晶体三极管的应用

晶体三极管的应用

第二章晶体三极管及其应用

教学重点

1．掌握晶体三极管的结构、工作电压、基本连接方式和电流分配关系。

2．熟练掌握晶体三极管的放大作用；共发射极电路的输入、输出特性曲线；主要

参数及温度对参数的影响。

教学难点

1．晶体三极管的放大作用

2．输入、输出特性曲线及主要参数

第一节晶体三极管

一、晶体三极管的结构、分类和符号

（一）、三极管的基本结构

1．三极管的外形：如图2-1所示。三极管通常有三个电极，功率大小不同的三极管体积和封装形式各不相同，近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装，大功率三极管采用金属封装，通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，有的大功率管干脆制成螺栓形状，这样能够使三极管的

外壳和散热器连成一体，便于散热。

2．三极管的结构：三极管的核心是两个PN 结，按照两个PN 结的组合方式不同，可分为 PNP 型管和NPN 型两类，如图2-2所示。

3．晶体三极管有三个区――发射区、基区、集电区；

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。两个PN 结――发射区和基区之间的PN 结称为发射结(BE 结)、集电区和基区之间的PN 结称为集电结(BC 结)；三个电极――发射极e (E )、基极b (B )和集电极c (C )；

（二）、晶体三极管的符号 晶体三极管的符号如图2-3所示。

箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。

文字符号：V

(三)、晶体三极管的分类

图

2-3 三极管符号

图2-1 三极管外形

图2-2 三极管的结构图

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：有低频和高频管；

按功率分：有小功率和大功率管；

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：例如：3DG表示高频小功率NPN型硅三极管；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。

二、三极管的基本连接方式

如图2-4所示，晶体三极管有三种基本连接方

(a) 共发射极接法 (b) 共基极接法 (c) 共集电极接法

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。

第二节晶体三极管的电流放大和分配作用

一、晶体三极管的电流放大作用

（一）三极管的工作电压

三极管能够正常放大信号的工作条件是：发射结加正向偏压，集电结加反向偏压。如图2-5所示。V为三极管，G C为集电极电源、G B称偏置电源，R b为基极电阻，R c为集电极电阻。

图2-6 三极管三个电流的测量

（二）三极管的电流放大作用

P

R 发射极电流E

I 、基极电流B

I 和集电极电

流C

I 的对应数据如表2-1所示。

由表2-1， 58mA

01.0mA

58.0B C ==∆∆I I

结论：

1．当基极电流I B 的微小变化，就能引起集电极电流I C 的较大变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。

2．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。其特点是管内有两种载流子参与导电。 3．电流放大系数

⑴交流电流放大系数 β――表示三极管放大交流电流的能力

表2-1 三极管电流放大作用测量数据

I B /mA 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 I C /mA 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 I E /mA

0.01

0.57

1.16

1.77

2.37

2.96

B

C I I ∆∆=

β

⑵直流电流放大系数β――表示三极管放大直流电流的能力

B

C I I =

β

4．通常，ββ≈，所以B

C

I I

β=可表示为

B

C I I β=

二、三极管的电流分配关系

由表2-1得出，三极管中电流分配关系如下：

B

C E I I I +=

因I B 很小，则

I C ≈ I E

说明： 1

．

E =I 时，

I C

= - I B

= I CBO

。

I CBO

称为集电极――基极反

向饱和电流，见图2-7(a )。一般I CBO

很小，与温度有关。

图2-7 I CBO 和I CEO 示意图

2．0

B

=I

时，CEO

E C

I I I

==。

I CEO

称为集电极――发射极反向电流，又叫穿透电流，见图2-7(b )。

I CEO

越小，三极管温度稳定性

越好。硅管的温度稳定性比锗管好。

三、三极管的输入和输出特性

（一）共发射极输入特性曲线

输入特性曲线：集射极之间的电压V CE 一定时，发射结电压V BE 与基极电流I B 之间的关系曲线，如图2-8所示。由图可见： 1．当V CE

≥ 2 V 时，特性

曲线基本重合。

2．当V BE 很小时，I B 等于零，三极管处于截止状态；

3．当V BE 大于门槛电压(硅管约0.5 V ，锗管约0.2 V )时，I B 逐渐增大，三极管开始导通。

图2-8 共发射极输入特性曲线

图2-9 三极管的输出特性曲线