初级模拟电路：3-8 BJT数据规格书（直流部分）

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      本小节我们以2N4123通用型BJT硅基晶体管为例，来介绍如何阅读BJT的数据规格书，点此链接可以阅读和下载2N4123的数据规格书。

1. 总体性能

      打开datasheet后，首先看标题：

图3-8.01 

      可以看到，这是2N4123、2N4124共用的一个datasheet，而且是通用型NPN硅基三极管。然后在在第一页的右侧，厂家给出了管脚识别方法和管体上的文字标记含义：

图3-8.02 

      在第一页的主体篇幅，数据规格书列出了这个BJT晶体管的所有极限性能，好让使用者先对这个器件有一个总体的印象，下面我们一条条来看：

图3-8.03 

      • V_CEO：基极开路情况下，CE间的击穿电压，在这一栏中，Value一列有两行，上行30V为2N4123的参数；下行25V为2N4124的参数。后面我们都仅以2N4123的参数为例，不再分2种型号分开罗列描述。（V_CEO的电路连接与概念可参看前文的图3-5.06）

      • V_CBO：发射极开路情况下，CB间的集电结结的反向击穿电压，为40V。（V_CBO电路连接和概念可参看前文的图3-3.07和图3-3.10。）

      • V_EBO：集电极开路情况下，BE间发射结的反偏击穿电压，为5V。

      • I_C-continuous：可承受的最大连续集电极电流，为200mA。

      • PD（@T_A=25℃）：环境温度为25℃时的最大耗损功率（T_A中A的意思是“Ambient”），典型值为625mW、衰减系数为5mW/℃。这2个是比较重要的参数，请参看下面的详细说明。

      • PD（@T_C=25℃）：管体表面温度为25℃时的最大耗损功率（T_C中C的意思是“Surface”），典型值为1.5W，比上面环境温度为25℃时的PD值大了近3倍。这个也很好理解，一般来说温度越高，晶体管的性能越差。在晶体管电流较大时，管体表面温度有可能远高于环境温度（摸上去都可能烫手），所以限制了最大耗损功率的大小。只有在管体表面加装了面积很大且接触良好的散热片时，才能认为管体表面温度近似等于环境温度，而使用这个1.5W的标称值。

      • T_J, T_stg：工作温度范围与仓储温度范围，典型值为-55℃~+150℃。

      • R_θJA：内部PN结到环境之间的热阻，为200℃/W。关于热阻、温度、功率之间的如何计算，前面的“1-6二极管数据规格书”小节已经介绍过了，这里就不再赘述了，回看可点击这里。

      • R_θJC：内部PN结到管体表面之间的热阻，为83.3℃/W。

● 关于最大耗损功率的说明：

      由于BJT的CE极间有压降V_CE、有电流I_C，所以三极管本身也是要消耗功率的，而且还不小。根据“功率=电压*电流”的公式，三极管的主要功耗产生在C、E极间（BE间和BC间由于基极电流I_B太小，故可以忽略不记）。

      所以在做设计时，除了要保证V_CE不能超过上面的V_CEO、I_C不能超过上面的I_C-continuous以外，还要计算耗损功率是否会超限，如下图所示：

图3-8.04 

      在上图中，PD功率曲线下方的绿色区域是安全区域，如果超出这个区域，就会导致晶体管损坏。

      衰减系数（Derate above 25℃）5.0mW/℃是指，当温度高于25℃时，每升高1℃，最大耗损功率参数会降低5mW。比如，当环境温度上升到135℃时，本晶体管允许的最大耗损功率PD只有：

      当环境温度上升到125℃时，本晶体管允许的最大耗损功率PD更是下降到了：

2. 具体性能参数

      从第2页开始，为具体的性能参数表格，我们一个个表格来看：

（1）截止性能参数

图3-8.05 

      • V_(BR)CEO：、V_(BR)CBO、V_(BR)EBO：这3个参数在前面的总体性能表格中已经出现过，这里只是为了表格完整性再重复罗列一下而已。

      • I_CBO：指在E极开路，CB间加上20V的反偏电压时，集电结的漏电流，为50nA。（电路连接和概念可参看前文图3-3.07）。一般我们可以通过这个参数计算I_CEO（I_CEO的概念可参看前文图3-5.06）,具体算式为：I_CEO = β I_CBO

