做模擬電路的工程師，都有過使用晶體管（場效應管也是晶體管中的一種）、運放的經(jīng)驗和體會。尤其是在設計時，更會對晶體管的一些電參數(shù)進行測試和考量。在測試時，許多人對晶體管電參數(shù)的實測值與規(guī)格書所提供的規(guī)范值，為什么會有很大差異，感到不可思議。有時，一些工程師會用實測值來要求供應商，也有一些工程師會把一些特殊參數(shù)作為常規(guī)參數(shù)進行處理。這樣的后果就是整機產(chǎn)品一致性、重復性差，嚴重時還會出現(xiàn)達不到設計指標，更有甚者是在生產(chǎn)中出現(xiàn)大量損壞電子元器件的異常。此時，許多工程師都會把眼光釘住那些損壞的晶體管上，以為是晶體管的質量問題，導致的異常。殊不知晶體管的損壞，只是一個表面現(xiàn)象，而深層次的原因，往往是設計師自己造成的。引起這些問題的原因有很多，對工程師而言，在選用元器件時，對半導體器件電參數(shù)的片面理解，或許是個重要因素。
晶體管的電參數(shù)，在常規(guī)情況下可分為極限參數(shù)、直流參數(shù)（DC）、交流參數(shù)（AC）等。但在實際的使用中，我發(fā)現(xiàn)還有許多想測而無法測量到的參數(shù)，為使工作方便，我便稱其為“功能參數(shù)”。分別述之：
一、極限參數(shù)
所謂極限參數(shù)，是指在晶體管工作時，不管因何種原因，都不允許超過的參數(shù)。這些參數(shù)常規(guī)的有三個擊穿電壓（BV）、最大集電極電流（Icm）、最大集電極耗散功率（Pcm）、晶體管工作的環(huán)境（包括溫度、濕度、電磁場、大氣壓等）、存儲條件等。在民用電子產(chǎn)品的應用中，基本只關心前三個。
1、晶體管的反向擊穿電壓
定義：在被測PN結兩端施加連續(xù)可調的反向直流電壓，觀察其PN結的電流變化情況，當PN結的反向電流出現(xiàn)劇烈增加時，此時施加到此PN結兩端的電壓值，就是此PN結的反向擊穿電壓。
每個晶體管都有三個反向擊穿電壓，分別是：基極開路時集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓（BVceo）、發(fā)射極開路時集電極—基極反向擊穿電壓（BVcbo）和集電極開路時基極—發(fā)射極反向擊穿電壓。
此電參數(shù)對工程設計的指導意義是：決定了晶體管正常工作的電壓范圍。
由此電參數(shù)的特性可知，當晶體管在工作中出現(xiàn)擊穿狀態(tài)，將是非常危險的。因此，在設計中，都給晶體管工作時的電壓范圍，留有足夠的余量。實際上，當晶體管長期工作在較高電壓時（晶體管實測值的60%以上），其晶體管的可靠性將會出現(xiàn)數(shù)量級的下降。有興趣的可以參考《電子元器件降額準則》。
許多公司在對來料進行入庫檢驗時發(fā)現(xiàn)，一些品種的反向擊穿電壓實測值要比規(guī)格書上所標的要大出許多。這是怎么回事呢？
晶體管在生產(chǎn)制造過程中，與一些我們常見的生產(chǎn)完全不一樣。在晶體管的生產(chǎn)過程中，可以分成二大塊：芯片制造和封裝。在工程分類中，習慣把芯片制造統(tǒng)稱為“前道”，而把封裝行業(yè)統(tǒng)稱為“后道”。在前道生產(chǎn)中，從投料開始選原材料，到芯片出廠，一切控制數(shù)據(jù)，給出的都是范圍。芯片在正常生產(chǎn)時，投料的最小單位是“編號批”，每批為24或25片4英寸到8英寸直徑的園片。就以4寸片為例，每片可出合格的晶體管只數(shù)少則上千，多則可近10萬。在實際生產(chǎn)中，最小生產(chǎn)單位是“擴散批”，一個擴散批所投的園片從150片到250片之間。可以想象出，在芯片的前道生產(chǎn)中，每次投料，對以單只來計算的晶體管而言，是一個什么樣的數(shù)量概念。不說別的，要讓一個擴散批所有的材料，具有相同的電特性（這里，也可以說是硅片的電阻率），是不可能的。加上硅片中，不可避免的會有一些固有的缺陷（半導體晶格的層錯和位錯），使得在幾乎相同環(huán)境中生產(chǎn)出的同一品種的晶體管，不可能具有完全相同的電特性。這樣只能給出一個大家都能接受的范圍，這就是產(chǎn)品規(guī)格書。
