BJT 怪癖
理想的晶体管在放大信号时会显示 0% 失真。它的增益将扩展到所有频率。它将在数百摄氏度下控制数百安培的电流。实际上，可用的设备会出现失真。放大受限于频谱的高频端。真正的零件只有在采取预防措施的情况下才能承受数十安培的电流。并联晶体管以获得更高的电流时必须小心。如果不采取预防措施，在高温下运行会损坏晶体管。
非线性
A 类共发射极放大器（类似于上图）在下图中几乎被驱动到削波。请注意，正峰比负峰更平坦。这种失真在高保真音频等许多应用中是不可接受的。
大信号共发射极放大器的失真。
小信号放大器相对线性，因为它们使用晶体管特性的小线性部分。大信号放大器不是 100% 线性的，因为像 β 这样的晶体管特性不是恒定的，而是随集电极电流而变化。 β 在低集电极电流时高，而在极低电流或高电流时低。尽管如此，我们主要遇到随着集电极电流增加而减小的β。
共发射极放大器 偏压 4 0 0.74 Vsig 5 4 sin (0 125m 2000 0 0) rbias 6 5 2k q1 2 6 0 q2n2222 3 2 1000 v1 3 0 直流 10 .model q2n2222 npn (is=19f bf=150 + vaf=100 ikf=0.18 ise=50p ne=2.5 br=7.5 + var=6.4 ikr=12m isc=8.7p nc=1.2 rb=50 + re=0.4 rc=0.3 cje=26p tf=0.5n + cjc=11p tr=7n xtb=1.5 kf=0.032f af=1) .fourier 2000 v(2) .tran 0.02m 0.74m 。结尾<前> 香料-b ce.cir; 傅立叶分析 v(2)： 总谐波失真：10.4688%
SPICE 网表：用于瞬态和傅立叶分析。傅里叶分析显示总谐波失真 (THD) 为 10%。
上表中的 SPICE 列表说明了如何量化失真量。 “.fourier 2000 v(2)”命令告诉 SPICE 在 2000 Hz 下对输出 v(2) 执行傅立叶分析。在命令行“spice -b circuitname.cir”产生上表中的傅立叶分析输出。它显示了超过 10% 的 THD（总谐波失真），以及单个谐波的贡献。
这种失真的部分解决方案是降低集电极电流或在负载线的较小部分上操作放大器。最终的解决方案是应用负反馈。查看反馈。
温度漂移
温度影响晶体管的交流和直流特性。这个问题的两个方面是环境温度变化和自热。一些应用，如军事和汽车，需要在更大的温度范围内运行。良性环境中的电路容易自热，尤其是大功率电路。
漏电流 ICO 和 β 随温度增加。 DC β (hFE) 呈指数增加。 AC β (hfe) 增加，但没有那么快。它在 -55° 到 85° C 的范围内翻倍。随着温度升高，hfe 的增加将产生更大的共发射极输出，在极端情况下可能会被削波。 hFE 的增加会移动偏置点，可能会剪掉一个峰值。偏置点的偏移在多级直接耦合放大器中被放大。解决方案是某种形式的负反馈以稳定偏置点。这也稳定了交流增益。
下图 (a) 中的温度升高将使 VBE 从硅晶体管的标称 0.7V 降低。降低 VBE 会增加共发射极放大器中的集电极电流，从而进一步移动偏置点。偏移 VBE 的方法是将一对晶体管配置为差分放大器。如果下图（b）中的两个晶体管处于相同的温度，则 VBE 将随着温度的变化而跟踪并抵消。
(a) 单端 CE 放大器 vs (b) VBE 消除的差分放大器。
硅器件的最大推荐结温通常为 125°C。不过，为了更高的可靠性，应该降低额定值。晶体管动作在 150°C 以上停止。碳化硅和金刚石晶体管将在更高的温度下工作。
热失控
温度升高导致集电极电流增加的问题在于，更多的电流会增加晶体管耗散的功率，从而增加其温度。这种自我强化的循环被称为热失控 ，这可能会损坏晶体管。同样，解决方案是采用某种形式的负反馈来稳定偏置点的偏置方案。
结电容
晶体管的端子之间存在电容 .集电极-基极电容 CCB 和发射极-基极电容 CEB 降低了公共发射极电路在较高频率下的增益。在共发射极放大器中，从集电极到基极的电容反馈有效地将 CCB 乘以 β。负增益降低反馈量与电流增益和集电极-基极电容量有关。这就是众所周知的米勒效应。
噪音
由于电流的随机变化，小信号放大器的最终灵敏度受到噪声的限制。晶体管噪声的两个主要来源是散粒噪声 由于基座中载流子的电流流动和热噪声 .热噪声的来源是器件电阻并随温度升高：
晶体管放大器中的噪声是根据过量噪声定义的 由放大器产生的，不是从输入到输出放大的噪声，而是放大器内部产生的噪声。这是通过测量信噪比来确定的 (S/N) 在放大器输入和输出端。具有小信号输入的放大器的交流电压输出对应于 S+N，即信号加噪声。无信号输入的交流电压对应于噪声 N。 噪声系数表示为 “F” 根据放大器输入和输出的 S/N 定义：
RF（射频）晶体管的噪声系数 F 通常以分贝 FdB 列在晶体管数据表中。良好的 VHF（极高频，30 MHz 至 300 MHz）噪声系数小于 1 dB。 VHF 以上的噪声系数显着增加，每十倍频程增加 20 dB，如下图所示。
小信号晶体管噪声系数与频率。在蒂勒之后，图 11.147 [AGT]
上图还显示低频噪声随着频率的降低以每十倍频程 10 dB 的速度增加。这种噪声称为 1/f 噪声 .