      • I_EBO：指在C极开路，EB间加上20V的反偏电压时，发射结的漏电流，为50nA。

（2）导通性能参数

图3-8.06 

      • h_FE：这个就是直流电流放大系数β（至于为什么要写成h_FE，这个我们在下一章BJT的交流分析中会讲）。这里我们在表格中可以看到，在I_C的两个不同条件下，测得的放大系数不同。在第一个条件（I_C=2mA，V_CE=1.0V）时，直流放大系数β的值在50~150都是合格的；在第二个条件（I_C=50mA，V_CE=1.0V）下，放大系数β只有25。

      • V_CEsat：这个就是在共射放大电路中常用的CE间饱和电压，这里是0.3V。测试条件为I_C=50mA，I_B=5mA，可以看到，此时直流放大倍数I_C/I_B=10，远小于放大系数β正常最小值的50，说明确实是饱和了。

      • V_BEsat：测试条件和上面相同（晶体管处于饱和状态），此时BE间的电压即为V_BEsat饱和电压（一般电路分析计算时不常用）。

（3）小信号性能参数

图3-8.07 

      小信号性能参数基本都为交流参数，这个等我们下一章讲BJT放大电路的交流分析时再讲。现在唯一需要看一下的是上图中的h_fe参数（下标fe用小写），即交流电流放大系数β_ac。

3. 特性曲线

      数据规格书的第三部分是本晶体管的特性曲线，其中Figure1~8为交流特性曲线，Figure9~12为直流特性曲线。关于交流特性，我们放到下一章再讲，这里我们仅分析Figue9~12的直流特性曲线：

● 直流增益

图3-8.08 

      上图为直流增益h_FE（即直流β）随I_C变化的曲线，测试条件为V_CE=1V。从图中我们可以看到，h_FE值会受多种因素的影响，h_FE不仅会随温变化而变化，还会随集电极电流I_C的变化而变化。

      这里要说明一下的是纵坐标的表示方式，图中“NORMALIZED”称为“归一化参数”。即：把在+25℃和I_C=8mA条件下的h_FE作为基准h_FE值，其他条件下的h_FE值相对于这个基准值的比值。这是个无量纲（即无单位）的参数，常用于表示某值随其他条件的相对变化量。

● 饱和电流范围

图3-8.09 

      上图为描述饱和区的特性曲线，看上去好像很复杂，其实，只要将其顺时针转90度，就是我们熟悉的图形了：

图3-8.10 

      上图就是我们非常熟悉的共射组态的输出特性曲线了，其中横坐标为V_CE，纵坐标是I_B（这个与我们先前学过的图形稍稍不同），其中每条曲线对应于一个I_C。其实本质是一样的，只不过把我们以前图中的I_B和I_C互相调换了一下位置而已。图中橙色部分即为大致的饱和区。

● 一些导通时的电压特性

图3-8.11 

      上图是进一步描述一些电压-电流特性的。其中V_CEsat和V_BEsat那两条曲线是描述饱和阈值特性的，测试条件为I_C/I_B=10，此时的直流放大倍数只有10，远小于正常的h_FE值了，所以晶体管一定处于饱和状态。最下面那条曲线为饱和阈值电压V_CEsat随I_C变化的曲线；最上面那条曲线为饱和阈值电压V_BEsat随I_C变化的曲线。

      中间那条曲线为当V_CE恒定保持1V时，V_BE和I_C的对应关系，此曲线其实和饱和没啥关系，只不过是厂家为了方便，把与I_C对应的各种电压描述曲线都放到同一张图里了。

● 温度系数

图3-8.12 

      先不看图，单讲温度系数的含义。温度系数θ的意思是指，某些参数的值可能会随温度的变化而变化。比如，饱和阈值电压V_CEsat，会随环境温度的变化而变化，它的温度系数就定义为：θ_VC，其在某温度t下的计算式为：

      问题在于，θ_VC这个值本身也不是固定的，它会随着I_C的变化而变化。所以，图中上面那组横V字形的曲线组，就用来表示θ_VC值在25℃以上和25℃以下时θ_VC与I_C的对应关系。同理，下面那组曲线表示θ_VB和I_C的对应关系。

     

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（ end of 3-8）

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