【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IC/IB的比率是IC/IB=20/1
②輸入電阻：R1是±30% E-B間的電阻：R2/R1=±20%
③VBE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
GI：數(shù)字晶體管的直流電流增益率
GI=IO/Iin
hFE=IC/IB
IO=IC , Iin=IB +IR2, IB=IC/hFE , IR2=VBE/R2
電壓關(guān)系式 VIN=VR1+VBE
■集電極電流關(guān)系式
∴ IC= hFE×((Vin-VBE)/R1 )- (VBE/R2)) ???①
※這里所說的hFE是VCE=5V、IC=1mA時的值，不是飽和狀態(tài)。
作為開關(guān)使用時，需要飽和狀態(tài)的電流比率IC/IB=20/1
∴ IC= 20×((Vin-VBE)/R1 )- (VBE/R2 ))???②
將式子①的hFE替換成20/1。
而且，如果在考慮偏差的基礎(chǔ)上計算
將R1的最大值+30% R2的最小值-20% VBE的最大值0.75V這一組最差數(shù)值代入式子②計算。
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IC比使用設(shè)備上的最大輸出電流Iomax大。
∴ Iomax≦20((Vin-0.75)/(1.3×R1)-0.75/(1.04×R2))
數(shù)字晶體管的型號說明
IO和IC的區(qū)別
○ IC: 能夠通過晶體管的電流的最大理論值
○ IO: 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)字晶體管的個別晶體管能流過100mA電流。
用IC=100mA定義。個別晶體管連接電阻R1、R2，則成為數(shù)字晶體管。
此數(shù)字晶體管流過IC=100mA時，基極電流IB需要相對應(yīng)的電流値，其結(jié)果需要高的輸入電壓VIN。
根據(jù)絕對最大額定值限制，由輸入電阻R1的功率許容值（封裝功率）決定輸入電壓VIN(max)。電流IC=100mA流過時，可能超過這個額定值，在不超過VIN(max)條件下，數(shù)字晶體管中流過的電流值定義為IO。
如您所知，絕對最大額定值被定義為"不能同時提供2項(xiàng)以上"，僅用IC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IO。
因此電路設(shè)計探討中此IO即為絕對最大額定值。
GI和hFE的區(qū)別
○ hFE: 作為晶體管的直流電流增幅率
○ GI: 作為數(shù)字晶體管的直流電流增幅率
解說
GI和hFE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hFE，與個別晶體管hFE相等。
如果在E-B間附加電阻R2，輸入電流則分為流過個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下降。此值稱為GI，用以區(qū)分。
關(guān)于VI(on)和VI(off)的區(qū)別
○ VI(on)、VI(off)容易被混淆
○ VI(on): 數(shù)字晶體管為保持ON狀態(tài)的最低電壓、定義VI(on)為min
錯誤觀點(diǎn)
1：由0開始依次加入輸入電壓。
2：達(dá)到1.8V時，數(shù)字晶體管啟動。
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：首先為了啟動數(shù)字晶體管，加入足夠的輸入電壓Vin(如10V)
B：漸漸降低電壓，到規(guī)格書規(guī)定的3V時停止。
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、VBE、hFE、R1、R2變化。
hFE的溫度變化率約為0.5％/oC
VBE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，按以下測定方法測定。
IO（低電流區(qū)域）條件下，個別晶體管基極沒有電流流過。
因此低電流區(qū)域輸出電壓 (VO)[VCE(sat)]上升。
測定方法 DTC114EKA 的場合 用IO/Ii=20/1測定。
Ii=IB+IR2、(IR2=VBE/10k=0.65V/10k=65μA)
IB=Ii-IR2=Ii-65μA 即Ii在65μA以下時，IB沒有電流流過，VO [VCE(sat)]上升。
因此，在低電流區(qū)域不能測定VO。
關(guān)于數(shù)字晶體管的開關(guān)動作
①晶體管的動作
圖1
如圖1，輸入電壓，啟動NPN晶體管。
在這個電路中，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。
②開關(guān)動作
圖2
晶體管的動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IB，能夠通過增幅hFE倍的集電極IC。
在活性領(lǐng)域中，通過輸入信號持續(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
● VI(on)Min.：輸入電壓 (INPUT ON VOLTAGE)
○ 向OUT引腳、GND引腳間施加正向電壓 (VO)，并得到規(guī)定的輸出電流時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數(shù)值。
● VI(off)Max.：輸入電壓 (INPUT OFF VOLTAGE)
○ 在向OUT引腳、GND引腳間施加電源電壓 (VCC)、輸出電流 (IO) 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數(shù)值。
● VO(on)：輸出電壓 (OUTPUT VOLTAGE)
○ 在任意輸入條件下不超過絕對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，輸出電壓降低，IN、OUT接合也變?yōu)檎珘籂顟B(tài)。在規(guī)定的VO、IO下將II設(shè)定為整數(shù)（通常10~20）分之一進(jìn)行測定。
● II(Max.)：輸入電流 (INPUT CURRENT)
○ 向IN引腳、GND引腳間施加正向電壓 (VI) 時，IN引腳連續(xù)流過電流的最大輸入容許值。
● GI：GND接地直流電流增益 (DC CURRENT GAIN)
○ 在規(guī)定的VO、IO條件下的IO/II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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