常用三极管电路设计的主要两个问题

上次分享了下三极管作为开关的电路《常用的三极管电路设计-电阻到底是怎么选的》，然后就有个兄弟专门加了我微信，讨论些东西，让我学到了点新东西，我也分享给兄弟们。

主要有两个问题

第一个问题：一个已经做出来的三极管的放大倍数β（hfe）是固定的吗？

第二个问题：下面的三极管进入饱和导通时，Vout一定是低电平吗？

三极管的放大倍数β

我们在学习模电的时候，好像说过，一个已经生产出来的确定的三极管，那么它的放大倍数β是固定的。而事实并非如此，β与IC的电流大小有关。

以LMBT222ALT1G为例子，这是一个NPN三极管，之所以以这个为例，是因为这个三极管的手册写得比较全面。

下面是IC与放大倍数的曲线图：

纵坐标是hfe，也就是放大倍数β，坐标轴是对数的。

可以看到，不同的IC电流，放大倍数是有变化的，并且在电流超过100mA时，β是急剧下降的。

除此之外，我们也可以看到，放大倍数跟温度也是有较大的关系的，温度越高，放大倍数越大。

下面看看最常用的MMBT3904的曲线

在电流超过10mA时，放大倍数也是急剧下降的。

总的来说，就是一个确定的三极管，其实际放大倍数也不是固定不变的，跟其工作的电流和温度有关系。

饱和导通的Vce

我们有时会用到下面的开关电路，一般来说，我们会计算出临界饱和导通的Ib电流，然后实际用更小阻值的Rb电阻，让IB电流更大，这样可以让三极管进入深度饱和状态，这样Vce更小，确保可以得到低电平。

那问题来了，究竟要让Rb小到多少合适呢？

这个跟IC的电流也有较大的关系，关于这一点，也是跟我交流的兄弟告诉我的。我工作中实际用到的情景，大都是小电流的，IC都不会超过10mA。

还是以LMBT222ALT1G手册为例，下面是Vce与IB，IC的关系。

我们从曲线大致可以看到，放大倍数大概是100。

在IC=10mA时，只需要让IB稍稍大于临界饱和电流10mA/100=0.1mA，就可以将Vce控制在0.2V以下了，这时已经可以视为低电平了。

而在IC=150mA时，如果只是让IB稍稍大于临界饱和电流150mA/100=1.5mA，Vce的电压是在0.8V左右，这是不能看作是低电平的了。另外，从曲线上看，如果要让Vce在0.2V，那么IB需要大于6mA，也就是说是原来1.5mA的4倍

我们也可以从LMBT222ALT1G手册看到这一项描述

可以看到，在IC=500mA，IB=50mA时，此时三极管已经处于饱和状态，并且还不是临界饱和状态，因为IC/IB=10，而此时三极管的放大倍数是大于40的（可以从手册中看出来，就不截图了），也就是说，这个三极管已经进入饱和状态有一定的深度，但是Vce（sat）的最大值可以依然达到1V，可见，深度不够。

所以，并不是三极管只要进入饱和状态，输出电压就能看成是低电平，这个跟电流的大小有关系。IC电流比较大时，Vce（sat）可能比较大。

下面是跟我沟通的兄弟的使用情况

总之，使用场景中，如果IC的电流比较大，那么就需要特别注意IB是否够大。

那问题来了，究竟Rb取多大阻值，IB电流为多少能让输出低电平？

之前文章提供了一个计算方式，算得了一个Rb的上限值，就有兄弟说，不留裕量吗？裕量自然是要留的，但是问题就出在了裕量留多少，阻值取计算值的一半，十分之一，还是多少？

这个又成了经验值了，没有统一的标准。

如果现在非要让我给出一个具体的方式，我觉得下面这个方式是可行的：

在IC《10mA时：电流比较小，可以选择合适的Rb，让IB≥1/10*IC。

一般来说，三极管的放大倍数肯定是大于10的，满足IB≥1/10*IC时，三极管肯定可以进入一定深度的饱和，并且有相对较高的裕量。这种方式有个好处，就是不需要去查具体的三极管的放大倍数，不用翻手册。

在IC》10mA时：那最好是去翻下手册，查看对应的参数，曲线了，电路做好了之后还要实测。

以上就是我个人的理解，如果有不同意见或者是补充，可以留言指出。

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责任编辑：haq