电工电子技术第11章三极管及其放大电路
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C
I B
第1章 直流电路
2
11.1.2三极管对电流的分配关系及放大能力
下面NPN型为例，用晶体管的内部 载流子的运动来解释晶体管对电流的放 大作用。
有助于扩散运动的进行，发射区（N 区）的自由电子更容易的向基区（P区） 扩散与基区（P区）的空穴复合，三极管 的发射区掺杂浓度比较高，其多数载流 子自由电子浓度比较高，因此形成较大 的扩散电流IE。由于基区做得很薄，能 与空穴复合的自由电子数量很少，因此 形成很小的IB，而大量扩散过来的自由电 子堆积在基区与集电区的边缘，使基区 的少数载流子（自由电子）浓度升高。 又由于集电结上加了反向电压，使集电 结的内电压加强，有助于少数载流子的 漂移运动，因此堆积在集电结边缘的自 由电子大量漂移过集电结而为集电结所 收集，而形成集电结电流IC。
ICBO b
uA
ICEO测 试电路
+ + b
uA
+ +
c e
VCC
c
ICEO
e
VCC
第1章 直流电路
7
11.1.4主要参数
3．极限参数 这是表征三极管能安全工作的参数。即三极管所允许的电流、电 压和功率的极限值。 （1）集电极最大允许电流ICM （2）反向击穿电压 发射极-基极反向击穿电压U（BR）EBO当集电极开路时，发射极基极让允许加的最高反向电压，一般在5V左右。 （3）集电极最大允许耗散功率PCM 由于集电极电流在流经集电结时将 产生热量，使结温升高，从而引起晶体 管参数变化。当晶体管因受热而引起的 参数变化不超过允许值时，集电极所消 耗的最大功率。称为集电极最大允许损 耗功率PCM。
（3）饱和区 晶体管进入饱和工作状态的条件是：发射结正偏，集电结 也正偏。
第1章 直流电路
5
11.1.4主要参数
1．共射极电流放大系数 （1）直流放大系数在静态时IC与IB的比值称为直流电流放大系数， 也称为静态电流放大系数。 （2）交流放大系数β 在动态时，基极电流的变化增量为ΔIB，它引集电极电流的变化 境量为ΔIC。ΔIC与的ΔIB比值。 一般与在数值相近，基本上可以认为相等，以后只要用表示。一般 为20-150之间，目前工艺已能制造为300-400的低噪声管。 2．极间反向电流 表征三极管工作稳定性的参数。极间反向电流受温度影响很大， 使用中希望这类电流越小越好。 （1）集电极反向饱和电流ICBO ICBO是指三极管发射极开路，集电极和基极之间加反向电压时流 过集电结的反向电流。小功率的硅管一般在0.1uA以下，锗管在 几微安到十几微安。
uCE
e
Rs
us
+ ui + -
+
iB V
+
+
uBE -
uCE
C2
+ u RL o -
三极管V是基本放大电路的核心元件，直流电源VCC给集电结加 反向电压，直流电源VBB给发射结加正向电压，三极管V处于放大状 态而具备放大的能力，同时也是信号放大的能源，一般为几伏至几 十伏。RB是基极偏置电阻，和电源VCC一起为基极提供一个合适的 基极电流IB（常称为偏流），RC是集电极负载电阻，它将集电极电 流iC转化成输出电压，即把电压放大作用转化成电流放大作用。 RC一般为几百欧到几千欧。C1、C2分别是输入、输出信号耦合电 容，其作用是隔直通交，传递交流信号。C1、C2常选用容量较大的 电解电容，一般是几微法至几十微法。
11.1双极型半导体三极管
11.1.1晶体管的的基本结构 三极管的种类很多,按工作频率分可以分为低频管和高频管， 按功率大小可以分为小功率管、中功率管和大功率管，按所用半 导体材料分为硅管和锗管，按导电类型分为PNP型和NPN型，按 结构和工艺分为合金型和平面型等。
c集电极 c集电极
N 集电区 P 基区 N 发射区
第1章 直流电路
c
IC
IC
N P N
mA
b
uA
复合 IB
VCC
IE VBB IE mA
e
3
11.1.3特性曲线
mA
测试电 路
输入特 性
IB/mA 80 60 uCE=0 uCE≥1
IB
uA
b +
V
c
3DG6 +
V
IC uCE源自文库
RC EC 6V
Rb RP
e
uBE
40 20 0 0.2 0.4 0.6
EB
IB
mA
11.1.2三极管对电流的分配关系及放大能力
（1）发射极电流等于基极电流和集电极电流之和， R b 即:IE=IB+IC （2）集电极电流IC是基极电流IB的倍, 称为直流 放大系数。 I
C
uA
b
c
3DG6
IC
RC EC 6V
