2.4光电三极管解析
光电三极管
硅
硅的峰值波长为 900nm，锗的峰值波长为 锗 1500nm 。由于锗管的暗 电流比硅管大，因此锗管 的性能较差。故在可见光 或探测赤热状态物体时， 一般选用硅管；但对红外 入射光 线进行探测时,则采用锗管 16000 较合适。 λ/nm
光电三极管的主要特性——伏安特性
光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不同 的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的 输出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极 e与基极b之间 的PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极 管看作一般的晶体管。光电三极管能把光信号变成电信号，而 且输出的电信号较大。
I/mA
6 4 2
2500lx 2000lx 1500lx
1000lx
500lx
伏安特性
0
20 40
U/V
60
80
光电三极管的主要特性——光照特性
光电三极管的光照特性如图所示。它给出了光敏三极管的 输出电流 I 和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。 当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象，从而使光电三极管 既可作线性转换元件，也可作开关元件。
发射极接地之晶体管的情形也一样，电流 以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为 流至外部端子之光电流(Ic)，为便于了解 起见，请参照左图所示。
光电二极管的工作原理
为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上构 成集成器件。
达林顿 光电三极管
光电三极管的主要特性——光谱特性
光电三极管的应用
1．亮通光电控制电路 当有光线照射于 光电器件上时，使继 电器有足够的电流而
动作，这种电路称为
亮通光电控制电路， 也叫明通控制电路。 最简单的亮通电路如 图所示。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管，也称为光电二极管，是一种电子元件，其工作原理基于光电效应。
其基本原理如下：1.光电效应：当光照射到半导体材料上时，光子会与半导体中的电子发生相互作用。
高能的光子能够将半导体中的某些电子从价带上解离，形成自由的电子和空穴对。
2.pn结：光电三极管的基本结构是由一个n型半导体和一个p型半导体组成的pn结。
当没有光照射时，pn结两侧形成一个内建电场，使得n区电子向p区移动而形成正电荷的空穴流。
3.光电三极管的结构：光电三极管的pn结能带差可决定了其工作方式。
通常，其外界接电极被称为阳极（A），与n区相连的接电极被称为阴极（K），与p区相连的接电极被称为阳极（C）。
4.工作原理：-暗电流：当光电三极管处于没有光照射的状态时，其阴极到阳极之间的电流被称为暗电流，主要由于热电子的扩散和漂移形成。
-光照射下的电流：当光照射到光电三极管的pn结时，光子能量被转化为电子能量，光子能够克服pn结的电场，使电子-空穴对通过电场，从而形成光电流。
该光电流会导致光电三极管的阴极到阳极之间的电流增加。
总结起来，光电三极管的工作原理就是利用光照射到半导体材料上时，光子与半导体中的电子相互作用，从而形成光电流。
通过控制光照射的强度，可以调节光电三极管的电流输出。
光电三极管在光电探测、光电转换等领域中有广泛应用。
光电三极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，其工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光束照射到物质表面时，光子与物质中的电子相互作用，使电子从原子或分子中脱离并产生电流的现象。
光电三极管的结构一般由两个pn结组成，也就是一个npn型的晶体管。
其中，中间的n区被光照射，当光子能量大于半导体的带隙能量时，光子能够打破束缚在原子中的电子，使其成为自由电子。
在光照射下，n区释放出的电子和空穴会在pn结的内建电场影响下发生漂移和扩散运动。
正电荷的空穴由p区向n 区移动，而负电荷的电子由n区向p区移动。
三极管
Q点的影响因素有很多，如电源波动、偏
置电阻的变化、管子的更换、元件的老化等等，
不过最主要的影响则是环境温度的变化。三极
管是一个对温度非常敏感的器件，随温度的变 化，三极管参数会受到影响，具体表现在以下 几个方面。
• 1.温度升高，三极管的反向电流增大
• 2.温度升高，三极管的电流放大系数β增大
• 3.温度升高，相同基极电流IB下，UBE减小，
2.2 共射放大电路
一、 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成
