2.1.1-2.1.2 晶体三极管
2.1晶体三极管解析
（2）晶体管的电流放大作用，其实质是对的控制作用，习惯上 称晶体管为“放大”元件，但严格地讲它只是一种控制元件， 因为它并不能放大能量，只是用一个小的能量来控制电源向负 载提供更大的能量。
电流分配关系：
发射区发射的电子数目等于 基区复合的电子数目与集电区收 集的电子数目之和。 三个电极上的电流关系:
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
11
总结： （1）PNP型和NPN型三极管表示符号的区别是发射极的 箭头方向不同， 这个箭头方向表示发射结加正向偏置时的 电流方向。使用中要注意电源的极性，确保发射结永远加 正向偏置电压，三极管才能正常工作。 （2）实际应用中采用NPN型三极管较多，
2.1.1晶体三极管的结构、符号、类型
2.1.2三极管的电流放大作用
2.1.3三极管特性曲线 2.1.4三极管主要参数 2.1.5特殊三极管 2.1.6三极管的判别
2.1晶体三极管BJT
BJT（双极结型晶体管）是通过一定的工艺，将两个PN 结结合在一起的器件，一般也称为半导体三极管、晶体三极 管，或简称晶体管。 是由两个PN结、3个杂质半导体区域组
由实验测量结果可得出如下结论：
（1）发射极电流等于基极电流和集电极电流之和，此结果符合 基尔霍夫定律。 （2）比大得多。从第二列以后的数据可看出，要比大几十倍。 （3）很小的变化可以引起很大的变化。比较第二列以后，后一 列与前一列数据的基极电流和集电极电流的变化量之比，即， 则得出一个级为重要的结论；基极电流较小的变化可以引起集 电极电流较大的变化。也就是说基极电流对集电极电流具有小 量控制大量的作用，这就是晶体管的电流放大作用（实质是控 制作用）。
第二章_双极型晶体三极管(BJT)
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
晶体管及其放大电路
晶体管的介绍
G－栅极（基极） －栅极（基极） S－源极（发射极） －源极（发射极） D－漏极（集电极） －漏极（集电极） B－衬底 －
MOS管工作原理 管工作原理
正常 放大 时外 加偏 置电 压的 要求
以N沟道增强 沟道增强 型MOS管为 管为 例
VDS > 0
VGS > 0
栅源电压VGS对iD的控制作用
在栅极下方形成的导电沟 在漏源电压作用下开 道中的电子，因与P型半 道中的电子，因与 型半 始导电时（即产生i 始导电时（即产生i 导体的多数载流子空穴极D） 的栅源电压为开启电 反型层。 性相反，故称为反型层 性相反，故称为反型层。 压VT
工作状态 偏置条件 电流关系 C、E间等 C、E间等 效电阻 截止 放大 饱和 发射结和集电 结均正偏 发射结和集电 发射结正偏集 电结反偏 结均反偏
iB =0 iC =ICEO ≈ 0
很大
iB >0 iC = β iB
可变
iC =ICS≠β iB UCES=0.3V
很小
c b+ uBE iB iC + uCE iE -e
I
PN结的单向导电性使 PN结的单向导电性使 PN结在使用时有 得PN结在使用时有 正向 开启电压的存在： 开启电压的存在： 硅管的开启电压约 0.7V， 为0.7V，锗管的开 O 启电压约为0.3V。 启电压约为0.3V。
反向
V
1、发射区向基区注入大量电子 、 因浓度差， 发射结 因浓度差，发射区的大量电子经发射 结扩散注入基区，形成电子流 →IEn 结扩散注入基区， 正偏 扩散） （扩散） 基区空穴扩散注入发射区 →IEP
P IEn
EC
3、集电区收集发射区扩散过来的电子 、 在外电场作用下， 在外电场作用下，由发射区扩散在集电 集电结 结附近的非平衡少子漂移到集电区 →ICn 反偏 漂移） （漂移） 基区的电子漂移到集电区 平衡少子 的漂移 → ICBO 集电区的空穴漂移到基区
第二章-晶体管
（1）共基直流放大系数 IC
IE
（2）共基交流放大系数
IC
I E
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
二、极间反向电流
1 ICBO
发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，称为集 电极反向饱和电流。
2 ICEO
基极开路时，集电极—发射极间的反向电流，称为集 电极穿透电流。
T
( 0.5 ~ 1) / C
2.3.2 晶体管的主要参数 一、电流放大系数
