模擬電子教程之一：三極管怎么用？

按照現(xiàn)代的制造工藝來說，根據(jù)不同的摻雜方式在同一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域，并形成兩個PN結(jié)，由此就構(gòu)成了一個晶體管。

晶體管最大的優(yōu)點就是能夠放大信號，它是放大電路的核心元件，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行放大輸出。

以下是我們在電路設(shè)計中使用三極管時需要注意的幾個問題：

（1）需注意旁路電容對電壓增益的影響：

這個電路在國內(nèi)各種模擬電路教材書上是司空見慣的了，也算比較經(jīng)典的了。由于這個旁路電容的存在，在不同頻率環(huán)境中會有不同的情況發(fā)生：

a、當輸入信號頻率足夠高時，XC將接近于零，即射極對地短路，此時共射的電壓增益為：

b、當輸入信號頻率比較低時，XC將遠大于零，即相當于開路，此時共射的電壓增益為：

由此可以看出，在使用三極管設(shè)計電路時需要掂量旁路電容對電壓增益帶來的影響。

（2）需注意三極管內(nèi)部的結(jié)電容的影響：

由于半導(dǎo)體制造工藝的原因，三極管內(nèi)部不可避免地會有一定容值的結(jié)電容存在，當輸入信號頻率達到一定程度時，它們會使得三極管的放大作用“大打折扣”，更糟糕的是，它還會因此引起額外的相位差。

由于Cbe的存在，輸入信號源的內(nèi)阻RS和XCbe形成了一個鮮為人知的分壓器，也可以看成是一個LPF，當輸入信號的頻率過高時，三極管基極的電位就會有所下降，此時電壓增益就隨之減小。

由于Cbc的存在，當輸入信號的頻率過高時，Vout的一部分會經(jīng)過Cbc反饋到基極，又因為此反饋信號和輸入信號有180°的相位差，所以，這樣也會降低基極的電位，電壓增益也由此下降。

（3）需明確把握三極管的截止頻率：

這個電路圖是一個等效過后的圖，其中CL是集電極到發(fā)射極、集電極到基極之間的結(jié)電容以及負載電容的等效電容。當輸入信號的頻率達到時，三極管的增益開始迅速下降。為了很好地解決這個問題，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)計電路時特意選擇那種極間電容值較小的三極管，也就是通常所說的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：電壓增益將下降。

（4）三極管作為開關(guān)時需注意它的可靠性：

如同二極管那樣，三極管的發(fā)射結(jié)也會有0.7V左右的開啟電壓，在三極管用作開關(guān)時，輸入信號可能在低電平時（0.7VVin2.4V）也會導(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)計中是應(yīng)該秒殺的。下圖是解決這個問題的一個辦法：

在這里，由于在基極人為接入了一個負電源VEE，這樣即使輸入信號的低電平稍稍大于零，也能夠使得三極管的基極為負電位，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）需要接受一個事實：三極管的開關(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，下圖就提供了一個切實可行的方法：

從圖中可以看出，當輸入信號的上升時間很?。ㄐ盘栴l率很高）時，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：

射極跟隨器的一個最大好處就是它的輸入阻抗很高，因而帶負載能力也就加強了。但是在運用過程中還是得明白它的原理才行，否則可能會造成意外的“問題源”。下面介紹一下它的原理，對于這個電路而言，有如下方程式：

由此可以看出，連接在發(fā)射極的負載阻抗在基極看起來就像一個非常大的阻抗值，負載也就容易被信號源所驅(qū)動了。

這篇博文中主要是以共射電路為例來說明問題，以上所說的幾個問題只能當是“管中窺豹”了，因為三極管的使用注意事項實在太多，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器件也并非易事，但是如果我們在實踐中有意識地不斷去體會、不斷去總結(jié)的話，三極管也將會為我們所熟用的。