晶体三极管的结构特性与参数(精)

一、三极管的结构类型与工作原理

半导体三极管又称为晶体管、三极管、双极型晶体管、BJT 。它由2个背靠背的PN结组成，分为NPN型、PNP型。由制造的材料又分为硅三极管、锗三极管。

NPN型三极管：c：collector 集电极；b：base 基极；e：emitter 发射极

采用平面管制造工艺，在N＋型底层上形成两个PN结。

工艺特点：三个区，二个结，引出三根电极杂质浓度(e区掺杂浓度最高，b区较高，c 区最低)；面积大小( c区最大，e区大，b区窄)。

PNP型三极管：在P＋型底层上形成两个PN结。

NPN管的工作原理：为使NPN管正常放大时的条件：射结正偏(VBE＞0)，集电结反偏(VCB＞0)。

发射区向基区大量发射电子(多子)，进入基区的电子成为基区的少子，其中小部分与基区的多子( 空穴)复合，形成IB电流，绝大部分继续向集电结扩散并达到集电结边缘。因集电结反偏，这些少子将非常容易漂移到集电区，形成集电集电流的一部分ICN。而基区和集电区本身的少子也要漂移到对方，形成反向饱和电流ICBO。

，，

晶体管的四种工作状态：

1、发射结正偏，集电结反偏：放大工作状态用在模拟电子电路

2、发射结反偏，集电结反偏：截止工作状态

3、发射结正偏，集电结正偏：饱和工作状态用在开关电路中

4、发射结反偏，集电结正偏：倒置工作状态较少应用

三种基本组态：集电极不能作为输入端，基极不能作为输出端。

1、共基组态(CB)

输入：发射极端：基极公共(此处接地) 。输出：集电极。

VBE＞0，发射结正偏，VCB＞0(∵VCC＞VBB)，集电结反偏。所以三极管工作在放大状态。

发射极组态(CE)：

共集电极组态(CC)：

共基组态时电流关系(放大状态)：

，

，

称为共基极直流电流放大系数，0.98~0.998。

ICBO称为集电结反向饱和电流，其值很小，常可忽略。

其中穿透电流，。

当时，

称为共射极直流电流放大系数, 穿透电流ICEO ，其值较小，也常可忽略。所以有和

之间的关系：

共集组态时电流关系(放大状态)：

无论哪种组态，输入电流对输出电流都具有控制作用，因此三极管是一种电流控制器件(CCCS)。并且共射和共集组态还具有电流放大作用。

二、三极管的伏安特性曲线

1、共射极输入特性

基极电流iB与发射结电压VBE之间的关系：

电路及三极管典型特性曲线：

与二极管的正向特性相似，但当C-E间的电压增加时，特性曲线右移，当VCE＞1后，输入伏安特性曲线基本不变。

2、共射极输出特性

集电极电流iC与集-射间电压VCE之间的关系：

饱和区：发射结正偏，集电结正偏。

当集电结零偏(VCB=0)时称为临界饱和。VCES称饱和压降，ICS称集电极饱和电流，I BS称基极临界饱和电流。当iB＞IBS时，三极管进入深饱和，晶体三极管进入饱和后

，管子就不具备有放大能力了。

饱和区模型：

临界饱和：VCES＝0.7V，深度饱和：VCES≈0.3V 放大区：发射结正偏，集电结反偏。

特征是IC仅受iB控制，与VCE的大小基本无关。

PNP型三极管：

三、三极管的主要参数

1、电流放大倍数

共射极直流电流放大倍数：

共射极交流电流放大倍数：，，β典型值为50～200。

共基极直流电流放大倍数：

共射极交流电流放大倍数：，，α典型值为0.98～0.998。

2、极间反向电流

集电结

反向饱和电流ICBO是指发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时的反向饱和电流(nA 级)。与单个PN结的反向电流一样，主要取决于温度和少子浓度。

穿透电流ICEO是指基极开路，集电极与发射极之间加反向电压时，从集电极穿过基区流入发射极的反向饱和电流。(f27)ICEO是衡量三极管性能稳定与否的重要参数之一，其值愈小愈好。ICBO和ICEO与温度密切相关。

3、极限参数

集电极最大允许电流ICM，当iC超过ICM时，电流放大倍数β将显著下降。

集电极最大允许功耗PCM，PCM表示集电结上允许的耗散功率的最大值。主要由管子所允许的温升及散热条件决定。当超过PCM时，管子可能烧毁。

反向击穿电压超过反向击穿电压时，管子将发生击穿。反向击穿电压的大小不仅与管子本身的特性有关，还与外电路的接法有关。

4、安全工作区与温度稳定性

安全工作区：

由三极管的三个极限参数：PCM、ICM和V(BR)CEO，在输出特性曲线上可画出安全工作区。

温度稳定性：

输入特性：温度上升时，发射结电压下降(负温度特性),温度系数约为-2.5mV/℃。

输出特性：温度上升时，输出特性曲线上移，间距增大。