簡(jiǎn) 介：本文探討了電子電路中利用三極管作為二極管的特殊應(yīng)用。在分析一個(gè)老式示波器輸入電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中使用3DG6a三極管的BC結(jié)作為保護(hù)二極管，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鉗位保護(hù)。這種設(shè)計(jì)利用了硅三極管BC結(jié)漏電流小的特性，在早期半導(dǎo)體工藝不完善時(shí)能提供更好的性能。類(lèi)似應(yīng)用還出現(xiàn)在早期收音機(jī)電路中，使用三極管代替穩(wěn)壓二極管。此外，文章還介紹了場(chǎng)效應(yīng)管被用作二極管的情況，特別在高頻調(diào)制電路中，利用其結(jié)電容小的優(yōu)勢(shì)。這些特殊用法展示了工程師在元器件性能受限時(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)步，現(xiàn)在已有專(zhuān)用器件取代這些替代方案。
關(guān)鍵詞：三極管，二極管
??今天看到B站朋友留言，他發(fā)送了一個(gè)有趣的電路圖，詢(xún)問(wèn)其中的偏置電阻的問(wèn)題。這個(gè)電圖是一個(gè)老式的陰極攝像管示波器的電路圖。它的輸入端采用了場(chǎng)效應(yīng)管，作為射極跟隨，對(duì)輸入高阻抗信號(hào)進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。他所感興趣的是這樣一個(gè)一兆歐姆的偏置電阻R22。經(jīng)過(guò)上面的阻容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)的阻抗匹配，他的問(wèn)題是，這樣的一個(gè)高電阻以及電阻電容的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)輸入級(jí)的這個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管它的偏置是否會(huì)有影響？?當(dāng)然了，這個(gè)電路本身輸入是對(duì)稱(chēng)的。上下兩個(gè)通道分別對(duì)輸入信號(hào)以及它的輸入偏置信號(hào)進(jìn)行跟隨放大。對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的設(shè)計(jì)跟隨電路，它的偏置實(shí)際上是由源極跟隨電阻來(lái)決定，源極的電流在源極電阻上產(chǎn)生偏壓，它的柵極通常是由電阻網(wǎng)絡(luò)接地，由此，原極上電阻上的偏壓就形成了負(fù)的偏置電壓。不過(guò)對(duì)于這電路，我非常感興趣的倒是在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵極上連接的這個(gè)奇怪的三極管。三極管的型號(hào)是3DG6a，這是一個(gè)硅 NPN型極管。但是我們能看到這個(gè)三極管呢，只是把它的BC級(jí)連接在了輸入場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與它的中點(diǎn)電位上。那么這個(gè)三極管的作用究竟是什么呢？有沒(méi)有人能夠給出你們的答案。
??正當(dāng)我疑問(wèn)的時(shí)候呢，這位朋友給我發(fā)來(lái)了他的解釋?zhuān)f(shuō)呀，這個(gè)三極管應(yīng)該是當(dāng)做一個(gè)保護(hù)二極管來(lái)使用。早期的二極管因?yàn)楣に噯?wèn)。嗯。題漏電流比較大，所以為了減少輸入級(jí)的漏電流因此使用了三極管的BC結(jié)當(dāng)作了保護(hù)二極管。。我們來(lái)看，這個(gè)三極管BC結(jié)連接在輸入場(chǎng)效應(yīng)管的柵極和電路的中間電位。它就像一個(gè)反向的二極管，保護(hù)輸入電壓不能低于中心電位0.5伏。一旦輸入電壓低于-0.5伏，這個(gè)三極管呢就會(huì)導(dǎo)通，由此呢對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鉗位。
??后面他又發(fā)送了另外一張示波器電路圖。在電路圖中可以看到在輸入場(chǎng)效應(yīng)管的柵極上?明確標(biāo)示的是一個(gè)反向連接的二極管，它的作用應(yīng)該和剛才電路中的三極管DC結(jié)的作用是一樣的?。
??此外，他還告訴我另外一個(gè)有趣的現(xiàn)象。在早期的低壓收音機(jī)中，電路圖上通常使用兩個(gè)二極管作為前級(jí)的穩(wěn)壓二極管?。但是實(shí)際上他曾經(jīng)拆開(kāi)過(guò)這些老式的收音機(jī)，發(fā)現(xiàn)雖然電路圖上是兩個(gè)硅二極管?，但是實(shí)際電路中則是焊了兩個(gè)三極管，也是使用他們的BC結(jié)，當(dāng)做二極管也用，這應(yīng)該也是利用了這二極管本身，它所對(duì)應(yīng)的漏電流很小，而且呢非常穩(wěn)定的特點(diǎn)。我們看到，早期的三極管由于工藝的問(wèn)題，他們漏電流，包括結(jié)電容都無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需要，所以不得不呢使用普通的三極管當(dāng)作二極管來(lái)使用。
??這不禁讓我想起之前看到的在 LTSpice 中的一張有趣的電路，這個(gè)電路本身是用于對(duì)飛安級(jí)電流進(jìn)行放大。電路采用了信號(hào)的調(diào)制，交流放大以及解調(diào)的框架結(jié)構(gòu)，
??在輸入級(jí)對(duì)輸入電流進(jìn)行調(diào)制的這樣的一個(gè)橋電路中，它使用了4個(gè)相同的結(jié)型效應(yīng)管，但是在這里，它是把場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極并聯(lián)在一起，和柵極共同組成了二極管，這4個(gè)二極管就構(gòu)成了一個(gè)橋電路來(lái)對(duì)輸入電流進(jìn)行調(diào)制，它是利用了場(chǎng)效應(yīng)管。柵極與漏極源極之間的節(jié)點(diǎn)流結(jié)電容小的特點(diǎn)，來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行高頻調(diào)制，調(diào)制的頻率為500k赫茲。因?yàn)樵谠缙诘陌雽?dǎo)體工藝中，普通的二極管的結(jié)電容相對(duì)比較大，這樣大的結(jié)電容呢會(huì)影響高頻信號(hào)調(diào)制結(jié)果。所以把三極管當(dāng)作二極管用，不僅利用了三極管節(jié)電BC結(jié)之間的漏電流小，有的時(shí)候呢也會(huì)把場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)作二極管來(lái)使用。現(xiàn)在由于半導(dǎo)體工藝改進(jìn)，通常情況下，就會(huì)有專(zhuān)門(mén)的這樣的高頻整流二極管組成了交流調(diào)制電路了。
今天呢討論了一個(gè)示波器輸入電路的有趣結(jié)構(gòu)。在輸入結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)的柵極上所并聯(lián)的一個(gè)三極管的BC結(jié)，是當(dāng)做二極管來(lái)使用。它主要是用來(lái)對(duì)輸入電壓進(jìn)行鉗位。之所以使用三極管的BC結(jié)當(dāng)作二極管來(lái)使用，是利用了普通的硅三極管，它的BC結(jié)的漏電流小的特點(diǎn)。此外，對(duì)于三極管當(dāng)做二極管使用，實(shí)際上還在很多的電路中呢都有體現(xiàn)。
