怎样选用功放级晶体管

在晶体管OTL、OCL高传真扩音机的功放电路中，各级晶体管都是直接耦合的。只要其中一只晶体管出故障，就会使整个电路工作不正常，严重时会一连烧坏许多管子。所以在制作扩音机功放部分时，应对各级晶体管进行挑选。这有两方面的意义：第一，业余爱好者手中的晶体管，尽管和电路中要求的管子型号一致，但由于制造工艺及质量上的原因，参数差别可能很大，不一定能满足原电路要求，不能盲目使用；第二，业余爱好者手中的晶体管，尽管型号与原电路型号不同，但在电参数上却可能完全满足电路要求，不一定需要去另买管子。爱好者要想学会灵活自如地挑选晶体管，应掌握如下两项本领：①清楚地了解不同功率、不同电路形式的扩音机对各级管子提出的要求；②学会在业余情况下利用简单仪器挑选、测试管子参数的方法。

对功放级的晶体管，需要考虑的几个主要参数有：反向击穿电压BV\(_{ceo}\)、最大集电极电流Icm、最大集电结损耗功率P\(_{cm}\)、共发射极短路电流放大倍数β。

图1是一个普通的OTL功放电路。调整电位器W\(_{1}\)，使A点电压为EC／2；调整W\(_{2}\)，使整机静态电流为15～20毫安。当输入电压有效值为1伏时，输出功率为5瓦。下面我们对这个电路进行一些简单计算，就可以推导出对各管的要求。对其它类似电路，原则是一样的。

1．大功率管的选择：图1中BG\(_{6}\)、BG7为末级输出大功率管，对它们的BV\(_{ceo}\)的要求是大于电源电压EC。考虑到市电电压波动时会使E\(_{C}\)变化，而且工作时管子温度升高会使BVceo下降，所以一般应选取BV\(_{ceo}\)≥1.2EC。

功放电路工作时，瞬时流过大功率管的最大集电极电流为E\(_{C}\)／2RL，这就要求末级大功率管能供给这样大的电流，而且这时β值不应有太大的降低。否则前面的晶体管会负担过重。晶体管手册中给出的I\(_{cm}\)参数，是指当IC=I\(_{cm}\)时，β值已下降到原来的0.707或0.5倍，所以实际选取功放管时，至少应满足Icm=E\(_{C}\)／2RL。最好取I\(_{cm}\)＞EC／2R\(_{L}\)的管子。

末级晶体管在集电结上产生的最大损耗功率，一般为输出功率的1／5～l／4。晶体管手册中给出的P\(_{cm}\)值，是把晶体管安装在规定尺寸的散热器上测得的数值。考虑到实际运用时受散热条件限制，一般在业余条件下应选取Pcm＞P\(_{o}\)。式中Pcm代表最大损耗功率，P\(_{o}\)代表扩音机额定输出功率。即使这样选取，在实际使用时还应给晶体管加上合适的散热器，并应保持良好的通风、散热条件。

对末级大功率管的β值要求不高。当然β值越大越好。有一些业余品大功率管，当I\(_{C}\)较大时β值下降很多，这类管子不宜使用。对于图1电路来说，可在IC=E\(_{C}\)／2RL的条件下测试一下大功率管的β值，只要β＞15，并且此值比在I\(_{C}\)=100～200毫安条件下测试的β值没有太大的降低，管子就完全可以使用。若发现两只大功率管β值不一样，BG6应选用β值较大的一只。

综上所述，对图1中BG\(_{6}\)、BG7管的要求应该是：BV\(_{ceo}\)≥1.2EC=1.2×24≈30伏；I\(_{cm}\)≥EC/2R\(_{L}\)=24／2×8=1.5安；Pcm≥P\(_{o}\)=5瓦；当IC=1.5安时，β＞15。根据这些要求，再参照晶体管手册，显然可知大功率管BG\(_{6}\)、BG7可在国产的3DD4～7、3DD101～103、3DD12、3DD15、DD02、DD03等型号中选取。

2．BG\(_{4}\)、BG5的选择：图1中，BG\(_{4}\)与BG6、BG\(_{5}\)与BG7分别复合连接，组成一对β值很大的互补管。因此，对BG\(_{4}\)、BG5的耐压要求与BG\(_{6}\)、BG7一样，其条件也是BV\(_{ceo}\)≥1.2EC。

由于BG\(_{4}\)、BG5的集电极电流约等于BG\(_{6}\)、BG7的基极电流，所以在计算管子的I\(_{cm}\)时应满足Icm5≥E\(_{C}\)／2RL·β\(_{7}\)，Icm≥E\(_{C}\)／2RL·β\(_{6}\)。

