在开展无线电活动中,经常遇到如何选用晶体管的问题,这里,向读者介绍这方面的基本知识。
根据各种设备及电路的性能、要求不同,我们应该合理地选用晶体管。“大材小用”会造成浪费,但是使用不合要求的管子,会使整个设备的性能达不到要求,也是一个浪费。
在选择晶体管时,根据用途不同,一般应考虑下列几个主要因素:1.频率;2.集电极最大耗散功率;3.电流放大系数;4.最大反向击穿电压;5.稳定性。
1.晶体管的频率参数常见的有f\(_{T}\)(特征频率)、fα(共基极截止频率)和f\(_{β}\)(共发射极截止频率)三种,晶体管手册中大都采用fT。我们应选取f\(_{T}\)比工作频率高两倍以上的管子,即fT≥3f(f为工作频率)。例如一般收音机的高放或变频可用3AG1B—E,3AG11—14,3AG22—27,3DG6A—D等,中频可用3AG21,3AG71B,3AG72等。当然也可用f\(_{T}\)更高的。但是fT高的一般价钱较贵些,况且频率高到一定程度之后,再高它的效果就不显著了,所以不要单纯选用频率太高的管子。
2.至于输出功率,因同一管子由于电路不同它的输出功率也不同,故一般在晶体管特性表上没有标出,而只标出集电极最大耗散功率P\(_{CM}\)。对于甲类功率放大电路,一般要选用PCM大于最大输出功率两倍即P\(_{CM}\)≥3P0(P\(_{0}\)为最大输出功率)。对甲乙类推挽功率放大电路应选PCM≥\(\frac{1}{3}\)P\(_{0}\)~1;5P0)。一般的前置放大级由于功率都很小,常见的低频管的P\(_{CM}\)都远大于这一值,故不考虑这参数。
3.共发射极电流放大系数β常希望大一点,但是也并不是越大越好,一般可选用40~100之间。β太高了容易引起自激振荡。何况一般β太高的管子工作多不稳定,受温度的变化影响很大。
另外,对整个机器来说还应该考虑前后各级配套,综合利用。例如前级用β较高的管子,后级就可用β较低的管子。如后级用β较高的管子,那末前级就可用β较低的管子。
在一些对称电路(如推挽电路,差分电路等)中不但要考虑β的大小,还要照顾两臂电路中两管的对称性,即两管的β及I\(_{ceo}\)尽可能选用相同的,否则会出现失真的现象。
4.最大反向击穿电压,在晶体管特性表中常给出有三种耐压值;BV\(_{CBO}\), BVCEO,及BV\(_{EBO}\)。但在一般低功率设备中如收音机、小功率放大器等,最主要的是BVCEO,也就是基极开路时,加于集电极与发射极之间的最大反向电压。在一些脉冲电路中,例如电视机的同步电路中还要考虑BV\(_{EBO}\)(集电极开路时加至基极与发射极之间的最高反向电压)。
所用管子的BV\(_{CBO}\)应选得大于电源电压,而用变压器等电感元件作负荷时要比所用电源电压大一倍以上,即BVCEO≥2E\(_{0}\)(E0为电源电压)。例如用6伏的电源,就要选用其BV\(_{CEO}\)≥12伏的管子。又如简易电视机上的末级视放,一般电源电压用70伏左右,那末得选用BVCEO≥140伏的管子。
5.稳定性,影响晶体管稳定性的因素很多,但一般可根据I\(_{ceo}\)(穿透电流)的大小和变化来大致判别。尤其是对温度的稳定性。一般稳定性好的管子,穿透电流都较小,且数值稳定。如果用万用表“电阻挡”(R×100或R×1K)来判别穿透电流,稳定性好的管子电阻就大,且很少变化;如果表针逐渐向电阻小的方向移动,说明该管稳定性不好,表针移动大的管子就不能用。试验时可以用手捏住管壳,使管子温度上升,这样可以看得更清楚。
以上所说的是指一般电路(例如收音机及自动控制的常用电路)中所要考虑的问题,在高速开关电路中还要考虑开关时间,集电极饱和压降等,这里就不详细介绍了。
另外,要指出的一点是,一个管子不能同时用到最大集电极电流和最大允许电压,否则其消耗功率将超过其最大耗散功率P\(_{CM}\)。
现在以一般超外差式收音机为例,谈谈晶体管的选用。
变频管及高放管,由于功率很小主要是考虑f\(_{T}\),如供电电压较高时(例如12伏以上)还要考虑耐压问题。如在9伏以下,一般高频管的耐压都足够了。一般广播收音机的接收频率是从535千赫——1.6兆赫(中波)和4—12兆赫(短波),故中波时可选fT≥1.6 ×3兆赫即f\(_{T}\)≥4.8兆赫;短波的可选fT≥3×12兆赫即fT≥36兆赫。这样,中波混频管可用3AG1B—3AG1E,3AG11—3AG14,3AG22—28,3AG42—44。硅管可用3DG6等。短波的可用3AG1D—3AG1E,3AG12—3AG14, 3AG24,3AG26—3AG28,3AG42—3AG44和3DG6等。
中放管要求工作于465千赫,故可用3AG1B、3AG21—23、3AG71B及3AG72等。当然用于高放及混频的管子也可用于中放。
一般末前级由于频率低、功率小,故一般的低频管都能用。
末级功率放大要考虑的主要是集电极最大耗散功率和基极开路时集电极与发射极反向击穿电压BV\(_{CEO}\)。一般晶体管收音机的最大额定输出功率在50毫瓦—100毫瓦左右。如在50毫瓦左右的一般小功率低源管都可以用;输出功率稍大的可用3AX1—5,3AX14,3AX31A—C,3AX71;输出功率100毫瓦以上的可用3AX81A—C。
如果管壳上没有型号,可以用下述简便的方法大致测出管子的主要参数值。

