三极管讲课文档
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• 电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012 （PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都 标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6 （低频小功率硅管）、3AX31（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在金属的外壳 上。
三极管课件
第1页，共35页。
第2页，共35页。
第3页，共35页。
第4页，共35页。
塑封小功率管
片状三极管
塑封大功率管 金封大功率管
金封小功率管
第5页，共35页。
学习内容：晶体三极管
1、三极管的结构、分类和符号
2、三极管的工作电压和基本联接方式
3、三极管内电流的分配和放大作用
4、三极管的输入和输出特性 5、三极管主要参数 6、三极管的简单测试
2．交流电流放大系数 ——表示三极管放大交流电流的
能力
IC
IB
(2.1.3)
3．直流电流放大系数 ——表示三极管放大直流电流的
能力
IC IB
(2.1.4)
4．通常 ，IC IB ，所以可表示为
IC IB
(2.1.5)
考虑ICEO，则
ICIBICEO
(2.1.6)
第21页，共35页。
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。
R
RP
mA
Ⅰc
E
μA
V
Ⅰb
Ⅰe
3V
晶体三极管的电流放大原理图
第26页，共35页。
晶体三极管的工作状态
RP 输入
+ R
输出 V -
RP 输入
+
R
RP
V2 V1
输入 发光 -
+ R
V2
V1
熄灭
-
放大状态
OFF状态 晶体三极管开关特性
ON状态
晶体三极管的工作状态
｛｛ ｛ 晶体三极管的作用
放大状态
开关状态 放大作用
第11页，共35页。
第12页，共35页。
第13页，共35页。
2.1.2 三极管的工作电压和基本连接方式
一、晶体三极管的工作电压 三极管的基本作用是放大电信号。 三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向 电压，集电结加反向电压。
第14页，共35页。
GB为基极电 源，又称偏
置电源
Rb电为阻基极V为三极管R极c电为阻集。G电极C为电集源电
2. IB 0 时，ICIE ICEO。
I CEO 称为集电极——发射极反向电流，又叫穿透电流，
见图2.1.7(b)。
ICEO 越 小 ， 三极管温度稳 定性越好。硅 管的温度稳定 性比锗管好。
第19页，共35页。
二、晶体三极管的电流放大作用
视频1
动画 三极管的电流放大作用源自视频2IB/mA -0.001 0 0.01 0.02
截止状态 饱和导通状态
开关作用
通过控制三极管的基极电流
问题：怎样改变电路，使晶体三极管处于饱和导通状态使二极管发光，熄灭第27页，共35页。
2.1.5 三极管主要参数 三极管的参数是表征管子的性能和适用范围的参考数据。 一、共发射极电流放大系数
1.直流放大系数 2.交流放大系数
电流放大系数一般在10~100之间。太小，放大能力弱，太大 易使管子性能不稳定。一般取30~80为宜。
第30页，共35页。
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
第31页，共35页。
二、估计比较的大小
NPN管估测电路如图2.1.12所示。
万用表设置在 R1挡，测量并比较开关S断开和
3CG表示高频小功率PNP型硅三极管； 3AK表示PNP型开关锗三极管等。
第10页，共35页。
三极管的封装形式和管脚识别
• 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有 一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置， 使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功 率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依 次为e b c。
视频
图2.1.14基极b的判断
第34页，共35页。
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。
图2.1.9 共发射极输入特性曲线
5．VBE与IB成非线性关系。
第23页，共35页。
二、晶体三极管的输出特性曲线 基极电流IB一定时，集、射极之间的电压VCE与集 电极电流IC的关系曲线。
视频1
动画 三极管的输出特性
视频2
第24页，共35页。
输出特性曲线可分为三个工作区: 1. 截止区 条件：发射结反偏或两端电压为零。 特点： IB0,ICICEO 。 2 .饱和区 条件：发射结和集电结均为正偏。 特点： VCE VCES。 VCES 称为饱和管压降，小功率硅管约0.3V，锗管约为0.1V。 3 .放大区 条件：发射结正偏，集电结反偏
2.37
2.96
由表2.1.1可见，三极管中电流分配关系如下：
IE ICIB
(2.1.1)
因IB很小，则
IC IE
(2.1.2)
第18页，共35页。
说 明： 1. IE 0 时，ICIBICBO 。
ICBO 称为集电极——基极反向饱和电流，见图2.1.7(a) 。
一般 ICBO很小，与温度有关。
视频1 视频2
第17页，共35页。
