如何选择和替换三极管
制作小电路时如何选择合适的三极管?修理时需要三极管,找不到同型号的管道时,如何用其他型号的管道代替?这篇文章可以为你参谋。
一、三极管的类型和材料
初学者必须首先了解三极管的类型和材料。常用的三极管有类型NPN型与PNP两种类型。由于这两种三极管工作时对电压极性的要求不同,不能相互替代。
锗和硅材料是三极管的材料。它们之间最大的区别是起始电压不同。锗管PN结的导通电压为0.2V而硅管PN结的导通电压为0.6~0.7V。在放大电路中,一般可以用相同类型的锗管代替相同类型的硅管,或者用相同类型的硅管代替相同类型的锗管,但必须调整基极偏置电压,因为它们的起始电压不同。但必须具体分析脉冲电路和开关电路中不同材料的三极管能否交换,不能盲目更换。
二、三极管主要参数
选择三极管需要了解三极管的主要参数。最好手里有一本晶体管特性手册。三极管的参数很多。根据实践经验,我认为我们主要了解三极管的四个极限参数:ICM、BVCEO、PCM及fT可满足95%以上的使用需求。
1. ICM它是集电极的最大允许电流。当集电极电流超过一定值时,其电流放大系数β它会下降的。因此,三极管的电流放大系数规定β当变化不超过允许值时,集电极的最大电流称为ICM。因此,当集电极电流在使用中时IC超过ICM时不至于损坏三极管,但会使β降低值会影响电路的工作性能。
2. BVCEO当三极管基极开路时,集电极-发射极反向击穿电压。如果集电极和发射极之间的电压超过这个值,三极管可能会产生很大的集电极电流,这被称为击穿。三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降。
3. PCM最大允许集电极耗散功率。工作时,集电极电流会在集电结上产生热量,使三极管发热。如果耗散功率过大,三极管就会烧坏。如果三极管在使用中大于PCM长时间工作会损坏三极管。需要注意的是,大功率三极管给出的最大允许耗散功率是加有一定规格散热器的参数。使用时一定要注意这一点。
4. 特征频率fT。随着工作频率的增加,三极管的放大能力会降低,对应β=1时的频率fT特征频率称为三极管。
三、一般选择小功率三极管
小功率三极管广泛应用于电子电路中。主要用作小信号的放大、控制或振荡器。选择三极管时,首先要搞清楚电子电路的工作频率。例如,中波收音机振荡器的最高频率为2MHz调频收音机的最高振荡频率约为120MHz左右;在电视机里VHF最高振荡频率为250MHz左右;UHF最高振荡频率接近1000MHz左右。工程设计一般要求三极管fT实际工作频率超过3倍。因此,三极管的特征频率可以根据这一要求进行选择fT。由于硅材料高频三极管fT一般不低于50MHz,因此,不考虑在音频电子电路中使用这种管道fT这个参数。
小功率三极管BVCEO选择可以根据电路的电源电压来决定,一般只要三极管BVCEO大于电路中电源的最高电压。当三极管负载为感性负载时,如变压器、线圈等BVCEO应仔细选择值,感性负载上的感应电压可达到电源电压的2~8倍(如节能灯中的升压三极管)。一般小功率三极管BVCEO都不低于15V,因此,这个参数不需要考虑在无电感元件的低压电路中。
一般小功率三极管ICM在30~50mA在此之间,一般不能考虑小信号电路。但是,驱动继电器和驱动大功率扬声器的管道应仔细计算。当然,首先要了解继电器的吸合电流是多少毫安,以确定三极管ICM。
当我们估计电路中三极管的工作电流(即集电极电流),并知道三极管集电极与发射极之间的电压时,我们可以根据P=U×I计算三极管集电极的最大允许耗散功率PCM。
国内外生产的小功率三极管型号很多,有的参数相同,有的不同。只要你遵循上述分析的使用条件,遵循大能代小的原则(即BVCEO可替代高三极管BVCEO低三极管;ICM大的三极管可以代替ICM小三极管等。),可以自由应用于三极管。
四、选择大功率三极管
对于大功率三极管,只要不是高频发射电路,就不必考虑三极管的特征频率fT。三极管的集电极-发射极反向击穿电压BVCEO这一极限参数的考虑与小功率三极管相同。集电极最大允许电流ICM选择主要根据三极管的负载情况计算。三极管的集电极最大允许耗散功率PCM这是大功率三极管的关键问题。需要注意的是,大功率三极管必须有良好的散热器。即使是一五十瓦的大功率三极管,在没有散热器的情况下,也只能承受两三瓦的功耗。大功率三极管的选择也应留有足够的余量。另外在选择大功率三极管时还要考虑它的安装条件,以决定选择塑封管还是金属封装的管子。
如果你得到一个三极管,找不到它的参数,你可以根据它的外观来推测它的参数。目前,小功率三极管最为常见TO-92包装塑料封管,也有一部分是金属壳包装。它们的PCM一般在100~500mW最大不超过1W。它们的ICM一般在50~500mA最大不超过1.5A。其它参数很难判断。
修理电子设备时还会遇到各种半导体元件,需要查阅相关手册更换。