较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网
络表示，如图。
ui
Au
uo
1、放大体现了信号对能量的控制作用，放大的信
号是变化量。
2、放大电路的负载所获得的随信号变化的能量要
比信号本身所给出的能量大得多，这个多出的
②电感视为短路
共射电路的直流通路
用图解法分析放大器的静态工作点
直流负载线 UCE=UCC–ICRC
U CC RC
ICQ
IC Q
IB UCE
与IB所决 定的那一 条输出特 性曲线的 交点就是 Q点
UCEQ UCC
2、动态分析
计算动态参数Au、Ri、Ro时必须依据交流通路。 交流通路：是指ui单独作用（UCC=0）时，电路 中交流分量流过的通路。 画交流通路时有两个要点：
有以下两种。
IC
IB A RB
V
mA C
B E
UBE
RC USC V
UC（1）输入特性曲线
它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管 的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。实 验测得三极管的输入特性曲线如下图所示。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管是一种基于半导体材料制成的光电器件，它能够将光信号转化为电信号，并且具有高灵敏度、低噪声、高带宽等优点。
其工作原理可以简单地分为以下几个步骤：吸收光：光电三极管的第一层是光敏层，用于吸收光线并产生光生电荷。
这一层通常由半导体材料（如硅或锗）制成。
当光照射到光敏层时，光子将被吸收并激发出电子，产生自由电子和空穴对。
传输电荷：产生的自由电子和空穴对将受到电场的作用，向相反方向运动。
在光电三极管的第二层，通常是一层薄的反向偏置的PN 结，它能够进一步分离和加速这些电荷。
这样，电荷将被传输到下一层。
放大信号：光电三极管的第三层是具有高电流密度的集电极层，用于收集传输过来的电荷。
在这里，电荷将通过电路产生电流，并且由于集电极层的高电流密度，这个电流将比初始的电荷大得多。
输出信号：最后，光电三极管可以通过连接负载电阻或直接连接到放大电路来输出信号。
负载电阻将电流转换为电压信号，而放大电路则可以将信号进一步放大和调节，以便最终使用。
在实际应用中，光电三极管通常需要与其他电子元件一起构成一个完整的电路，以实现特定的功能。
例如，可以将光电三极管与比较器、滤波器等组合使用，以实现光信号的检测、滤波、整形等功能。
光电三极管的特性参数包括灵敏度、响应速度、噪声等。
灵敏度指的是光电三极管对光信号的感应能力，响应速度则反映了光电三极管对光信号的反应速度，噪声则影响了光电三极管的精度和稳定性。
这些特性参数对于不同的应用场景有不同的要求，需要根据实际需要进行选择和使用。
总之，光电三极管作为一种高灵敏度、低噪声、高带宽的光电器件，在光学通信、图像处理、测量等领域有着广泛的应用前景。
了解其工作原理和特性参数，对于正确选择和使用光电三极管具有重要意义。
光电三极管参数
光电三极管参数
光电三极管（PhotoelectricTransistor）是一种能将光信号转换为电信号的器件。
它由一个PNP或NPN型晶体管与敏感光电二极管组成。
以下是光电三极管的一些参数解释：
1.最大漏极电压（Vceo）：光电三极管允许的最大电压跨越漏极和发射极之间的值。
2.最大光电流（Icmax）：光电三极管在最大光照条件下，可承受的最大光电流。
3.放大倍数（β）：光电三极管的放大倍数是指负载电流与基极电流之间的比率。
它衡量了光电三极管的放大效果。
4.光电电流（Iph）：在光照条件下，从光电二极管产生的电流。
5.光照强度光流特性曲线（ILIF）：表示光电三极管在不同光照强度下接收到的光照强度与光电流之间的关系。
6.相关噪声等参数：与其他传感器一样，光电三极管也会受到一些噪声的影响。
这些噪声包括热噪声和光热噪声等。
在选择光电三极管时，需要考虑这些噪声参数。
需要注意的是，光电三极管的具体参数可能因不同的厂家和型号而有所不同。
在选择和使用光电三极管时，需要根据具体的应用需求和技术要求仔细考虑这些参数。
光电二极管与光电三极管
光电二极管与光电三极管
一、光电二极管
1、定义及结构
光电二极管（简称光二极管）又称为光敏二极管，是一种集光检测、
光放大、光信号处理等功能为一体的特殊型号的二极管。
光二极管由一种
金属包覆绝缘层，上面涂有一层光敏物质的接点，以及一个共享电极（称
为公共极），以及一个用于放大的三极管组成。
2、工作原理
光二极管的电路原理与普通二极管相同，都是由电流通过接点的光敏层，来激发其中的光敏物质，从而使其产生从正向到反向（又称反向偏移）的电势差。
激发电压可在可见光（380nm到780nm）的波长范围内发挥最
大的作用，并伴随着电流的衰减，从而使输出信号电压随着距离的增加而
减小。
3、应用
光二极管由于具有高敏感度、快速响应、高对信号的采集和处理能力，以及可以容易扩大到大规模并行系统，因此广泛应用于遥控、热量报警、
红外报警、防盗、天然气报警等等各种类型的报警装置中。
同时，它也被