e
mA
IE
RP
EB
IB
（3）我们把ΔIC与ΔIB的比值称为晶体管的交流放大系数β。 即： I
第1章 直流电路
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11.1.4主要参数
（2）穿透电流ICEO ICEO是指基极开路，集电极与发射极之间加反向电压时的集电结电流，由 于它穿过基极到发射区，所以称为穿透电流。ICBO与ICEO之间的关系是 ICEO=（1+β）ICBO 它是衡量晶体管质量好坏的重要参数之一，其值越小越好。 ICBO测 试电路
集电结 发射结 b基极
P 集电区 N 基区 P 发射区
集电结 发射结
b基极
c
b
c
b
e发射极 (a)NPN
e发射极
e
(b)PNP型
e
第1章 直流电路
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11.1.1晶体管的的基本结构 三极管包含两个PN结，但不能简单的看成由个PN结的组合， 因为其结构具有如下特点： 1. 发射区杂质浓度远大于基区的杂质浓度。 2. 基区很薄，杂质浓度很低。 3. 集电结的面积比发射结的面积要大。 因此发射区和集电区不能对调，这种结构也使得晶体管具备了 放大的能力。
0.8 uBE/V
1．输入特性曲线
i B f (uBE ) UCE=常数
uCE uCE>1
曲线右移 曲线重合
第1章 直流电路
4
11.1.3特性曲线
2．输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流iB为常数时，集电极电流iC与集电极-发射 极电压uCE之间的关系曲线，即： mA （1）放大区 100uA 4 晶体管进入放大工作状态的 饱和区 放 80uA 3 击 条件是：发射结加正向电压，集 大 60uA 穿 电结加反向电压。 2 40uA
ICM 40 30 20 10 0
安全工作区
ic/mA
PCM线 过损耗区
10
20
30 uCE/V U（BR）CEO
第1章 直流电路
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11.2 电压放大电路
1．基本放大电路的组成及各元件的作用
RC iB Rs us + + ui Rb EB + uBE b
RC Rb C1
+ uo EC
+VCC +
c+
区
区
B 1 （2）截止区 0 晶体管进入截止区的条件是：发射结反 0 2 4 6 8 10 12 (V) 偏，集电结反偏。截止区是iB=0曲线以下 截止区 U（BR）CEO ICEO 的区域。由于集电结和发射结均反偏，此 时三极管各极电流均很小（接近或等于 零），三个电极e、c、b相当开路。
i =20uA
I B
第1章 直流电路
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11.1.2三极管对电流的分配关系及放大能力
下面NPN型为例，用晶体管的内部 载流子的运动来解释晶体管对电流的放 大作用。
有助于扩散运动的进行，发射区（N 区）的自由电子更容易的向基区（P区） 扩散与基区（P区）的空穴复合，三极管 的发射区掺杂浓度比较高，其多数载流 子自由电子浓度比较高，因此形成较大 的扩散电流IE。由于基区做得很薄，能 与空穴复合的自由电子数量很少，因此 形成很小的IB，而大量扩散过来的自由电 子堆积在基区与集电区的边缘，使基区 的少数载流子（自由电子）浓度升高。 又由于集电结上加了反向电压，使集电 结的内电压加强，有助于少数载流子的 漂移运动，因此堆积在集电结边缘的自 由电子大量漂移过集电结而为集电结所 收集，而形成集电结电流IC。
ICBO b
uA
ICEO测 试电路
+ + b
uA
+ +
c e
VCC
c
ICEO
e
VCC
第1章 直流电路
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11.1.4主要参数
3．极限参数 这是表征三极管能安全工作的参数。即三极管所允许的电流、电 压和功率的极限值。 （1）集电极最大允许电流ICM （2）反向击穿电压 发射极-基极反向击穿电压U（BR）EBO当集电极开路时，发射极基极让允许加的最高反向电压，一般在5V左右。 （3）集电极最大允许耗散功率PCM 由于集电极电流在流经集电结时将 产生热量，使结温升高，从而引起晶体 管参数变化。当晶体管因受热而引起的 参数变化不超过允许值时，集电极所消 耗的最大功率。称为集电极最大允许损 耗功率PCM。
