常見故障一:三極管開路故障
開路故障,指的是c-e極、b-c極、b-e極之間斷開不能導(dǎo)通電流。
三極管開路故障可以是集電極與發(fā)射極之間、LS3A1A基極與集電極之間、基極與發(fā)射極之間開路,各種電路中三極管開路后的具體故障現(xiàn)象不同,但是有一點(diǎn)相同:電路中有關(guān)點(diǎn)的直流電壓大小發(fā)生了改變。
常見故障二:三極管擊穿短路故障
短路故障通常表現(xiàn)為c-e極短路、b-e或b-c極短路。
三極管擊穿故障主要是集電極與發(fā)射極之間擊穿。三極管發(fā)生擊穿故障后,電路中有關(guān)點(diǎn)的直流電壓發(fā)生改交。
常見故障三:三極管噪聲大故障
三極管在工作時(shí)要求它的噪聲很小,一旦三極管本身噪聲增大,聽到的聲音不純凈,發(fā)出“咔咔”或“嘶嘶”聲時(shí),放大器即出現(xiàn)噪聲大故障。三極管發(fā)生這一故障時(shí),一般不會(huì)對(duì)電路中直流電路的工作造成嚴(yán)重影響。
下面列舉幾種常見的三極管噪聲產(chǎn)生原因和解決方法:
(1)雙極型晶體管的噪聲來源
晶體管本身產(chǎn)生的噪聲,與p-n結(jié)二極管的噪聲類似(因?yàn)樗鼈兌际巧贁?shù)載流子工作的器件),也主要有三種,即熱噪聲(Johnson噪聲)、散粒噪聲和閃變?cè)肼暎?/f噪聲)。熱噪聲和散粒噪聲都是與頻率無關(guān)的白噪聲。
① 熱噪聲
這是由于載流子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流起伏及其在電阻上產(chǎn)生的電壓起伏。因此,熱噪聲既與溫度T有關(guān),也與電阻R有關(guān)。
對(duì)于BJT,各個(gè)區(qū)域材料的體電阻以及各個(gè)電極的接觸電阻都將會(huì)產(chǎn)生熱噪聲,但是BJT的熱噪聲主要是來自于數(shù)值較大、處于輸入回路中的基極電阻rb。
因此降低BJT熱噪聲的主要措施就是減小基極電阻,提高基區(qū)摻雜濃度和增大基區(qū)寬度。
② 散粒噪聲
這是正偏p-n結(jié)注入的少數(shù)載流子,由于不斷遭受散射而改變方向,同時(shí)又不斷復(fù)合、產(chǎn)生,所造成的一種電流、電壓起伏——散粒噪聲。p-n結(jié)注入的電流愈大,載流子的速度和數(shù)量的漲落也愈大,則散粒噪聲也就愈大。
③ 閃變?cè)肼暎?/f噪聲)
這種噪聲只有在低頻下才起重要作用,主要是來自于晶體缺陷、表面態(tài)或表面不穩(wěn)定性所引起的復(fù)合電流的漲落,其噪聲電流均方值與頻率f的α次方成反比,α值對(duì)同一種半導(dǎo)體而言是確定的,一般為0.8~1.5。
為了降低1/f噪聲,就需要提高晶體材料的質(zhì)量和改善工藝過程等。
降低高頻晶體管噪聲系數(shù)的基本措施就是:減小基極電阻rB;提高截止頻率fa;提高電流放大系數(shù)bo;選擇最佳的工作電流和信號(hào)源內(nèi)阻。
(2)JFET(含MESFET)的噪聲來源
JFET中產(chǎn)生噪聲的機(jī)理有三,即:
① 溝道熱噪聲
多數(shù)載流子在溝道電阻上的無規(guī)運(yùn)動(dòng) (熱運(yùn)動(dòng)),使得漏極電流或漏極電壓發(fā)生起伏,這也就是熱噪聲,它與溫度有關(guān), 而與頻率無關(guān)(白噪聲)。
② 誘生柵極噪聲
由于溝道電阻上的電壓起伏 (熱噪聲),再通過Cgs和Cds而感生柵極電壓或電流發(fā)生起伏,即誘生柵極噪聲,它與頻率有很大關(guān)系。這種噪聲在高頻時(shí)比較重要。
③ 擴(kuò)散噪聲
在短溝道JFET中將可能有電荷偶極疇的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng),這就可造成漏極電流或電壓的起伏,即擴(kuò)散噪聲。這種噪聲在微波MESFET中可起主要作用。
JFET的噪聲具有以下一些特點(diǎn):
首先,與BJT相比,JFET的噪聲要低得多 (因JFET中不存在少子產(chǎn)生、復(fù)合所引起的散粒噪聲 )。
其次,在不同頻段,JFET的噪聲成分不同,在低頻段主要是溝道熱噪聲;在高頻段主要是誘生柵極噪聲。對(duì)短溝道器件,則主要是偶極疇引起的擴(kuò)散噪聲。
(3)MOSFET的噪聲來源
產(chǎn)生噪音的機(jī)理主要有三種:
①溝道熱噪聲
這是來自于溝道的電阻(即1/gD),并且與工作狀態(tài)和溫度有關(guān),但與頻率無關(guān)(白噪聲)。
②誘生柵極噪聲
這來自于溝道的熱噪聲,并通過柵電容耦合到柵極、使柵電壓隨著溝道內(nèi)電勢(shì)分布的變化(熱噪聲)而產(chǎn)生起伏,即是溝道熱噪聲誘生出的柵極噪聲,是柵極回路中的噪聲源。誘生柵極噪聲在高頻時(shí)比較重要。
③1/f噪聲
這種噪聲主要是來自于Si-SiO2界面的界面態(tài),是一種低頻噪聲,并且此噪聲電壓隨著頻率的升高而近似反比例下降,故稱為1/f噪聲。
MOSFET的噪聲在低頻段,主要是1/f噪聲;在高頻段,主要是誘生柵極噪聲和熱噪聲;在中間頻段,則主要是的熱噪聲。
降低MOSFET噪聲的措施主要是:
a)減少表面態(tài)(采用Si界面態(tài)密度小的面,減少界面缺陷,即降低表面態(tài)電荷密度,采用埋溝結(jié)構(gòu)),以減小低頻噪聲;
b)提高fT,主要是增大gm和減小輸入電容Cin,以降低高頻噪聲;
c)減小寄生元件。
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