為了提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在許多芯片廠都把芯片的“免測率”作為生產(chǎn)線工序能力的一項重要考核指標。所謂的“免測”，是指產(chǎn)品的參數(shù)靠設計、工序控制來達到，加工結束后，通過抽測部分相關點的參數(shù)，來判斷此片的質量情況。當此片的抽測合格率在96%以上時，就把此片芯片列入“免測片”。要使晶體管芯片達到免測試，就必須對其中的一些參數(shù)進行“余量放大”。而晶體管的反向擊穿電壓就是重點之一。為了提高晶體管的反射擊穿電壓，芯片投料時，就會對材料進行優(yōu)化，優(yōu)化的考慮是在最差的工藝加工情況下，所生產(chǎn)出的晶體管反向擊穿電壓也要比規(guī)格書高10~20%，而在生產(chǎn)控制時，為了達到生產(chǎn)工藝設計時的指標，又會考慮在最差的情況下，使產(chǎn)品能夠達到設計要求，這樣，就使已經(jīng)被放大過一次的指標再次被大10~20%。這樣，就使原來只要求反向擊穿電壓達到20~30V的晶體管，在實測時，部分就能達到60V以上，甚至更高。這就是為什么有時一些晶體管的反向擊穿電壓實測值會遠大于規(guī)格書的原因。盡管一些晶體管的反向擊穿電壓值遠大于規(guī)格書，那么，是否就可以以實測值來作為使用的依據(jù)呢？回答是否定的。
這是因為，所有的晶體管測試程序，都是以規(guī)格書上所提供的參數(shù)范圍，來作為差別晶體管合格與否的標準。對反向擊穿電壓而言，只要比規(guī)格書上所規(guī)定的值大，就判為合格。如果你測量到的反向擊穿電壓要遠高于規(guī)格書，不要以為供應商以后發(fā)給你的貨，都是具有與此相同的電壓特性，供應商所提供的商品，永遠只會承諾以規(guī)格書為準，也只能是以規(guī)格書為準提供商品。規(guī)格書上所承諾的，是實際的，而其它，都是虛的。因此，建議在設計選型時，一定要以規(guī)格書為準，并留下足夠的余量，而不是以實物的測試值為準。
在一些高反壓晶體管的規(guī)格書上，有些反向擊穿電壓以BVcer和BVcbr來表述。此種表述的含義是：
BVcer——基極與發(fā)射極之間，接有一只KΩ量綱的電阻，其它測試原理、測試條件與BVceo相同。同樣，BVcbr在測試晶體管的C-B結的反向擊穿電壓時，其晶體管的發(fā)射極不是懸空，而是通過一只KΩ量綱的電阻接到“零電位”。晶體管的反向擊穿電壓高低的排列是： BVcbo≥BVcbr>BVcer>BVceo。
2、晶體管的最大集電極電流Icm
定義：晶體管處于共發(fā)射極工作時，集電極—發(fā)射極之間的電壓為一定值，增加晶體管的Ic，隨著Ic的增加，晶體管的放大會減小。當晶體管的放大降到是正常時（測試條件）的一半時，此時的Ic就稱為Icm。
此電參數(shù)對工程設計的指導意義是：決定了晶體管正常工作的電流范圍。
此電參數(shù)與放大有關。從放大（此處所說的放大是指晶體管在共發(fā)射極電路時的Hfe。在沒有特別說明時，都是指此）的公式上可知：
Ic=Iceo+β*Ib————（Vce=常數(shù)）
Iceo————晶體管的漏電流，又稱穿透電流
晶體管在通電后，總有漏電流（Iceo）的存在。而且Iceo與溫度強相關。因此，此參數(shù)也與溫度強相關。
