三極管工作中幾種常見故障及解決方案

常見故障一：三極管開路故障

開路故障，指的是c-e極、b-c極、b-e極之間斷開不能導通電流。

三極管開路故障可以是集電極與發射極之間、LS3A1A基極與集電極之間、基極與發射極之間開路，各種電路中三極管開路后的具體故障現象不同，但是有一點相同：電路中有關點的直流電壓大小發生了改變。

常見故障二：三極管擊穿短路故障

短路故障通常表現為c-e極短路、b-e或b-c極短路。

三極管擊穿故障主要是集電極與發射極之間擊穿。三極管發生擊穿故障后，電路中有關點的直流電壓發生改交。

常見故障三：三極管噪聲大故障

三極管在工作時要求它的噪聲很小，一旦三極管本身噪聲增大，聽到的聲音不純凈，發出“咔咔”或“嘶嘶”聲時，放大器即出現噪聲大故障。三極管發生這一故障時，一般不會對電路中直流電路的工作造成嚴重影響。

下面列舉幾種常見的三極管噪聲產生原因和解決方法：

（1）雙極型晶體管的噪聲來源

晶體管本身產生的噪聲，與p-n結二極管的噪聲類似（因為它們都是少數載流子工作的器件），也主要有三種，即熱噪聲（Johnson噪聲）、散粒噪聲和閃變噪聲（1/f噪聲）。熱噪聲和散粒噪聲都是與頻率無關的白噪聲。

① 熱噪聲

這是由于載流子的熱運動而產生的電流起伏及其在電阻上產生的電壓起伏。因此，熱噪聲既與溫度T有關，也與電阻R有關。

對于BJT，各個區域材料的體電阻以及各個電極的接觸電阻都將會產生熱噪聲，但是BJT的熱噪聲主要是來自于數值較大、處于輸入回路中的基極電阻rb。

因此降低BJT熱噪聲的主要措施就是減小基極電阻，提高基區摻雜濃度和增大基區寬度。

② 散粒噪聲

這是正偏p-n結注入的少數載流子，由于不斷遭受散射而改變方向，同時又不斷復合、產生，所造成的一種電流、電壓起伏——散粒噪聲。p-n結注入的電流愈大，載流子的速度和數量的漲落也愈大，則散粒噪聲也就愈大。

③ 閃變噪聲（1/f噪聲）

這種噪聲只有在低頻下才起重要作用，主要是來自于晶體缺陷、表面態或表面不穩定性所引起的復合電流的漲落，其噪聲電流均方值與頻率f的α次方成反比，α值對同一種半導體而言是確定的，一般為0.8~1.5。

為了降低1/f噪聲，就需要提高晶體材料的質量和改善工藝過程等。

降低高頻晶體管噪聲系數的基本措施就是：減小基極電阻rB；提高截止頻率fa；提高電流放大系數bo；選擇最佳的工作電流和信號源內阻。

（2）JFET（含MESFET）的噪聲來源

JFET中產生噪聲的機理有三，即：

① 溝道熱噪聲

多數載流子在溝道電阻上的無規運動 （熱運動），使得漏極電流或漏極電壓發生起伏，這也就是熱噪聲，它與溫度有關, 而與頻率無關（白噪聲）。

② 誘生柵極噪聲

由于溝道電阻上的電壓起伏 （熱噪聲），再通過Cgs和Cds而感生柵極電壓或電流發生起伏，即誘生柵極噪聲，它與頻率有很大關系。這種噪聲在高頻時比較重要。

③ 擴散噪聲

在短溝道JFET中將可能有電荷偶極疇的產生和運動，這就可造成漏極電流或電壓的起伏，即擴散噪聲。這種噪聲在微波MESFET中可起主要作用。

JFET的噪聲具有以下一些特點：

首先，與BJT相比，JFET的噪聲要低得多 （因JFET中不存在少子產生、復合所引起的散粒噪聲 ）。

其次，在不同頻段，JFET的噪聲成分不同，在低頻段主要是溝道熱噪聲；在高頻段主要是誘生柵極噪聲。對短溝道器件，則主要是偶極疇引起的擴散噪聲。

（3）MOSFET的噪聲來源

產生噪音的機理主要有三種：

①溝道熱噪聲

這是來自于溝道的電阻（即1/gD），并且與工作狀態和溫度有關，但與頻率無關（白噪聲）。

②誘生柵極噪聲

這來自于溝道的熱噪聲，并通過柵電容耦合到柵極、使柵電壓隨著溝道內電勢分布的變化（熱噪聲）而產生起伏，即是溝道熱噪聲誘生出的柵極噪聲，是柵極回路中的噪聲源。誘生柵極噪聲在高頻時比較重要。

③1/f噪聲

這種噪聲主要是來自于Si-SiO2界面的界面態，是一種低頻噪聲，并且此噪聲電壓隨著頻率的升高而近似反比例下降，故稱為1/f噪聲。

MOSFET的噪聲在低頻段，主要是1/f噪聲；在高頻段，主要是誘生柵極噪聲和熱噪聲；在中間頻段，則主要是的熱噪聲。

降低MOSFET噪聲的措施主要是：

a）減少表面態（采用Si界面態密度小的面，減少界面缺陷，即降低表面態電荷密度，采用埋溝結構），以減小低頻噪聲；

b）提高fT，主要是增大gm和減小輸入電容Cin，以降低高頻噪聲；

c）減小寄生元件。