广泛应用于数据通信，它可以将一组电信号转变成光信号，作为数据传输
的媒介，可以提高电信号的传输距离和信号的稳定性。
1、定义及结构。
三极管型光电耦合隔离器的结构原理
三极管型光电耦合隔离器的结构原理三极管型光电耦合隔离器是一种将输入和输出电路通过光电转换器隔离的电子元件，它常常用于工业控制、仪器仪表和通信设备等领域，以实现输入和输出信号的电气隔离和信号传输。
一、三极管型光电耦合隔离器的结构三极管型光电耦合隔离器由输入和输出部分组成，其中输入部分由光电转换器和驱动电路组成，输出部分由光电转换器和输出电路组成。
1. 光电转换器：光电转换器是三极管型光电耦合隔离器的核心部件，它将输入电路的电信号转换成光信号，并通过光电转换效应将光信号转换为输出电路的电信号。
光电转换器由LED发射器和光敏三极管接收器组成。
LED发射器是由半导体材料制成的发光二极管，它能够将电能转换为光能。
当给LED发射器加上适当的电压时，它会发出可见光。
LED发射器通常由GaN（氮化镓）等材料制成，具有高亮度、长寿命和耐温性能。
光敏三极管接收器是由半导体材料制成的光电转换器，它能够将光信号转换为电信号。
当光敏三极管接收器受到入射光照射时，光子能量会激发光敏三极管中的电子，产生电信号。
2. 驱动电路：驱动电路是用于驱动LED发射器的电路，它负责提供适当的电压和电流，使LED发射器能够正常工作。
驱动电路通常由电阻、电容和晶体管等组成，可以提供稳定的驱动电流和保护电路元件。
3. 输出电路：输出电路是由光敏三极管接收器接收的光信号转换为电信号的部分，通过适当的电路设计，将电信号进行放大、整形和过滤等处理，以满足特定的输出要求。
二、三极管型光电耦合隔离器的工作原理三极管型光电耦合隔离器是利用光电转换效应将输入信号和输出信号进行电气隔离和传输的原理。
当输入电路的电信号作用于驱动电路时，驱动电路会根据输入信号的特点，提供适合的电压和电流给LED发射器。
LED发射器接收到电压和电流后，会发出与输入信号相对应的可见光。
可见光经过隔离器内部的光学透明材料传输到光敏三极管接收器处。
光敏三极管接收器将光信号转换为电信号，并通过输出电路进行处理，输出与输入信号对应的电信号。
光电三极管(光电晶体管)
3.3.4 光电三极管（光电晶体管）一. 工作原理光电三极管的工作原理分为两个过程：一是光电转换；二是光电流放大。
集电极输出的电流为：为提高光电三极管的增益，减小体积，常将光电二极管或光电三极管及三极管制作到一个硅片上构成集成光电器件。
二. 光电三极管特性1.伏安特性光电三极管在偏置电压为零时，无论光照度有多强，集电极电流都为零。
偏置电压要保证光电三极管的发射结处于正向偏置，而集电结处于反向偏置。
随着偏置电压的增高伏安特性曲线趋于平坦。
光电三极管的伏安特性曲线向上偏斜，间距增大。
这是因为光电三极管除具有光电灵敏度外，还具有电流增益β，并且，β值随光电流的增大而增大。
2.时间响应（频率特性）光电三极管的时间响应由以下四部分组成：① 光生载流子对发射结电容C be 和集电结电容C bc 的充放电时间； ② 光生载流子渡越基区所需要的时间；③ 光生载流子被收集到集电极的时间；④ 输出电路的等效负载电阻R L 与等效电容C ce 所构成的RC 时间。
总时间为上述四项和。
比光电二极管的时间响应长。
通常，硅光电二极管的时间常数一般在0.1µs 以内，PIN 和雪崩光电二极管为ns 数量级，硅光电三极管长达5～10µs。
3.温度特性硅光电二极管和硅光电三极管的暗电流I d 和光电流I L 均随温度而变化，由于硅光电三极管具有电流放大功能，所以硅光电三极管的暗电流I d 和亮电流I L 受温度的影响要比硅光电二极管大得多。
4.光谱响应光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。
图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，它的响应范围为0.4~1.0μm ，峰值波长为0.85μm 。
对于光电二极管，减薄PN 结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高，因为PN 结的厚度减薄后，短波段的光谱容易被减薄的PN 结吸收（扩散长度减小）。
因此，可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和色敏器件等。
光电管型号及参数详解
光电管型号及参数详解光电管是一种能够将光信号转换成电信号的器件，常用于光通信、光电测量、光谱分析等领域。
下面我们将详细介绍几种常见光电管的型号和参数。
1.光电三极管光电三极管是一种采用硫化镉或硒化铅等材料制成的光敏材料的光电管。
它的参数包括灵敏度、功率响应范围、噪声系数等。
常见型号有1N23A、1N914等。
灵敏度是光电三极管对入射光的响应能力，一般用电流增益表示。
功率响应范围是指光电三极管能够接受的入射光功率范围，过大或过小都会影响其工作。
噪声系数是指在光电三极管输出信号中所含有的噪声成分的大小，一般用电压或电流表示。
