偏置电阻内置晶体管(BRT)如何工作?

下文介绍了当向“关断”状态的B端子施加电压(VI)以使BRT在饱和区内导通时BRT的工作方式。
VI电压逐渐增大。

1.内部晶体管(Q)关断。
当在Q关断状态下向B端子施加VI时,电流仅流过内置偏置电阻R1和R2
因此,由R1和R2分压后的电压被施加到Q的基极(b)(Vb = R2 / ( R1 + R2 ))。

2.Q导通。
当Vb达到约0.5V时,基极电流(Ib)开始流动,使Q导通,如IB-VBE曲线所示(图2)。这导致集电极电流(即Ib乘以hFE)流动。此时Q仍在放大区内,而不在饱和区中。因此,与通用型晶体管(例如,2SC2712)的hFE一样,其hFE为120至700。
随着VI进一步增大,Vbe随之增大,导致IC急剧上升,如图2所示。
然而,实际上基极电压(Vb)几乎不会随VI的增大而增大。如图3所示,在25°C的环境温度下VBE仅在0.6V至1.0V之间变化。因此,在简化计算中基极电压通常被视为恒定不变。这里假设VBE=0.7V。
Ib表示为:
    Ib=IB–IR2=(VI–Vbe)/R1–Vbe/R2
随着Ib的上升,集电极电流(IC)按比例上升。
假设图1的基本BRT电路中的集电极-发射极(C-E)电压为VCE,则:
    VCE=VCC–RL*IC
随着IC的进一步上升,VCE减小,导致BRT进入饱和区。

3.Q进入饱和区。
随着VCE减小,晶体管(Q)进入饱和区。
(饱和区尚无明确的定义。东芝将hFE≤20的区域视为饱和区*。)
Ib的上升导致IC上升,从而导致RL上的电压降增大,因此VCE接近GND电平。
即Q跟踪#2至#3的IC–VCE曲线(图4)。最终,VCE几乎为零。
图5显示了实际BRT的VCE(sat)–IC曲线。

假设饱和区中的集电极-发射极电压为VCE(sat),则:
    IC=(VCC–VCE(sat))/RL=恒定电流
随着VI的增大,IB上升,但IC几乎恒定不变。因此,hFE随着VI的增大而降低。

*有时将饱和区定义为VBC符号与放大区内的符号相反的区域。

图1:基本的BRT电路
图1:基本的BRT电路
图2:IB–VBE曲线示例(2SC2712)
图2:IB–VBE曲线示例(2SC2712)
图3:VBE–IC曲线示例(2SC2712)
图3:VBE–IC曲线示例(2SC2712)
图4:双极晶体管的工作区域示例(2SC2712 IC-VCE曲线)
图4:双极晶体管的工作区域示例(2SC2712 IC-VCE曲线)
图5:VCE(sat)-IC
图5:VCE(sat)-IC
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