雙極型晶體管是電流控制器件。在設計時，對此項參數(shù)的考慮要點是必須考慮晶體管的工作環(huán)境溫度。隨著溫度升高，放大升高，使晶體管的Ic增大，當進入惡性循環(huán)后，晶體管會很快失效。
在設計時，整機中Ic的實測值，不要超過規(guī)格書所標的60%。如果超過此值，同樣會使晶體管的可靠性出現(xiàn)數(shù)量級的下降。對此可以從硅材料的導電特性（趨邊效應）中，找到答案。
3、集電極最大耗散功率Pcm
定義：晶體管工作時，施加在集電極—發(fā)射極之間的電壓和流過該晶體管集電極電流的乘積，即為此晶體管的集電極耗散功率。所謂集電極最大耗散功率Pcm則是考慮到晶體管的熱阻、最高結溫等綜合因素，以文字形式，規(guī)定的值，此數(shù)值由規(guī)格書提供。
晶體管的Pcm除了與芯片面積有關外，還與封裝形式有關。一般情況下，封裝為TO-92的，Pcm<650mW，封裝為TO-126的，Pcm<1.25W，封裝為TO-220的，Pcm<2W。當芯片采用TO-220的封裝時，基本就與芯片面積無關了。需要說明的是，在這里的說的Pcm，都是不帶散熱片的“裸管”。
此電參數(shù)對工程設計的指導意義是：決定了晶體管正常工作的功率范圍。
需要說明的是，Pcm是無法進行測量的，只能靠設計和工藝保證。如果從單一的極限參數(shù)來講，BV（反向擊穿）是可逆的，即降低電壓，晶體管仍能恢復原來的特性；瞬間的集電極電流超過Icm了，晶體管也就是放大變差而已。但對Pcm就不是了，如果晶體管工作時的Pc超過了Pcm，那怕是瞬間（毫秒級）的，則晶體管也很可能會永久失效，至少會使P-N結受損，這樣，會導致整機的可靠性大大下降。我在進行客戶服務的過程中，此類事遇到過多次。
遇到這種情況，建議要首先計算一下晶體管的功率。從Pcm的安全區(qū)來講，設計時不要超過50%為好?，F(xiàn)在，許多客戶在使用晶體管時，往往都把管子的余量用足了，我以為，這是工程師對產(chǎn)品不負責任的表現(xiàn)。要知道，晶體管的余量是分段、分級的，設計、工藝所設定的余量，是留給產(chǎn)品本身的。而且，既然是余量，就會有大有小，而你拿到的樣品，則是隨機的，如果在這里把樣品作為藍本，則就是埋下了一顆“定時**”，不知什么時候會讓你手忙腳亂。所以我們在設計產(chǎn)品時，也應該給客戶留下足夠的余量，這是我們工程師的職責。
對于Pcm的設計，一定要從最壞的處著手分析，同時，還要考慮環(huán)境溫度的影響。否則，很可能出現(xiàn)意想不到的異常。
Pcm對半導體器件的限制，可推廣到所有的半導體產(chǎn)品。
二、直流參數(shù)（DC）
常規(guī)的直流參數(shù)有：三個反向漏電流（Iceo、Icbo、Iebo）、兩個飽和壓降（Vces、Vbes）、共發(fā)射極放大（Hfe或β）。分述如下。
1、晶體管反向漏電流
定義：在PN結兩端加一定值反向直流電壓，此時檢測到的電流，即為被測晶體管的反向漏電流。
一個雙極型晶體管的反向漏電流有三個，分別是基極開路，集電極—發(fā)射極間的漏電流Iceo、發(fā)射極開路，集電極—基極間的漏電流Icbo、以及集電極開路，基極—發(fā)射極間的漏電流Iebo。
此參數(shù)對工程的指導意義是提供了晶體管在設計時所需考慮的電流影響及整機工作時因溫度升高，對晶體管此參數(shù)的要求。
實際上，目前所使用的晶體管，大部份是以硅材料制成的。由硅材料的特性可知，在常溫下其漏電是很小的，基本是微安級。但，當溫度升高后，其漏電的增漲速率則很高。因此，在用于精密放大（測量）時，一定要注意此參數(shù)對放大器的影響。
2、晶體管的飽和壓降
定義：當晶體管的兩個結（集電結、發(fā)射結）都處于正偏時，則稱此晶體管處于飽和狀態(tài)，此時，發(fā)射結對電流阻礙時產(chǎn)生的電壓降，稱為前向飽和壓降（又稱正向壓降），記為Vbes；集電結對電流阻礙時產(chǎn)生的電壓降，稱為反向飽和壓降，記為Vces。當晶體管處于飽和狀態(tài)時，其基極電流對晶體管的控制將失去作用，此時，集電極—發(fā)射極間的管壓降最小。
