三极管在模电中是必学的一个知识,他带领我们走进了模电的世界,但在什么条件使用,怎么使用你真的知道么?三极管可以看做是两个二极管结合形成,厂商根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN结,由此就构成了一个晶体管。
在使用三极管时你要注意的是:
旁路电容对电压增益的影响
由于这个旁路电容的存在,在不同频率环境中会有不同的情况发生:
a、当输入信号频率足够高时,XC将接近于零,即射极对地短路,此时共射的电压增益会减小:
b、当输入信号频率比较低时,XC将远大于零,即相当于开路,此时共射的电压增益会增加由此可以看出,在使用三极管设计电路时需要掂量旁路电容对电压增益带来的影响。
三极管内部的结电容的影响
由于半导体制造工艺的原因,三极管内部不可避免地会有一定容值的结电容存在,当输入信号频率达到一定程度时,它们会使得三极管的放大作用“大打折扣”,更糟糕的是,它还会因此引起额外的相位差。
由于Cbe的存在,输入信号源的内阻RS和XCbe形成了一个鲜为人知的分压器,也可以看成是一个LPF,当输入信号的频率过高时,三极管基极的电位就会有所下降,此时电压增益就随之减小。
由于Cbc的存在,当输入信号的频率过高时,Vout的一部分会经过Cbc反馈到基极,又因为此反馈信号和输入信号有180°的相位差,这样也会降低基极的电位,电压增益也由此下降。
三极管的截止频率
在电路中使用CL是集电极到发射极、集电极到基极之间的结电容以及负载电容的等效电容。当输入信号的频率达到时,三极管的增益开始迅速下降。为了很好地解决这个问题,就得花心思把CL尽量减小,由此,fH就可以更高一些。首先我们可以在设计电路时特意选择那种极间电容值较小的三极管,也就是通常所说的RF晶体管;我们也可以减小RL的取值,但是这样的话得付出代价:电压增益将下降。
三极管的开关速度一般不尽人意
器件内部结电容的存在极大地限制了三极管的开关速度,但是我们还是可以想出一些办法有效地改善一下它的不足,当输入信号频率很高时,即dV/dt很大,则ZC很小,结果非常大,以致三极管可以迅速地饱和或者截止,这自然也就提高了三极管的开关速度。
射极跟随器的原理
射极跟随器的一个最大好处就是它的输入阻抗很高,因而带负载能力也就加强了。但是在运用过程中还是得明白它的原理才行,否则可能会造成意外的“问题源”。连接在发射极的负载阻抗在基极看起来就像一个非常大的阻抗值,负载也就容易被信号源所驱动了。
以上所说的几个点只能当是“管中窥豹”了,因为三极管的使用注意事项实在太多,要好好把握三极管这个器件也并非易事,只有在实践中有意识地不断去体会、不断去总结的话,三极管也将会为我们所熟用的。
审核编辑 黄昊宇
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