2.管状光电倍增管管状光电倍增管是一种由光电荧光材料制成的管状结构的光电器件。
它的参数包括放大倍数、漏电流、阴极反应时间等。
常见型号有XP2262、XP2266等。
放大倍数是指管状光电倍增管能够将入射光电子转化为输出光子的倍数。
漏电流是指在正常工作条件下，管状光电倍增管在阴极处漏掉的电流。
阴极反应时间是指管状光电倍增管从阴极接收到光信号后，转化为输出信号所需的时间。
3.光电二极管光电二极管是一种常用的光电管，由硅或锗等材料制成。
它的参数包括响应波长、暗电流、响应时间等。
常见型号有BPW34、SD1052等。
响应波长是指光电二极管的最佳工作波长范围，超过或低于该范围的光信号将无法被光电二极管接收。
暗电流是指在光电二极管无光照射时产生的漏电流。
响应时间是指光电二极管从接收到光信号到输出信号达到稳定所需的时间。
4.光电四极管光电四极管是一种具有四个电极的光电管，在光电测量和光谱分析中广泛应用。
它的参数包括响应波长范围、插入损耗、干扰抑制比等。
常见型号有HH-E4、OEM650等。
响应波长范围是指光电四极管在其中一波长范围内的响应能力，超出该范围的光信号将无法被光电四极管接收。
插入损耗是指光信号通过光电四极管时的功率损耗。
干扰抑制比是指光电四极管对外界干扰信号的抵抗能力，一般用分贝表示。
光电二极管、光电三极管光照特性测试
二、实验原理与电路
1. 实验原理
光电控制系统一般由发光部分、接收部分和信号处 理部分组成。
本实验采用振荡电路产生的方波信号对红外发光管 进行调制，使之输出光脉冲信号，然后由光电三极 管接收，放大还原为电信号。
方波脉冲发生器使用555时基集成电路；光电接收 电路采用光电三极管组成的放大电路，本实验采用 3DU11型。
f 1.43 (R1 R2)C1
R1 R1 R2
3端为输出端，R3是限流电阻，避免由于电流过大 而烧坏红外发光管D，其输出信号为方波，占空比 为。
② 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同，所采用的放大电路的形式也很 多。
如果负载电流较小，可采用晶体管作放大器，输出端 直接带负载（如图2）。
③ 电流增益
电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳极电
流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与阴极
光照灵敏度的比值来确定，即：
或
G SA
SK
• 暗电流
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，阳极电路里仍然 会出现输出电流，称为暗电流。引起暗电流的因素有： 热电子发射、场致发射、放射性同位素的核辐射、光反 馈、离子反馈和极间漏电等。
相关器 信号输入 PSD输出
参考输入
输出
交流、直流噪声电压表表 交流输入
频率计 输入
宽带相移器 输入 同相输出
③ 奇次谐波能通过并抑制偶次谐波，传输函数和方波 的频谱一样，说明相关器是以参考信号频率为参数 的方波匹配滤波器。因此，能在噪声中或干扰中检 测和参考信号频率相同的方波或正弦波信号。输出 Vo与f/fR响应曲线如图3所示。
Vo
三极管的工作原理详解，图文案例，立马教你搞懂
三极管的工作原理详解，图文案例，立马教你搞懂大家好，我是李工，希望大家多多支持我。
今天给大家讲一下三极管。
什么是三极管？三极管全称是“晶体三极管”，也被称作“晶体管”，是一种具有放大功能的半导体器件。
通常指本征半导体三极管，即BJT管。
典型的三极管由三层半导体材料，有助于连接到外部电路并承载电流的端子组成。
施加到晶体管的任何一对端子的电压或电流控制通过另一对端子的电流。
三极管实物图三极管有哪三极？•基极：用于激活晶体管。
（名字的来源，最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上，而这种基材形成了底座连接。
）•集电极：三极管的正极。
（因为收集电荷载体）•发射极：三极管的负极。
（因为发射电荷载流子）三极管的分类三极管的应用十分广泛，种类繁多，分类方式也多种多样。
根据结构•NPN型三极管•PNP型三极管根据功率•小功率三极管•中功率三极管•大功率三极管根据工作频率•低频三极管•高频三极管根据封装形式•金属封装型•塑料封装型根据PN结材料锗三极管硅三极管除此之外，还有一些专用或特殊三极管三极管的工作原理这里主要讲一下PNP和NPN。
PNPPNP是一种BJT，其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。
在这样的配置中，设备将控制电流的流动。
PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。
二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。
NPNNPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。
NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。
在NPN 晶体管中，电子从发射极区移动到集电极区，从而在晶体管中形成电流。
这种晶体管在电路中被广泛使用。
PNP和NPN 符号图三极管的3种工作状态分别是截止状态、放大状态、饱和状态。
接下来分享我在微信公众号看到的一种通俗易懂的讲法：三极管工作原理-截止状态三极管的截止状态，这应该是比较好理解的，当三极管的发射结反偏，集电结反偏时，三极管就会进入截止状态。
这就相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。
光电三极管工作原理
光电三极管工作原理光电三极管，也称为光电效应三极管，是一种基于光电效应的电子器件。
它能够将光能转化为电能，是光电转换领域中一种重要的器件。
光电三极管的工作原理基于光电效应和PN结的特性。
首先，我们来了解一下光电效应。
光电效应指的是当光照射到某些金属或半导体材料上时，材料中的电子吸收光子能量后变得激发，并产生电流。
这是一种将光能转化为电能的现象。
在光电三极管中，正是利用了这种效应来实现光电转换。
光电三极管由三个区域组成，分别为P型区域、N型区域和P 型区域。
PN结是由P型材料和N型材料的结合处组成，它具有特殊的电子流动性质。
当光照到PN结时，光子能量被传递到结内，激发局部的电子，使其跃迁到导带中。
这种跃迁会在PN结上产生电子空穴对，并在结的两侧产生电势差，即光生电动势。
当光照强度增加时，产生的光生电动势会相应增加，导致器件上的电压也会增大。
光电三极管的工作原理可以通过电压-电流特性曲线来表示。
该曲线可以描述在不同光照强度下，光电三极管的输出电流与输入电压之间的关系。
在正向偏置的情况下，即P型区域接在高电位，N型区域接在低电位，光照下光电三极管呈现出一个开路状态。
此时，PN结上产生的电势差会阻碍电流的流动，使得器件不导电。
而在反向偏置的情况下，即P型区域接在低电位，N型区域接在高电位，光照下光电三极管呈现出一个导电状态。
此时，光生电动势促使电流从高电位流向低电位，使得器件导电。
光电三极管的工作原理使得它具有许多应用领域。
光电三极管常用于光电检测、光电转换、光电自动控制等领域。
例如，在光电检测中，通过光电三极管可以实现对光照强度的检测和测量。
在光电转换中，光电三极管可以将光能转化为电能，并进一步实现信号放大和处理。
在光电自动控制中，光电三极管可以用于识别和感应光信号，实现自动控制的目的。
总之，光电三极管是一种利用光电效应实现光电转换的重要器件。
它的工作原理基于光电效应和PN结的特性，通过光照引发PN 结上的电势差，并实现电流的流动。
光电三极管的工作原理结构及识别方法
光电三极管的工作原理,结构,及识别方法光电三极管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管。
它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。
光电三极管的结构如图所示。
为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。
和光电二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。
将光电三极管接在图所示的电路中，光电三极管的集电极接正电位，其发射极接负电位。
当无光照射时，流过光电三极管的电流，就是正常情况下光敏三极管集电极与发射极之间的穿透电流Iceo 它也是光电三极管的暗电流，其大小为Iceo =(1 + hFE) I式中:Icbo---集电极与基极间的饱和电流;hFE ---共发射极直流放大系数。
当有光照射在基区时，激发产生的电子--空穴对增加了少数载流子的浓度，使集电结反向饱和电流大大增加，这就是光电三极管集电结的光生电流。
该电流注入发射结进行放大，成为光电三极管集电极与发射极间电流，它就是光电三极管的光电流。
可以看出，光电三极管利用普通半导体三极管的放大作用，将光电二极管的光电流放大了( I + hFE) 倍。
所以，光电三极管比光电二极管具有更高的灵敏度。
常见的硅光电三极管有金属壳封装的，也有环氧平头式的，还有微型的。
光电三极管的管脚识别对于金属壳封装的，金属下面有一个凸块，与凸块最近的那只脚为发射极e。
如果该管仅有两只脚，那么剩下的那条脚则是光电三极管的集电极c；假若该管有三只脚，那么与e脚最近的则是基极b，离e脚远者则是集电极c。
对环氧平头式、微型光电三极管的管脚识别方法是这样的：由于这两种管子的两只脚不一样，所以识别最容易——长脚为发射极e，短脚为集电极C 。
倘若有一只已经使用过的光电三极管，管壳上的字样无法辩认，甚至无法知道它是光电三极管还是光电二极管。
全面了解三极管——三极管基本参数总结
全面了解三极管——三极管基本参数总结 Xiaoxiaodawei现在的IC 技术是日新月异的技术，无论是模拟电路，还是数字电路都能进行IC 化或LSI 化。
观察电视机和计算机内部，除了电源电路以外，几乎所有的电路都被IC 化或LSI 化，找到晶体管和FET 等单个放大器是很困难的。