此參數(shù)對工程的指導意義是：Vces—限制了晶體管工作時的動態(tài)范圍；而Vbes—則是指出了晶體管的輸入要求及范圍。
此參數(shù)在實際應用中，出問題的較少。在設計時，只要考慮到隨著溫度升高，飽和壓降會變大，對基極注入來講，Vbes小，導致的結果是Ib增大，對晶體管的輸出來講，Vces小會出現(xiàn)工作點偏移。
3、晶體管的共發(fā)射極直流放大系數(shù)Hfe
定義：晶體管在共發(fā)射極的工作狀態(tài)時，固定晶體管的集電極—發(fā)射極電壓（VCE=一定值），在規(guī)定的Ic條件下，測量Ib的值，用公式
Ic=Iceo+β*Ib————（Vce=常數(shù)）（Iceo————晶體管的漏電流，又稱穿透電流）求出
β≈Ic/Ib（忽略晶體管的漏電流Iceo）。
此參數(shù)與溫度強相關。
此參數(shù)指明了晶體管基極電流對集電極電流的控制能力。其指導意義是給出了晶體管輸出與輸入之間的關系。
在設計一個電路時，都是從末級輸出開始，一步一步往前推，一級一級往前算，這就是對每個晶體管的放大量、工作點進行計算和確認。
我在做售后服務近程中，所碰到問題最多的是客戶在進廠檢驗時，對供應商所供給晶體管的放大提出疑問。在處理此類問題時，發(fā)現(xiàn)了對放大檢測過程中的誤區(qū)，在此想通過解釋，使大家對晶體管的放大有一個正確的理解。
A：晶體管的放大，在前道生產(chǎn)中是最重要的一個物理控制參數(shù)。測試時，除了嚴格安照產(chǎn)品設計規(guī)格要求的測試條件進行外，對環(huán)境溫度也進行了嚴格的控制。一般，芯片加工廠測試工序的溫度控制范圍是22.5℃±0.5℃，而在封裝廠，因各個公司的生產(chǎn)條件不盡相同，所能進行控制的精度不盡相同，這樣，同一品種的晶體管，在不同的時期，出現(xiàn)冬天放大偏小，夏天放大偏大的現(xiàn)象。而在整機廠的進廠檢驗工位，其環(huán)境溫度的控制遠不如封裝廠這樣講究，在這樣的環(huán)境下檢測晶體管的放大，出現(xiàn)誤差就在所難免。當某批貨的放大在規(guī)格書范圍的邊緣時，就會出現(xiàn)進廠檢驗不合格。對此，建議整機廠在對晶體管的放大進行專項驗收時，應該在規(guī)格書上所承諾的范圍上適當?shù)胤艑捊邮諛藴省?br>
B：晶體管的放大系數(shù)，是在一種特定的條件下測得的。從晶體管的各種等效電路上可知，Hfe與Ic的值強相關。有些整機廠為了降低生產(chǎn)成本，采用數(shù)字萬用表對幾乎所有的晶體管進行測試，并以此來作為進廠檢驗的標準，這實在是對晶體管放大的理解太膚淺了。根據(jù)我對數(shù)字萬用表的檢測，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的數(shù)字萬用表測晶體管時所提供的測試條件是Vce=3V，Ic=0.5~1mA,此測試條件與9014、9015的常規(guī)條件相近外，與9012、8050等Icm較大的品種，相距甚遠。如果你說，我以所保留的樣品為準，同樣是很荒唐的。因為，你的所謂樣品的放大，是在芯片加工的控制范圍以外的，對此，沒有重復性可言。
C:對于選取Hfe的原則。當我們確定使用某款晶體管后，首先要對此管子的放大有一個初步了解。有人說，規(guī)格書不是已經(jīng)提供了嗎？而我以為，規(guī)格書所提供的范圍，是非常粗的。這里，你所設置的工作點，不見得與規(guī)格書所標的測試條件相同，你所要求的放大，不見得就是規(guī)格書所標出的值。因此，當你設計計算結束后，應該把晶體管在你所設定的電流條件下對所有品種的晶體管都測試一遍，從中看看自己的設定有沒有問題，然后，還要查一下規(guī)格書中的曲線圖，驗證一下所選的晶體管是不是在安全區(qū)內。跟著才是做樣板或樣機。在對樣機的檢測中，要注意晶體管的溫度變化（尤其是功放級），是不是在自己的控制這內。如果一切都順利，也不能就此掉以輕心，以為大功告成，因為許多異常，只有在大生產(chǎn)時才會出現(xiàn)。