在计算BG\(_{4}\)、BG5允许的集电结最大功耗时,因为BG\(_{4}\)、BG5的P\(_{cm}\)大约为BG6、BG\(_{7}\) Pcm的1／β倍，所以BG\(_{4}\)、BG5的P\(_{cm}\)可用下式求出：Pcm＞（1／20～1／15＞P\(_{o}\)。显然，BG6、BG\(_{7}\)的β值越大，BG4、BG\(_{5}\)的工作就越轻松，对Pcm的要求可以低得多。

对BG\(_{4}\)、BG5的β值要求不太高，只要大于20即可。图1中，设β\(_{6}\)=β7=30，则对BG\(_{4}\)、BG5的要求为：BV\(_{ceo}\)≥1.2EC=1.2×24≈30伏；I\(_{Cm}\)≥EC／2R\(_{L}\)·β=24／2×8×30=50毫安；Pcm≥P\(_{o}\)／20＝5／20=0.25瓦；β≥20。于是，BG4可在中功率管3DG、3DK型晶体管中挑选；BG\(_{5}\)可在中功率3CG、3CK型晶体管中挑选。

3．选择恒压源晶体管BG\(_{3}\)：BG3与R\(_{9}\)、R10及W\(_{2}\)组成一个恒压源，给末级输出管提供起始电流，使之工作于甲乙类状态。这一级还兼起温度补偿作用。对此管要求最低，可选用β＞2D、BVceo≥10伏的3DG型晶体管。

4．BG\(_{2}\)、BC1的选取：BG\(_{2}\)是电压放大管，它给后面的复合管提供基极电流。此管一般在大动态情况下工作，因此静态电流不宜太小。图1中选择BG2的静态电流I\(_{CQ2}\)=10毫安，这样以来，即使后面复合管的β值小些，也不致于引起过早削波。为了避免在极限状态下使用，对BG2的要求应和BG\(_{4}\)一样。

BG\(_{1}\)可选用BVceo≥E\(_{C}\)、β≥40的3CG或3CK型的PNP硅小功率管。

读者如果制作的是OCL扩音机，对功放部分晶体管的计算方法及要求基本相同。只是在计算时电源电压E\(_{C}\)值应为正、负电源电压之和。

光懂得对晶体管的要求还不够，在业余条件下，还要学会估测你手中晶体管的各项有关参数，使用起来才放心。

如果你买的是正品晶体管，以上参数可从晶体管手册或产品说明书中查到，比较好办。如果你买到的是业余品管或标记不清的晶体管，就只能凭经验观察或用仪器测试了。

1．凭经验估测有关参数：P\(_{cm}\)和Icm两项参数在业余条件下是不容易测试的，但可以从管子的外形上大致估计一下。目前国产中、小功率管的封装形式主要有超小型陶瓷封装、塑料封装及金属封装三类。

超小型陶瓷封装的晶体管（俗称“芝麻管”），一般P\(_{cm}\)≤l00mW，Icm≤20mA。常见的型号3DG13、3DK1、3CG1等；塑料封装的小功率管，一般P\(_{cm}\)＜200mW，Icm≤30mA。常见型号有：3DG57、3DG201、 3DG202、3CG21等；金属封装的硅晶体管常见的有两种；一种管帽直径为4.8毫米，这类管一般P\(_{cm}\)≤300mW，Icm≤50mA。型号有3DG6、3DG4、3DG8、3DK2、3CG2等。以上这三种晶体管只适用于小电流、小功率场合；另一种金属封装的晶体管，管帽直径为8.4毫米，一般用来封装P\(_{cm}\)≥500mW、Icm≥50mA的中功率管。国产硅高频管3DG12、3DG83、3CG3、3CG5、3CG22和开关管3DK4、3DK8、3DK9、3CK3、3CK10等都采用这种封装法。至于塑料封装的中功率管，目前生产的有3DG204、3CG204等，这类管子在市面还不多见。如果参数符合要求，可将上述各类中、小功率管子用于功放电路复合管的第一只位置，或用作电压放大管。如图1中的BG\(_{4}\)、BG5、BG\(_{2}\)。

大功率管现在见到的一般均采用金属封装。常见的是菱形（F形）的，分F—1、F—2、F—3等型号。可以从它们的几何尺寸来区分：F—1型管的两个固定孔中心距为23毫米，一般用来封装P\(_{cm}\)为5～10瓦、Icm为0.5～1.5安的大功率管。如3DD4、DD01、3DA1、3CA1等；F—2型管两个固定孔的中心距为30毫米，一般用来封装P\(_{cm}\)为20～50瓦、Icm为2～6安的大功率管。如3DD15、3DD301、3DD102、DD03等；大于50瓦的晶体管一般用F－3（固定孔距为36毫米）或G形封装。

2．用简单仪器粗测晶体管参数：前面曾提到过，由于生产工艺的限制，即使同一型号的晶体管，它们的参数也可能差别很大。所以在有条件时，对所用晶体管的BV\(_{ceo}\)及β等参数还应测试一下，以做到心中有数。

