【经验】详解贴片三极管的倒置状态

时间： 2021-09-21 来源：合科泰半导体

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合科泰半导体在本文将对贴片三极管的倒置状态进行详细的讲解，为工程师们的设计提供理论基础。详细介绍内容如下：

贴片三极管主要有三种常用的工作状态：截止、放大、饱和，三种状态对应的条件和特点各不相同。实际上，贴片三极管在电路中还有第四种工作状态，虽然这种状态并不常用，但也是我们必须了解的，那就是贴片三极管的倒置状态。

一、什么是贴片三极管的倒置状态？

日常的电源研发设计中，工程师们一般了解的贴片三极管的倒置状态的描述其实就是集电结正偏，发射结反偏，为倒置状态;集电结正偏，发射结正偏，为饱和状态;集电结反偏，发射结反偏，为倒截止态;集电结反偏，发射结正偏，为放大状态。可以说，在电路设计中当NPN型贴片三极管的三个电极电位关系为UE》UB》UC时，贴片三极管内两个PN结的状态为be结反偏，bc结正偏。这时贴片三极管工作在“倒置“状态。倒置状态的贴片三极管其工作原理与放大状态相似，bc结正偏时，集电区发射电子，一部分自由电子在基区和空穴复合形成基极电流，另一部分电子被反偏的发射结“收集“形成发射极电流。倒置时由于贴片三极管集电区掺杂浓度不高，发射的电子少，同时由于发射区面积小，最终收集的电子也少，形成的电流很小，因此贴片三极管没有放大能力。倒置状态的贴片三极管是小于1的。当增大“倒置”贴片三极管的基极电流时，倒置的贴片三极管也可以进入饱和状态，但这时基极电流较大，同时管子的导通压降比正接时要小得多。

二、深入分析贴片三极管倒置状态

实际上，当NPN型贴片三极管的三个电极电位关系为UE》UB》UC 时，贴片三极管内两个PN结的状态为be结反偏，bc结正偏。这时贴片三极管工作在“倒置”状态。倒置状态的贴片三极管其工作原理与放大状态相似，bc结正偏时，集电区发射电子，一部分自由电子在基区和空穴复合形成基极电流，另一部分电子被反偏的发射结“收集”形成发射极电流。倒置时由于贴片三极管集电区掺杂浓度不高，发射的电子少，同时由于发射区面积小，最终收集的电子也少，形成的电流很小，因此贴片三极管没有放大能力。倒置状态的贴片三极管β是小于1的。当增大“倒置”贴片三极管的基极电流时，倒置的贴片三极管也可以进入饱和状态，但这时基极电流较大，同时管子的导通压降比正接时要小得多。

三、如何理解贴片三极管倒置放大作用

贴片三极管工作于倒置状态时相当于把发射极与集电极对调使用（即集电极当作发射极使用，发射极当作集电极使用），倒置时的贴片三极管同样具有三种工作状态。但是等效集电极电流（IE）与基极电流的比值即β要比正接时小得多，所以要使倒置的贴片三极管进入饱和区，所需的基极驱动电流要比正接时大得多，但是倒置时的管压降要比正接时的小。

四、贴片三极管倒置状态的应用

①TTL 数字集成电路中作为信号输入用的多发射极贴片三极管，当输入为高电平1 时，就是一个倒置使用的贴片三极管。贴片三极管在倒置使用时，它的两个PN 结的偏置情况与工作在放大状态时是相反的：发射结反向偏置，集电结正向偏置。因此，集电结可能烧毁，而发射结可能击穿。但是，由于工作于倒置状态的贴片三极管的电压放大倍数β通常很小，如平面贴片三极管倒置使用时的β值约为0.1～0.5，因此一般不会出现烧坏的情况。目前已经很少使用贴片三极管作倒置状态。
②在使用万用表检测判断贴片三极管的三个电极时，可以通过“三颠倒”方法找到基极和并判断贴片三极管的管型，而集电极和发射极的判断就需使用贴片三极管的倒置状态。以NPN型贴片三极管为例，万用表选择欧姆档的R&TImes;100 或R&TImes;1K量程，按照下图所示，用手指捏住贴片三极管的基极和未知电极，将万用表黑表笔接未知电极Y，红表笔接X极，观察表针偏转角度。再按照图2所示连接，观察表针偏转角度。比较两次指针偏转角度，偏转大的那一次黑表笔接的是集电极。

这种判断方法的两种接线方式对应了贴片三极管的两种状态：放大状态和倒置状态。其中指针偏转小的那次，黑表笔（万用表内直流电源正极）接贴片三极管的发射极。此时，贴片三极管三个电极的电位关系为UE》UB》UC ，贴片三极管工作在倒置状态，万用表表针偏转所通过的电流为发射极电流，因为这个电流较小，所以指针偏转较小。另一种接线方式对应为贴片三极管的放大状态，通过指针的电流为集电极电流这个电流较大，对应万用表的指针偏转也较大。

贴片三极管的倒置状态应用不是很多，但了解倒置状态贴片三极管的工作原理，能够帮助初学者正确使用贴片三极管，进行电路的故障分析。