數字電晶體的工作原理及作用

2020-12-06 電子發燒友

數字電晶體的工作原理及作用

合晶芯城 發表於 2020-02-14 12:43:46

　　數字電晶體（DigitalTransistor）與普通電晶體差別不大，並沒有採用任何數位技術，僅僅內置了一個或兩個偏壓電阻，即所謂的偏壓型電晶體（BiasResistorTransistor）。與普通電晶體相比，數字電晶體的輸入-輸出呈線性關係，而且工作狀況穩定。

　　數字電晶體的工作原理

　　數字電晶體的工作原理與與普通電晶體一樣，如圖1。在這個電路中，在NPN電晶體的基極（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，數字電晶體就開始工作了。

　　數字電晶體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。

　　（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。

　　數字電晶體常用語

　　表徵數字電晶體的參數有7個，分別為VI（on）Min、VI（off）Max、VO（on）、II（Max.）、GI、R1、R2/R1。

　　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），並得到規定的輸出電流時需要的最小輸入電壓，即數字電晶體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於這個數值。

　　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，即可以保持數字電晶體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於這個數值。

　　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、電晶體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），表示電晶體的基極發射極之間的電阻與內置輸入電阻的比率。

　　數字電晶體的作用是簡化了電路設計，讓電晶體的工作狀態更穩定。

　　採購時除了上述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）、存儲溫度範圍，以及ROHS要求等。

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