使用三極管時(shí)必須注意的幾個(gè)問(wèn)題
出處:電子產(chǎn)品世界 發(fā)布于:2017-04-01 16:04:02
按照現(xiàn)代的**工藝來(lái)說(shuō),根據(jù)不同的摻雜方式在同一個(gè)硅片上**出三個(gè)摻雜區(qū)域,并形成兩個(gè)PN結(jié),由此就構(gòu)成了一個(gè)晶體管。
晶體管的優(yōu)點(diǎn)就是能夠放大信號(hào),它是放大電路的元件,能夠控制能量的轉(zhuǎn)換,將輸入的任何微小變化量不失真地進(jìn)行放大輸出。
以下是我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)中使用三極管時(shí)需要注意的幾個(gè)問(wèn)題,還是老樣子
(1)需注意旁路電容對(duì)電壓增益的影響:
這個(gè)電路在國(guó)內(nèi)各種模擬電路教材書(shū)上是司空見(jiàn)慣的了,也算比較經(jīng)典的了。由于這個(gè)旁路電容的存在,在不同頻率環(huán)境中會(huì)有不同的情況發(fā)生:
a、當(dāng)輸入信號(hào)頻率足夠高時(shí),XC將接近于零,即射極對(duì)地短路,此時(shí)共射的電壓增益為:
b、當(dāng)輸入信號(hào)頻率比較低時(shí),XC將遠(yuǎn)大于零,即相當(dāng)于開(kāi)路,此時(shí)共射的電壓增益為:
由此可以看出,在使用三極管設(shè)計(jì)電路時(shí)需要掂量旁路電容對(duì)電壓增益帶來(lái)的影響。
(2)需注意三極管內(nèi)部的結(jié)電容的影響:
由于半導(dǎo)體**工藝的原因,三極管內(nèi)部不可避免地會(huì)有一定容值的結(jié)電容存在,當(dāng)輸入信號(hào)頻率達(dá)到一定程度時(shí),它們會(huì)使得三極管的放大作用“大打折扣”,更糟糕的是,它還會(huì)因此引起額外的相位差。
a、由于Cbe的存在,輸入信號(hào)源的內(nèi)阻RS和XCbe形成了一個(gè)鮮為人知的分壓器,也可以看成是一個(gè)LPF,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率過(guò)高時(shí),三極管基極的電位就會(huì)有所下降,此時(shí)電壓增益就隨之減小。
b、由于Cbc的存在,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率過(guò)高時(shí),Vout的一部分會(huì)經(jīng)過(guò)Cbc反饋到基極,又因?yàn)榇朔答佇盘?hào)和輸入信號(hào)有180°的相位差,所以,這樣也會(huì)降低基極的電位,電壓增益也由此下降。
(3)需明確把握三極管的截止頻率:
這個(gè)電路圖是一個(gè)等效過(guò)后的圖,其中CL是集電極到發(fā)射極、集電極到基極之間的結(jié)電容以及負(fù)載電容的等效電容。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率達(dá)到
時(shí),三極管的增益開(kāi)始迅速下降。為了很好地解決這個(gè)問(wèn)題,就得花心思把CL盡量減小,由此,fH就可以更高一些。首先我們可以在設(shè)計(jì)電路時(shí)特意選擇那種極間電容值較小的三極管,也就是通常所說(shuō)的RF晶體管;我們也可以減小RL的取值,但是這樣的話得付出代價(jià):電壓增益將下降。
(4)三極管作為開(kāi)關(guān)時(shí)需注意它的可靠性:
如同二極管那樣,三極管的發(fā)射結(jié)也會(huì)有0.7V左右的開(kāi)啟電壓,在三極管用作開(kāi)關(guān)時(shí),輸入信號(hào)可能在低電平時(shí)(0.7V<vin<2.4v)也會(huì)導(dǎo)致三極管導(dǎo)通,使得三極管的集電極輸出為低電平,這樣的情況在電路設(shè)計(jì)中是應(yīng)該秒殺的。下圖是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)辦法:<>
在這里,由于在基極人為接入了一個(gè)負(fù)電源VEE,這樣即使輸入信號(hào)的低電平稍稍大于零,也能夠使得三極管的基極為負(fù)電位,從而使得三極管可靠地截止,集電極就將輸出為我們所希望的高電平。
(5)需要接受一個(gè)事實(shí):三極管的開(kāi)關(guān)速度一般不盡人意。
由前所述得知,器件內(nèi)部結(jié)電容的存在極大地限制了三極管的開(kāi)關(guān)速度,但是我們還是可以想出一些辦法有效地改善一下它的不足的,下圖就提供了一個(gè)切實(shí)可行的方法:
從圖中可以看出,當(dāng)輸入信號(hào)的上升時(shí)間很小(信號(hào)頻率很高)時(shí),即dV/dt很大,則ZC很小,結(jié)果Ib非常大,以致三極管可以迅速地飽和或者截止,這自然也就提高了三極管的開(kāi)關(guān)速度。
(6)應(yīng)該明白射極跟隨器的原理:
射極跟隨器的一個(gè)好處就是它的輸入阻抗很高,因而帶負(fù)載能力也就加強(qiáng)了。但是在運(yùn)用過(guò)程中還是得明白它的原理才行,否則可能會(huì)造成意外的“問(wèn)題源”。下面介紹一下它的原理,對(duì)于這個(gè)電路而言,有如下方程式:
由此可以看出,連接在發(fā)射極的負(fù)載阻抗在基極看起來(lái)就像一個(gè)非常大的阻抗值,負(fù)載也就容易被信號(hào)源所驅(qū)動(dòng)了。
這篇博文中主要是以共射電路為例來(lái)說(shuō)明問(wèn)題,以上所說(shuō)的幾個(gè)問(wèn)題只能當(dāng)是“管中窺豹”了,因?yàn)槿龢O管的使用注意事項(xiàng)實(shí)在太多,并非一篇博文能夠涵蓋得了的, 況且要好好把握三極管這個(gè)器件也并非易事,但是如果我們?cè)趯?shí)踐中有意識(shí)地不斷去體會(huì)、不斷去總結(jié)的話,三極管也將會(huì)為我們所熟用的。
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