1.共射电流放大系数
（1） 共射直流放大系数 反映静态时集电极电流与基极电流之比。
（2） 共射交流放大系数 反映动态时的电流放大特性。
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
2. 共基电流放大系数
a. 受控特性：iC 受iB的控制
uCE＝uBE 4
放
IB＝40μ A
iC iB
饱 和3
30μ A
区
大 20μ A
iC iB
2
区
10μ A
1
b. 恒流特性:当 iB 恒定时，
0
uCE 变化对 iC 的影响很小
0μ A iB＝－ICBO
5
10
15
uCE/V
截止区
即iC主要由iB决定，与输出环路的外电路无关。
iC主要由uCE决定 uCE ↑→ iC ↑
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
=20μA
25℃
uCE /V
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，运动 到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，
此后uCE再增加，电流也没有明显得增加，特 性曲线几乎平行于与uCE轴
晶体三极管的结构、作用和特性
Rc
负载电阻，
N 集电极供 电
Vcc
P
N
NPN
Rb
Rc
VccPNPFra bibliotekRcRb
Vcc
2、三极管的电流放大作用
仿真实验，读出IB、IC、IE
IB
0mA
0.02mA
0.04mA
0.06mA
IC
0mA
2mA
4mA
6mA
IE
0mA
2.02mA
4.04mA
6.06mA
分析表格中数据，你能得出哪些结论？
（1）三个电极的电流分配关 IE=IB+IC IC IE
总结：三极管工作状态由偏置情况决定。
管型
放大状态 饱 和状 放 大状态 态
电压条件
发射结正偏 发射结正偏 发射结正偏，
集电结反偏
或零 偏 ， 集电结反偏
集电结正偏
电位条件 NPN
PNP
VC＞VB＞VE VB≤VE VC＜VB＜VE VB≥VE
VB＞VE，VB＞Vc VB＜VE，VB＜VC
练习：1．判别三极管的工作状态 ， 如果是PNP管呢
指导： 1．中间电位值的为基极。 2．电位值接近基极的为发射极。电位值与基极相差较大的是集电极。 3．VBE约0.7V或接近，为NPN VBE约0.3V或接近，为PNP）
2、判断三极管的放大状态，各极 名称、管型。
小结
三极管工作状态由偏置情况决定。
放大
截止
饱和
发射结正偏 发射结反偏 发射结正偏
集电结反偏
截止状态
（2）饱和区：
• ①VCE较小的区域。 VCE<VBE
• ②电流特点：IC不随IB的 增大而变化。IB不能控制 IC，IC VCC/RC
三极管的原理及作用及电路图
三极管原理我以NPN三极管为例为你说明三极管的原理：首先三极管是由两个P-N结够成，NPN三极管就是两头是N型，中间是P型。
N端为电子端，P端为空穴端在制造三极管时，要把发射区的N型半导体电子浓度做的很大，基区P型半导体做的很薄，当基极的电压大于发射极电压（硅管要大0.7V，锗管要大0.3V）而小于集电极电压时，这时发射区的电子进入基区，进行复合，形成IE；但由于发射区的电子浓度很大，基区又很薄，电子就会穿过反向偏置的集电结到集电区的N型半导体里，形成IC；基区的空穴被复合后，基极的电压又会进行补给，形成IB。
晶体三极管具有放大、开关、振荡、混频、频率变换等作用，通常晶体三极管可以处理的功率至几百W，频率至几百MHz左右。
这样的晶体三极管是在一个本征半导体中由三层n型半导体和p型半导体构成的。
本章学习晶体三极管所具有的NPN型和PNP型结构以有晶体三极管的命名方法，并且从称为基极、集电极、发射极的三个电极中流过的电流值来研究晶体三极管中电流的流动方法和作用。
然后，为了能够正确地作用晶体三极管，对晶体三极管的最大额定值、晶体三极管上施加的电压和电流的关系等进行分析。
2.1 晶体三极管是P型和N型半导体和有机组合2.1.1 晶体三极管的各种各样形状和名称晶体三极管有三只脚，有的金属壳相当于其中一只脚。
如图2.1所示，对应于不同的用途，有各种各样形状的三极管。
另外，晶体三极管的名称根据JIS C 7012，按图2.3所示那样决定。
从晶体三极管的名称，我们可以了解其大致的用途和结构。
