不管是在电子电路设计、构建、还是维修中,有时候都需要选择替换晶体管,但经常会遇到的情况就是晶体管的类型不可以用,晶体管的封装不能用。
因为不同类型的晶体管的规格之前通常存在相当程度的重叠,并且通过查看基本规格,就可以选择需要的晶体管替代品。
这里就从以下几个方面来进行分享:
- 晶体管的选用基本原则
- 晶体管如何选型替换
- 晶体管选型--晶体管主要参数
一、晶体管的选用基本原则
虽然在很多设计中,许多晶体管都是通用类型,但也必须更仔细地检查它们的规格,以确保替代品具有相似的规格,在寻找合适的晶体管替代品时,下面是晶体管的选用基本原则:
确定晶体管是硅还是锗很重要,可以通过多种方式发现这一点。
如果原始晶体管仍在工作,则可以通过测量正向偏置时基极发射极结上的电压来发现这一点。
对于锗晶体管,应该是大约 0.2 到 0.3 V,对于锗晶体管,应该是 0.6 V。或者,可以通过查看电路中的其他晶体管来确定类型。
了解晶体管的类型很重要,因为基极发射极正向偏置电压降存在差异,电路设计将围绕特定的电压降进行设计。
确定晶体管是 NPN 还是 PNP 是非常重要的,如果安装了不正确的类型,会遇到预期的所有电压的倒数,并且晶体管可能会被破坏。
在任何一个晶体管中,中心部分都是基极(B),其他关键部分是发射器 (E) 和收集器 (C),在集电极和基极之间施加小电流会影响发射极的输出电流。
因此,获取正确的集电极电流,您必须获得正确的极性。在这种情况下,极性是晶体管是 NPN 还是 PNP。
从下面的电路图中可以看出,每种类型的电流都以特定的顺序移动。因此,当你连接错误的晶体管时,你将反转极性。结果,晶体管将无法工作。
虽然说不一定要让替代的晶体管和原来晶体管的用途完全一模一样,但是晶体管的性能都会根据原晶体管的应用来进行定制,所以晶体管的一般应用还是很重要的。
晶体管可能的应用类型可能包括:开关、模拟、低功率、RF 放大器、低噪声等。
没有选择正确的应用类型,会导致电路达不到原始性能。例如,低功率通用晶体管不太可能在开关应用中正常工作,即使它具有高 ft 或频率限制。
晶体管有很多封装,通常都需要选择与原晶体管紧密的匹配的晶体管封装,使晶体管在电路上的焊接合适,当然也会包含一些其他参数的参考。
在选择替代晶体管时,要确保晶体管能够承受的击穿电压,超过限制将会损坏设备。在选择晶体管可以选择比原来更高的击穿电压。
晶体管的电流增益参数通常具有非常广泛的分布,通常用 Β 或 hfe 来替代。
选择具有大致相同电流增益的替换晶体管是必要的,通常选择具有更高增益的替换晶体管不是问题,但较低的电流增益是可以接受的。
晶体管的频率上限通常以其 ft 表示,为了确保晶体管能够满足任何频率限制通常很重要。
必须要保证更换的晶体管能够耗散足够的功率。当晶体管工作时,它会散发一些热量。最大功率是设备在不燃烧的情况下发出的最高热量。例如可以在电路中安装散热器和风扇以改善晶体管的散热。
二、晶体管如何选型替换
晶体管选型按照以下 10 个步骤来进行:
第一个主要选择标准是晶体管是 PNP 还是 NPN。
大多数晶体管是硅或锗,由于偏置电压和其他特性不同,因此有必要选择具有相同材料的替代晶体管。
晶体管通常会在数据表中注明其应用,如果可能替换的晶体管应该和原晶体管具有相同的应用程序。
选择具有相同封装和引脚排列的替换晶体管将使替换更容易。
小信号晶体管的封装差异通常不是问题,但对于可能涉及散热器等的较大晶体管,不同的封装可能会导致重大问题。
此外,在引脚连接不同的情况下,应注意确保每一个引脚都能连接到正确的位置,对于许多晶体管来说,引脚排列是 EBC,但引脚排列还有其他配置,很多人容易给弄混。
确保 VCEO和 VCBO 等的参数至少与原始晶体管一样高。
确保替换晶体管可以通过所需的电流 - 它的 I Cmax应大于或等于原始晶体管。
需要保证更换后的晶体管的电流增益与原来的差不多。即使对于相同类型的晶体管,电流增益值通常变化很大,因此可以接受一些变化。
有必要确保替换晶体管能够在相关频率下工作,因此建议使用相似或稍高的 Ft。不要选择具有更高 Ft 的晶体管,因为这可能会增加振荡的风险。
有必要确保替换晶体管能够处理它将在电路中消散的功率,选择具有相似罐型的替换晶体管通常意味着两个晶体管具有相似的功耗。
在确保选择了上述功能的同时,可能还有一些额外的功能需要考虑。当晶体管用于专业应用时,通常需要考虑到这些。
三、晶体管选型--晶体管主要参数
晶体管的型号是赋予每个晶体管的唯一编号。通过使用晶体管的型号,我们可以搜索它的规格和特点。
如果你在电子元器件网站查找晶体管,则可以使用原始电路中使用的晶体管型号。
在任何电路中,晶体管的电流增益都是一个重要参数。电流增益通常称为 β 或 h fe。电流是基极电流与集电极电流之比,是衡量晶体管放大能力的指标。如果要将晶体管用作放大器,则选择电流增益较高的晶体管。
VCEO是晶体管的集电极-发射极结可以处理的最大电压。对于大多数晶体管,V CEO 通常为 30V 或更高,并在基极开路时测量。
施加比 V CEO更高的电压会损坏你的晶体管。因此,在使用晶体管之前,请检查数据表中的最大 V CEO。
V EBO是可以施加在发射极-基极结上的最大电压,高于 V EBO的电压会损坏或破坏你的晶体管。
V EBO相对小于 V CEO,大多数晶体管的最大 V EBO通常为 6V 或更高,并在集电极开路的情况下测量。
V CBO是可以施加在集电极-基极结上的最大电压,它是在发射极开路时测量的。
V CBO通常为 50V 或更高,V CBO相对高于 V CEO,因为集电极到基极的电压通常高于集电极到发射极的电压。
集电极电流是可以流过集电极的最大电流,通常以毫安为单位定义,但对于大功率晶体管,它以安培为单位。
集电极电流不应超过其最大值,否则会损坏晶体管,你可以使用电阻来限制集电极电流。
总功耗是晶体管消耗的总功率。功耗因晶体管而异,对于小型晶体管,额定功率大约为几百毫瓦,但对于大功率晶体管,它以瓦特为单位。
晶体管的功耗可以通过将集电极电流乘以晶体管本身的电压来计算。
来源:电子工程师助理小七