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音響中的場效應管和雙極型晶體管

來源:數字音視工程網        編輯:windy    2011-10-09 00:00:00     加入收藏

場效應管具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、熱穩(wěn)定性高、抗輻射能力強等優(yōu)點,因此場效應管的總體性能上要優(yōu)于晶體管,在許多優(yōu)秀的功率放大器中,場效應管得到了較為普遍的采用。而采用晶體管的功率放大器取得靚聲者也同樣屢見不鮮。

  1.功率放大器用場效應管或雙極型晶體管(以下簡稱晶體管)作前級和后級對信號進行放大處理。而采用場效應管做的功率放大器,重放的音樂溫暖潤滑,韻昧十足。用晶體管做的放大器也有其優(yōu)點,不妨對場效應管和晶體管作一個對比。1.場效應管主要有結型場效應管(JFET)和絕緣柵型場效應管(IGFET)。絕緣柵型場效應管的襯底(B)與源析(S)連在一起,它的三個極分別為柵極(G)、漏極(D)和源極(S)。晶體管分NPN和PNP管,它的三個極分別為基極(b)、集電極(c)、發(fā)射極(e)。場效應管的G、D、S極與晶體管的b、c、e極有相似的功能。絕緣柵型效應管和結型場效應管的區(qū)別在于它們的導電機構和電流控制原理根本不同,結型管是利用耗盡區(qū)的寬度變化來改變導電溝道的寬窄以便控制漏極電流,絕緣柵型場效應管則是用半導體表面的電場效應、電感應電荷的多少去改變導電溝道來控制電流。它們性質的差異使結型場效應管往往運用在功放輸入級(前級),絕緣柵型場效應管則用在功放末級(輸出級)。

  2.雙極型晶體管內部電流由兩種載流子形成,它是利用電流來控制。場效應管是電壓控制器件,柵極(G)基本上不取電流,而晶體管的基極總要取一定的電流,所以在只允許從信號源取極小量電流的情況下,應該選用場效應管。而在允許取一定量電流時,選用晶體管進行放大,可以得到比場效應管高的電壓放大倍數。

  3.場效應管是利用多子導電(多子:電子為多數載流子,簡稱多子),而晶體管是既利用多子,又利用少子(空穴為少數載流子,簡稱少子),由于少子的濃度易受溫度,輻射等外界條件的影響,因此在環(huán)境變化比較劇烈的條件下,采用場效應管比較合適。

  4.功率放大電路是一種弱電系統,具有很高的靈敏度,很容易接受外界和內部一些無規(guī)則信號的影響,也就是在放大器的輸入端短路時,輸出端仍有一些無規(guī)則的電壓或電流變化輸出,利用示波器或揚聲器就可覺察到。這就是功率放大器的噪聲或干擾電壓。噪聲所產生的影響常用噪聲系數Nf表示,單位為分貝(dB),Nf越小越好,Nf=輸入信號噪聲比/輸出信號噪聲比,晶體管的噪聲來源有三種:⑴熱噪聲:由于載流子不規(guī)則的熱運動,通過半導體管內的體電阻時而產生;⑵散粒噪聲:通常所說的三極管中的電流只是一個平均值,實際上通過發(fā)射結注入基區(qū)的載流子數目,在各個瞬時都不相同,因而引起發(fā)射極電流或集電極電流有一無規(guī)則的流動,產生散粒噪聲;⑶顫動噪聲:晶體管產生顫動噪聲的原因現在還不十分清楚,但被設想為載流子在晶體表面的產生和復合所引起,因此與半導體材料本身及工藝水平有關。而場效應管的噪聲只產生于載流子的運動,所以場效應管的Nf比晶體管的要小。

  放大器不僅其放大其輸入端的噪聲,而且,放大器本身也存在噪聲,所以其輸出端的信噪比必然小于輸入端信噪比,放大器本身噪聲越大,它的輸出端信噪比就越小于輸入端信噪比,Nf就越大,所以在低噪聲放大器的前級通常選用場效應管,或者低噪聲晶體管。

  5.場效應管的漏、源極可以互換、耗盡型絕緣柵管的柵極電壓可正,可負,靈活性比晶體管強。不過在音響功率放大器中,場效應管多以N溝/P溝對管出現,晶體管也以PNP/NPN對管出現。但場效應管在業(yè)余應用中較為脆弱,成本也較高。

  從以上場效應管和晶體管的對比中不難發(fā)現,場效應管具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、熱穩(wěn)定性高、抗輻射能力強等優(yōu)點,因此場效應管的總體性能上要優(yōu)于晶體管,在許多優(yōu)秀的功率放大器中,場效應管得到了較為普遍的采用。而采用晶體管的功率放大器取得靚聲者也同樣屢見不鮮。工程師根據兩種管子的特性,取其各自的優(yōu)點,設計出一種組合管,效果嘛,當然比它們好。

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