2.1.2 晶体三极管的结构和电路符号晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。
Npn型如图2.2(a)所示，两端是n型半导体，中间是p型半导体。
Pnp 型如同图(b)所示，两端是p型半导体，中间是n型半导体。
在图2.2(a)、(b)中，被夹在中间的p型以及n型半导体部分，宽度只有数微米程度，非常的薄，这一部分称为基区（base:B）。
晶体三极管
2.1.6 三极管的简单测试 一、硅管或锗管的判别
当V=0.6~0.7V时， 为硅管
当V=0.1~0.3V时 为锗管。
图2.1.11判别硅管和锗管的测试电路
图2.1.14基极b的判断
五、e、b、c三个管脚的判断 首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测β值的 方法判断c 、e极。方法是先假定一个待定电极为集电极 （另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅 度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧 姆表的摆动幅度。摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管 脚是集电极c，红表笔所连接的管脚为发射极e，如图 2.1.12所示。测PNP管时，只要把图2.1.12电路中红、黑表 笔对调位置，仍照上述方法测试。
能力
IC
IB
4．通常 ，IC IB ，所以可表示为
(2.1.4)
考虑ICEO，则
IC IB IC I B ICEO
(2.1.5) (2.1.6)
2.1.4 三极管的输入和输出特性
一、共发射极输入特性曲线 集射极之间的电压VCE一定时，发射结电压VBE与基极电流 IB之间的关系曲线。
1.74
2.33
2.91
IE/mA
0
0.01
0.57
1.16
1.77
பைடு நூலகம்
2.37
2.96
由表2.1.1可见，三极管中电流分配关系如下：
IE IC IB
(2.1.1)
因IB很小，则
IC IE
(2.1.2)
三极管知识简介
3）极间反向饱和电流
ICBO：发射极开路时，集电极—基极间的反向饱和电流。一般锗管的 ICBO 在 µA 数量级，硅管的 ICBO 在 nA 数量级。 ICEO：基极开路时，集电极—发射极间的穿透电流。
IEBO：集电极开路时，发射极—基极间的反向饱和电流。
由于直流参数 、 、ICBO 和 ICEO 等受温度影响较大，所以出于稳定性考虑， 也不要过大。
1.载流子的传输过程
在放大状态下，晶体三极管内部载流子的传输过程可归纳为发射结的注入、 基区中的输运与复合和集电区的收集。对此，我们以 NPN 管为例，参照图 2—37 作如下讨论：
1）发射结的注入 由于发射结正偏，使发射结变窄，扩散运动占优势，高掺杂发射区的大量电子注 入到基区，形成电子电流 IEn。与此同时，基区中的空穴也向发射区注入，形成 空穴电流 IEp。IEn 和 IEp 电流方向一致，由基区指向发射区，构成发射极电流 IE。 即 （2—42） 2）基区中的扩散与复合 注入到基区的电子，成为基区的非平衡少子，将继续向集电结方向扩散，在 扩散的过程中，除有少部分的电子会与基区中的多子空穴复合、形成基极复合电 流 IBn 外，大部分电子到达集电结边界，并在集电结电场作用下，漂移到集电区 形成集电极电子电流 ICn。 3）集电区的收集 由于集电结处于反偏状态，集电结势垒区中电场很强，其方向是由集电区指 向基区，因此，到达集电结边界的电子在此强电场的作用下，几乎全部收集到集 电区，形成集电极电子电流 ICn。此外，在该强电场的作用下，集电区内的少子 —空穴将漂移到基区；基区内的少子—电子也将漂移到集电区，它们形成集电结 的反向漂移电流 ICBO,ICBO 的方向与 ICn 方向是一致的。所以，总的集电极电流 IC 为 （2—43） 由图 2—37 可知，晶体管基极电流 IB 为 （2—44）
第2章 双极型三极管及其放大电路
例1：测晶体管各极电流，当IB=40µA时，IC=1.6mA， ：测晶体管各极电流， 时 ， 分别画出当I 管或PNP 求 β , 分别画出当 B=70µA，且该管为 ， 该管为NPN管或 管或
管时的各极电流。 管时的各极电流。 解：
IC 1600 β≈ = = 40 IB 40
IC ≈ βIB = 2.8mA
温度变化大的环境应选用硅管。 温度变化大的环境应选用硅管。 硅管
