晶體管的極限參數(shù)與代換

一、了解晶體管的極限參數(shù)
表征晶體管的參數(shù)很多，這里對其極限參數(shù)作重點(diǎn)討論?！皹O限”是最大限度之意?！皹O限參數(shù)”就是最大限度的參數(shù)。這些參數(shù)不僅能反映晶體管性能的優(yōu)劣，而且還涉及到晶體管代換后的安全使用問題，所以極限參數(shù)對于晶體管來說是十分重要的。
1．二極管的極限參數(shù)
(1)最大整流電流Icm：Iom是當(dāng)二極管在純阻性負(fù)載的半波整流電路中，允許通過管子的最大整流電流。
(2)最大允許正向電流Ifm：Ifm是二極管在工作中，允許連續(xù)通過的最大正向電流。Ipm和Iom的實(shí)質(zhì)基本相同，但是，Ifm=1．5Iom，這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意。
(3)最高反向擊穿電壓Vrm：管子工作于整流或檢波電路時(shí)，為了防止被交流負(fù)半周反向電壓Vr擊穿，把Vr的二分之一定為二極管的最高反向擊穿電壓Vrm。這為管子能夠安全地工作留下充分的余地。
(4)最大反向工作電流Irm：Irm又稱為反向峰值電流，是二極管在Vrm狀況下工作時(shí)，允許連續(xù)流過管子的最大反向電流。此電流是隨Vrm的升高而增大。由于Irm受Vrm的制約，所以Irm一般情況下是不會(huì)超出極限的。
應(yīng)該注意，“最大反向工作電流Irm”與“反向電流Ir”有著本質(zhì)的區(qū)別。Ir為二極管加上允許范圍的反向電壓時(shí)，二極管本身固有的反向漏電流(理想的二極管應(yīng)為零)。Ir越小，表明管子單向?qū)щ姷男阅茉胶?，一般小功率鍺二極管為幾百微安，硅二極管為1uA左右。Ir是用來衡量二極管單向?qū)щ娦阅軆?yōu)劣的參數(shù)，而Irm則是管子在工作中不能允許超過的參數(shù)。有些文章把Irm也作為衡量二極管單向?qū)щ娦阅軆?yōu)劣的極限參數(shù)來介紹，似乎欠妥。參數(shù)中為了與反向電流Ir有所區(qū)別，Irm就稱作“最大反向工作電流”，而不是“最大反向電流”。
2．穩(wěn)壓二極管的極限參數(shù)
穩(wěn)壓二極管是二極管的一個(gè)分類。因?yàn)樗哂蟹€(wěn)定電壓的獨(dú)特性能，所以簡稱為穩(wěn)壓管。
(1)穩(wěn)定電壓Vz：Vz表征穩(wěn)壓管在電路中能夠穩(wěn)定電壓值的性能。這雖不是極限參數(shù)，卻也很重要。
(2)最大穩(wěn)定(電壓)電流Izm：由于穩(wěn)壓管是工作于反向擊穿狀態(tài)，Izm是其穩(wěn)定電壓時(shí)，允許流過管子的反向工作電流，使用中不宜超過。以防損壞管子。
(3)最大耗散功率Pzm：穩(wěn)壓管的最大耗散功率：Pzm=Izm*Vz，且與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越高，Pzm隨之降低。實(shí)際中只要Izm不超過參數(shù)，溫度上升幅度不大，Pzm就能相對保持穩(wěn)定。
3．三極管的極限參數(shù)
(1)集電極最大允許電流Icm：國產(chǎn)三極管的這一項(xiàng)參數(shù)，是依據(jù)三極管集電極最大耗散功率Pcm在額定的工作電壓下，允許通過集電極的最大電流數(shù)值。
國外生產(chǎn)商對Icm的規(guī)定依據(jù)不同，有些是以集電極引線的最大電流值確定：有些是依據(jù)三極管某些參數(shù)允許變化范圍來確定，如直流放大系數(shù)B飽和壓降等，這在具體選用時(shí)應(yīng)當(dāng)予以注意。
(2)集電極一發(fā)射極反向擊穿電壓BVceo這項(xiàng)參數(shù)是在基極開路、允許加在集電極和發(fā)射極之間的最高反向擊穿電壓。也就是俗稱的“耐壓”。
(3)集電極最大允許耗散功率Pcm：這是很重要的一項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)集電極流過電流時(shí)，管內(nèi)集電結(jié)發(fā)熱而消耗功率手冊中的Pcm值是在環(huán)境溫度為25℃時(shí)的參數(shù)，隨著溫度升高，Pcm就會(huì)相應(yīng)降低。如鍺管在溫度為50℃時(shí)，其Pcm就會(huì)減小一半。
(4)最高結(jié)溫Tjm：這是三極管集電結(jié)發(fā)熱量的一項(xiàng)極限參數(shù)。當(dāng)管子的Pcm過大，即會(huì)因發(fā)熱量過大而損壞，即通常說的“管子燒了”。常見鍺管Tjm為75℃～100℃；硅管為100℃～150℃，所以使用中需要給管子增設(shè)散熱設(shè)備，使熱量及時(shí)散發(fā)。以確保管子的安全，這對大功率管尤為重要。

二、代換中應(yīng)當(dāng)注意的一些問題