但是，仅仅使用IC 和LSI 的电路设计，只是选择符合电路设计说明书的性能与功能的IC 和LSI ，因此不能说是创造性的工作，并且OP 放大器出现问题时，不能直接调整，但是，如果是单个晶体管的放大电路，就能采取多种对策。
所以还是有必要全面学习三极管的。
接下来是对三极管分类、晶体管三个直流特性参数以及技术手册看哪些参数进行讲解。
关键词：晶体管分类；晶体管三个直流特性参数；技术手册；一、晶体管的分类晶体管有两种类型，分别称NPN 晶体管和PNP 晶体管，它们都有两个PN 结，基本结构如图1-1所示：图1-1 晶体管的PN 结图1-1中所示的PN 结为二极管，可以认为，晶体管在基极-发射极间和基极-集电极间连接着二极管。
二、晶体管的三个直流特性参数1、直流增益hfe如果获得适当的偏置，可以把b 极电流IB 进行放大，在c 极形成一个较大的电流Ic ，三极管的直流增益可以表示为：C FE B I h I = (1.1)该参数描述了三极管把电流放大的倍数，假设直流增益hfe 为200，基极电流IB 为50uA ，那么集电极电流Ic 为：2005010C FE B I h I A mA μ==⨯= (1.2)可见三级管把50uA 放大到了10mA 。
有的朋友可能会大胆地说，如果三极管直流增益hfe=200，那为了实现某个电流Ic=2A 的需求，干脆就给三极管b 极输入10mA 的电流行不行？ 答案是否定的，这里有两个问题：第一个问题是任何型号的三极管都有一个最大集电极电流Ic ，如图2-1某三极管的极限参数最大集电极电流Ic 为200mA ，所以如果b 极输入过大的电流就有可能烧毁三极管的风险。
2.4G放大器电路原理图(1-1)
2.4G 射频双向功放的设计与实现(1-1)在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz～2483MHz最大输出功率：+30dBm（1W）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB频率响应：<±1dB输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。
此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。
前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。
光电三极管：结构 工作原理
I/mA
6
2500lx
伏安特性
4
2
0
20
2000lx 1500lx 1000lx 500lx
40
60
U/V
80
光电三极管的主要特性——光照特性
光电三极管的光照特性如图所示。它给出了光敏三极管的输
出电流 I 和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。
当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象，从而使光电三极管 既可作线性转换元件，也可作开关元件。
光电三极管的主要特性——伏安特性
光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不同的 照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输 出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极e与基极b之间的 PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极管 看作一般的晶体管。光电三极管能把光信号变成电信号，而且 输出的电信号较大。
暗电流/mA
光电流/mA
50 25 0
10 20 30 40 50 60 70 T /ºC
400
300 200
100 0
10 20 30 40 50 60 70 80 T/ºC
光电三极管的温度特性
光电三极管的主要特性——频率特性
光电三极管的频率特性曲线如图所示。光电三极管的频率特性 受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。一般来说， 光电三极管的频率响应比光电二极管差。对于锗管，入射光的调
光电二极管的工作原理
为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上构 成集成器件。
达林顿 光电三极管
光电三极管的主要特性——光谱特性
光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长 增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电 子空穴对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由 于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的电子空穴 对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。