集电极－ 集电极－发射极之间的穿透电流 ICEO
ICEO与输出特性曲线IB＝0对应 与输出特性曲线 对应
穿透电流 I CEO = (1 + β ) I CBO
3、特征频率 fT
β 值下降到 时的信号频率 。 值下降到1时的信号频率
4、极限参数 （1）最大集电极耗散功率 PCM ） PCM = iCuCE＝常数 （2）最大集电极电流 ICM ）
2、输出特性
iC
iC是关于uCE的函数， 的函数，
受IB限制 (1)放大区 放大区 =100 µA
5 4
UCE>UBE>0， ，
(2)截止区 截止区
IC = βIB
80 µA 放 大 区 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0
5 10 15
饱 和 3 区
1、三极管内部载流子的传输过程 IC
c
ICBO
过程： 过程： （1）发射 （2）复合和扩散 （3） 收集 关系： 关系： IC = ICn + ICBO
ICn
Rc IB
b
Rb
e
IE = IC + IB
e
2、三极管内的电流分配关系 （1）共基直流电流放大系数 ）
I Cn I C ≈ α= IE IE
项目二单管音频放大电路的制作
工程二单管音频放大电路2.1工程描述放大电路的作用就是将小的或微弱的电信号（电压、电流、电功率）转换成较大的电信号。
例如传声器工作时将声信号转变为电信号时的幅度一般只有几个毫伏，不足以推动较大功率的扬声器（喇叭）发声，只有经过扩音器放大后，将微弱的电信号转换成较大功率的电信号，才能送入扬声器发出较大的声音。
放大电路（如扩音器）一般主要由电压放大和功率放大两部分组成，先由电压放大电路将微弱的电信号放大去推动功率放大电路，再由功率放大电路输出足够的功率去推动执行元件（如扬声器）。
电压放大电路按构成的器件分，可分为分立器件放大电路和集成电路放大电路。
2.1.1任务目标2.1.2工程学习情境：单管音频放大电路的制作与调试图2-1所示为单管音频放大电路原理图，该电路包括三极管直流偏置电路，信号输入、输出电路，负载电路，音频信号源，音频功率放大电路五部分。
图2-1 单管音频放大电路原理图（附）TDA2030功率放大器（功放）模块2.1.3电路元器件参数及功能单管音频放大电路（三极管共射放大电路）元器件参数及功能如下表所示。
单管音频放大电路（三极管共射放大电路）元器件参数及功能如表2.2知识链接本工作任务主要体现知识点是放大电路和放大元件---三极管两个方面。
2.2.1放大电路的概述（1）放大电路中信号放大的实质放大电路中 “放大”的实质并不是能量的增加，而是能量的控制与转换。
放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。
放大的实质: 是用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。
（2）放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标是衡量放大器性能优劣的主要技术参数。
一般小信号电压放大电路的主要性能指标有： a. 电压放大倍数u Ai o u u u A /=，用来衡量放大电路不失真电压的放大能力。
b. 输入电阻i Ri i i i u R /=，即从放大电路输入端看进去的等效交流电阻。
第2章-逻辑门电路
高速，可代替74HC
高速，可代替74HCT
2.4.1．MOS反相器
2. MOS反相器
(1)电阻负载MOS电路：
如图2－37（a）所示，在这种反相器 中，输入器件是增强型MOS管，负载是线性 电阻。这种反相器在集成电路中很少采用。
(2)E/E MOS(Enhancement/Enhancement MOS) 反相器：
2.三态输出门电路(TSL门) 图227 三态门
三态输出门电路简称三态门,用 TSL(Three Sate Logic)表示，TSL电路的 主要特点是输出共有3种状态，即逻辑高电 平、逻辑低电平和高阻态。
图2-27所示为三态门电路及逻辑符号。 图中EN为三态使能端，A、B为输入逻辑变 量，Y为电路输出。
74F
速度比标准系列快近5倍, 功耗低于标准系列
2.2.1．TTL与非门的典型电路 及工作原理
1. 电路结构
电路由输入级、中间级和输出级三部 分组成。
2. 基本工作原理
（1）TTL工作在关态（截止态）
当输入信号A、B、C中少一个为低电 位（0.3V）时:
VO = VOH = VCC – VR2 – VBE3 – VD4 =5V－0.7V－0.7V =3.6V
实现了输出高电平，此时TTL工作在关 态，也称截止态。
（2）TTL工作在开态（饱和态）
输出电压Vo为
VO = VOL = VCES4 = 0.3V 实现了输出低电平，此时TTL工作在开 态，也称饱和态。
通过以上分析可知，当输入信号中至 少一个为低电位，即VI=ABC= VIL时，输出 高电平，即VO = VOH ；当输入信号全部为 高电位时，即VI=ABC= VIH时，输出低电平， 即VO = VOL。说明电路实现了与非门的逻辑 关系，即
三极管及其放大电路
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.3 .BJT的特性曲线
BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间 的关系曲线，它是BJT内部载流子运动的外部 表现。
工程上最常用的是BJT的输入特性和输出特 性曲线。
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
以共射放大电路为例：
输入特性：iBf vBEvCE 常 数 输出特性： iCf vCEiB常数
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
输出特性曲线可以划分为三个区域： 饱和区——iC受vCE控制的区域，该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏，Jc正偏
iC /mA
25℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏，Jc正偏。
电压增益2＝ 0lgAV dB 电流增益2＝ 0lgAI dB
由于功率与电压（或电流）的平方成比例， 因此功率增益表示为：
功率增益＝10lgAP
【 AP
Po 】 Pi
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.2.2
+
VS
-
R
＝
i
Vi I i
输入电阻Ri
I i
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
2.3 共射基本放大电路
共射基本放大电路组成
放大的外部条件
输入回 路
输出回 路
两个回路 正确的直流偏置
ui为小信号 ui和VBB串接 RB为基极偏置电阻
RC为集电极偏置电
阻
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
模拟电子技术三极管详解
GS
uGS iD = IDO( −1)2 UGS(th)
uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 ( )
半导体三极管 第 2 章 半导体三极管
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET
Sio2 绝缘层中掺入正离子 D 时已形成沟道； 在 uGS = 0 时已形成沟道； B 在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS ≤ UGS(off) 时，全夹断。 全夹断。 ( ) S
ICEO O
U(BR)CEO
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 β 值明显降低。 集电极最大允许电流， 值明显降低。 2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC × uCE。 3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 间反向击穿电压。 、 ) U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 间反向击穿电压。 、 ) U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。 间反向击穿电压。 、 ) U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO ) ) )
半导体三极管 第 2 章 半导体三极管