调节电位器，测得发射极电流、基极电流和集电极电流 的对应数据如表2.1.1所示。
表2.1.1
IB/mA
-0.001
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
IC/mA
0.001
0.01
0.56
1.14
1.74
2.33
2.91
IE/mA
0
0.01
0.57
1.16
1.77
IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14
IE/mA 0 0.01 0.57 1.16
由表得出
IC 0.58mA58 IB 0.01mA
0.03 1.74 1.77
0.04 2.33 2.37
0.05 2.91 2.96
第20页，共35页。
结论：
1．三极管的电流放大作用——基极电流 I B 微小的变化， 引起集电极电流 I C 较大变化。
有三个区——发射区、基区、集电区；
两个PN结——发射结（BE结）、集电结（BC结）；
三个电极——发射极e(E)、基极b(B)和集电极c(C)； 两种类型—— P N P型管和NPN型管。
工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电 区比发射区体积大且掺杂少。
第8页，共35页。
二、晶体三极管的符号 箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。 文字符号：V
第28页，共35页。
二、极间反向饱和电流 1.集电极— —基极反向饱和电流ICBO。 2.集电极— —发射极反向饱和电流ICEO。
ICE O(1)ICBO (2.1.7)
反向饱和电流随温度增加而增加，是管子工作状态 不稳定的主要因素。因此，常把它作为判断管子性能的 重要依据。硅管反向饱和电流远小于锗管，在温度变化 范围大的工作环境应选用硅管。
图2.1.3 三极管符号
第9页，共35页。
三、晶体三极管的分类 1．三极管有多种分类方法。 按内部结构分：有 NPN型和PNP型管； 按工作频率分：有低频管和高频管； 按功率分：有小功率管和大功率管； 按用途分：有普通管和开关管； 按半导体材料分：有锗管和硅管等等。 2．国产三极管命名法：见《电子线路》P249附录二。 例如：3DG表示高频小功率NPN型硅三极管；
视频1
视频2
动画 三极管的输入特性
第22页，共35页。
由图可见：
1．当V CE ≥2 V时，特性曲线基本重合。
2．当VBE很小时，IB等于零， 三极管处于截止状态；
3．当VBE大于门槛电压（硅管 约0.5V，锗管约0.2V）时， IB逐渐增大，三极管开始导 通。
4．三极管导通后，VBE基本不 变。硅管约为0.7V，锗管 约为0.3V，称为三极管的导 通电压。
接通时的电阻值。前后两个读数相差越大，说明管子的β
越高，即电流放大能力越大。
估测PNP管时，将万用表两只表笔对换位置。
图2.1.12估测β的电路
第32页，共35页。
三、估测ICEO NPN管估测电路如图2.1.13所示。所测阻值越大， 说明管子的 ICEO 越小。若阻值无穷大，三极管开路； 若阻值为零，三极管短路。
图2.1.12估测β的电路
第35页，共35页。
第29页，共35页。
三、极限参数 1. 集电极最大允许电流ICM 三极管工作时，当集电极电流超过ICM时，管子性能将显 著下降，并有可能烧坏管子。
2. 集电极最大允许耗散功率PCM 当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值 时，管子性能变坏或烧毁。
3. 集电极— —发射极间反向击穿电压V(BR)CEO 管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电 压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿 导致热击穿会损坏管子。
测PNP型管时，红、黑表笔对调，方法同前。
图2.1.13 I CEO的估测
第33页，共35页。
四、NPN管型和PNP管型的判断
将万用表设置在 R1k或 R10 0挡，用黑表
笔和任一管脚相接（假设它是基极b），红表笔分别和 另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑 表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。如图 2.1.14（a）所示。如果按上述方法测得的结果均为高 阻 值 ， 则 黑 表 笔 所 连 接 的 是 PNP 管 的 基 极 。 如 图 2.1.14（b）所示。
特点： IC受IB控制 ，即 ICIB 。
在放大状态，当IB一定时，IC不随VCE变化，即放大 状态的三极管具有恒流特性。
第25页，共35页。
晶体三极管具有放大作用
如果在基极中加一个较小 的电信号时，集电极就得 到一个放大了的电信号
RP
输入
+ R
输出
V -
放大电路
在基极中如果有一个很小的电 流变化，可在集电极得到一个 很大的电流变化，这就是晶体 三极管的电流放大作用
图2.1.4 三极管电源的接法
第15页，共35页。
二、晶体三极管在电路中的基本连接方式 有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电 极接法。最常用的是共发射极接法。 如图2.1.5所示：
第16页，共35页。
2.1.3 三极管内电流的分配和放大作用 一、电流分配关系 测量电路如图
动画 三极管的电流分配关系
第6页，共35页。
2.1 晶体三极管