光电三极管
S Ro1 Go1 Bo1
R G
KRo1 KGo1
100% 100%
B KBo1 100%
• 3.2.6 光伏器件组合器件
刺激值曲线σrgb”。从曲线中看到 r 、g 、b 光谱三刺激值有一 部分为负值，计算很不方便，又很难理解。
因此，1931年CIE制定新的国际通用色度系统，称为 “CIEl931-XYZ系统”。它是在CIE1931-RGB系统的基础上改用 三个假想的原色x、y、z所建立的新的色度系统。
在系统中也定出了匹配等能量光谱的三刺激值 X 、Y 、Z ，得
双色光电二极管的光谱响应如图3-20所示。
用双结光电二极管测量颜色时，通常测量两个光电二极管 的短路电流比（ISC2/ ISC1）与入射波长的关系（如图3-21所示）。
从关系曲线中不难看出， 每一种波长的光都对应于一 个短路电流的比值，根据短 路电流的比值判别入射光的 波长，达到识别颜色的目的。
如图3-22(a)所示的“CIEl931-RGB系统标准色度观 察者三
被广泛应用于颜色测量与颜色识别等领域。如彩色印刷生产 线中色标位置的判别，颜料、染料的颜色测量与判别，彩色电视 机荧光屏彩色的测量与调整等，是一种非常有发展前途的新型半 导体光电器件。
1．双色硅色敏器件的工作原理
双色硅色敏光传感器的结构和等效电路如图3-19所示。在同 一硅片上制作两个深浅不同PN结的光电二极管PD1和PD2。
• 3.2.5 色敏光生伏特器件
色敏光生伏特器件是利用PN结厚度不同对不同波长辐射的 吸收差异特性制造出来的光电器件。
较薄PN结对蓝光较敏感，较厚PN结对红光敏感，为此，在 一个PN结型光电器件上能够制造出响应不同颜色的器件，将其 称为色敏光生伏特器件，用于颜色的测量。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管是一种基于光电效应原理工作的电子元件，也称作光敏三极管。
它是一种特殊的半导体器件，能够将光信号转换为电信号，实现光与电的相互转换。
光电三极管的工作原理主要基于光电效应，即当光照射到半导体材料上时，会激发出电子，从而产生电流。
光电三极管的结构包括三个区域：发射区、基区和集电区。
发射区是光电三极管的光敏部分，它由一个N型半导体材料构成。
当光照射到发射区时，光子会激发出电子，使其跃迁到导带中，形成一个电子空穴对。
这些光激发的电子和空穴会分别向基区和集电区进行扩散。
基区是光电三极管的控制部分，它由一个P型半导体材料构成。
当光激发的电子和空穴进入基区时，由于基区是P型半导体，所以电子会向空穴扩散。
在扩散过程中，电子和空穴会发生复合，产生电流。
这个电流的大小取决于光照射的强度。
集电区是光电三极管的输出部分，它由一个N型半导体材料构成。
在基区电流的作用下，电子会向集电区流动，形成集电电流。
集电电流的大小与光照射的强度成正比。
光电三极管的工作原理可以用如下几个步骤来描述：1. 光照射：当光照射到光电三极管的发射区时，光子会激发出电子，并形成电子空穴对。
2. 电子扩散：光激发的电子会向基区扩散，而空穴则会向反方向扩散。
3. 电子复合：在基区，电子和空穴会发生复合，产生电流。
4. 集电电流：在电子扩散和复合的过程中，电子会向集电区流动，形成集电电流。
通过以上几个步骤，光电三极管将光信号转换为电信号。
光的强度越大，激发的电子数量越多，产生的集电电流也就越大。
因此，光电三极管可以实现对光信号的测量和检测。
光电三极管在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用于光电传感器、光电开关、光电隔离器等各种光电设备中。
光电三极管的优点包括高灵敏度、快速响应速度和较宽的光谱响应范围。
同时，它的结构简单、体积小巧，便于集成和安装。
光电三极管是一种基于光电效应原理工作的电子元件，能够将光信号转换为电信号。
其工作原理基于光照射后产生的电子和空穴在半导体材料中的扩散和复合过程。
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光电流放大。
集电极输出的电流为
q I e ( 1) I P ( 1) (1 e d )Φe,λ h
光电三极管的电流灵敏度是光电二极管的β 倍。 相当于光电二极管的电流Ip被三极管放大β 倍。 为提高光电三极管的增益，减小体积，常将光电 二极管或光电三极管及三极管制作到一个硅片上构成
光敏面上无象限分隔线，
对光斑位置可连续测量。
5.光电开关与光电耦合器
光电开关和光电耦合器都是由发光端和受光端组成的组合 件。 光电开关不封闭，发光端与受光端之间可以插入调制板。 光电耦合器则是把发光元件与受光元件都封闭在一个不透
光的管壳内。
光电开关与光电耦合器结构示意图
(5）光谱响应
硅光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。图中所示为
典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，它的响应范围为