2.2.1 MOS 场效应管 一、增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET) ) 1. 结构与符号
S
N+
MOSFET结构 结构
G
D
N+
耗尽层
(掺杂浓度低) 掺杂浓度在硅片表面生一 用金属铝引出 用扩散的方法 在绝缘层上喷金 G — 栅极 Gate 层薄 SiO2 绝缘层 G 属铝引出栅极 G 源极 S 和漏极 D 制作两个 N 区 D — 漏极 Drain
半导体三极管 第 2 章 半导体三极管
双极型晶体管和基本放大电路
c
IC
VCC
衡，净电流为零。
RB
e
２. 发射结加正向电压，
集电结加反向电压 VBB
IE
UBE Uon 且UCE UBE
公共端
(发射结正向偏置且集电结 反向偏置)
3.电流控制作用及其实现条件 （1）电流控制作用
1）发射区向基区注入电子
发射区（e区）的 多子电子通过发射结 扩散到基区（b区）， 形成扩散电流IEN；同
安 全 工 作区
UCE U(BR)CEO
3. 极限参数
（3）极间反向击穿电压
ICM IC
PCM=ICUCE
如果加在PN结上
安
反向偏置电压太高，PN结
全
就会反向击穿。这些电压
工
不仅取决于电路本身，还
作区
UCE
和电路连接方法有关。
UCEO(BR) ：基极开路
U(BR)CEO
时集电极－发射极的反向 （４）晶体管的安全工作区
RB
IEN
因为还有少子的漂移电 流ICBO）
VBB
I
E
e
3）电子被集电极收集的情况
发射区的电子大部 分通过基区往集电区（c 区）扩散。（集电结电
c
ICN
ICBO
IC
压反向，增强了少子的 漂移，基区的少子是电
IB IB
RC
子）
b
到达集电结边界的
IEP
VCC
电子被集电结电场吸引 进入集电区（c区），记 作
输出 回路
共射接法晶体管的特性曲线
1.共射接法晶体管的输入特性曲线
IB = f (UBE )UC E = 常数 IB /A 0V
UCE=0，输入特性曲线 与PN结的伏安特性类似。
三极管VCBO
因为VCE0是基极开路时加在集电极和发射极之间的电压，集电结是反向电压，发射结是正向电压，发射结的正向电压大小决定与流过它的电流大小。
这个电流受穿透电流的影响存在雪崩倍增效应。
所以VCEO要比VCBO小的多。
VCBO没有穿透电流影响，只是电压过高引起的击穿雪崩电压，所以高。
晶体三极管的作用及检测2008-05-18 10:33晶体三极管具有放大、开关、振荡、混频、频率变换等作用，通常晶体三极管可以处理的功率至几百W，频率至几百MHz左右。
这样的晶体三极管是在一个本征半导体中由三层n型半导体和p型半导体构成的。
本章学习晶体三极管所具有的NPN型和PNP型结构以有晶体三极管的命名方法，并且从称为基极、集电极、发射极的三个电极中流过的缌髦道囱芯烤 迦 苤械缌鞯牧鞫 椒ê妥饔谩Ｈ缓螅 四芄徽 返刈饔镁 迦 埽 跃 迦 艿淖畲蠖疃ㄖ怠⒕ 迦 苌鲜┘拥牡缪购偷缌鞯墓叵档冉 蟹治觥?br> 2.1 晶体三极管是P型和N型半导体和有机组合2.1.1 晶体三极管的各种各样形状和名称晶体三极管有三只脚，有的金属壳相当于其中一只脚。
如图2.1所示，对应于不同的用途，有各种各样形状的三极管。
另外，晶体三极管的名称根据ＪＩＳ。
从晶体三极管的名称，我们可以了解其大致的用途和结构。
2.1.2 晶体三极管的结构和电路符号晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。
Npn型，两端是n型半导体，中间是p型半导体。
Pnp 型如同图(b)所示，两端是p型半导体，中间是n型半导体。
，被夹在中间的p型以及n型半导体部分，宽度只有数微米程度，非常的薄，这一部分称为基区（base:B）。
夹住基区的两个半导体中一个称为发射区（emitter:E），另一个称为集电区(collector:C)。
还有，发射区和集电区，例如在npn型的情况下，虽然都是n型的，但发射区与集电区相比，具有杂质浓度高出数百倍，并且交界面面积小等在结构上的不同。
三极管
放大模式直流简化电路模型
共发射极
IC IB
B E C B
电路模型
IB +
E
直流简化电路模型
IB
C B
IC
IB
E
IC
C
T
VBE E
VBE(on) + E
IB
E
VBE(on)为发射结导通电压，工程上一般取： 硅管VBE(on)= 0.7V
锗管VBE(on)= 0.25V
三极管参数的温度特性
