1。

数字晶体管

  其中,VI(on)Min.是最小输入电压。这表示向OUT引脚、GND引脚间施加正向电压(VO),并得到规定的输出电流时需要的最小输入电压,即数字晶体管导通区域的最小输入电压值。因此,如果要从ON状态变为OFF状态,需要进一步降低该最小输入电压值,所以正常产品的电压值低于这个数值。

  VI(off)Max.是最大输入电压。这表示向OUT引脚、GND引脚间施加电源电压(VCC)、输出电流(IO)的状态下,IN引脚、GND引脚间得到的最大输入电压,即可以保持数字晶体管OFF状态区域的最大输入电压值。因此,如果要从OFF状态变为ON状态,需要进一步升高该最大输入电压值,所以正常产品的电压值高于这个数值。

  VO(on)是输出电压,表示任意输入条件下不超过绝对最大额定值的输出引脚电压。GND接地放大电路流过充足的输入电流时,输出电压降低,IN、OUT接合也变为正偏压状态。在规定的VO、IO下将II设定为整数(通常10~20)分之一进行测定。

  II(Max.)是输入电流,表示向IN引脚、GND引脚间施加正向电压(VI)时,IN引脚连续流过电流的最大输入容许值。

  GI是GND接地直流电流增益,表示规定的VO、IO条件下的IO/II的比值。

  R1表示输入电阻,表示在IN引脚、晶体管基极之间内置的电阻。R1的公差设定为±30%。另外,还会随着温度的变化而变化。

  R2/R1是电阻比率(RESISTANCERATIO),表示晶体管的基极发射极之间的电阻与内置输入电阻的比率。

  数字晶体管的作用是简化了电路设计,让晶体管的工作状态更稳定。

  采购时除了上述7个参数,还要考虑IP等级、包装与封装、尺寸、引脚数、极性(NPN或PNP)、输入电阻R1,射极电阻R2、功耗、放大倍数(GI/hFE)、存储温度范围,以及ROHS要求等。

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