2.1 晶体管及其特性

二、放大状态
1. 偏置条件： 发射结正偏导通、集电结反偏 2. 载流子运动规律与电流分配关系
发射区向基区发射多子， 其中极少部分在基区复合形 成电流IBN ，而绝大部分被集 电区收集形成电流 ICN 。
IB = IBN – ICBO IBN I C = ICN + ICBO ICN I E I EN = ICN + IBN = IC + IB
取 0.7 V 取 0.2 V
二、输出特性
iC f (uCE ) iB常数
iC
iB B C +
RB +
+E uBE
uCE
VBB
IE
RC + VCC
NPN型硅管的 典型输出特性曲线
饱和区特点：
靠近纵轴， UCE 很小。UCES：NPN型硅管0.3V，NPN型锗管0.1V I C基本不受IB控制，无放大作用。
2.1.2 晶体管的工作原理
一、晶体管的四种工作状态及其偏置条件
发射结正偏导通、集电结反偏，工作于放大状态； 发三射极结管正含偏两导个通PN、结集。电根结据也P正N结偏偏，置工方作式于的饱不和同状，态； 发有射四结种零工偏作或状反态偏：、集电结反偏，工作于截止状态； 发射结反偏、集电结正偏导通，工作于倒置放大状态。
1. 共发射极直流电流放大系数
IC
IB
共发射极交流电流放大系数 iC
CE
i B
2. 共基极直流电流放大系数
IC
IE
CB
共基极交流电流放大系数 iC
iE
1
CC
二、极间反向饱和电流
反映温度稳定性，越小工作越稳定
C、B 极间反向饱和电流 ICBO C、E 极间反向饱和电流 ICEO
ICEO (1 )ICBO
集电结正偏不利 于集电区收集电子， 发射区扩散到基区的 电子中将有较多的在 基区复合形成IB，IC不 像放大状态时那样按 比例得到，失去电流 放大能力。
二、饱和状态 续
3. 工作特点 无放大作用 C、E之间压降很小
等效为开关合上
饱和压降用UCES 表示，对NPN型硅管 UCES 0.3V
四、截止状态
2.1.3 晶体管的伏安特性
一、输入特性
iB f (uBE ) uCE常数
iC
iB B C +
RB +
+ uBE
E
uCE
VBB
IE
RC + VCC
NPN型硅管的 典型输入特性曲线
当uCE 1V时， 输入特性曲线基本重合。
导通电压 UBE(on)
硅管： (0.6 0.8) V 锗管： (0.2 0.3) V
定义： I C
I B
β称为共发射极交流电流放大系数
放大状态下， β β且－
几乎为常数，一般不加区分。
其值通常在20~200之间，因 此 输 出 电 流 信 号 ΔIC 远 大 于 输入电流信号ΔIB ，晶体管 具有电流放大作用。
三、饱和状态
1. 偏置条件：发射结正偏导通、集电结也正偏
2. 工作原理
2.1 晶体管及其特性
三极管概述 2.1.1 晶体管的结构 2.1.2 晶体管的工作原理 2.1.3 晶体管的伏安特性 2.1.4 晶体管的主要参数
三极管概述
三极管的作用
半 双极型三极管
导
体 三 极
两种载流子参与导电。 通常简称三极管、晶体管
管 或BJT（即 Bipolar Junction Transistor）。
I C 和 IB由IE按一定比例分配得到。
共发射极放大电路
二、放大状态 续
通常用 表示这种电流分配关系。 称为共发射极
直流电流放大系数，反映晶体管电流放大能力。
ICN I C I CBO
IBN I B I CBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
穿透电流
IE = IC + IB
上升(0.5 1)%。
温度每升高 10C， ICBO 约增大 1 倍。
2.1.4 晶体管的主要参数
电流放大系数 β、
极间反向电流 ICBO、ICEO
反映管子性能的优劣
极限参数ICM 、U(BR)CEO 、PCM
表示管子的 安全工作范围
2.1.4 晶体管的主要参数
一、电流放大系数 反映电流放大能力
放大工作时： NPN管 UC> UB > UE PNP 管UC < UB < UE 故中间电位者为B极
由UBU2=0.7V ，可得 UE =U2 ，UC=U3 ， 为NPN型硅管
三、温度对伏安特性的影响
温度升高时，晶体管导通电压下降,
和ICBO 增大。
具体规律： 温度每升高 1C， UBE 下降 (2 2.5) mV
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。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO — 集电极开路时 E、B 极间反向击穿电压。
U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
电流IC，IC IB ，很大且为常数，因此当IB有 微小变化IB 时，IC相应地有较大变化IC = IB ，
