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高频电路中二极管、三极管性能参数的关键影响因素

 

更新时间:2026-01-28 15:41:05

晨欣小编

一、高频电路的核心矛盾:速度 vs 寄生参数

在低频下可以忽略的东西,在高频里都会变成“主角”:

  • 结电容(Cj)

  • 存储电荷(Qs)

  • 寄生电感(Lp)

  • 载流子迁移时间

  • 封装结构

一句话总结:

高频性能 ≈ 器件内部 + 封装寄生参数的综合结果


二、二极管在高频电路中的关键影响因素

1️⃣ 反向恢复时间 trr(最关键)

原因

  • PN 结中存在少数载流子存储效应

  • 由正向导通 → 反向截止时,需要“清空电荷”

高频影响

  • trr 越大 → 开关损耗、尖峰、电磁干扰越严重

  • 在射频 / 开关电源中会直接限制最高工作频率

工程结论

二极管类型高频表现
普通整流二极管❌ 几乎不可用
快恢复二极管⚠️ 勉强
肖特基二极管✅ 高频首选

2️⃣ 结电容 Cj(高频信号的“隐形短路”)

特点

  • Cj 与反向电压相关

  • 高频下等效为 交流旁路通道

影响

  • 降低信号幅度

  • 改变阻抗匹配

  • 限制带宽

高频设计要点

  • 射频检波、混频 → 选低 Cj 器件

  • PIN 二极管在射频开关中利用的是可控结电容


3️⃣ 正向导通电阻 Rf

  • 高频下 Rf 影响:

    • 插入损耗

    • 功率效率

  • 肖特基二极管在这里优势明显(无载流子存储)


4️⃣ 封装寄生参数(极易被忽略)

封装高频表现
DO-41 / 插件
SOD-123⚠️
SOD-323 / DFN
芯片裸片

高频二极管,封装选型和芯片本身同等重要


三、三极管(BJT)在高频电路中的关键影响因素

1️⃣ 特征频率 fT(核心指标)

定义

  • 电流增益 β = 1 时的频率

工程意义

  • 实际放大频率 ≤ fT / 5 ~ 10

影响因素

  • 基区宽度

  • 载流子迁移时间

  • 内部电容

高频设计经验

  • 射频放大器 → fT 至少比工作频率高一个数量级


2️⃣ 基极-发射极 / 基极-集电极结电容(Cbe、Cbc)

高频杀手之一

  • Cbc 通过米勒效应被放大

  • 有效电容 ≈ Cbc × (1 + Av)

结果

  • 带宽骤降

  • 高频增益塌陷

  • 相位失真

工程对策

  • 共基极结构

  • 射极跟随器

  • 选用低 Cbc 的射频晶体管


3️⃣ 存储时间 ts(饱和区的“灾难”)

  • BJT 进入饱和区 → 存储电荷大量增加

  • 高频开关中:

    • 延迟

    • 交叉导通

    • 功耗上升

工程规则

高频电路中尽量避免三极管深度饱和


4️⃣ β(电流放大倍数)在高频下并不重要

常见误区 ⚠️

“β 越大越好”

实际情况

  • β 随频率快速下降

  • 高频设计更关心:

    • fT

    • gm

    • 噪声系数

    • Cbc / Cbe


5️⃣ 封装与布局的影响甚至超过参数表

封装典型应用
TO-92低频
SOT-23MHz
SOT-89 / SOT-223功率 + 中高频
QFN / DFN射频
  • 引脚越短 → 寄生电感越小

  • 地回路设计直接决定高频性能


四、二极管 vs 三极管:高频参数关注点对比

维度二极管三极管
核心限制trr、CjfT、Cbc
高频损耗来源反向恢复米勒效应
封装敏感度极高极高
是否易用相对简单对电路结构敏感

五、工程选型的“高频三原则”

 

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