关于如何计算偏置电阻内置晶体管(BRT)的基极电流和输入电压的基本思路

BRT通常用作开关。理想情况下,其导通电压(集电极-发射极电压,VCE)应尽可能接近零。
为达到该条件,应考虑基极电流。
为使VCE最小化,在图1所示的饱和区中使用了BRT。通常,双极晶体管被认为可保证hFE=100。但是,由于BRT在饱和区工作,因此有必要假定其hFE介于10至20之间。这意味着基极电流应为集电极电流的1/10至1/20。

假设我们需要VCE=0.2V且IC=10mA。这里,RN1402(R1=R2=10kΩ)用作BRT。查看RN1402数据表中的VCE(sat)–IC曲线(图3)。当hFE=IC/IB=20且IC=10mA时,VCE(sat)的读数范围可为0.05V至0.06V。因此,让我们假设这些条件。

图2所示的基本BRT电路的内部基极电流(Ib)为:
    Ib=IC/hFE=10mA/20=0.5mA
为简单起见,假定内部基极电压(Vbe)等于常用值0.7V,则流经R2的IR2的计算公式如下:
    IR2=0.7V/10 kΩ=0.07mA
因此,BRT的基极电流(IB)中心值为:
    IB=Ib+IR2=0.57mA
保证IB=0.57mA的输入电压(VI)的计算公式如下:
    VI=R1 * IB+Vbe=10kΩ*0.57mA+0.7=6.4V

因此,尽管必须考虑器件变化和温度特性,但可以认为通过施加6.4V或更高的输入电压可以实现VCE=0.2V和IC=10mA。


实际上,应将高于6.4V的输入电压(VI)施加至B端子。下文描述了VI> 6.4V时BRT的操作。

数据表中的VCE(sat)规范(RN1401-RN1406)
特性 符号 测试电路 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位

集电极-发射极

饱和电压

RN1401至1406 VCE(sat) IC=5mA,IB =0.25mA
0.1 0.3 V

可以在B端子上施加高于6.4V的电压。增加输入电压只会使BRT达到更深的饱和度(即降低VCE(sat))。这会导致内部晶体管的基极-发射极电压略微增大,但不会显著增大。(详见图4,图4显示2SC2712的VBE(sat)-IC曲线(hFE=10),其相当于RN1402的内部晶体管。)在通常使用BRT的集电极电流(IC)范围内,基极-发射极电压变化仅为数百毫伏。
由于基极电压几乎不变,因此输入电压升高会导致R1两端的电压升高,从而导致基极电流(ib)增大。取决于负载电阻和其它外部因素的饱和集电极电流几乎不变。由于仅基极电流增大,故内部晶体管的hFE减小,导致饱和电平增大(即VCE(sat)减小)。
谨记,饱和电平的增大可能会导致晶体管关断时间增加。
规定了输入电压(VI)的最大值。请参阅以下常见问题(FAQ)。

图1:双极晶体管(2SC2712)的工作区域示例
图1:双极晶体管(2SC2712)的工作区域示例
图2:基本的BRT电路
图2:基本的BRT电路
图3:VCE(sat) - IC
图3:VCE(sat) - IC
图4:2SC2712的VBE(sat)-IC曲线
图4:2SC2712的VBE(sat)-IC曲线
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