实现了电流放大作用。
*小结
晶体管常用工作状态有放大、饱和、截止， 工作于哪种状态由发射结和集电结的偏置 方式决定。只有在放大状态才有放大作用， 饱和时C、E之间近似为开关合上，截止时 C、E之间近似为开关断开。
*例 某BJT的输出特性曲线如图所示，试求：（1）ICM 、PCM 、
U（BR）CEO和UA值；（2）计算Q1(6V, 2mA)处的 、、 。
解: (1)
ICM 20 mA
PCM ICUCE 5mA 6 V 30 mW
U (BR)CEO 20 V
U A 50 V
*例 某BJT的输出特性曲线如图所示，试求：（1）ICM 、PCM 、
U（BR）CEO和UA值；（2）计算Q1(6V, 2mA)处的 、、 。
解续: (2) 在Q1处， IB 40μA，IC 2mA ；
当IB 20μA，IC 3mA-2mA=1mA ，因此
IC 2mA 50
I B Q1 40μA
IC 1mA 50 50 0.98
I B Q1 20μA
1. 偏置条件： 发射结零偏或反偏、集电结反偏 2. 工作特点： IB0、IC 0 、IE 0 ，
无放大作用， C、E 间等效为开关断开。
晶体管主要作用：放大 实现放大的条件：内部条件：发射区高掺杂，基区很薄且 低掺杂，集电结面积较大。 外部条件：发射结正偏导通、集电结反偏。
放大原理：发射区向基区发射多子，其中的极少部分在基区 复合形成电流IB，而绝大部分被集电区收集形成
IC IB ICEO IE (1 ) IB ICEO
IE IC IB
IC IB IE (1 ) IB
二、放大状态 续
3. 电流放大的原理 若VBB有增量ΔVBB ，则UBE变为（UBE＋ΔUBE）； I E变化
为（I E＋ΔIE）；根据分配比例， IB、IC分别变为（IB＋ΔIB） 和（IC＋ΔIC）。
NPN型硅管
PNP型锗管
讨论：NPN型管和PNP型管的伏安特性、电路结构有何异同？ NPN型硅管共发射极电路 PNP型锗管共发射极电路
电源极性相反，电流方向相反。 但都要满足：发射结正偏导通，集电结反偏。
伏安特性的应用举例
已知某放大器中晶体管电极电位分别为U1=3.5V， U2=2.8V，U3=12V，试确定B、E、C极，并判断是NPN 型管还是PNP型管，是硅管还是锗管。 解： 由于 U2<U1<U3 故 UB=U1=3.5V
二、输出特性
iC f (uCE ) iB常数
iC
iB B C +
RB +
+E uBE
uCE
VBB
IE
RC + VCC
放大区特点： 特性曲线几乎与横轴平行且间隔均匀。
恒流输出、电流线性放大。 IC = IB
二、输出特性
iC f (uCE ) iB常数
iC
iB B C +
RB +
+E uBE
1 50 1
2.1 复习要点
主要要求：
1. 了解晶体管结构，理解其工作原理及电流放大作用。 2. 掌握晶体管的电路符号、伏安特性、主要参数,
掌握三种工作状态的偏置条件与工作特点。 3. 理解晶体管电路三种组态的概念。
重点：
1. 晶体管三种工作状态的偏置条件与工作特点。 2. 通过多练习，掌握三种工作状态的判别，并初步
源自文库
uCE＝uCB＋uBE ，而uBE基本不变， 因此当uCE增大时，uCB 随之增加，使集电结变宽，基区宽度减小，基区内载流子的复合 机会减小，若要维持相同的iB ，就要求发射区发射更多的多子到 基区，因此iC会增大，这种现象称为基区宽度调制效应。
讨论：NPN型管和PNP型管的伏安特性、电路结构有何异同？
掌握晶体管的选用。
作业：P97 2.1、2.2 自学：知识拓展
分
类 单极型三极管
依靠一种载流子（多子）导电。 依靠电场效应工作，故通常称场效应管， 简称FET（即 Field Effect Transistor ）。
半导体三极管常见外形
2.1.1 晶体管的结构
NPN 型
C B
E
PNP 型
C B
E
+
发射区掺杂浓度很高 结构特点 基区薄且掺杂浓度很低
集电结面积大
三、极限参数
例：已知:ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，则 UCE = 10 V 时，IC 应 < 10 mA UCE = 1 V时， IC应< 20 mA IC = 2 mA时， UCE应< 20 V
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。
uCE
VBB
IE
RC + VCC
N由PNIB管= 0的曲线读 典型输出IC特= I性CEO曲值线
截止区特点：靠近横轴，IB 0， IC 0
讨论：怎样区分是放大导通还是饱和导通？
* 讨论：为何放大区的输出曲线略向上倾斜？
iC
iB B C +
RB +
+ uBE
E
uCE
VBB
IE
RC + VCC