三极管工作中几种常见故障及解决方案

常见故障一：三极管开路故障

开路故障，指的是c-e极、b-c极、b-e极之间断开不能导通电流。

三极管开路故障可以是集电极与发射极之间、LS3A1A基极与集电极之间、基极与发射极之间开路，各种电路中三极管开路后的具体故障现象不同，但是有一点相同：电路中有关点的直流电压大小发生了改变。

常见故障二：三极管击穿短路故障

短路故障通常表现为c-e极短路、b-e或b-c极短路。

三极管击穿故障主要是集电极与发射极之间击穿。三极管发生击穿故障后，电路中有关点的直流电压发生改交。

常见故障三：三极管噪声大故障

三极管在工作时要求它的噪声很小，一旦三极管本身噪声增大，听到的声音不纯净，发出“咔咔”或“嘶嘶”声时，放大器即出现噪声大故障。三极管发生这一故障时，一般不会对电路中直流电路的工作造成严重影响。

下面列举几种常见的三极管噪声产生原因和解决方法：

（1）双极型晶体管的噪声来源

晶体管本身产生的噪声，与p-n结二极管的噪声类似（因为它们都是少数载流子工作的器件），也主要有三种，即热噪声（Johnson噪声）、散粒噪声和闪变噪声（1/f噪声）。热噪声和散粒噪声都是与频率无关的白噪声。

① 热噪声

这是由于载流子的热运动而产生的电流起伏及其在电阻上产生的电压起伏。因此，热噪声既与温度T有关，也与电阻R有关。

对于BJT，各个区域材料的体电阻以及各个电极的接触电阻都将会产生热噪声，但是BJT的热噪声主要是来自于数值较大、处于输入回路中的基极电阻rb。

因此降低BJT热噪声的主要措施就是减小基极电阻，提高基区掺杂浓度和增大基区宽度。

② 散粒噪声

这是正偏p-n结注入的少数载流子，由于不断遭受散射而改变方向，同时又不断复合、产生，所造成的一种电流、电压起伏——散粒噪声。p-n结注入的电流愈大，载流子的速度和数量的涨落也愈大，则散粒噪声也就愈大。

③ 闪变噪声（1/f噪声）

这种噪声只有在低频下才起重要作用，主要是来自于晶体缺陷、表面态或表面不稳定性所引起的复合电流的涨落，其噪声电流均方值与频率f的α次方成反比，α值对同一种半导体而言是确定的，一般为0.8~1.5。

为了降低1/f噪声，就需要提高晶体材料的质量和改善工艺过程等。

降低高频晶体管噪声系数的基本措施就是：减小基极电阻rB；提高截止频率fa；提高电流放大系数bo；选择最佳的工作电流和信号源内阻。

（2）JFET（含MESFET）的噪声来源

JFET中产生噪声的机理有三，即：

① 沟道热噪声

多数载流子在沟道电阻上的无规运动 （热运动），使得漏极电流或漏极电压发生起伏，这也就是热噪声，它与温度有关, 而与频率无关（白噪声）。

② 诱生栅极噪声

由于沟道电阻上的电压起伏 （热噪声），再通过Cgs和Cds而感生栅极电压或电流发生起伏，即诱生栅极噪声，它与频率有很大关系。这种噪声在高频时比较重要。

③ 扩散噪声

在短沟道JFET中将可能有电荷偶极畴的产生和运动，这就可造成漏极电流或电压的起伏，即扩散噪声。这种噪声在微波MESFET中可起主要作用。

JFET的噪声具有以下一些特点：

首先，与BJT相比，JFET的噪声要低得多 （因JFET中不存在少子产生、复合所引起的散粒噪声 ）。

其次，在不同频段，JFET的噪声成分不同，在低频段主要是沟道热噪声；在高频段主要是诱生栅极噪声。对短沟道器件，则主要是偶极畴引起的扩散噪声。

（3）MOSFET的噪声来源

产生噪音的机理主要有三种：

①沟道热噪声

这是来自于沟道的电阻（即1/gD），并且与工作状态和温度有关，但与频率无关（白噪声）。

②诱生栅极噪声

这来自于沟道的热噪声，并通过栅电容耦合到栅极、使栅电压随着沟道内电势分布的变化（热噪声）而产生起伏，即是沟道热噪声诱生出的栅极噪声，是栅极回路中的噪声源。诱生栅极噪声在高频时比较重要。

③1/f噪声

这种噪声主要是来自于Si-SiO2界面的界面态，是一种低频噪声，并且此噪声电压随着频率的升高而近似反比例下降，故称为1/f噪声。

MOSFET的噪声在低频段，主要是1/f噪声；在高频段，主要是诱生栅极噪声和热噪声；在中间频段，则主要是的热噪声。

降低MOSFET噪声的措施主要是：

a）减少表面态（采用Si界面态密度小的面，减少界面缺陷，即降低表面态电荷密度，采用埋沟结构），以减小低频噪声；

b）提高fT，主要是增大gm和减小输入电容Cin，以降低高频噪声；

c）减小寄生元件。