浅谈晶体管的频率参数及特点-盛世时代

来源：盛世时代 时间：2017-05-06
    晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
    晶体管在用作放大或振荡时，它的放大倍数和工作频率是有一定限度的，并且还互相有影响。那么，晶体管的频率参数有哪些呢?下面分别介绍：
    1.共基极电路截止频率fα
    在晶体管共基极电路中，晶体管共基极电流放大系数α在频率较低时基本为一常数，但工作频率超过某一值时，α值开始下降，当α值降至低频值α(例如1kHz)的0.707倍时所对应的频率为fα，称为共基极电路截止频率(或α截止频率)。
    2．共发射极电路截止频率fβ
    它指在共发射极电路里晶体管的电流放大系数β值降低至低频值β0的0.707倍时所对应的频率为fβ，称为共发射极电路截止频率(或β截止频率)。
    fα和fβ两个截止频率的物理意义是相同的，只是晶体管连接的电路形式不同，fα、fβ两者的关系是：fα=(1+β)fβ。因此只要知道其中一个频率参数和β值，就可推算出另一个频率值。由上式还可以看出：同一型号β值高的管子其fα、fβ都相对较高。另外，同一型号管子fα远大于fβ。因此，高频、超高频、特高频等振荡器电路为了发挥管子的潜能，常采用共基极接法。
    3．特征频率fT
    如上述，当晶体管工作频率超过一定值时，β值开始下降，当β降至为1时所对应的工作频率就称为该管的特征频率fT，显然，当f=fT时管子的共发射极放大倍数等于1，即完全失去了电流放大功能。有人也称fT为增益带宽乘积(见附图)。
    4，最高振荡频率fm
    由于一般晶体管的输出阻抗大于输入阻抗，因此，即使β≤1，它仍可以获得功率放大。故为了说明晶体管工作频率上的限制，又专门定义功率增益等于1时的工作频率称为晶体管的最高振荡频率fm。
    显然，当f=fm时，晶体管的功率放大倍数等于1。其输出端功率反馈到输入端时刚好可以维持振荡状态，如果频率再高一点，电路就会停止振荡。
    从附图可以看出，当工作频率f增加到一定值时，β值开始下降。当工作频率大于fβ时，β值与频率成反比，这时频率每升高1倍，其β值就是原值的，因此管子的工作频率f与对应的放大系数β乘积是一个不变的常数，这个常数就是管子的特征频率，即f×β=ft。根据这个关系式，我们就可以间接测量管子的特征频率fT.比如在一个具体的振荡电路中，其振荡频率一般是知道的，再测出该管在该频率下的β值，由fT=f×β就可以计算出该管的fT值。目前不少晶体管fT测试仪就是根据这个方法测出fT值的。
    不难看出：对于同一管子而言，fm>fT>fα>fβ。
    严格意义上讲，晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。晶体管有时多指晶体三极管。
     晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。
晶体管有三个极；双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (Base) 和集电极（Collector）; 场效应晶体管的三个极，分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。
    晶体管因为有三种极性，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称共基放大、CB组态）和集电极接地（又称共集放大、CC组态、发射极随隅器）。
    简述晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其英特尔3D晶体管技术(16张)他现代电子电路的基本构建块。
    由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。
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