一、了解晶体管的极限参数
表征晶体管的参数很多,这里对其极限参数作重点讨论。“极限”是最大限度之意。“极限参数”就是最大限度的参数。这些参数不仅能反映晶体管性能的优劣,而且还涉及到晶体管代换后的安全使用问题,所以极限参数对于晶体管来说是十分重要的。
1.二极管的极限参数
(1)最大整流电流Icm:Iom是当二极管在纯阻性负载的半波整流电路中,允许通过管子的最大整流电流。
(2)最大允许正向电流Ifm:Ifm是二极管在工作中,允许连续通过的最大正向电流。Ipm和Iom的实质基本相同,但是,Ifm=1.5Iom,这一点应当注意。
(3)最高反向击穿电压Vrm:管子工作于整流或检波电路时,为了防止被交流负半周反向电压Vr击穿,把Vr的二分之一定为二极管的最高反向击穿电压Vrm。这为管子能够安全地工作留下充分的余地。
(4)最大反向工作电流Irm:Irm又称为反向峰值电流,是二极管在Vrm状况下工作时,允许连续流过管子的最大反向电流。此电流是随Vrm的升高而增大。由于Irm受Vrm的制约,所以Irm一般情况下是不会超出极限的。
应该注意,“最大反向工作电流Irm”与“反向电流Ir”有着本质的区别。Ir为二极管加上允许范围的反向电压时,二极管本身固有的反向漏电流(理想的二极管应为零)。Ir越小,表明管子单向导电的性能越好,一般小功率锗二极管为几百微安,硅二极管为1uA左右。Ir是用来衡量二极管单向导电性能优劣的参数,而Irm则是管子在工作中不能允许超过的参数。有些文章把Irm也作为衡量二极管单向导电性能优劣的极限参数来介绍,似乎欠妥。参数中为了与反向电流Ir有所区别,Irm就称作“最大反向工作电流”,而不是“最大反向电流”。
2.稳压二极管的极限参数
稳压二极管是二极管的一个分类。因为它具有稳定电压的独特性能,所以简称为稳压管。
(1)稳定电压Vz:Vz表征稳压管在电路中能够稳定电压值的性能。这虽不是极限参数,却也很重要。
(2)最大稳定(电压)电流Izm:由于稳压管是工作于反向击穿状态,Izm是其稳定电压时,允许流过管子的反向工作电流,使用中不宜超过。以防损坏管子。
(3)最大耗散功率Pzm:稳压管的最大耗散功率:Pzm=Izm*Vz,且与环境温度有关,温度越高,Pzm随之降低。实际中只要Izm不超过参数,温度上升幅度不大,Pzm就能相对保持稳定。
3.三极管的极限参数
(1)集电极最大允许电流Icm:国产三极管的这一项参数,是依据三极管集电极最大耗散功率Pcm在额定的工作电压下,允许通过集电极的最大电流数值。
国外生产商对Icm的规定依据不同,有些是以集电极引线的最大电流值确定:有些是依据三极管某些参数允许变化范围来确定,如直流放大系数B饱和压降等,这在具体选用时应当予以注意。
(2)集电极一发射极反向击穿电压BVceo这项参数是在基极开路、允许加在集电极和发射极之间的最高反向击穿电压。也就是俗称的“耐压”。
(3)集电极最大允许耗散功率Pcm:这是很重要的一项参数。当集电极流过电流时,管内集电结发热而消耗功率手册中的Pcm值是在环境温度为25℃时的参数,随着温度升高,Pcm就会相应降低。如锗管在温度为50℃时,其Pcm就会减小一半。
(4)最高结温Tjm:这是三极管集电结发热量的一项极限参数。当管子的Pcm过大,即会因发热量过大而损坏,即通常说的“管子烧了”。常见锗管Tjm为75℃~100℃;硅管为100℃~150℃,所以使用中需要给管子增设散热设备,使热量及时散发。以确保管子的安全,这对大功率管尤为重要。
二、代换中应当注意的一些问题
1.所代换的管子应选择与原损管同材料、同类导电极性的管子,否则接入电路无法工作,这是最基本的代换原则。硅管与锗管,NPN管与PNP管,低频管与高频管,开关管,小功率管与大功率管等一般不能互相代换。但在低频管工作电流较小的情况下,可以用同类型的高频管代换,如前置低放级。开关管可以代换高频管,但代换中应注意开关管的工作频率要与高频管一致。甚至大于原损管。