三、交流參數(shù)（AC）
晶體管的AC參數(shù)有很多，不同的使用環(huán)境、要求、功能，對晶體管的交流參數(shù)要求的側重點是完全不一樣的。例：當晶體管用于調頻收音機的高放時，普通收音機只要關心fT就夠了，但如果此收音機在二級以上，則就要對完成高放功能的晶體管，還會有噪聲（NF）的要求。對此類參數(shù)重點敘述fT、ts及相關的tf和td.分述如下：
1、共發(fā)射極放大時的截住頻率fT
定義：晶體管處于共發(fā)射極的工作狀態(tài)時，基極輸入信號的頻率達到一定數(shù)量時，晶體管的放大會出現(xiàn)下降。當頻率升高到此管的放大等于1時，此頻率就稱為晶體管的截住頻率，又稱為特征頻率。
一般，在規(guī)格書上，都會有fT的值。注意此參數(shù)與晶體管的Ic有關，一情況下，Ic越大，測到的fT越高。此參數(shù)另一個特性是，當放大下降到10倍后，頻率的升高與放大的下降呈線性關系。完全可以用直流方程來求解其中的點。
此參數(shù)對工程設計的指導意義是規(guī)定了晶體管在共發(fā)射極狀態(tài)下，最高工作頻率范圍。
當所設計的線路，要考慮到晶體管的fT時，放大器的工作頻率只能是fT的十分之一以下。但，不是晶體管的頻率越高越好，如果晶體管的頻率太高，則會增加引起放大器在工作時自激的可能。在做樣板時，還要注意因頻率升高后，對PCB板的一些特殊要求。
2、晶體管的開關參數(shù)
當晶體管用于模擬開關作用時，其工作區(qū)是晶體管的工作點從截止區(qū)到飽和區(qū)輪換進行。無論哪種開關，都會有延遲出現(xiàn)。在規(guī)格書上，往往會提供ton、toff的規(guī)范。此參數(shù)對開關三極管來講，是一組很重要的參數(shù)。在這里，對此參數(shù)不進行專門說明。在開關電源普遍應用于各類電器時，各種門類的開關電源，已經(jīng)是遍地開花。但我在與一些電源生產(chǎn)公司的工程師交流時發(fā)現(xiàn)，許多工程師對開關電源的性能、安全性影響極大的晶體管開關時間，很少關注，而往往只關注晶體管的擊穿電壓、放大等。對晶體管的這種片面理解，往往會導致生產(chǎn)中出現(xiàn)問題時，感到無從下手。下面重點談談此問題。
當晶體管工作在開關狀態(tài)時，首先假設晶體管是處于截止狀態(tài)（即關閉狀態(tài)）。當在晶體管的基極注入一足夠大的正向電流開始，到完成一次翻轉，要經(jīng)過4個階段，分別是：
集電極電流從“0”開始增大，升至Icm的10%所需的時間，稱為延遲時間，記作td；
集電極電流從Icm的10%開始，升至Icm的90%時所需的時間，稱為上升時間，記作tr；
此時，晶體管被認為呈開啟狀態(tài)。注意，此時因輸入信號仍維持高電平，，所以晶體管的Ic將繼續(xù)增大，只要此注入信號維持足夠長的時間，晶體管就會進入深飽和狀態(tài)。當晶體管進入深飽和后，基極電流的增加，對集電極電流將失去控制，僅僅能起維持作用。這一點很重要！這兩段時間之和相當于規(guī)格書中的開啟時間ton.也就是說：
ton=td+tr
當注入信號由上升轉為下降，集電極電流將從飽和區(qū)退出。集電極電流在基極注入反向電流后，從Icm開始下降，到下降至90%時，所需的時間，稱為儲存時間，記作ts；
集電極電流從Icm的90%降到10%的Icm所需的時間，稱為下降時間，記作tf.