晶体三极管： 是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。 特点：管内有两种载流子参与导电。 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. 三极管的外形
特点：有三个电极，故称三极管。
第7页，共35页。
2. 三极管的结构
特点：
图2.1.2 三极管的结构图
三极管课件
第1页，共35页。
第2页，共35页。
第3页，共35页。
第4页，共35页。
塑封小功率管
片状三极管
塑封大功率管 金封大功率管
金封小功率管
第5页，共35页。
学习内容：晶体三极管
1、三极管的结构、分类和符号
2、三极管的工作电压和基本联接方式
3、三极管内电流的分配和放大作用
4、三极管的输入和输出特性 5、三极管主要参数 6、三极管的简单测试
2．交流电流放大系数 ——表示三极管放大交流电流的
能力
IC
IB
(2.1.3)
3．直流电流放大系数 ——表示三极管放大直流电流的
能力
IC IB
(2.1.4)
4．通常 ，IC IB ，所以可表示为
IC IB
(2.1.5)
考虑ICEO，则
ICIBICEO
(2.1.6)
第21页，共35页。
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。
R
RP
mA
Ⅰc
E
μA
V
Ⅰb
Ⅰe
3V
晶体三极管的电流放大原理图
第26页，共35页。
晶体三极管的工作状态
RP 输入
+ R
输出 V -
RP 输入
+
R
RP
V2 V1
输入 发光 -
+ R
V2
V1
熄灭
-
放大状态
OFF状态 晶体三极管开关特性
ON状态
晶体三极管的工作状态
｛｛ ｛ 晶体三极管的作用
放大状态
开关状态 放大作用
第11页，共35页。
第12页，共35页。
第13页，共35页。
2.1.2 三极管的工作电压和基本连接方式
一、晶体三极管的工作电压 三极管的基本作用是放大电信号。 三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向 电压，集电结加反向电压。
第14页，共35页。
GB为基极电 源，又称偏
置电源
Rb电为阻基极V为三极管R极c电为阻集。G电极C为电集源电
2. IB 0 时，ICIE ICEO。
I CEO 称为集电极——发射极反向电流，又叫穿透电流，
见图2.1.7(b)。
ICEO 越 小 ， 三极管温度稳 定性越好。硅 管的温度稳定 性比锗管好。
第19页，共35页。
二、晶体三极管的电流放大作用
视频1
动画 三极管的电流放大作用源自视频2IB/mA -0.001 0 0.01 0.02
截止状态 饱和导通状态
开关作用
通过控制三极管的基极电流
问题：怎样改变电路，使晶体三极管处于饱和导通状态使二极管发光，熄灭第27页，共35页。
2.1.5 三极管主要参数 三极管的参数是表征管子的性能和适用范围的参考数据。 一、共发射极电流放大系数
1.直流放大系数 2.交流放大系数
电流放大系数一般在10~100之间。太小，放大能力弱，太大 易使管子性能不稳定。一般取30~80为宜。
第30页，共35页。
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
第31页，共35页。
二、估计比较的大小
NPN管估测电路如图2.1.12所示。
万用表设置在 R1挡，测量并比较开关S断开和
3CG表示高频小功率PNP型硅三极管； 3AK表示PNP型开关锗三极管等。
第10页，共35页。
三极管的封装形式和管脚识别
• 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有 一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置， 使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功 率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依 次为e b c。
视频
图2.1.14基极b的判断
第34页，共35页。
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。
图2.1.9 共发射极输入特性曲线
5．VBE与IB成非线性关系。
第23页，共35页。
二、晶体三极管的输出特性曲线 基极电流IB一定时，集、射极之间的电压VCE与集 电极电流IC的关系曲线。
视频1
动画 三极管的输出特性
视频2
第24页，共35页。
输出特性曲线可分为三个工作区: 1. 截止区 条件：发射结反偏或两端电压为零。 特点： IB0,ICICEO 。 2 .饱和区 条件：发射结和集电结均为正偏。 特点： VCE VCES。 VCES 称为饱和管压降，小功率硅管约0.3V，锗管约为0.1V。 3 .放大区 条件：发射结正偏，集电结反偏
2.37
2.96
由表2.1.1可见，三极管中电流分配关系如下：
IE ICIB
(2.1.1)
因IB很小，则
IC IE
(2.1.2)
第18页，共35页。
说 明： 1. IE 0 时，ICIBICBO 。
ICBO 称为集电极——基极反向饱和电流，见图2.1.7(a) 。
一般 ICBO很小，与温度有关。
视频1 视频2
第17页，共35页。
调节电位器，测得发射极电流、基极电流和集电极电流 的对应数据如表2.1.1所示。
表2.1.1
IB/mA
-0.001
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
IC/mA
0.001
0.01
0.56
1.14
1.74
2.33
2.91
IE/mA