0.4~1.0μm，峰值波长为0.85μm。 对于光电二极管，减薄PN结的厚度可以使短波段波长的光谱响 应得到提高，因为PN结的厚度减薄后，长波段的辐射光谱很容易穿 透PN结，而没有被吸收。 短波段的光谱容易被减薄的PN结
③ 光生载流子被收集到集电极的时间；
④ 输出电路的等效负载电阻RL与等效电容Cce所构成的RC时间；
总时间常数为上述四项和。因此，光电三极管的响应时间比光 电二极管的响应时间要长得多。要改善光电三极管的频率响应， 由等效电路知应尽可能减小rbeCbe和RLCce的时间常数。在工艺上 设法减小结电容；选择合理的负载电阻。
就目前的应用看，两个并列的光电二极管或光电池，可用
来辨别光点移动的方向。
2～4个并列的光敏元，可用来收集光点移动的相位信息。 几十个至几百个或更多并列的光敏元，可用来摄取光学图 象或用作空间频谱分析。 象限式光电器件可用来确定光点在二维平面上的位置坐标。 多用于准直、定位、跟踪或频谱分析等方面。
4 光电位置探测器（PSD） Position Sensitive Detectors
PSD是利用离子注入技术制成的一种可确定光的能量中心位 置的结型光电器件，有一维的和二维的两种。 当入射光是一个小光斑，照射到光敏面时，其输出则与光的 能量中心位置有关。 这种器件和象限光电器件比较，其特点是，它对光斑的形状 无严格要求，
6.光伏探测器使用要点
1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使 用时，光电结必须加反向电压，即P端与外电源的 低电位相接。
2）使用时对入射光强范围的选择应视用途而定。
用于开关电路或逻辑电路时光照可以强些。
吸收。因此，可以制造出具有不同光
谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和 色敏器件等。蓝敏器件是在牺牲长波
段光谱响应为代价获得的（减薄PN结
厚度，减少了长波段光子的吸收）。
3.阵列式或象限式结型光电器件
利用集成电路技术使2个至几百个光电二极管或光电池排成一
行，集成在一块集成电路片子上，即成为阵列式的一维光电器 件，也可以使光电二极管或光电池制成象限式的二维光电器件。 这两种器件中，衬底是共用的，而各光敏元都是独立的，分 别有各自的前极引出线。数一致，便于信号处理。
(4)频率特性
图（a）所示为光电三极管的输出电路，（b）为其微变等效电路。
分析等效电 路图，不难看出，
光电三极管的时间响应常与PN结的结构及偏置电路等参数有关。
由电流源Ip、基-射
结电阻rbe、电容 Cbe和基-集结电容 Cbc构成的部分等 效电路为光电二极 管的等效电路。
光电三极管的等效电路是在光电二极管的等效电路基础上增加了 电流源Ic和基射结电阻Rce、电容Cce、输出负载电阻RL。光电三 极管的时间响应由以下四部分组成： ① 光生载流子对发射结电容Cbe和集电结电容Cbc的充放电时间； ② 光生载流子渡越基区所需要的时间；
(3）温度特性
硅光电二极管和硅光电三极管的暗电流Id和光电流IL均随温度
而变化，由于硅光电三极管具有电流放大功能，所以硅光电三极管
的暗电流Id和光电流IL受温度的影响要比硅光电二极管大得多，光 电二极管与三极管暗电流Id与温度的关系曲线，随着温度的升高暗
电流增长很快；
光电二极管与三极管亮 电流IL与温度的关系曲 线，光电三极管亮电流 IL随温度的变化比光电 二极管亮电流IL随温度 的变化快。
a) 光电开关 b) 光电耦合器
发光端与受光端彼此独立，完全没有电的联系， 两端之间的电阻一般都在1011Ω以上。 光电开关多用于光电计数、报警、安全保护、无 接触开关，及各种光电控制等方面。 光电耦合器多用于电位隔离、电平匹配、抗干扰 电路、逻辑电路、模/数转换、长线传输、过流保 护，及高压控制等方面。
集成光电器件。
三种形式的集成光电器件。
图3-13 (a)光电二极管与三极管集成而构成的集成光电器件，它
比图3-12(c)所示的光电三极管具有更大的动态范围，因为光电
二极管的反向偏置电压不受三极管集电结电压的控制。
图3-13(b) 为光电三极管与三极管集成构成的集成光电器件， 它具有更高的电流增益（灵敏度更高）。
2.4 光电三极管
光电三极管与普通半导体三极管一样有两种基本结构， NPN结构与PNP结构。用N型硅材料为衬底制作的 NPN结构，称
为 3DU型；用P型硅材料为衬底制作的称为PNP结构，称为
3CU型。 图 (a)所示 为NPN型光电三 极管的原理结构 图； 图(b)所示为 光电三极管的电 路符号。
1.工作原理
2. 光电三极管主要性能参数
(1)光照特性
(2）伏安特性
硅光电三极管在不同光照下有不同的伏安特性曲线。光电三极管
在偏置电压为零时，无论光照度有多强，集电极电流都为零。偏
置电压要保证光电三极管的发射结处于正向偏置，而集电结处于 反向偏置。随着偏置电压的增高伏安特性曲线趋于平坦。 光电三极管的伏安特性曲线 向上偏斜，间距增大。这是因为光 电三极管除具有光电灵敏度外，还 具有电流增益β，并且，β值随光电 流的增大而增大。