即三极管工作于饱和模式时，相当于开关闭合。
2.2.2 截止模式 ( E结反偏，C结反偏)
若忽略反向饱和电流，三极管IB 0，IC 0。
即三极管工作于截止模式时，相当于开关断开。
截止模式直流简化电路模型
共发射极
IC
电路模型
IB
C B
IC
C
直流简化电路模型 IB 0 IC 0
B
C
IB
B E
饱和模式直流简化电路模型
共发射极
IC
IB
B E C B
电路模型
IB +
E
直流简化电路模型
C
IC
B
IB VBE(on) + E
IC
C
T
VBE E
+ VCE(sat) E
+ V - CE(sat)
E
通常，饱和压降VCE(sat)
硅管VCE(sat) 0.3V
锗管VCE(sat) 0.1V
若忽略饱和压降，三极管输出端近似短路。
E
E
表示，受发射结电压控制的复合电流IBB ，对集电
极正向受控电流ICn的控制能力。
模拟电子技术三极管详解
第 2 章 半导体三极管
2) uDS 对 iD的影响(uGS > UGS(th))
MOS工作原理
DS 间的电位差使 沟 道 呈 楔 形 ， uDS ， 靠近漏极端的沟道厚
度变薄。
预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。
第2章
半导体三极管
2.1 双极型半导体三极管 2.2 单极型半导体三极管 2.3 半导体三极管电路的基本分析方法 2.4 半导体三极管的测试与应用
第2章
半导体三极管
2.1 双极型半导体三极管
2.1.1 晶体三极管 2.1.2 晶体三极管的特性曲线 2.1.3 晶体三极管的主要参数
第 2 章 半导体三极管
第 2 章 半导体三极管
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET
Sio2 绝缘层中掺入正离子
D 在 uGS = 0 时已形成沟道；
B 在 DS 间加正电压时形成 iD，
G S
uGS UGS(off) 时，全夹断。
iD /mA
2V
0V
2V
uGS = 4 V
O
uDS /V
输出特性
当 uGS UGS(off) 时，
O
iiiBBB===
00 0uCE
第 2 章 半导体三极管
2.1.3 晶体三极管的主要参数
一、电流放大系数
4 iC / mA
1. 共发射极电流放大系数
3
— 直流电流放大系数
Q
II23CB.40NN5110II0CB63AA
IC8B2O ICBO
IC IB
2 1
— 交流电流放大系数
维修电工培训第二章(电子技术与元器件的基础知识)
F
P控制极可控硅
器件
G
N控制极可控硅
H
N基极单结管
J
P沟道场效应管
K
N沟道场效应管
M
双向可控硅
2.1 电子元器件
2. 二极管的重要特性—单向导电性 (1)加正向电压导通 如果将电源正极与二极管正极相
连，电源负极与二极管负极相连，称为正向偏置，简称正 偏。此时二极管内部呈现较小的电阻，有较大电流通过， 二极管状态为正向导通状态。
2.1 电子元器件
(阳 极 )
＋
外壳
PN
(阴 极 )
－
(阳 极 ) V
＋
(阴 极 )
－
阳极引线
阴极引线
(a)
(b)
图2-1 （a）二极管的内部结构 （b）二极管的电路符号
2.1 电子元器件
稳压电源、收音机、电视机等电子产品中各种不同外形 的二极管如图2-2所示。
2AP 2CP
图2-2
2CZ54 2CZ13 2CZ30
≤300
≤0.01
003
检波管 开关管 整流管 整流管
2.1 电子元器件
2.1.2 晶体三极管 1. 三极管的结构、分类及符号
（1）三极管的外形 半导体三极管亦称双极型晶体三极管，简称晶体管。 功率不同的三极管体积和封装形式也不一样，近年来生产 的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率管多采用金 属封装，且其外壳和散热器连成一体便于散热。常见的三 极管外形如图2-4所示。
2.1 电子元器件
（3）三极管的分类和命名 三极管的种类很多，一般有以下几种分类：按照结构
工艺分为NPN 型和PNP型（目前国产的硅三极管多为NPN
型，锗三极管多为PNP型）；按所用半导体的材料分为硅 三极管和锗三极管（由于硅管温度稳定性好，所以在自控 设备中常用硅管）；按允许耗散的功率大小分为大功率管 （耗散功率大于几十瓦）和小功率管（耗散功率小于1瓦）； 按工作频率不同分为高频管（f≥3MHZ且高频管的工作频率 可以达到几百兆赫）和低频管（f<3MHZ）；按用途分为普通 三极管和开关三极管等。三极管型号的具体识别方法见表 2-1。