2.代换管的极限参数应等于或大于原损管.否则代换管因不能承受电路工作条件而损坏。例如对于三极管反向击穿电压的选用,就必须遵循这一规则。又如工作于线性电路中的三极管,当基极开路时,其集一射极间的BVceo应当为电路额定电压的1.5—2倍;工作开关电路中的三极管,应根据具体线路选用,例如行输出管的BVceo,一定要大于电路额定电压的10~12倍甚至更高,才能保证代换管的安全。
3.对于特殊电路中的晶体管。一定要符合原电路工作要求。例如自动增益控制(AGC)电路的晶体管,低噪声晶体管等,应当用具有同等特性的晶体管代换。AGC管的正向特性与反向特性不能换错;低噪声管的噪声系数Fn应低于或等于原损管,这是与其他三极管的不同之处。
4.对于推挽功放管、差分对管等,只要有一个损坏,应将两只全部换新,但两只代换管的hFE应基本一致,以保证代换后的对称性。
5.代换管的hFE与fT(特征频率)或工作频率f,应相同或稍高于原损管,否则电路的效率会降低,导致机器工作异常。
6.检波二极管应选用点接触型:电源整流二极管应当选用面接触型。工作在行输出级中的阻尼、中低压整流、升压等二极管,一定要选用高频整流二极管,而不能用低频整流二极管。因为低频管的工作频率为3kHz,而行扫描级的工作频率为15.625kHz,不能满足行输出级电路的工作要求。如果换错会使开关速度滞后。代换管损耗就会增大而发热,以致损坏。因此晶体管的工作频率虽不是极限参数,但很重要。
7.稳压管Vz的离散性很大,即是同一型号的稳压管,各管的Vz也不是相同的,因而手册中给出的Vz是有一定的范围。例如2CW7H稳压管,手册中给出的Vz为10~12V,也就是说这一只2CW7H的Vz为10V,另一只则可能为11V,再一只则可能为12V(这就是离散性)。代换时,应按电路要求认定。
应急使用时,整流管的正向压降可代替稳压管作稳压之用。硅整流二极管的稳压值在0.6~0.7V,代换时只须将几个整流管顺向串联。
8.如果能找到与原损管型号完全相同的管子置换,这当然是最理想的。但是应该注意,有些同型号的晶体管,由于生产企业的不同.主要参数在个别晶体管中有些差异。例如3AX31D/E,国家统一标准生产的Icm应为125mA,Pcm应为125mW;但有些企业生产的Icm却为30mA,Pcm为100mW。
此外,有些国外的晶体三极管,如果型号后缀标有“R”的字母,其管脚排列与同型号的相反。市场上常见的日本产塑封小功率2SC系列、2SD系列,例如2SCl815G和2SCl815GR,前者管脚排列顺序从左到右为e、b、c,而后者则为e、c、b。即便同一型号的集成块,若型号后缀为“R’’时,其引脚排列与无“R”后缀的集成块数向互逆(“R”是英文“Reverse’’的首字母,即颠倒、反向之意),这些在实际中应牢记,千万不可大意。
9.代换时还要考虑管子的外部形状,应与原损管相同或大致相同,以利安装和散热。
10.现代彩电、彩显行输出级内的阻尼二极管,已经制造在新型的行输出管内部,其正、负极并接于发射极E和集电极C之间,称为带阻尼行输出管,为使用提供了方便。另外,这种管子内部还在基极B与发射极E(即发射结上)并联了一只电阻,约为25~50Ω左右,用以保护发射结。
这种类型的行输出管损坏后,应当找同类型的管子代换,而不能用普通行输出管代换。常见的型号有:2SD869/870/898/950、BU208D、BU2508DF(金属封装);以及2SDl426/1427/1554/1439/1879(塑料封装)等。如果确认只是内部阻尼管断路损坏,则可外接一只符合电路要求的高频整流二极管应急。
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