穿透电流I\(_{ceo}\)可以用图①的方法测出。R为3~5千欧左右,作保护用,万用电表可放在1~3mA档。一般锗小功率低频管的Iceo约在1mA以下,高频管应在0.5mA以下。I\(_{ceo}\)如不稳定则表示该管工作不稳定。
集电极—发射极反向击穿电压可用电压表在图②的ec两点测定。此电路中,要求选用内阻较高的电压表(如每伏20KΩ的)。另外图中限流电阻的大小还要与电源相配合,例如,电源为45V时,电阻为45K;电源为250V时,则电阻用250K。这样使流过发射极、集电极的电流约为1mA。用图②的电路测出的电压值稍低于真正的BV\(_{CEO}\),因此在一般使用上不会出现问题。

至于β值的大致测量方法如下:如图③那样接好,毫安表可用万用电表的3~5毫安档。R用100K。先不按下按钮开关K,晶体管无基极电流,这时毫安表中量出的是管子的I\(_{ceo}\),即穿透电流。然后按下K,结晶体管一个基极电流,其值为EC-V\(_{be}\)100K,对锗管来说Vbe约为0.2伏,可略去不计,这时基极电流为E\(_{C}\);100K。再记下这时的集电极电流Ic。那么该管的β≈\(\frac{I}{_{C}}\)-IceoE\(_{C}\)/100,电流单位为mA,EC单位为伏。如果是硅管,电源电压及表头极性要反过来,同时由于硅管的V\(_{be}\)较高,约为0.7伏左右,故不宜忽略。但其Iceo极小可忽略,这时其β≈I\(_{C}\);EC-0.7/100=\(\frac{I}{_{C}}\)EC-0.7×100。例如量一个锗管,E\(_{C}\)为3V,未按K时的集电极电流(Iceo)为0.2mA;按下K后I\(_{C}\)=3.2mA。那么β≈3.2-0.2;3/100≈33×100=100。测量某一NPN硅管,量得IC等于1.2mA,则其β≈1.2;3-0.7×100=1.22.3×100≈50。

至于集电极最大耗散功率P\(_{CM}\)可以根据外形大小来大致判别。例如一般收音机中常用的小功率管(PCM=100~500mw),长柱形的直径约4~6毫米左右,中功率的如3AX61~63,其直径约在12毫米左右,它的P\(_{CM}\)约为500mw—1W左右。一瓦以上的管子,其直径大多大于15毫米,如3AD6以上的管子。(成诚)