【導(dǎo)讀】數(shù)字晶體管（Digital Transistor），英文名為Bias Resistor Transistor，是帶電阻的晶體管，有的僅在基極上串聯(lián)一只電阻，一般稱為R1，有的在基極與發(fā)射極之間還并聯(lián)一只電阻R2。電阻R1有多種電阻，類似標(biāo)準(zhǔn)電阻系列配制，電阻R2情況類似R1。電阻R1與電阻R2可按多種方式搭配，因此數(shù)字晶體管的品種很多。

選定方法

①使TR達(dá)到飽和的I_C/I_B的比率是I_C/I_B=20/1

②輸入電阻：R₁是±30% E-B間的電阻：R₂/R₁=±20%

③V_BE是0.55~0.75V

數(shù)字晶體管具有下面的關(guān)系式。

■數(shù)字晶體管直流電流增益率的關(guān)系式

G_I：數(shù)字晶體管的直流電流增益率

G_I=I_O/I_in

h_FE=I_C/I_B

I_O=I_C , I_in=I_B +I_R2, I_B=I_C/h_FE , I_R2=V_BE/R₂

電壓關(guān)系式 V_IN=V_R1+V_BE

■集電極電流關(guān)系式

∴ I_C= h_FE×((V_in-V_BE)/R₁ )- (V_BE/R₂)) ???①

※這里所說的h_FE是V_CE=5V、I_C=1mA時(shí)的值，不是飽和狀態(tài)。

作為開關(guān)使用時(shí)，需要飽和狀態(tài)的電流比率I_C/I_B=20/1

∴ I_C= 20×((V_in-V_BE)/R₁ )- (V_BE/R₂ ))???②

將式子①的h_FE替換成20/1。

而且，如果在考慮偏差的基礎(chǔ)上計(jì)算

將R₁的最大值+30% R₂的最小值-20% V_BE的最大值0.75V這一組最差數(shù)值代入式子②計(jì)算。

根據(jù)下面的式子選擇數(shù)字晶體管的電阻R₁、R₂，使數(shù)字晶體管的I_C比使用設(shè)備上的最大輸出電流Iomax大。

∴ Iomax≦20((V_in-0.75)/(1.3×R₁)-0.75/(1.04×R2))

數(shù)字晶體管的型號(hào)說明

I_O和I_C的區(qū)別

   ○ I_C: 能夠通過晶體管的電流的最大理論值

   ○ I_O: 能夠作為數(shù)字晶體管使用的電流的最大值

解說

DTA/C系列為例，構(gòu)成數(shù)字晶體管的個(gè)別晶體管能流過100mA電流。

用I_C=100mA定義。個(gè)別晶體管連接電阻R₁、R₂，則成為數(shù)字晶體管。

此數(shù)字晶體管流過I_C=100mA時(shí)，基極電流I_B需要相對(duì)應(yīng)的電流値，其結(jié)果需要高的輸入電壓V_IN。

根據(jù)絕對(duì)最大額定值限制，由輸入電阻R₁的功率許容值（封裝功率）決定輸入電壓V_IN(max)。電流I_C=100mA流過時(shí)，可能超過這個(gè)額定值，在不超過V_IN(max)條件下，數(shù)字晶體管中流過的電流值定義為I_O。

如您所知，絕對(duì)最大額定值被定義為"不能同時(shí)提供2項(xiàng)以上"，僅用I_C標(biāo)記沒有問題，但結(jié)合客戶實(shí)際使用狀態(tài)，合并標(biāo)記為I_O。

因此電路設(shè)計(jì)探討中此I_O即為絕對(duì)最大額定值。

G_I和h_FE的區(qū)別

   ○ h_FE: 作為晶體管的直流電流增幅率

   ○ G_I: 作為數(shù)字晶體管的直流電流增幅率

解說

G_I和h_FE都表示發(fā)射極接地直流電流放大率。

數(shù)字晶體管是指普通晶體管上連接2個(gè)電阻器的晶體管。

直流電流放大率為 輸出電流/輸入電流 ，因此不因輸入電阻R₁，放大率下降。僅有輸入電阻R₁的類型 放大率表示為h_FE，與個(gè)別晶體管h_FE相等。

如果在E-B間附加電阻R₂，輸入電流則分為流過個(gè)別晶體管的電流和流過E-B間電阻R₂的電流。

因此放大率比單體時(shí)下降。此值稱為G_I，用以區(qū)分。

關(guān)于V_I(on)和V_I(off)的區(qū)別

   ○ V_I(on)、V_I(off)容易被混淆

   ○ V_I(on): 數(shù)字晶體管為保持ON狀態(tài)的最低電壓、定義V_I(on)為min

錯(cuò)誤觀點(diǎn)

1：由0開始依次加入輸入電壓。

2：達(dá)到1.8V時(shí)，數(shù)字晶體管啟動(dòng)。

3：因在規(guī)格書規(guī)定的3V(min) 以下，故判斷為不合格。

正確觀點(diǎn)

A：首先為了啟動(dòng)數(shù)字晶體管，加入足夠的輸入電壓V_in(如10V)