顯然，這兩段時間之和，就相當于規(guī)格書中的關斷時間toff.也就是說：
toff=ts+tf.
在這四個時間段里，ts所占用的時間最長。對電路的影響也最大。但其它幾個時間段如果不給予足夠的注意，同樣會出大漏子。
在此，給出晶體管一個工作周期的功耗：
A：晶體管截止時的功耗：Poff=Iceo*Vcc*toff/T；
B：晶體管導通時的功耗：Pon=Ic*Vces*ton/T；
C: 晶體管開通過程中的功耗：Pr=1/6T Ic(Vc+2Vces)tr；
D：晶體管關斷過程中的功耗：Pf=1/6T Ic(Vc+2Vces)tf。
總功耗Pc=A+B+C+D=Poff+Pon+Pr+Pf
在以上這組公式中，截止功耗和導通功耗都比較好理解。對于開通、關斷過程的功耗，沒有進行推導，直接采用了在許多專業(yè)書籍上推導的結果。有興趣的可以在介紹這方面原理的書中找到。
以上是從理論上對晶體管的開關狀態(tài)時的功耗進行了分析。從中可以發(fā)現(xiàn)，晶體管的功耗，與晶體管的開關時間直接相關。晶體管工作的物理過程中，我們已知的事實是：晶體管從截止到飽和，經(jīng)過放大區(qū)的時間可以做得很短，也就是說，從晶體管的截止到飽和，只要給晶體管注入足夠大的基極電流，晶體管就能很快進入飽和狀態(tài)。但晶體管要從飽和退回到截止，就不是那么容易了。因ts的存在，使晶體管在經(jīng)過放大區(qū)時，所需的時間很長。晶體管在功耗，在放大區(qū)是最大的。因此，晶體管在轉換過程中，此過程中的功耗，起了主要作用。實踐中發(fā)現(xiàn)，晶體管的ts,對振蕩頻率的影響最大。當晶體管起振后，隨著晶體管殼溫升高，晶體管幾乎所有的電參數(shù)發(fā)生了變化。其中，影響最大的是放大、和開關參數(shù)。放大變化后，對電路所產(chǎn)生的影響，相信工程師們都有體會，但對開關參數(shù)變化所引起的后果，則往往很少注意。而晶體管在開關電源應用中的失效，恰恰大部分是因開關時間在高溫下的變化率太大而致。我曾做過這方面的實驗：用一組放大基本相似、但開關時間不同的晶體管在同樣的條件下試驗，結果發(fā)現(xiàn)，凡是溫度異常升高，嚴重時炸管的，都是tf較大的晶體管。通過反復對比，發(fā)現(xiàn)當晶體管用于節(jié)能燈時，tf的影響，不如開關電源那么敏感。而當晶體管用于節(jié)能燈時，則對ts相當敏感。在此，可以給出試驗結論：
晶體管用于節(jié)能燈時，ts對燈功率、啟動電壓相當敏感。在芯片面積小于1平方毫米時，希望ts的取值越大越好，至少要在0.7微秒以上；在芯片面積大于1平方毫米、小于1.84平方毫米時，要求ts的范圍在2.5—4.5微秒左右；而當芯片面積大于2平方毫米時，因芯片加工工藝的關系，不能給出統(tǒng)一的標準，只能說靠實驗來定了。順便說一下，芯片面積越大，則ts也就越大。
當晶體管用于開關電源時，如果是線路是采用單管變壓器反饋振蕩的，則要求tf小于0.7微秒，如果線路采用的是集成電路控制PWM的雙管變換線路的，則除了對ts有要求外，對晶體管的tf、td都得加以注意，一定要通過試驗得出結論后，才能投產(chǎn)。順便說一下，tf與BVCEO電壓強相關，擊穿電壓越高，則tf 越大。而且，要使ts減小，可以通過輻照等工藝，使參數(shù)滿足要求，而輻照，對tf幾乎沒有影響。所以，在選用晶體管的參數(shù)時，不能只考慮某項單一參數(shù)，而要進行全面權衡。
