常見(jiàn)故障有:一是三極管燒毀,多因 IC 超過(guò) ICM、PC 超過(guò) PCM 或 VCE 超過(guò) V (BR) CEO,排查時(shí)用萬(wàn)用表測(cè) CE 間電阻,若為 0Ω(短路)或無(wú)窮大(開(kāi)路),說(shuō)明燒毀,需更換參數(shù)匹配的三極管;二是放大能力下降,表現(xiàn)為輸出信號(hào)幅度減小,測(cè) β 值若明顯低于標(biāo)稱(chēng)值,需更換三極管;三是開(kāi)關(guān)失控,導(dǎo)通時(shí) CE 壓降過(guò)大(未飽和),需增大 IB(減小 RB),截止時(shí) IC 過(guò)大(漏電),需更換質(zhì)量合格的三極管;四是溫度漂移,IC 隨溫度升高而增大,需增加溫度補(bǔ)償電路(如在 RB 旁并聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)。FM 收音機(jī)中頻放大用 fT≥100MHz 的管,如 2SC1815,避免放大不足。定制需求高可靠性NPN型晶體三極管信噪比80dB

NPN 型小功率晶體三極管的輸入特性曲線(xiàn)是描述基極電流(IB)與基極 - 發(fā)射極電壓(VBE)之間關(guān)系的曲線(xiàn),通常在固定集電極 - 發(fā)射極電壓(VCE)的條件下測(cè)繪。對(duì)于硅材料的 NPN 型小功率三極管,當(dāng) VCE 大于 1V 時(shí),輸入特性曲線(xiàn)基本重合,曲線(xiàn)形狀與二極管的正向伏安特性相似。在 VBE 較小時(shí),IB 幾乎為零,這個(gè)區(qū)域被稱(chēng)為死區(qū),硅管的死區(qū)電壓約為 0.5V;當(dāng) VBE 超過(guò)死區(qū)電壓后,IB 隨著 VBE 的增加而快速增大,且近似呈指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng),此時(shí) VBE 基本穩(wěn)定在 0.6-0.7V 的范圍內(nèi),這一特性在電路設(shè)計(jì)中具有重要意義,例如在共射放大電路中,常利用這一特性設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn),確保輸入信號(hào)在整個(gè)周期內(nèi)都能被有效放大,避免出現(xiàn)截止失真。華南地區(qū)低噪聲NPN型晶體三極管響應(yīng)時(shí)間10ns振蕩實(shí)驗(yàn)組裝 RC/LC 電路,觀察波形理解起振條件。

共集放大電路又稱(chēng)射極輸出器,在該電路中,集電極作為公共電極,輸入信號(hào)加在基極和集電極之間,輸出信號(hào)從發(fā)射極和集電極之間取出。NPN 型小功率三極管在共集放大電路中同樣工作在放大區(qū),其 重要特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)小于 1 且近似等于 1,輸出電壓與輸入電壓同相位,即輸出電壓跟隨輸入電壓變化,因此也被稱(chēng)為電壓跟隨器。雖然共集放大電路的電壓放大能力較弱,但它具有輸入電阻高、輸出電阻低的優(yōu)點(diǎn),輸入電阻高可以減小信號(hào)源的負(fù)載效應(yīng),輸出電阻低則可以提高電路的帶負(fù)載能力,能夠驅(qū)動(dòng)阻抗較低的負(fù)載。基于這些特點(diǎn),共集放大電路常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或中間隔離級(jí),例如在測(cè)量?jī)x器的輸入電路中,采用共集放大電路可以減少對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響;在功率放大電路的輸出級(jí)前,使用共集放大電路可以起到緩沖作用,提高整個(gè)電路的帶負(fù)載能力。
溫度對(duì) NPN 型小功率三極管參數(shù)影響比較明顯:一是 VBE 隨溫度升高而減小,每升高 1℃,VBE 下降 2-2.5mV,可能導(dǎo)致 IB 增大、IC 漂移;二是 β 隨溫度升高而增大,每升高 10℃,β 增大 10%-20%,加劇 IC 不穩(wěn)定;三是集電極反向飽和電流 ICBO(發(fā)射極開(kāi)路時(shí) CB 反向電流)隨溫度升高呈指數(shù)增長(zhǎng),每升高 10℃,ICBO 翻倍,而 ICEO(基極開(kāi)路時(shí) CE 反向電流)≈(1+β) ICBO,變化更劇烈。例如在高溫環(huán)境(如汽車(chē)電子)中,需通過(guò)溫度補(bǔ)償電路(如并聯(lián)二極管)抵消溫度對(duì)參數(shù)的影響。變壓器耦合可阻抗匹配,適合高頻功率放大,卻體積大、成本高。

針對(duì)三極管參數(shù)隨溫度漂移的問(wèn)題,可采用 NPN 管自身組成溫度補(bǔ)償電路,常見(jiàn)的有 diode 補(bǔ)償和三極管補(bǔ)償。diode 補(bǔ)償是將二極管與基極串聯(lián),二極管正向壓降隨溫度變化與 VBE 一致(每升高 1℃,均下降 2-2.5mV),抵消 VBE 的漂移;三極管補(bǔ)償是用另一支同型號(hào)三極管的發(fā)射結(jié)與原三極管發(fā)射結(jié)并聯(lián),利用兩只管子參數(shù)的一致性,使溫度漂移相互抵消。例如在共射放大電路中,基極串聯(lián) 1N4148 二極管,當(dāng)溫度升高 10℃,VBE 下降 25mV,二極管正向壓降也下降 25mV,確保 IB 基本不變,IC 穩(wěn)定。它有三個(gè)極間電容:Cbe、Cbc、Cce,影響高頻性能。華南地區(qū)低噪聲NPN型晶體三極管響應(yīng)時(shí)間10ns
選型時(shí)需結(jié)合電路需求,考慮封裝形式、頻率特性及溫度穩(wěn)定性,優(yōu)先選適配參數(shù)的常用型號(hào)。定制需求高可靠性NPN型晶體三極管信噪比80dB
振蕩電路是一種無(wú)需外部輸入信號(hào)就能產(chǎn)生交流信號(hào)的電路,NPN 型小功率晶體三極管在振蕩電路中作為放大器件,為電路提供能量,以補(bǔ)償振蕩過(guò)程中的能量損耗,維持振蕩的持續(xù)進(jìn)行。振蕩電路的工作需要滿(mǎn)足相位平衡條件和幅值平衡條件,相位平衡條件是指電路的總相移為 360°(或 0°),即反饋信號(hào)的相位與輸入信號(hào)的相位相同,形成正反饋;幅值平衡條件是指放大電路的放大倍數(shù)與反饋系數(shù)的乘積大于等于 1。常見(jiàn)的由 NPN 型小功率三極管組成的振蕩電路有 RC 橋式振蕩電路、LC 正弦波振蕩電路等。RC 橋式振蕩電路適用于低頻信號(hào)產(chǎn)生,輸出信號(hào)頻率由 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)決定,常用于產(chǎn)生音頻范圍內(nèi)的正弦波信號(hào),如函數(shù)信號(hào)發(fā)生器中的低頻信號(hào)源;LC 正弦波振蕩電路則適用于高頻信號(hào)產(chǎn)生,輸出信號(hào)頻率由 LC 諧振回路決定,廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)電通信、廣播電視等領(lǐng)域,用于產(chǎn)生載波信號(hào)或本振信號(hào)。定制需求高可靠性NPN型晶體三極管信噪比80dB
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