安全帽的基本特性和参数：Ice0和反向击穿电压BUce0

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：安全帽主要用于防止女工或留长发的工人的发辫卷进机器受伤。Ice0受温度影响很大，故Ice0大的管子工作稳定性差。2）反向击穿电压BUce0：基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。用万用表的欧姆挡测试时，可以任意假设一个极是基极，将任何一只表笔接在基极，另一支表笔分别接在其余两个管脚上。

1.基本特性

（1）输入特性输入特性是当U_ce为定值时，基极电流I_b和发射结电压U_be之间的关系曲线。图1-19所示是测试晶体管特性曲线的电路。固定U_ce，每改变一次R_b，就可获得一组对应的U_be与I_b的数据。然后将所得数据分别在I_b和U_be的直角坐标中表现出来，就可得到一条曲线。若改变U_ce的大小，重复上述步骤，就可得到一组曲线，如图1-20所示。左侧三条曲线为锗管（右侧为硅管）的输入特性曲线。

图1-19 测试晶体管特性曲线的电路

1）当U_ce=0时，输入特性曲线的形状与二极管的正向伏安特性曲线相似，相当于集电极与发射极之间短路，如图1-21所示。I_b与U_be之间的关系，就是发射结和集电结两个正向偏置二极管并联的伏安特性。

2）当U_ce≥1V时，集电结已反向偏置，且内电场已足够大，可以把从发射区进入基区的电子绝大部分拉入集电区形成I_c。与U_ce=0时相比，即使在相同的U_be下，流向基极的电流I_b也会减小，即特性曲线右移。严格地讲，U_ce不同，所得的输入特性也略有不同。实际上，当U_ce超过一定数值（1V以后），只要U_be不变，则注入基区电子数一定，而集电结所加的反向电压已能把注入基区的电子中绝大部分拉到集电极，以致于U_ce再增加，I_b也不再明显地减小，在图1-20中U_ce=5V的特性曲线和U_ce=1V的特性曲线很接近，就可以代表U_ce>1V的输入特性。

图1-20 晶体管的输入特性曲线

图1-21 U_ce=0时的晶体管示意图

（2）输出特性输出特性是指当基极电流I_b为一定值时，集电极电流I_c与集电极-发射极电压U_ce之间的相互关系曲线。利用图1-19的电路可测得不同的I_b下，I_c与U_ce的一系列关系曲线，如图1-22所示。

图1-22 晶体管输出特性曲线

晶体管的输出特性曲线可以分成三个区域，它们分别与晶体管的三种工作状态，即截止、饱和和放大工作状态相对应。

1）截止区。图1-22中I_b=0的那条特性曲线以下的区域，称为截止区。截止区的特点是晶体管的两个PN结都处于反向偏置，这时集电极与发射极之间相当于断路，无电流放大作用，晶体管处于截止状态。

2）饱和区。放大电路中常在集电极接有一定的电阻R_c（见图1-18），此时集电极电路中的电压与电流间存在下述关系，即E_c=U_ce+I_cR_c。如果E_c和R_c一定，那么当I_c增大时，U_ce将减小，小到一定程度后，必然会削弱集电极收集电子的能力，这时如果I_b再增大，I_c也不能相应地增大了，晶体管失去放大作用，这种情况称为饱和。我们把U_ce=U_be时，称为临界饱和状态，而把U_ce<U_be时称为饱和状态。临界饱和状态下的I_c和I_b，分别叫做临界饱和集电极电流和临界饱和基极电流，并分别用I_ces和I_bs表示。晶体管饱和时的特点是发射结和集电结都处于正偏；集电极与发射极之间的电压很小，硅管一般为0.3V左右，锗管一般为0.1V左右，该电压叫饱和压降，以U_ces表示。

3）放大区。当发射结正向偏置，集电结反向偏置时，输出特性曲线近似水平，该部分是放大区。从曲线上可看出，I_b变化时I_c也变化，而且比I_b的变化大得多，I_c受I_b的控制，而与U_ce的大小基本无关。这正是晶体管的电流放大作用。从输出特性曲线上还可看出，I_b=0时，I_c并不为零，而为某一数值。通常把它叫做穿透电流，以I_ce0表示。它的大小受温度影响很大。温度升高，它将急剧增大，造成晶体管工作稳定性变差。

2.参数

（1）电流放大系数

1）无交流信号输入时，U_ce为规定值，集电极电流I_c与基极电流I_b的比值称为直流电流放大系数，即

2）有交流信号输入时，U_ce为规定值，集电极电流的变化量ΔI_c与基极电流的变化量ΔI_b的比值称为交流电流放大系数β，即

通常情况下，晶体管的β值为20～200，同一个管子的β比略小，但良好的管子，其β与很接近，故常以来代替β。

（2）极间反向电流

1）集电极-基极反向饱和电流I_cb0：发射极开路时，集电结反偏时的电流，它实质上就是PN结的反向饱和电流。良好的晶体管I_cb0应该是很小的，一般小功率硅管在1μA以下，锗管约为10μA。它受温度影响较大，是造成管子工作不稳定的主要因素。图1-23是测试I_cb0的电路。

2）穿透电流I_ce0：基极开路时，流过集电极与发射极之间的电流。由于它好像是从集电极直接穿透管子而到达发射极的，故称为穿透电流。可以证明其值为I_ce0=（1+β）I_cb0。

I_ce0受温度影响很大，故I_ce0大的管子工作稳定性差。测试I_ce0的电路如图1-24所示。

图1-23 测试I_cb0的电路

（3）极限参数

1）集电极最大允许电流I_cm：一般把β值下降到规定允许值时的集电极最大电流，叫做集电极最大允许电流。

2）反向击穿电压BU_ce0：基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。当温度升高时，击穿电压要下降，所以工作电压要选得比击穿电压小许多，以保证有一定的安全系数。

3）集电极最大允许耗散功率P_cm：根据管子工作时允许的集电结最高温度（锗管约为70℃，硅管可达150℃），定出了集电极的最大耗散功率P_cm，使用时应满足I_cU_ce<P_cm。

图1-24 测试I_ce0的电路

3.极性识别

（1）基极的识别如图1-25所示，在测量PNP或NPN型管极间电阻时，都可看成是反向串联的两个PN结，它们的反向电阻都很大，正向电阻都很小。用万用表的欧姆挡测试时，可以任意假设一个极是基极，将任何一只表笔接在基极，另一支表笔分别接在其余两个管脚上。若阻值都很大或都很小，然后将表笔对调，把另外一支表笔接到假设基极上，再用原先接在假设基极上的那支表笔分别去接触其余两个管脚。若测量阻值都很小或都很大，则假设的基极是正确的。如果测得的阻值是一大一小，则需要换一个管脚作“基极”去测试，直到符合上面的结果为止。

图1-25 基极的识别

a）PNP型 b）NPN型

（2）集电极的识别用图1-26所示的方法来测量NPN晶体管。如果用万用表的黑表笔接到某一管脚（c或e），而红表笔接到另一个管脚，当S合上后，万用表指针摆动较大时，则黑表笔接的那个极就是集电极。这样，集电极和发射极就分出来了。用同样方法可测量PNP型晶体管，所不同的是，当万用表的指针偏转角度最大时，黑表笔接的那个极是发射极，另一个极为集电极。

安全帽的基本特性和参数：Ice0和反向击穿电压BUce0

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