講到這里，基本上就把我對工作實際中，對晶體管參數(shù)的考慮要點，全部說完了。大家在做工程中，肯定還有許多的體會和認識。這是在我們上課時，教室里學不到的體會。在這里，我不談什么理論的出處，如何推導。因為我想，晶體管基礎理論的書已經(jīng)出得夠多的了。但，要提高自己的業(yè)務能力，光靠讀書，是沒有用。在此，僅作為拋磚引玉吧。
四：對一些異常現(xiàn)象的分析思路和實例
了解晶體管的電參數(shù)，是為了用好晶體管。什么叫用好晶體管？是一個智者見智，仁者見仁的問題，我相信不會有唯一的答案。我想，作為電子應用工程師，除了對晶體管有所了解，還必須對其它的電子元器件有所了解。在你設計的電路中，就是你對這些元器件理解的組合。在一個電路中，讓晶體管工作在最合適的工作點上，發(fā)揮著最佳性能，在完成所希望功能的同時，有較高的可靠性，對晶體管而言，基本就算用好了。實際上，晶體管只是我們通常使用的電子元器件中的一類，所有電子產(chǎn)品，都是各類電子元器件的有機組合體。因此，我們在設計一件電子產(chǎn)品時，就是把這些電子器件按人們的要求進行組合。因各人對電子器件的理解不同，對同一類產(chǎn)品的設計理念不同，就導致了功能各異、性能各異的電子產(chǎn)品。但從原則性角度上講，我認為最重要的是：要從“系統(tǒng)”的角度來看待在我們手中做出的產(chǎn)品。下面談談我親身經(jīng)歷過的幾件事。
一、在我負責收音機電路的售后服務時，曾碰到過這樣一種現(xiàn)象，生產(chǎn)線上流出的成品，在入倉庫，抽檢中出現(xiàn)壞機，壞機的現(xiàn)象是調頻靈敏度下降，噪聲增大。經(jīng)查，是主IC的調頻輸入端已損壞。失效率在3%以上。對此，分析了IC芯片、組裝工藝、生產(chǎn)線的狀態(tài)，均無異常。
對IC芯片進行解剖后發(fā)現(xiàn)，在輸入端有電場擊穿的痕跡。而對生產(chǎn)的現(xiàn)場，進行檢查、跟蹤，得出了都在該公司的質量控制范圍的結論。而且，當時的天氣并不是很干燥，找出這種高壓電脈沖是從哪里來的，就成了當務之急。因為問題是在入庫檢查時發(fā)現(xiàn)的，所以，就從最后一道工序往前走。走了幾遍，沒發(fā)現(xiàn)問題。這時我就對每道工序都提了個為什么——“此工序要達到的結果是什么”，然后再問一下自己，“此種操作，會引起IC的損傷嗎”？
帶著這樣的心情再走在生產(chǎn)現(xiàn)場，果然就有收獲了：最后一道工序，是包裝，而在包裝前，該公司為了收音機表面的清潔，幾乎對每臺機都用一種有機溶劑，進行了擦試。用這種工藝對外接的拉桿天線進行處理進，產(chǎn)生的靜電則由于沒有泄放回路，而保留在整機中。當這些電荷通過IC的高放電路對地（對電源同）形成泄放時，而此IC的高放，是整塊電路中最薄弱的部分，所以就很可能使此IC損壞。想通后，就建議在此IC的高放輸入端接入了雙向保護二極管，問題得到解決。
二、在某電源整機廠，在相同的輸出功率情況時，用晶體管Pcm較?。葱酒娣e相對較小）的管子正常，而用Pcm較大（即芯片面積相對較大）的晶體管卻大量損壞的現(xiàn)象。解剖這些失效的晶體管，都是過功率型損壞。在該公司現(xiàn)場了解到的情況使我大吃一驚：
1.振蕩頻率達到了75KHZ以上，部分在90KHZ；