1．所代換的管子應(yīng)選擇與原損管同材料、同類導(dǎo)電極性的管子，否則接入電路無法工作，這是最基本的代換原則。硅管與鍺管，NPN管與PNP管，低頻管與高頻管，開關(guān)管，小功率管與大功率管等一般不能互相代換。但在低頻管工作電流較小的情況下，可以用同類型的高頻管代換，如前置低放級(jí)。開關(guān)管可以代換高頻管，但代換中應(yīng)注意開關(guān)管的工作頻率要與高頻管一致。甚至大于原損管。
2．代換管的極限參數(shù)應(yīng)等于或大于原損管．否則代換管因不能承受電路工作條件而損壞。例如對于三極管反向擊穿電壓的選用，就必須遵循這一規(guī)則。又如工作于線性電路中的三極管，當(dāng)基極開路時(shí)，其集一射極間的BVceo應(yīng)當(dāng)為電路額定電壓的1．5—2倍；工作開關(guān)電路中的三極管，應(yīng)根據(jù)具體線路選用，例如行輸出管的BVceo，一定要大于電路額定電壓的10～12倍甚至更高，才能保證代換管的安全。
3．對于特殊電路中的晶體管。一定要符合原電路工作要求。例如自動(dòng)增益控制(AGC)電路的晶體管，低噪聲晶體管等，應(yīng)當(dāng)用具有同等特性的晶體管代換。AGC管的正向特性與反向特性不能換錯(cuò)；低噪聲管的噪聲系數(shù)Fn應(yīng)低于或等于原損管，這是與其他三極管的不同之處。
4．對于推挽功放管、差分對管等，只要有一個(gè)損壞，應(yīng)將兩只全部換新，但兩只代換管的hFE應(yīng)基本一致，以保證代換后的對稱性。
5．代換管的hFE與fT(特征頻率)或工作頻率f，應(yīng)相同或稍高于原損管，否則電路的效率會(huì)降低，導(dǎo)致機(jī)器工作異常。
6．檢波二極管應(yīng)選用點(diǎn)接觸型：電源整流二極管應(yīng)當(dāng)選用面接觸型。工作在行輸出級(jí)中的阻尼、中低壓整流、升壓等二極管，一定要選用高頻整流二極管，而不能用低頻整流二極管。因?yàn)榈皖l管的工作頻率為3kHz，而行掃描級(jí)的工作頻率為15．625kHz，不能滿足行輸出級(jí)電路的工作要求。如果換錯(cuò)會(huì)使開關(guān)速度滯后。代換管損耗就會(huì)增大而發(fā)熱，以致?lián)p壞。因此晶體管的工作頻率雖不是極限參數(shù)，但很重要。
7．穩(wěn)壓管Vz的離散性很大，即是同一型號(hào)的穩(wěn)壓管，各管的Vz也不是相同的，因而手冊中給出的Vz是有一定的范圍。例如2CW7H穩(wěn)壓管，手冊中給出的Vz為10～12V，也就是說這一只2CW7H的Vz為10V，另一只則可能為11V，再一只則可能為12V(這就是離散性)。代換時(shí)，應(yīng)按電路要求認(rèn)定。
應(yīng)急使用時(shí)，整流管的正向壓降可代替穩(wěn)壓管作穩(wěn)壓之用。硅整流二極管的穩(wěn)壓值在0．6～0．7V，代換時(shí)只須將幾個(gè)整流管順向串聯(lián)。
8．如果能找到與原損管型號(hào)完全相同的管子置換，這當(dāng)然是最理想的。但是應(yīng)該注意，有些同型號(hào)的晶體管，由于生產(chǎn)企業(yè)的不同．主要參數(shù)在個(gè)別晶體管中有些差異。例如3AX31D／E，國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的Icm應(yīng)為125mA，Pcm應(yīng)為125mW；但有些企業(yè)生產(chǎn)的Icm卻為30mA，Pcm為100mW。
此外，有些國外的晶體三極管，如果型號(hào)后綴標(biāo)有“R”的字母，其管腳排列與同型號(hào)的相反。市場上常見的日本產(chǎn)塑封小功率2SC系列、2SD系列，例如2SCl815G和2SCl815GR，前者管腳排列順序從左到右為e、b、c，而后者則為e、c、b。即便同一型號(hào)的集成塊，若型號(hào)后綴為“R’’時(shí)，其引腳排列與無“R”后綴的集成塊數(shù)向互逆(“R”是英文“Reverse’’的首字母，即顛倒、反向之意)，這些在實(shí)際中應(yīng)牢記，千萬不可大意。
9．代換時(shí)還要考慮管子的外部形狀，應(yīng)與原損管相同或大致相同，以利安裝和散熱。
10．現(xiàn)代彩電、彩顯行輸出級(jí)內(nèi)的阻尼二極管，已經(jīng)制造在新型的行輸出管內(nèi)部，其正、負(fù)極并接于發(fā)射極E和集電極C之間，稱為帶阻尼行輸出管，為使用提供了方便。另外，這種管子內(nèi)部還在基極B與發(fā)射極E(即發(fā)射結(jié)上)并聯(lián)了一只電阻，約為25～50Ω左右，用以保護(hù)發(fā)射結(jié)。
這種類型的行輸出管損壞后，應(yīng)當(dāng)找同類型的管子代換，而不能用普通行輸出管代換。常見的型號(hào)有：2SD869／870／898／950、BU208D、BU2508DF(金屬封裝)；以及2SDl426／1427／1554／1439／1879(塑料封裝)等。如果確認(rèn)只是內(nèi)部阻尼管斷路損壞，則可外接一只符合電路要求的高頻整流二極管應(yīng)急。