1.2 晶体管

晶体管是电子线路中最简单的有源元器件，也是最简单的放大器的最基本的元器件。在实际应用中，需要注意晶体管的哪些参数才能得到性能更好的电子线路呢？

首先要分清应用的需求，是线性状态还是开关应用？是高频还是低频？是小信号还是功率处理？不同的应用对晶体管的性能有不同的要求。

1.2.1 共发射极电流增益（hfe）多大为好？

共发射极电流增益hfe是晶体管的主要参数之一。对于小信号晶体管来说，hfe可以从数十倍到数百倍。从放大电路开环增益的角度考虑，晶体管的hfe越大则开环增益就越高，因此选用hfe高的晶体管将有利于提高单级放大器的开环增益。

但是在过去，由于晶体管的制造水平的限制，所以hfe大的晶体管不仅很难制造，而且极容易产生自激振荡，因此其放大电路中多采用hfe为50～80的晶体管，这样就极大地限制了晶体管放大电路的性能。这样的参数选择一直保留在电子技术基础的教材中。

随着晶体管制造技术的提高，小信号晶体管的hfe轻而易举地超过100、达到200以上也是常见的，最重要的是这种高hfe的晶体管不会造成放大电路的自激振荡。放大电路中晶体管的hfe选择为150～200，则相同电路的开环增益就可以提高3倍左右，即使按100选择，也会明显提高晶体管放大电路的性能。

1.2.2 开关的应用

晶体管最简单的应用就是作为开关，如驱动继电器、驱动无刷电动机、驱动器其他开关电路等。对这样的开关应用，如果开关频率不高，则只要耐压、额定电流、hfe（β值）能满足要求即可；如果开关频率比较高，则需要考虑晶体管的开关参数。还需要注意的是，用作开关状态时，为了尽快关断晶体管，需要从基极将基区中的少数载流子抽出，或者采用基极反偏（需要反向电压，电路将变得复杂），或者在基极、发射极之间并联一个电阻，如果是小信号晶体管则这个电阻可以选为10kΩ。

1.2.3 线性应用

对于线性应用，为了尽可能地降低由于晶体管而造成的非线性失真，要求晶体管的输出特性要尽可能等间距，也就是要求hfe随集电极电路变化得越小越好，如图1-7所示。

在图1-7中，集电极电流为-1 ～ -50mA。晶体管的直流电流增益几乎与集电极电流无关，这样的特性可以保证，由这种特性晶体管构成的放大器在没有负反馈条件下可获得非常好的线性度。

如果晶体管的直流电流增益随集电极电流变化得很大，则不适合于大信号的线性放大器电路。这种特性如图1-8所示。

在线性放大电路中，这种电流增益与集电极电流特性只能在很窄的电流范围内工作才能保证电路的线性度，如小信号放大电路。如果这种特性的晶体管应用于线性功率放大器，则将导致比较大的非线性失真。这是在线性电路应用中需要注意的，不能随便使用某一个晶体管。同样，要想了解一个晶体管的特性，就必须看其特性曲线，没有特性曲线的数据不是完整的数据，这也是国产晶体管失败的原因之一。

1.2.4 高频应用

在高频应用中，晶体管的频率特性是必须考虑的因素。通常，体现晶体管频率特性的参数是晶体管的截止频率fT。需要注意的是，当频率高到一定程度时，晶体管的共发射极电流增益hfe将随频率的上升而下降。当晶体管的共发射极电流增益hfe随频率的上升而下降到1

时对应的频率就是这个晶体管的截止频率fT。晶体管的共发射极交流电流增益为：

其中，hfe（AC）、f分别为晶体管的共发射极交流电流增益、晶体管的工作频率。需要注意的是，式中的hfe（AC）只能小于或等于共发射极直流电流增益hfe（DC）。

在截止频率fT下，一般的放大电路将没有电压增益。因此在实际应用中，频率要远远低于截止频率才能保证晶体管的交流电流增益与其直流电流增益接近或相等。如果一个晶体管的截止频率fT为100MHz、hfe为100，则要维持该晶体管的共发射极交流电流增益近似于直流电流增益，其工作频率须低于1MHz。从这个结论可以看到，截止频率为100MHz的晶体管的实际可以工作的频率很难超过10MHz，特别是为了获得高的共发射极电流增益时，可工作的频率将更低，因此像S9011、3DG6一类普通用途的小信号高频晶体管的实际工作频率并不是很高。而像截止频率为1MHz的低频、大功率晶体管的实际工作频率很难超过50kHz，也就是说，采用低频、大功率晶体管制作的功率放大器的带宽很难超过集成功率放大器的100kHz。这就是采用分立元件的音频功率放大电路的性能不如集成功率放大器的主要原因之一。

从以上分析可以看到，采用共发射极电路的放大电路时，需要晶体管的截止频率要远高于实际的工作频率，以保证电路的性能。因此在频率超过视频（6MHz）的高频应用中，最好选择截止频率更高的晶体管，至少要用S9016或S9018。

1.2.5 功率应用

当晶体管处理的电流超过1A时，如线性稳压电路、音频功率放大电路、开关功率变换，以及驱动无刷电动机、继电器线圈等，晶体管需要处理比较大的功率，承受比较大的电压和电流。在这样的工作状态下，需要晶体管具有所需要的更大的集电极耗散功率、更高的耐压和更大的额定电流，这时的晶体管就成为了功率晶体管。在小信号晶体管的基础上，功率晶体管还显现出晶体管在小信号电路中的很多不需要考虑的因素。因此，功率晶体管需要特殊分析。