晶體管交直流參數對電路設計的影響

　在電路中，不管晶體管是工作在直流工作狀態(tài)還是交流工作狀態(tài)，正確選擇晶體管的直流參數是很重要的。也就是說(shuō)，應根據工作環(huán)境中直流電路的工作狀態(tài)要求，對晶體管進(jìn)行最基礎的選擇，確定晶體管的工作電壓，工作電流和功耗，來(lái)計算電路中應用的晶體管直流工作電壓(Vcc)、最大工作電流(ICM)和功耗(PCM)等。

　　在交流工作狀態(tài)下，晶體管的交流工作狀態(tài)很重要，比如輸出功率(PL)、交流增益(GP)、效率(η)、特征頻率(fT)、極間電容(CCE和CBE)等。

　　對交流參數，我們一般查看晶體管的輸出功率、交流增益和特征頻率就可以了。特征頻率決定晶體管是否滿(mǎn)足電路工作頻率要求，交流增益和輸出功率決定了電路的放大級數和輸入功率。在交流放大電路中，同種類(lèi)型的晶體管，我們更愿意選用基極到地阻抗小的器件，因為同樣的輸入功率、產(chǎn)生同樣的輸出功率，輸入阻抗越小，晶體管工作越穩定。 在某些情況下，直流參數和交流參數是不能分開(kāi)的。如我們常說(shuō)的擊穿電壓VEBO和VCEO。一般情況下，擊穿電壓VEBO指標大于等于4V。當晶體管處于完全導通狀態(tài)，晶體管基極和發(fā)射極之間的電壓最大不會(huì )超過(guò)0.7V(硅晶體管)，也就是說(shuō)，在直流工作狀態(tài)下，擊穿電壓遠遠不足4V的電壓。但對交流信號電路，特別是輸入功率大、輸入阻抗較高的晶體管，電路在非穩定狀態(tài)時(shí)，基極的交流信號幅度有時(shí)會(huì )大于4V。在一次偶然的實(shí)驗中我們發(fā)現，晶體管在調試和低溫試驗時(shí)，各種指標均正常，但在長(cháng)時(shí)間高溫工作時(shí)，晶體管基極和發(fā)射極擊穿。經(jīng)過(guò)反復的檢查發(fā)現，所有器件均合格，電路調試狀態(tài)正常；唯一不同的是，電路反射功率較大，使晶體管的基極信號幅度長(cháng)時(shí)間處于VEBO擊穿電壓的臨界狀態(tài)，造成晶體管的基極發(fā)射極擊穿。所以，應該選擇VEBO偏大的晶體管。

　　晶體管的增益有直流放大倍數(HFE)和交流增益(GP)兩種。一般情況下，直流放大倍數越大，電路直流工作的電流就越大，一般根據電路實(shí)際需要選擇不同的直流放大倍數。而交流增益和直流放大倍數之間沒(méi)有任何關(guān)系，交流增益一般只給出范圍，如≥12dB，而沒(méi)有給出具體的最大增益，同時(shí)晶體管手冊只給出最大工作頻率，不會(huì )給出工作頻率范圍內的頻響。交流增益不會(huì )因為直流放大倍數的改變而變化(很小的變化可以忽略)，有些晶體管直流的增益變大時(shí)交流增益反而變小。

　　對于晶體管的直流放大倍數，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的測試方法便可得到，但對于交流增益，必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電路進(jìn)行測試才能知道。一般的晶體管手冊中，給出交流增益的同時(shí)，會(huì )給出交流增益測試電路圖。根據功率的不同，晶體管的增益范圍不同，同種功率的晶體管，增益范圍越窄，晶體管芯片制作的工藝一致性越好；晶體管在工作頻帶內交流增益變化越小，晶體管的交流參數越穩定，晶體管的一致性越好，電路的互換性越好。

　　通過(guò)晶體管的輸出特征曲線(xiàn)圖，不僅可以計算出晶體管的直流放大倍數，同時(shí)也可以測出晶體管的飽和壓降VCES，這也是一個(gè)非常重要的參數。我們對許多大功率晶體管測試時(shí)發(fā)現，好的晶體管VCES仍小于等于1V，但差的晶體管VCES遠遠大于1V，有的竟然在2.5V～3V之間(見(jiàn)左圖)。

　　通過(guò)對比我們發(fā)現好的晶體管曲線(xiàn)分布均勻，曲線(xiàn)之間相互平行，基極的電流穩定后集電極電流基本不變，飽和壓降VCES小(見(jiàn)左圖中紅線(xiàn)對應的VCE電壓，小于等于1V)；而差的晶體管曲線(xiàn)分布不均勻，曲線(xiàn)之間相互不平行，基極電流穩定后集電極電流變化很大，飽和壓降VCES(大約2.8V)。根據實(shí)際應用得知，曲線(xiàn)分布不均勻、VCES大的晶體管線(xiàn)性差、功耗大、輸出指標不好。應用這種晶體管進(jìn)行設計，電路是很難達到高指標的。