2-1晶体三极管
（2）交流参数 是反映三极管交流特性的主要指标。
交流电流放大倍数hfe 通常也写为ß，用于表征管子对交流信号的电流放大
能力。
共发射极特征频率fT 三极管的ß值下降到1时，所对应的信号频率称为共发
射极特征频率，它是表征三极管高频特性的重要参数。 （3）极限参数 三极管有使用极限值，如果超出范围则无法保证管子正常工
电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集 电结处于反向偏置。
2．三极管的电流放大作用
三极管各电极电流关系的测量电路
三极管电流分配关系：IE=IC+IB 三极管电流放大倍数：β = Δ IC /ΔIB
当ΔIB有一微小变化，就能引起ΔIC较大的变化，这种现象称为三极管的电流放 大作用。
塑料封装小功率管 塑料封装中功率管
金属封装小功率管 金属封装大功率管
2.结构
三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个PN结的组合方式不同，可分为 NPN型和PNP型两类。
PNP型三极管
NPN型三极管
三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极e、基极b、集 电极c。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电 结。
频率在3MHz以下为低频管。
按功率可分为：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W为小功率管，耗散
功率大于1W为大功率管。
按用途可分为：普通放大三极管和开关三极管等。
二、三极管的电流放大作用 1．三极管放大条件
要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应加反向电压。
NPN管偏置电路
PNP管偏置电路
作。
集电极最大允许电流ICM 若三极管的工作电流超过ICM，其ß值将下降到正常
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淮海技师学院教案
编号：SHJD —508—14 版本号：A/0 流水号：
课题： §2.1 晶体三极管 教学目的、要求： 1、掌握三极管的结构、分类和符号
2、理解三极管的工作电压和连接方式
教学重点：
三极管的结构、分类和符号 教学难点： 电流分配关系
授课方法： 讲授法 练习法 教学参考及教具（含电教设备）： 多媒体
黑板 板书设计：
§2.1 晶体三极管
一、三极管的基本结构
1、 结构图
2、三极：发射极、基极、集电极 两结：发射结、集电结 三区：发射区、基区、集电区
3、特点 二、图形符号
a ．NPN 型
b ．PNP 型 三、分类
1．内部三个区的半导体分类：NPN 型、PNP 型 2．工作频率分类：低频管和高频管 3．以半导体材料分：锗、硅
教 案 纸
教学过程
学生活动 学时分配
A ．引入
在电子线路中，经常用的基本器件除二极管外，还有三引脚的三极管。
B ．新授课 2.1.1 三极管的结构、分类和符号 一、晶体三极管的基本结构
1．观察外形
2．三极管的结构图
三极：发射极、基极、集电极 两结：发射结、集电结
三区：发射区、基区、集电区
3．特点
（1）发射区掺杂浓度较大，以利于发射区向基区发射载流子。
（2）基区很薄，掺杂少，载流子易于通过。
（3）集电区比发射区体积大且掺杂少，收集载流子。
注意：三极管并不是两个PN 结的简单组合，不能用两个二极管代替。
二、图形符号
a ．NPN 型
b ．PNP 型 三、分类
1．内部三个区的半导体分类：NPN 型、PNP 型 2．工作频率分类：低频管和高频管 3．以半导体材料分：锗、硅 师生问好
识记图形
（引导：比较两种符号，箭头说明发射结导通的方向）
2
教 案 纸
教学过程
学生活动
学时分配
2.1.2 三极管的工作电压和基本连接方式
一、三极管的工作电压
1．三极管工作时，发射结加正向电压，集电结加反向电压。
2．偏置电压：基极与发射极之间的电压。
二、三极管在电路中的基本连接方式 1．共发射极接法
共用发射极
2．共基极接法
共用基极
3．共集电极接法
共用集电极
小结：
三极管结构→分类→电流分配关系 作业：
习题二 2-1，2-2，
让学生画出几种连接方式
2。