0
0.01
0.57
1.16
1.77
IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14
IE/mA 0 0.01 0.57 1.16
由表得出
IC 0.58mA58 IB 0.01mA
0.03 1.74 1.77
0.04 2.33 2.37
0.05 2.91 2.96
第20页，共35页。
结论：
1．三极管的电流放大作用——基极电流 I B 微小的变化， 引起集电极电流 I C 较大变化。
有三个区——发射区、基区、集电区；
两个PN结——发射结（BE结）、集电结（BC结）；
三个电极——发射极e(E)、基极b(B)和集电极c(C)； 两种类型—— P N P型管和NPN型管。
工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电 区比发射区体积大且掺杂少。
第8页，共35页。
二、晶体三极管的符号 箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。 文字符号：V
第28页，共35页。
二、极间反向饱和电流 1.集电极— —基极反向饱和电流ICBO。 2.集电极— —发射极反向饱和电流ICEO。
ICE O(1)ICBO (2.1.7)
反向饱和电流随温度增加而增加，是管子工作状态 不稳定的主要因素。因此，常把它作为判断管子性能的 重要依据。硅管反向饱和电流远小于锗管，在温度变化 范围大的工作环境应选用硅管。
图2.1.3 三极管符号
第9页，共35页。
三、晶体三极管的分类 1．三极管有多种分类方法。 按内部结构分：有 NPN型和PNP型管； 按工作频率分：有低频管和高频管； 按功率分：有小功率管和大功率管； 按用途分：有普通管和开关管； 按半导体材料分：有锗管和硅管等等。 2．国产三极管命名法：见《电子线路》P249附录二。 例如：3DG表示高频小功率NPN型硅三极管；
视频1
视频2
动画 三极管的输入特性
第22页，共35页。
由图可见：
1．当V CE ≥2 V时，特性曲线基本重合。
2．当VBE很小时，IB等于零， 三极管处于截止状态；
3．当VBE大于门槛电压（硅管 约0.5V，锗管约0.2V）时， IB逐渐增大，三极管开始导 通。
4．三极管导通后，VBE基本不 变。硅管约为0.7V，锗管 约为0.3V，称为三极管的导 通电压。
接通时的电阻值。前后两个读数相差越大，说明管子的β
越高，即电流放大能力越大。
估测PNP管时，将万用表两只表笔对换位置。
图2.1.12估测β的电路
第32页，共35页。
三、估测ICEO NPN管估测电路如图2.1.13所示。所测阻值越大， 说明管子的 ICEO 越小。若阻值无穷大，三极管开路； 若阻值为零，三极管短路。
图2.1.12估测β的电路
第35页，共35页。
第29页，共35页。
三、极限参数 1. 集电极最大允许电流ICM 三极管工作时，当集电极电流超过ICM时，管子性能将显 著下降，并有可能烧坏管子。
2. 集电极最大允许耗散功率PCM 当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值 时，管子性能变坏或烧毁。
3. 集电极— —发射极间反向击穿电压V(BR)CEO 管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电 压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿 导致热击穿会损坏管子。
测PNP型管时，红、黑表笔对调，方法同前。
图2.1.13 I CEO的估测
第33页，共35页。
四、NPN管型和PNP管型的判断
将万用表设置在 R1k或 R10 0挡，用黑表
笔和任一管脚相接（假设它是基极b），红表笔分别和 另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑 表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。如图 2.1.14（a）所示。如果按上述方法测得的结果均为高 阻 值 ， 则 黑 表 笔 所 连 接 的 是 PNP 管 的 基 极 。 如 图 2.1.14（b）所示。
特点： IC受IB控制 ，即 ICIB 。
在放大状态，当IB一定时，IC不随VCE变化，即放大 状态的三极管具有恒流特性。
第25页，共35页。
晶体三极管具有放大作用
如果在基极中加一个较小 的电信号时，集电极就得 到一个放大了的电信号
RP
输入
+ R
输出
V -
放大电路
在基极中如果有一个很小的电 流变化，可在集电极得到一个 很大的电流变化，这就是晶体 三极管的电流放大作用
图2.1.4 三极管电源的接法
第15页，共35页。
二、晶体三极管在电路中的基本连接方式 有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电 极接法。最常用的是共发射极接法。 如图2.1.5所示：
第16页，共35页。
2.1.3 三极管内电流的分配和放大作用 一、电流分配关系 测量电路如图
动画 三极管的电流分配关系
第6页，共35页。
2.1 晶体三极管
晶体三极管： 是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。 特点：管内有两种载流子参与导电。 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. 三极管的外形
特点：有三个电极，故称三极管。
第7页，共35页。
2. 三极管的结构
特点：
图2.1.2 三极管的结构图