常見故障一(yī):三極管開路故障
開路故障,指的是(shì)c-e極、b-c極、b-e極之間斷開不能導通(tōng)電流。
三極管開路故障可以是(shì)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(zhōng)三極管開路後的具體(tǐ)故障現(xiàn)象不同,但是(shì)有(yǒu)一(yī)點相(xiàng)同:電路中(zhōng)有(yǒu)關點的直流電壓大小(xiǎo)發生了改變。
常見故障二:三極管擊穿短路故障
短路故障通(tōng)常表現(xiàn)為(wèi)c-e極短路、b-e或b-c極短路。
三極管擊穿故障主要(yào)是(shì)集電極與發射極之間擊穿。三極管發生擊穿故障後,電路中(zhōng)有(yǒu)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(zài)工作(zuò)時(shí)要(yào)求它的噪聲很小(xiǎo),一(yī)旦三極管本身(shēn)噪聲增大,聽(tīng)到的聲音(yīn)不純淨,發出“咔咔”或“嘶嘶”聲時(shí),放大器(qì)即出現(xiàn)噪聲大故障。三極管發生這(zhè)一(yī)故障時(shí),一(yī)般不會對電路中(zhōng)直流電路的工作(zuò)造成嚴重影(yǐng)響。
下(xià)面列舉幾種常見的三極管噪聲産生原因和解決方法:
(1)雙極型晶體(tǐ)管的噪聲來源
晶體(tǐ)管本身(shēn)産生的噪聲,與p-n結二極管的噪聲類似(因為(wèi)它們都是(shì)少(shǎo)數(shù)載流子(zi)(zǐ)工作(zuò)的器(qì)件),也(yě)主要(yào)有(yǒu)三種,即熱(rè)噪聲(Johnson噪聲)、散粒噪聲和閃變噪聲(1/f噪聲)。熱(rè)噪聲和散粒噪聲都是(shì)與頻(pín)率無關的白噪聲。
① 熱(rè)噪聲
這(zhè)是(shì)由于載流子(zi)(zǐ)的熱(rè)運動而産生的電流起伏及其在(zài)電阻上産生的電壓起伏。因此,熱(rè)噪聲既與溫度T有(yǒu)關,也(yě)與電阻R有(yǒu)關。
對于BJT,各個區(qū)域材料的體(tǐ)電阻以及各個電極的接觸電阻都将會産生熱(rè)噪聲,但是(shì)BJT的熱(rè)噪聲主要(yào)是(shì)來自(zì)于數(shù)值較大、處于輸入回路中(zhōng)的基極電阻rb。
因此降低BJT熱(rè)噪聲的主要(yào)措施就是(shì)減小(xiǎo)基極電阻,提高基區(qū)摻雜(zá)濃度和增大基區(qū)寬度。
② 散粒噪聲
這(zhè)是(shì)正偏p-n結注入的少(shǎo)數(shù)載流子(zi)(zǐ),由于不斷遭受散射而改變方向,同時(shí)又(yòu)不斷複合、産生,所造成的一(yī)種電流、電壓起伏——散粒噪聲。p-n結注入的電流愈大,載流子(zi)(zǐ)的速度和數(shù)量的漲落也(yě)愈大,則散粒噪聲也(yě)就愈大。
③ 閃變噪聲(1/f噪聲)
這(zhè)種噪聲隻有(yǒu)在(zài)低頻(pín)下(xià)才起重要(yào)作(zuò)用(yòng),主要(yào)是(shì)來自(zì)于晶體(tǐ)缺陷、表面态或表面不穩定性所引起的複合電流的漲落,其噪聲電流均方值與頻(pín)率f的α次方成反比,α值對同一(yī)種半導體(tǐ)而言是(shì)确定的,一(yī)般為(wèi)0.8~1.5。
為(wèi)了降低1/f噪聲,就需要(yào)提高晶體(tǐ)材料的質量和改善工藝過程等。