读者如果有条件，可用晶体管特性曲线图示仪测试BV\(_{ceo}\)、β值等参数。本文只讲讲在业余情况下的测试方法。

图2是晶体管基极开路时集——射极之间反向电压、电流的关系曲线。可以看出，当V\(_{ce}\)小于BVceo时，晶体管c—e极之间只有反向穿透电流I\(_{ceo}\)，对硅管来说其大小只有微安数量级，大功率锗管也不超过2～3毫安。当Vce高到大于BV\(_{ceo}\)时，晶体管被反向击穿（一次击穿），这时如果不控制集电极电流的增加，管子的功耗将很快超过Pcm值而使管子产生热击穿（二次击穿）现象。一次击穿后的晶体管，当反向电压降低后可以自行恢复；而二次击穿后晶体管就失效了。我们就是利用晶体管的这个特性，给它加上反向电压，并控制反向电流大小，测出BV\(_{ceo}\)值。图3是一个测试BVceo的简单电路，可测量BV\(_{ceo}\)小于50伏的晶体管。对BVceo大于50伏的晶体管，由于电压表的分流作用，读数会偏低，此时应使用更高的电压E\(_{c}\)，才能较准确地测量图中R1为限流电阻，可用下式计算：R\(_{1}\)=Ec/I\(_{ce1}\)。Ice1是我们要限制的测试时的最大反向电流。测大功率管时，I\(_{ce1}\)可取3～5mA；测中、小功率管时，Ice1可取0.2～0.3mA。所用直流电压表或万用表的直流电压档的内阻应高一些，最好采用大于10千欧／伏的，以降低测量误差。从图中可以看出，即使晶体管耐压很低，由于有R\(_{1}\)的限制，最大反向电流也不会超过Ice1，就不会烧管子。此时直流电压表的读数就近似为管子的耐压值BV\(_{ceo}\)。测试时电压表应放在大于Ec的量程上。当电路接通后，如果指示太小，可逐档降低量程，直到能读准确为止。

如果被测管是PNP型管，应把图3中发射极与集电极的位置互换一下。这个电路也可以测整流二极管的耐压，测量时只要把待测三极管换为二极管（二极管正极接地，负极接电压表）就行了。

在业余情况下如何测β值呢？我们知道，β值就是晶体管共发射极电流放大倍数，定义为β=ΔI\(_{c}\)／ΔIb。在业余情况下，可测量晶体管的直流放大倍数β-，β值实际上是与β-值近似的。图4为一测量β-的简单电路，E\(_{c}\)可取4～10伏的直流电源，调整W，使表头m1指示为测量条件所要求的集电极电流，电流表头m\(_{2}\)的指示就是这时的基极电流Ib，于是可通过下式计算出β-,β-=I\(_{c}\)／Ib。

功放电路中使用的P\(_{cm}\)≤300mW的小功率管，可在Ic＝1～3mA的条件下测试。P\(_{cm}\)在0.5～1W的中功率管，可在Ic=20～50mA条件下测试。大功率管应该在I\(_{c}\)=100～200mA和Ic＝E\(_{c}\)／2RL条件下测试，后一条件下测得的β-值不应比前一条件测得的降得太多。用I\(_{c}\)=Ec／2R\(_{L}\)条件测量时，电流较大，例如对图1电路来说，Ic就等于1.5安。这就要求测试用电源能供出这样大的电流。测试时间要短，因这时大功率管的功耗已不小了，必要时应加散热片，以防烧坏管子。如果手头没有大量程电流表，比如一般万用表只有1安或500毫安档，那么也只好在这种条件下测试了。如果没有两个电流表，可不用m\(_{2}\)表，当调整电位器W使m1为所要求的电流值后，断开E\(_{c}\)，用欧姆表测一下R与W串联后的阻值，则Ib=（E\(_{c}\)-0.7）／（R＋W）。式中0.7伏是硅晶体管导通时基极与发射极之间的正向电压。如果是锗管，此值为0.2伏或可忽略不计。

电阻R及电位器W取值和测试条件有关。当β为20～200时，可用下式计算：R＝20E\(_{c}\)／Ic，W＝\(\frac{200E}{_{c}}\)Ic-R。例如，使用E\(_{c}\)=10伏来测小功率管，要求在Ic＝1毫安条件下测试，设管子β值在20～200之间，则R＝200千欧，W=1.8兆欧。实际上R可选标称值200千欧，W选标称值2.2兆欧。在I\(_{c}\)=20毫安测试中功率管时，可算出R＝10千欧，W＝90千欧，可取标称值R=10千欧。W=100千欧。注意，每测一只管子前都应把W放在阻值最大位置，电路接通后再慢慢调节W，直到满足要求为止。

如果测试的是PNP型管，应当将电源正负极对调，电流表的表笔也应对调。

实践证明，在业余制作、调试晶体管高传真扩音机时，遇到的大多数问题是因为晶体管不合格而引起的。所以对初学安装扩音机的爱好者来说，事先测试一下晶体管是非常必要的。(刘抗孙)