人们把用锗单晶制成的晶体管称为锗晶体管(简称锗管),把用硅单晶制成的晶体管称为硅晶体管(简称硅管)。不论是锗管或硅管,它们的工作原理是相同的。锗管和硅管都有PNP和NPN两种类型;从功能上分又有低频管、高频管、开关管等之分;如果从输出功率上分,又有小功率管和大功率管等之分。而不同类型的晶体管在特性上都有一定差异。锗管和硅管由于原材料不同和制造工艺的差别,使得这两大类管子在特性上有很多不同之处。下面我们分别从输入特性、去穿电压、温度特性等方面说明它们特性上的不同以及这些特性对一般使用的影响。
一、输入特性
晶体管的输入特性是指发射极——基极电压与基极电流之间的关系。图1(a)是典型锗管的输入特性曲线,图1(b)是典型硅管的输入特性曲线。比较图1(a)和图1(b)不难看出:锗管输入电压(V\(_{BE}\))在0.2~0.3伏时,便有较大的输入基极电流,这时管子开始导通,而硅管的导通电压则约在0.6~0.7伏。输入特性上导通电压的差异是锗管与硅管的最明显的标志。因此测量输入特性就能准确区分晶体管是锗管还是硅管。正是由于锗管和硅管的输入导通电压不同,所以在电路上同极性的锗管与硅管互换时,静态工作点电流必须重新调整。

二、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。它的数值大小与晶体管的电流大小有关。一般对于功率相当或I\(_{CM}\)相同的锗管和硅管来讲,锗管的饱和压降比硅管要小。所以在同样的电源电压情况下锗管的动态范围大,效率高,这是锗管的一大优点。所以在低电压、大电流的功率放大电路直用锗管。例如用一节1.5伏于电池作电源的晶体管收音机末级功放管就必须用锗管才能胜任,如果用硅管的话,则由于饱和压降大使得输出功率太小。
三、击穿电压
我们知道晶体管的常用击穿电压参数有三个:①BV\(_{CBO}\),这是指发射极开路、集电极一基极间反向击穿电压;②BVCEO,这是指基极开路、集电极—发射极间反向击穿电压。有时也用BV\(_{CER}\),这是指基极—发射极串联电阻时,集电极—发射极击穿电压;③BVEBO,这是指集电极开路,发射极—基极反向击穿电压。一般同类型的硅管与锗管相比,硅管的前两个击穿电压都要比锗管高。硅管的BV\(_{CBO}\)一般在几十伏至几百伏,高至上千伏。但锗管的BVCBO一般最高只能做到几十伏至百伏左右。所以在电源电压比较高的应用场合,最好选用硅管。
但是BV\(_{EBO}\)与上述情况有所不同,由于绝大多数硅管采用平面扩散工艺,使得硅管的BVEBO大多在5~7伏之间。而锗低频管都采用合金工艺,其BV\(_{EBO}\)一般可达到几十伏。锗高频管和开关管大多采用合金扩散工艺,其BVEBO只有1伏左右。在开关电路中,当发射极一基极间的信号反峰电压较高时,应注意BV\(_{EBO}\)的数值是否满足要求,初学者往往以为硅管击穿电压高而忽视BVEBO的数值。另外,由于硅管的BV\(_{EBO}\)电压大多在5~7伏左右,又由于硅管的输入特性较徒直,可以利用这一特性来代替5~7伏的小功率稳压管。
四、温度特性
晶体管内部P-N结允许承受的最高温度称为最大允许结温T\(_{jM}\)。一般硅管的TjM在150~175℃,锗管的T\(_{jM}\)在75~90℃之间,显然硅管的TjM要比锗管高得多,所以允许硅管工作在较高的环境温度里。在实际使用中,为了保证管子不超过最高结温,在功率相同的条件下锗功率管所用的散热片比硅功率管所用的散热片要大一些。
环境温度与晶体管的漏电流的关系很密切。一般说来,硅管的反向漏电流要比锗管的反向漏电流小得多。例如,硅高频小功率管3DG6的I\(_{CBO}\)≤10nA(0.01μA),而锗高频小功率管3AG1的ICBO≤7μA,两者相差达700倍之大!漏电流小是硅管的很大优点。当温度升高时,对锗管来说,环境温度每升高10℃,I\(_{CBO}\)大约增加一倍。对硅管来说,环境温度每升高12℃,ICBO大约增加一倍。尽管两者随温度增加速率相近但是由于硅管的漏电流非常小,所以即使温度上升几十度,漏电流的数值仍比较小,对电路正常工作影响不大,所以硅管比锗管具有更好的高温性能。
综上所述,了解了锗管和硅管的特性差异,在选用时可以更加合理,做到扬长避短,物尽其用。(李锦春)