貼片三極管的工作原理及特性是電子技術(shù)從業(yè)人員必須掌握的知識(shí)。貼片三極管主要有三種常用的工作狀態(tài)：截止、放大、飽和，三種狀態(tài)對(duì)應(yīng)的條件和特點(diǎn)各不相同。實(shí)際上，貼片三極管在電路中還有第四種工作狀態(tài)，雖然這種狀態(tài)并不常用，但也是我們必須了解的，那就是貼片三極管的倒置狀態(tài)。
什么是貼片三極管的倒置狀態(tài)？
日常的電源研發(fā)設(shè)計(jì)中，工程師們一般了解的貼片三極管的倒置狀態(tài)的描述其實(shí)就是集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，為倒置狀態(tài);集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，為飽和狀態(tài);集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)反偏，為倒截止態(tài);集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，為放大狀態(tài)。可以說，在電路設(shè)計(jì)中當(dāng)NPN型貼片三極管的三個(gè)電極電位關(guān)系為UE》UB》UC時(shí)，貼片三極管內(nèi)兩個(gè)PN結(jié)的狀態(tài)為be結(jié)反偏，bc結(jié)正偏。這時(shí)貼片三極管工作在“倒置“狀態(tài)。倒置狀態(tài)的貼片三極管其工作原理與放大狀態(tài)相似，bc結(jié)正偏時(shí)，集電區(qū)發(fā)射電子，一部分自由電子在基區(qū)和空穴復(fù)合形成基極電流，另一部分電子被反偏的發(fā)射結(jié)“收集“形成發(fā)射極電流。倒置時(shí)由于貼片三極管集電區(qū)摻雜濃度不高，發(fā)射的電子少，同時(shí)由于發(fā)射區(qū)面積小，最終收集的電子也少，形成的電流很小，因此貼片三極管沒有放大能力。倒置狀態(tài)的貼片三極管是小于1的。當(dāng)增大“倒置”貼片三極管的基極電流時(shí)，倒置的貼片三極管也可以進(jìn)入飽和狀態(tài)，但這時(shí)基極電流較大，同時(shí)管子的導(dǎo)通壓降比正接時(shí)要小得多。
深入分析貼片三極管倒置狀態(tài)
實(shí)際上，當(dāng)NPN型貼片三極管的三個(gè)電極電位關(guān)系為UE》UB》UC 時(shí)，貼片三極管內(nèi)兩個(gè)PN結(jié)的狀態(tài)為be結(jié)反偏，bc結(jié)正偏。這時(shí)貼片三極管工作在“倒置”狀態(tài)。倒置狀態(tài)的貼片三極管其工作原理與放大狀態(tài)相似，bc結(jié)正偏時(shí)，集電區(qū)發(fā)射電子，一部分自由電子在基區(qū)和空穴復(fù)合形成基極電流，另一部分電子被反偏的發(fā)射結(jié)“收集”形成發(fā)射極電流。倒置時(shí)由于貼片三極管集電區(qū)摻雜濃度不高，發(fā)射的電子少，同時(shí)由于發(fā)射區(qū)面積小，最終收集的電子也少，形成的電流很小，因此貼片三極管沒有放大能力。倒置狀態(tài)的貼片三極管β是小于1的。當(dāng)增大“倒置”貼片三極管的基極電流時(shí)，倒置的貼片三極管也可以進(jìn)入飽和狀態(tài)，但這時(shí)基極電流較大，同時(shí)管子的導(dǎo)通壓降比正接時(shí)要小得多。
如何理解貼片三極管倒置放大作用
①貼片三極管工作于倒置狀態(tài)時(shí)相當(dāng)于把發(fā)射極與集電極對(duì)調(diào)使用（即集電極當(dāng)作發(fā)射極使用，發(fā)射極當(dāng)作集電極使用），倒置時(shí)的貼片三極管同樣具有三種工作狀態(tài)。但是等效集電極電流（IE）與基極電流的比值即β要比正接時(shí)小得多，所以要使倒置的貼片三極管進(jìn)入飽和區(qū)，所需的基極驅(qū)動(dòng)電流要比正接時(shí)大得多，但是倒置時(shí)的管壓降要比正接時(shí)的小。
貼片三極管倒置狀態(tài)的應(yīng)用
①TTL 數(shù)字集成電路中作為信號(hào)輸入用的多發(fā)射極貼片三極管， 當(dāng)輸入為高電平1 時(shí)，就是一個(gè)倒置使用的貼片三極管。貼片三極管在倒置使用時(shí)，它的兩個(gè)PN 結(jié)的偏置情況與工作在放大狀態(tài)時(shí)是相反的：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)正向偏置。因此，集電結(jié)可能燒毀，而發(fā)射結(jié)可能擊穿。但是，由于工作于倒置狀態(tài)的貼片三極管的電壓放大倍數(shù)β通常很小， 如平面貼片三極管倒置使用時(shí)的β值約為0.1～0.5，因此一般不會(huì)出現(xiàn)燒壞的情況。目前已經(jīng)很少使用貼片三極管作倒置狀態(tài)。
②在使用萬用表檢測判斷貼片三極管的三個(gè)電極時(shí)，可以通過“三顛倒”方法找到基極和并判斷貼片三極管的管型，而集電極和發(fā)射極的判斷就需使用貼片三極管的倒置狀態(tài)。以NPN型貼片三極管為例，萬用表選擇歐姆檔的R&TImes;100 或R&TImes;1K量程，按照下圖所示，用手指捏住貼片三極管的基極和未知電極，將萬用表黑表筆接未知電極Y，紅表筆接X極，觀察表針偏轉(zhuǎn)角度。再按照?qǐng)D2所示連接，觀察表針偏轉(zhuǎn)角度。比較兩次指針偏轉(zhuǎn)角度，偏轉(zhuǎn)大的那一次黑表筆接的是集電極。
這種判斷方法的兩種接線方式對(duì)應(yīng)了貼片三極管的兩種狀態(tài)：放大狀態(tài)和倒置狀態(tài)。其中指針偏轉(zhuǎn)小的那次，黑表筆（萬用表內(nèi)直流電源正極）接貼片三極管的發(fā)射極。此時(shí)，貼片三極管三個(gè)電極的電位關(guān)系為UE》UB》UC ，貼片三極管工作在倒置狀態(tài)，萬用表表針偏轉(zhuǎn)所通過的電流為發(fā)射極電流，因?yàn)檫@個(gè)電流較小，所以指針偏轉(zhuǎn)較小。另一種接線方式對(duì)應(yīng)為貼片三極管的放大狀態(tài)，通過指針的電流為集電極電流這個(gè)電流較大，對(duì)應(yīng)萬用表的指針偏轉(zhuǎn)也較大。
貼片三極管的倒置狀態(tài)應(yīng)用不是很多，但了解倒置狀態(tài)貼片三極管的工作原理，能夠幫助初學(xué)者正確使用貼片三極管，進(jìn)行電路的故障分析。
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