B：漸漸降低電壓，到規(guī)格書規(guī)定的3V時(shí)停止。

      因仍保持ON狀態(tài)，故該產(chǎn)品為合格。

C：如果繼續(xù)降低基極電壓，不能完全保持ON狀態(tài)，而向OFF狀態(tài)變化。

      因這一變化點(diǎn)在3V以下，故產(chǎn)品為合格。

關(guān)于數(shù)字晶體管的溫度特性

根據(jù)環(huán)境溫度、V_BE、h_FE、R₁、R₂變化。

h_FE的溫度變化率約為0.5％/oC

V_BE的溫度系數(shù)約為－2mV/oC(-1.8 to -2.4mV/oC的范圍有偏差)

R₁的溫度變化率，如下圖表。

關(guān)于輸出電壓 - 輸出電流特性的低電流領(lǐng)域(數(shù)字晶體管的情況)

數(shù)字晶體管的輸出電壓-輸出電流特性，按以下測(cè)定方法測(cè)定。

I_O（低電流區(qū)域）條件下，個(gè)別晶體管基極沒有電流流過。

因此低電流區(qū)域輸出電壓 (V_O)[V_CE(sat)]上升。

測(cè)定方法 DTC114EKA 的場(chǎng)合 用I_O/I_i=20/1測(cè)定。

I_i=I_B+I_R2、(I_R2=V_BE/10k=0.65V/10k=65μA)

I_B=I_i-I_R2=I_i-65μA 即Ii在65μA以下時(shí)，I_B沒有電流流過，V_O [V_CE(sat)]上升。

因此，在低電流區(qū)域不能測(cè)定V_O。

關(guān)于數(shù)字晶體管的開關(guān)動(dòng)作

①晶體管的動(dòng)作

圖1

如圖1，輸入電壓，啟動(dòng)NPN晶體管。

在這個(gè)電路中，基極(B)-發(fā)射極(E)之間輸入順向電壓，注入基極電流。

就是說，在基極(B)領(lǐng)域注入+空穴。

如果在基極(B)領(lǐng)域注入+電子，發(fā)射極(E)的載流子-會(huì)被吸引至基極(B)，但是正極(B)領(lǐng)域非常薄，因此通過加入集電極電壓，載流子可以穿越基極(B)流向集電極(C)。

借此，電流可以由集電極(C)→發(fā)射極(E)流動(dòng)。

②開關(guān)動(dòng)作

圖2

晶體管的動(dòng)作有增幅作用和開關(guān)作用。

在增幅作用中，通過注入基極電流I_B，能夠通過增幅h_FE倍的集電極I_C。

在活性領(lǐng)域中，通過輸入信號(hào)持續(xù)控制集電極電流，可以得到輸出電流。

在開關(guān)作用中，在ON時(shí)電氣性飽和狀態(tài)（降低集電極-發(fā)射極間的飽和電壓）下使用。

關(guān)于數(shù)字晶體管的用語

●  V_I(on)Min.：輸入電壓 (INPUT ON VOLTAGE)

   ○ 向OUT引腳、GND引腳間施加正向電壓 (V_O)，并得到規(guī)定的輸出電流時(shí)需要的最小輸入電壓，即數(shù)字晶體管導(dǎo)通區(qū)域的最小輸入電壓值。

因此，如果要從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)，需要進(jìn)一步降低該最小輸入電壓值，所以正常產(chǎn)品的電壓值低于這個(gè)數(shù)值。

●  V_I(off)Max.：輸入電壓 (INPUT OFF VOLTAGE)

   ○ 在向OUT引腳、GND引腳間施加電源電壓 (V_CC)、輸出電流 (I_O) 的狀態(tài)下，IN引腳、GND引腳間得到的最大輸入電壓，即可以保持?jǐn)?shù)字晶體管OFF狀態(tài)區(qū)域的最大輸入電壓值。

因此，如果要從OFF狀態(tài)變?yōu)镺N狀態(tài)，需要進(jìn)一步升高該最大輸入電壓值，所以正常產(chǎn)品的電壓值高于這個(gè)數(shù)值。

●  V_O(on)：輸出電壓 (OUTPUT VOLTAGE)

   ○ 在任意輸入條件下不超過絕對(duì)最大額定值的輸出引腳電壓。GND接地放大電路流過充足的輸入電流時(shí)，輸出電壓降低，IN、OUT接合也變?yōu)檎珘籂顟B(tài)。在規(guī)定的V_O、I_O下將II設(shè)定為整數(shù)（通常10~20）分之一進(jìn)行測(cè)定。

●  I_I(Max.)：輸入電流 (INPUT CURRENT)

   ○ 向IN引腳、GND引腳間施加正向電壓 (V_I) 時(shí)，IN引腳連續(xù)流過電流的最大輸入容許值。

●  G_I：GND接地直流電流增益 (DC CURRENT GAIN)

   ○ 在規(guī)定的V_O、I_O條件下的I_O/I_I的比值。

●  R₁：輸入電阻 (INPUT RESISTANCE)

   ○ 在IN引腳、晶體管基極之間內(nèi)置的電阻。R₁的公差設(shè)定為±30%。另外，還會(huì)隨著溫度的變化而變化。

●  R₂/R₁：電阻比率（RESISTANCE RATIO）

   ○ 晶體管的基極?發(fā)射極之間的電阻與內(nèi)置輸入電阻的比率。

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