2.該公司為了提高產(chǎn)品的質量，對所有整機都進行超功率1.2倍的高溫老化。經(jīng)現(xiàn)場計算，此時，晶體管的Pcm已經(jīng)超出了規(guī)格書的數(shù)據(jù)。
對此，我作了如下解釋：
1.雙極型晶體管在用于開關電源時，受ts、tf等參數(shù)的影響，其振蕩頻率不能超過50KHZ，否則，晶體管在轉換過程中，因通過放大區(qū)的時間太長，晶體管的功耗會明顯增大，加上此電源又是處于密封狀態(tài)，在這些綜合因素的影響下，會使晶體管的失效率明顯上升；
2.考核時（尤其是在高溫環(huán)境下），不能讓晶體管工作在過功率狀態(tài)，至于說，為了提高整機的可靠性而加大老化功率，則更是無從談起，因為，老化只是一種工藝篩選的手段，對產(chǎn)品設計時，只能起到驗證的作用。而且，在高溫環(huán)境中，對電子產(chǎn)品進行過功率老化，有可能使正常的晶體管受損，反而降低了產(chǎn)品的可靠性。
3.綜合這些因素，我以為，只要使用這種方案，早晚要出事。所以當時就給出了兩個方案：
1、客戶改線路，至少要把考核的功率降下來;
2、改供應商。因為我公司產(chǎn)品的性能達不到該整機廠的要求。
此例給我一個啟示：工程師在設計東西時，除了對整機要有一個正確的認識外，對電子元器件也要有正確的認識。不然，很可能是好心辦壞事。
三、某公司在一款交換機的電源制作中，出現(xiàn)輸出效率偏低的異常。一般，開關電源的振蕩頻率在35—50KHZ，此時常用肖特基管或快恢復二極管作為整流二極管（普通整流二極管的工作頻率小于1000HZ）。由于此電源的開路電壓較高，就選用了快恢復二極管（國產(chǎn)肖特基二極管的最高反向擊穿電壓小于200V）。對此，我認為是整流二極管的工作效率不夠而引起。但因沒有檢測設備，只能把這些異常的二極管帶回公司進行測試。
首先，二極管的所有直流參數(shù)全部正常，但要對二極管測試交流參數(shù)，則必須在專用測試儀上進行。而此類設備，一般在非專業(yè)生產(chǎn)廠家，是不會有的。當時，考慮到普通的整流二極管與快恢復二極管肯定存在著某些差異，而要檢測這類差異的，只有一臺電容測試儀。于是就對比檢測了普通整流二極管4007與107之間的結電容大小。發(fā)現(xiàn)反饋樣品與4007的結電容量值幾乎相同，而與公司庫存快恢復二極管的結電容有明顯的差異。于是得出了可能是供應商在發(fā)貨中出現(xiàn)了混料的結論。把這些客戶的反饋樣品交供貨商進行檢測，得到了證實。
此事給我的啟示是：只要我們對一種元器件有了正確的理解，就能從特性上找出差異，對所出現(xiàn)的問題，也就可以做出正確的判斷。
回憶本人幾十年的工作經(jīng)歷，深深感到，當我把所有的事，都從系統(tǒng)的角度上進行分析考慮時，出現(xiàn)了一個自己都意想不到的飛躍。而這個飛躍，是靠日積月累的動手、體會、再動手、總結而得到的。想做一個工程師，就要有一種刨根問底的精神。并且一定要自己總結。只有這樣，才能把書本上的知識，變成自己的知識。相信大家都有這方面的體會。我想，如果把這些東西總結出來，匯編成冊，一定是本好書。大家一起努力吧。
到此，這篇博文就算寫完了。
本文由電子工程專輯博主“香雪茶”原創(chuàng)
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