噪声系数因晶体管类型（部件号）而异。无线电接收器天线输入端使用的小信号 RF 晶体管专为低噪声系数而设计。噪声系数随偏置电流和阻抗匹配而变化。晶体管的最佳噪声系数是在较低的偏置电流下实现的，并且可能存在阻抗失配。
热失配（并联晶体管的问题）
如果两个相同的功率晶体管并联以获得更高的电流，人们会期望它们平均分配电流。由于特性的差异，晶体管不会平均分配电流。
晶体管并联以增加功率需要发射极镇流电阻器
选择相同的晶体管是不切实际的。小信号晶体管的 β 通常在 100-300 的范围内，功率晶体管：20-50。如果每个都可以匹配，由于环境条件，一个仍然可能比另一个运行得更热。温度越高的晶体管会吸收更多电流，从而导致热失控。并联双极晶体管时的解决方案是插入称为镇流电阻的发射极电阻 小于一欧姆。如果温度越高的晶体管吸收更多电流，镇流电阻上的压降就会增加——负反馈。这会降低电流。将所有晶体管安装在同一个散热器上也有助于均衡电流。
高频效果
晶体管放大器的性能在一定程度上是相对恒定的，如下图随频率增加的小信号共发射极电流增益所示。超过这一点，晶体管的性能会随着频率的增加而降低。
Beta 截止频率 , fT 是共发射极小信号电流增益 (hfe) 下降到 1 的频率。实用放大器的增益必须大于 1。因此，晶体管不能用在 fT 的实际放大器中。晶体管更有用的限制是 0.1·fT。考虑一下插图。
共发射极小信号电流增益 (hfe) vs 频率。
一些 RF 硅双极晶体管可用作高达几 GHz 的放大器。硅锗器件将上限扩展到 10 GHz。
阿尔法截止频率 ,
falpha 是 α 下降到低频 α 的 0.707 时的频率。 Alpha 截止值和 Beta 截止值几乎相等：falpha≅fT。 Beta 截止 fT 是高频性能的优选品质因数。
f 最大 是在偏置和阻抗匹配最有利的条件下可能的最高振荡频率。它是功率增益为单位的频率。所有输出都反馈到输入以维持振荡。 fmax 是晶体管作为有源器件的工作频率上限。但是，实际放大器在 fmax 下无法使用。
米勒效应： 晶体管的高频限制与结电容有关。例如，PN2222A 的输入电容 Cobo=9pF，输出电容 Cibo=25pF，分别来自 C-B 和 E-B。 [FAR] 尽管 25 pF 的 C-E 电容看起来很大，但由于 米勒效应，它比 C-B (9pF) 电容的影响要小 ，C-B 电容对基极的影响相当于共发射极放大器中电容的 β 倍。为什么会这样？共发射极放大器将信号从基极反相到集电极。反馈到基极的反相集电极信号与基极上的输入相反。集电极信号比输入信号大 β 倍。对于 PN2222A，β=50–300。因此，9pF C-E 电容看起来像 9·50=450pF 到 9·300=2700pF。
结电容问题的解决方案是为宽带宽应用选择高频晶体管——RF（射频）或微波晶体管。通过使用公共基极而不是公共发射极配置可以进一步扩展带宽。接地的基极屏蔽了发射极输入，使其免受电容性集电极反馈的影响。双晶体管共源共栅排列将产生与共基极相同的带宽，但共发射极的输入阻抗更高。
评论：
- 晶体管放大器表现出失真，因为 β 随集电极电流变化。
- Ic、VBE、β 和结电容随温度变化。
- 温度升高会导致 IC 升高，从而导致温度升高，这种恶性循环称为热失控。
- 结电容限制了晶体管的高频增益。 米勒效应 使 Ccb 在 CE 放大器的底部看起来大 β 倍。
- 晶体管噪声限制了放大小信号的能力。 噪声系数 是关于晶体管噪声的品质因数。
- 并联功率晶体管以增加电流时，插入镇流电阻 与发射器串联以均衡电流。
- FT 是 CE 放大器的绝对上限频率，小信号电流增益降至 1，hfe=1。
- Fmax 是振荡器在最理想条件下的频率上限。
相关工作表：
- A 类 BJT 放大器工作表
工业技术