降低高頻(pín)晶體(tǐ)管噪聲系數(shù)的基本措施就是(shì):減小(xiǎo)基極電阻rB;提高截止頻(pín)率fa;提高電流放大系數(shù)bo;選擇最佳的工作(zuò)電流和信号源内阻。
(2)JFET(含MESFET)的噪聲來源
JFET中(zhōng)産生噪聲的機理有(yǒu)三,即:
① 溝道熱(rè)噪聲
多數(shù)載流子(zi)(zǐ)在(zài)溝道電阻上的無規運動 (熱(rè)運動),使得漏極電流或漏極電壓發生起伏,這(zhè)也(yě)就是(shì)熱(rè)噪聲,它與溫度有(yǒu)關, 而與頻(pín)率無關(白噪聲)。
② 誘生栅極噪聲
由于溝道電阻上的電壓起伏 (熱(rè)噪聲),再通(tōng)過Cgs和Cds而感生栅極電壓或電流發生起伏,即誘生栅極噪聲,它與頻(pín)率有(yǒu)很大關系。這(zhè)種噪聲在(zài)高頻(pín)時(shí)比較重要(yào)。
③ 擴散噪聲
在(zài)短溝道JFET中(zhōng)将可能有(yǒu)電荷偶極疇的産生和運動,這(zhè)就可造成漏極電流或電壓的起伏,即擴散噪聲。這(zhè)種噪聲在(zài)微(wēi)波MESFET中(zhōng)可起主要(yào)作(zuò)用(yòng)。
JFET的噪聲具有(yǒu)以下(xià)一(yī)些(xiē)特點:
首先,與BJT相(xiàng)比,JFET的噪聲要(yào)低得多 (因JFET中(zhōng)不存在(zài)少(shǎo)子(zi)(zǐ)産生、複合所引起的散粒噪聲 )。
其次,在(zài)不同頻(pín)段,JFET的噪聲成分不同,在(zài)低頻(pín)段主要(yào)是(shì)溝道熱(rè)噪聲;在(zài)高頻(pín)段主要(yào)是(shì)誘生栅極噪聲。對短溝道器(qì)件,則主要(yào)是(shì)偶極疇引起的擴散噪聲。
(3)MOSFET的噪聲來源
産生噪音(yīn)的機理主要(yào)有(yǒu)三種:
①溝道熱(rè)噪聲
這(zhè)是(shì)來自(zì)于溝道的電阻(即1/gD),并且與工作(zuò)狀态和溫度有(yǒu)關,但與頻(pín)率無關(白噪聲)。
②誘生栅極噪聲
這(zhè)來自(zì)于溝道的熱(rè)噪聲,并通(tōng)過栅電容耦合到栅極、使栅電壓随著(zhe)溝道内電勢分布的變化(熱(rè)噪聲)而産生起伏,即是(shì)溝道熱(rè)噪聲誘生出的栅極噪聲,是(shì)栅極回路中(zhōng)的噪聲源。誘生栅極噪聲在(zài)高頻(pín)時(shí)比較重要(yào)。
③1/f噪聲
這(zhè)種噪聲主要(yào)是(shì)來自(zì)于Si-SiO2界面的界面态,是(shì)一(yī)種低頻(pín)噪聲,并且此噪聲電壓随著(zhe)頻(pín)率的升高而近似反比例下(xià)降,故稱為(wèi)1/f噪聲。
MOSFET的噪聲在(zài)低頻(pín)段,主要(yào)是(shì)1/f噪聲;在(zài)高頻(pín)段,主要(yào)是(shì)誘生栅極噪聲和熱(rè)噪聲;在(zài)中(zhōng)間頻(pín)段,則主要(yào)是(shì)的熱(rè)噪聲。
降低MOSFET噪聲的措施主要(yào)是(shì):
a)減少(shǎo)表面态(采用(yòng)Si界面态密度小(xiǎo)的面,減少(shǎo)界面缺陷,即降低表面态電荷密度,采用(yòng)埋溝結構),以減小(xiǎo)低頻(pín)噪聲;
b)提高fT,主要(yào)是(shì)增大gm和減小(xiǎo)輸入電容Cin,以降低高頻(pín)噪聲;
c)減小(xiǎo)寄生元件。
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