谈硅管与锗管的互换

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有些初学者在安装晶体管收音机时,往往由于手边没有与原图同类型的晶体管而感到为难。能不能将不同类型的硅、锗管相互代用呢?下面我们就来谈谈这个问题。

首先我们看看硅、锗三极管有哪些共同点和不同点。由于硅三极管和锗三极管的工作原理是相同的,而且都有完成放大和振荡的功能,这是它们能相互代用的基础。但由于在制造上它们所使用的材料和工艺上的差别,所以又存在一些不同点。下面从极性、输入特性和饱和压降三方面来说明。

一、极性:晶体三极管有PNP和NPN型之分。锗管中有PNP型的,也有NPN型的。例如3AX31是PNP型锗管,3BX3是NPN型的锗管。硅管中同样有NPN型也有PNP型。例如3DG6是NPN型,3CG21是PNP型。

如果极性相反的管子代用时,必须把供电电压反控,以保证发射结得到正向电压,集电结得到反向电压。与此同时也还要相应地把与本级线路有关的其他元件反接,这主要是指带有极性的电解电容器和晶体二极管。如果是相同极性的硅管和锗管互换,则只需重调直流工作点就可以了。

图1
图1 🔍原图 (646×327)

二、输入特性:在输入特性方面,不论是PNP型还是NPN型,只要是锗管其曲线形状大致如上图(a)所示;硅管的特性曲线大致如上图(b)所示。从两个曲线可以看出锗管的导通电压约在0.2~0.3左右,硅管约在0.7V左右。如果把硅管和锗管互换时,管子的工作点必须重新调整;否则代换后的工作点会偏移。

三、饱和压降:对共发射极接法的晶体管来说,集电极——发射极的饱和压降是指在晶体管进入饱和状态后,集电极与发射极之间的电压降。它的数值大小与饱和状态下的I\(_{c}\)有关,Ic数值大饱和压降数值也大。一般对于功率相同或集电极最大允许电流(I\(_{CM}\))相同的硅管和锗管来讲,锗管的这个饱和压降比硅管来得小。所以在同样的电源电压情况下锗管的动态范围来得大,效率高,这显然是锗管的一大优点。

在大电流或低电压的电路中,如果以硅管代换锗管,这个饱和压降参数要特别注意。例如在晶体管收音机的末级功率放大电路中,输出电流达几十到一百多毫安,这时如用硅管代换原电路中的锗管,应该尽量选用饱和压降小的管子,否则代换后容易产生失真。如果减小输出功率可以避免失真。

在收音机电路中硅、锗管互换前,首先要了解它们的各项参数是否大体相同,特别要注意新换上的管子在工作时的实际功耗应不超过其最大功耗,实际工作频率要小于其截止频率。

下面我们举例来说明硅、锗管的代用方法。下图是再生来复四管机的高放级电路。假设高放级PNP型锗管BG\(_{1}\)坏了,用NPN型硅管BG1'来代替,线路中记有“×”符号是将原线路在此处断开,虚线表示更换晶体管后的连接线。从下图中我们可以看出以下几点:(1)将R\(_{2}\)、R3连接处改接“地”(电源正极),BG\(_{1}\)'发射极接电源负端,R1接地端改接电源负端。(2)为使自动增益控制能正常工作,把倍压检波管D\(_{1}\)、D2反接。(3)两支锗二极管其中必须有一支更换为硅二极管。这是因为硅三极管的V\(_{be}\)比锗管高一些,约在0.7V。如仍用两个锗二极管,它们总共的正向压降只有0.6V左右,这样就会使得BG1'的基极被限制在这一点上,高放级就不能工作。改用硅、锗二极管各一个,其正向压降总共将提升到0.9V以上,用这个方法就可以解决更换中出现的这一矛盾。硅检波二极管较少,我们可以利用废的高频小功率管中的一个好的PN结来代替。线路更改后应注意重新调整偏流电阻R\(_{2}\)和再生电容C4。

图2
图2 🔍原图 (885×523)

至于收音机中前置低放和末级推挽的硅、锗管相互代用问题,根据上述互换原则就可以举一反三了,这里把特殊的问题谈一下。(1)前置低放用硅管代锗管时,由于硅管的特征频率f\(_{T}\)很高,约在100MHz以上,容易引起高频自激。如果更改后放大器产生不稳定现象,可在低放耦合电容器与低放管基极之间串联一支1~2KΩ的阻尼电阻即可。也可在晶体管集电极与基极之间接入一只几百微微法的电容。(2)末级推挽用两支硅管代替两支锗管时,因于硅管的饱和压降要比锗管大,为了避免失真,末级的最大不失真输出功率要小些。我们曾在一部六管外差式收音机上试验,前置低放级用3DG6代3AX21,末级用两支3DG12或3DK4代两支3AX22作推挽功放,效果尚好,没有产生自激和音量显著减小的现象。

关于收音机中硅管与锗管的相互代用,作为一种应急办法是切实可行的。但在有条件的情况下最好还是按原电路图选用晶体管。尤其是在较复杂的收音机电路或低电压的收音机中,按原电路图来选用管子,可以减少更改线路的麻烦,同时也能保证整机的性能。(李锦春 曾培基)