模拟电路设计3--- 三极管:复合组态

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复合BJT的组态

在实际使用过程中，有时为了获得更高的等效电流放大系数或者获得合适的极型等目的，会把NPN、PNP管复合使用：

1. NPN PNP复合成高电流放大系数的NPN管：

2. PNP NPN复合成高电流放大系数的PNP管：

3. PNP PNP复合成BE结压将增加两倍的 高电流放大系数PNP管：

4. NPN NPN复合成BE结压将增加两倍的高电流放大系数NPN管：

以上四种是最简单的常用组合，最大特点就是等效hfe=hfe1xhfe2，缺点就是降低了工作速度，牺牲了温度稳定性以及等效穿透电流，穿透电流是指当基极开路时，集电极和发射极之间的电流就是穿透电流，其中集电极-基极是反向漏电流，都是由少数载流子的运动产生的，所以对温度非常敏感，当温度升高时二者都将急剧增大。从而对放大器产生不利影响。因此在实际工作中要求它们越小越好。因此，复合管应用在精度要求不高的直流放大、电平位移、大功率管极性更改等电路中。其工作点计算需将两者的H参数电路结合起来考虑。

BJT器件频率和极型选择

在设计电路时，正确的选择器件的极限工作频率，使得计算值尽量和实际情况相符合，保证在线性电路中的信号不失真。常用的原则：器件的截止频率Ft最好能大于信号频率的10倍以上。但是并不是截止频率越高越好，截止频率越高不但会提高电路的成本，造成浪费，还会增加电路自激振荡的机会。

极型选择是指BJT是用NPN还是PNP管，这个是由负载的位置和输入输出决定。

对于负载位置选择极型：

（1）负载一端接地：可以使用NPN

（2）负载一端接电源：可以使用PNP

（3）负载既不接地也不接电源：可以使NPN PNP

对于输入输出的要求选择极型：

1. 如果输入一个高电平，而输出需要一个低电平时，首选择NPN。

2. 如果输入一个低电平，而输出需要一个低电平时，首选择PNP。

3. 如果输入一个低电平，而输出需要一个高电平时，首选择NPN。

4. 如果输入一个高电平，而输出需要一个高电平时，首选择PNP。

另外，有些三极管的外壳和某个电极相连，比如硅管一般是集电极。那么，需要某个电极接地时，可以考虑选择合适的BJT极型。

大功率BJT的散热问题

在功率放大器中，晶体管因BC结反向电压可观，本身要消耗一部分直流功率，称为管子的热管耗。若管耗超过了散热能力，结温就会升高。结温升高就会引起集电极电流增加，进一步导致结温升高，形成恶性循环，最终导致管子烧坏。因此，结温的升高和集电极的功耗Pc和管子的散热条件有关。一个好的设计应该仔细考虑管子的热阻情况。

当集电极功耗等于热散失功率，那么结温就不会升高，满足以下关系：

Rt表示管子的热阻，Ta表示环境温度。以上等式仅在Tj小于最大结温Tjm下成立。那么，集电极允许最大功耗就是：

Tjm取决于半导体材料，锗管的Tjm约为75~100摄氏度，硅管一般为175~200摄氏度；热阻Rt则取决于管子的结构和体积大小。一般小功率管Rt为0.2~1℃/mW。很明显环境温度越高，集电极最大功耗越小。晶体管参数中的Pcm是指在环境温度25℃条件下测得的。在实际使用中起码满足Pc<0.9Pcm。对于W及以上的晶体管还应该设计正确的散热片来降低热阻。

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