TO-18 封裝的 BC107 (NPN)/ BC177(PNP)和 TO-92 封裝的 BC547(NPN)/ BC557(PNP)是眾所周知且深受喜愛的通用電晶體,可參考這一篇文章:「通用電子元件有哪些?」。其中,一個常見的例子是 Diotec Semiconductor 的 BC546B,如圖 1 所示。
使用「喜愛」這個詞似乎很奇怪,但一些(近 60 歲)熱心的教育家和工程師可能並不同意 ,他們覺得只是剛巧在身邊遇見它們,其實有很多同類產品如 2N2222 和 2N3904 系列。我們說同類,因為 BC107 系列有一些同類產品中通常不包含的驚喜,需要密切注意零件編號。
最近我發布了一篇對 2N3904 系列的讚美文。可能澳洲和德國的工程師會有些意見,一位用戶評論道:「我的首選是 BC547」。有了這樣的評論,我們別無選擇,只能深入研究這個簡單電晶體的知識精髓。
DigiKey 有數百萬台此類設備的庫存。這包括原始 TO-18 BC107、TO-92 BC547 和 SOT-23 BC847 封裝,以及包括雙封裝元件在內的變體。
BC107 系列無疑是通用電晶體的常見成員。很難判定 2N3904 和 BC107 之間誰勝誰負。我們可能還需要再等 60年才能看到誰贏得這場比賽。
圖 1:Diotec Semiconductor 的 BC546 規格書的第一部分。
技術提示:這些通用電晶體在哪一側驅動?例如,BC547 和 2N3904,兩者在哪一側驅動是重要問題。我們可以說 Motorola 2N3904 系列具有正確的 E-B-C 引腳排列。相比之下,飛利浦(Philips)BC547 系列則採用 C-B-E 引腳排列在左側驅動。要取決於您使用哪一款電晶體,因為這兩款設備是相容的。
了解 BC107、BC547 和 BC847 系列零件編號
1970 年 10 月的《飛利浦半導體和積體電路資料手冊》中描述了一般電晶體零件編號:
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第一個字母:字母「B」表示帶隙在 1.0 至 1.3 eV 之間的半導體材料(矽)。
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第二個字母:字母「C」標識主要為音訊應用而設計的電晶體。
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系列號:三個數字用於識別單一半導體。
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增益 (Gain) 的尾碼:仔細檢查 BC107 規格書會發現,系列號後面附加了一個增益指示符。 BCXXXA 的典型直流電流增益為 90,BCXXXB 為 150,BCXXXC 為 270。
技術提示:BC108 是 V_{CE} 評級較低的系列成員。BC109 是一款低電壓 BC108,具有卓越的雜訊特性。如果您想探索這些組件,歡迎在下面留言,繼續評論。由於本文已經很長,因此省略。
認識 BC107 的大家庭
在選擇適合您需求的完美電晶體時,BC107 系列可能是少數。最重要的是要認識到 TO-18 封裝的 BC107 和 TO-92 封裝的 BC547 共享相同的內部矽晶片。例如,BC107B 和 BC547B 應具有相似的規格。同樣的聲明也適用於其他所有家庭成員。
完整的家族包括以下互補對:
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TO-18 BC107 (NPN) / BC177 (PNP) 與 TO-92 對應的 BC547 (NPN) / BC557 (PNP)。
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TO-18 BC108 (NPN) / BC178 (PNP) 與 TO-92 對應的 BC548 (NPN) / BC558 (PNP)。
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TO-18 BC109 (NPN) / BC179 (PNP) 與 TO-92 對應的 BC549 (NPN) / BC559 (PNP)。
如上一節所述,每個家庭成員都可以使用三個增益檔之一,包括 A、B 和高增益 C 指定。因此,該家族內有 36 種變異。
但是等等,通用電晶體通常有變體 (variant) 和衍生品 (derivative) 。當我們包含 BC847 組件時,BC107 系列的真實本質就顯現出來了:
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TO-92 BC547 (NPN) / BC557 (PNP) 與 SOT-23 對應 BC847 (NPN) / BC857 (PNP)。
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TO-92:BC548 (NPN) / BC558 (PNP) 與 SOT-23 對應,如 BC848 (NPN) / BC858 (PNP)。
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TO-92:BC549 (NPN) / BC559 (PNP) 與 SOT-23 對應,如 BC849 (NPN) / BC859 (PNP)。
和以前一樣,每個家庭成員都有增益檔(A、B 和高增益 C)。
我們如何在 DigiKey 中找到這些電晶體家庭成員?
DigiKey 搜尋引擎旨在協助使用者「大海撈針」。例如,您可以搜尋「BC547」,但結果並不理想,因為我們沒有指定增益。更好的搜尋是「BC547B」來尋找中等增益設備。當我們使用關鍵字「BC547 BJT」破解搜尋引擎時,會出現最佳搜尋。這將傳回顯示所有 DigiKey BC547X 電晶體的清單。我們發現 B 和 C 增益版本往往是最常見的。
可以使用關鍵字「BC107 BJT」對原始 TO-18 裝置進行類似搜索,使用關鍵字「BC847 BJT」對 SOT-23 裝置進行類似搜尋。請務必調整關鍵字以搜尋 PNP 互補元件,例如「BC557 BJT」。
變異的識別
這些變體通常會在搜尋「BC847 BJT」時出現。Nexperia 的 BC847BPN,135 就是一個例子。這是一個有趣的電晶體,在同一封裝內包含一個 NPN 和一個 PNP 電晶體,如圖 2 所示。
您可以檢查該 Nexperia 零件是否屬於 BC107 通用範圍,然而,應該沒有反對它是其中一款經典的零件。
BC107、BC547 和 BC847 的潛在問題
事實上,大多數電晶體都可以用作開關。因此,使用稱為 [強制放大參數(forced beta)]的條件將電晶體置於深度飽和狀態非常重要。如果我們忽略增益規格(A、B 和高增益 C),就會出現問題。
例如,選擇 BC547C 來驅動 40mA 繼電器。同時,假設使用 3.3VDC 邏輯透過 2.2kohm 串聯電阻驅動基極。試想增益較低的 BC547B 或更差的 BC547A,它們產生基極電流很可能不足以完全打開負載。這可能會特別麻煩,因為負載可能會間歇性地運行,並且運行與溫度有關。
其他預防措施包括提供對感應反激電壓和過熱的保護。這對於表面貼裝設備尤其重要,因為表面貼裝設備對 PCB 結構的適當冷卻很敏感。請務必遵循製造商的規格來正確降低電晶體的額定值。
完結前的感想
與 2N3904 系列一樣,BC107 系列的歷史可以追溯到近 60 年前。這兩個通用電晶體家族都非常受歡迎,並且很可能在未來幾十年內仍然如此。
如果您是教育家,我推薦 Colin Michell 的免費電子書「200 Transistor Circuits」。本書中較傾向澳洲工程師的想法,幾乎每一頁都有 BC547。對於真正的挑戰,讓您的學生選擇一個電路,然後製作一個具有 SMD 等效組件的 PCB。透過顛覆該項目,學生被迫探索原始的通孔元件以及 SMD 等效元件。這是一項挑戰,但有明確的護欄確保學生的成功。
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