（3）饱和区 晶体管进入饱和工作状态的条件是：发射结正偏，集电结 也正偏。
第1章 直流电路
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11.1.4主要参数
1．共射极电流放大系数 （1）直流放大系数在静态时IC与IB的比值称为直流电流放大系数， 也称为静态电流放大系数。 （2）交流放大系数β 在动态时，基极电流的变化增量为ΔIB，它引集电极电流的变化 境量为ΔIC。ΔIC与的ΔIB比值。 一般与在数值相近，基本上可以认为相等，以后只要用表示。一般 为20-150之间，目前工艺已能制造为300-400的低噪声管。 2．极间反向电流 表征三极管工作稳定性的参数。极间反向电流受温度影响很大， 使用中希望这类电流越小越好。 （1）集电极反向饱和电流ICBO ICBO是指三极管发射极开路，集电极和基极之间加反向电压时流 过集电结的反向电流。小功率的硅管一般在0.1uA以下，锗管在 几微安到十几微安。
uCE
e
Rs
us
+ ui + -
+
iB V
+
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uBE -
uCE
C2
+ u RL o -
三极管V是基本放大电路的核心元件，直流电源VCC给集电结加 反向电压，直流电源VBB给发射结加正向电压，三极管V处于放大状 态而具备放大的能力，同时也是信号放大的能源，一般为几伏至几 十伏。RB是基极偏置电阻，和电源VCC一起为基极提供一个合适的 基极电流IB（常称为偏流），RC是集电极负载电阻，它将集电极电 流iC转化成输出电压，即把电压放大作用转化成电流放大作用。 RC一般为几百欧到几千欧。C1、C2分别是输入、输出信号耦合电 容，其作用是隔直通交，传递交流信号。C1、C2常选用容量较大的 电解电容，一般是几微法至几十微法。
11.1双极型半导体三极管
11.1.1晶体管的的基本结构 三极管的种类很多,按工作频率分可以分为低频管和高频管， 按功率大小可以分为小功率管、中功率管和大功率管，按所用半 导体材料分为硅管和锗管，按导电类型分为PNP型和NPN型，按 结构和工艺分为合金型和平面型等。
c集电极 c集电极
N 集电区 P 基区 N 发射区
第1章 直流电路
c
IC
IC
N P N
mA
b
uA
复合 IB
VCC
IE VBB IE mA
e
3
11.1.3特性曲线
mA
测试电 路
输入特 性
IB/mA 80 60 uCE=0 uCE≥1
IB
uA
b +
V
c
3DG6 +
V
IC uCE源自文库
RC EC 6V
Rb RP
e
uBE
40 20 0 0.2 0.4 0.6
EB
IB
mA
11.1.2三极管对电流的分配关系及放大能力
（1）发射极电流等于基极电流和集电极电流之和， R b 即:IE=IB+IC （2）集电极电流IC是基极电流IB的倍, 称为直流 放大系数。 I
C
uA
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3DG6
IC
RC EC 6V
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（3）我们把ΔIC与ΔIB的比值称为晶体管的交流放大系数β。 即： I
第1章 直流电路
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11.1.4主要参数
（2）穿透电流ICEO ICEO是指基极开路，集电极与发射极之间加反向电压时的集电结电流，由 于它穿过基极到发射区，所以称为穿透电流。ICBO与ICEO之间的关系是 ICEO=（1+β）ICBO 它是衡量晶体管质量好坏的重要参数之一，其值越小越好。 ICBO测 试电路
集电结 发射结 b基极
P 集电区 N 基区 P 发射区
集电结 发射结
b基极
c
b
c
b
e发射极 (a)NPN
e发射极
e
(b)PNP型
e
第1章 直流电路
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11.1.1晶体管的的基本结构 三极管包含两个PN结，但不能简单的看成由个PN结的组合， 因为其结构具有如下特点： 1. 发射区杂质浓度远大于基区的杂质浓度。 2. 基区很薄，杂质浓度很低。 3. 集电结的面积比发射结的面积要大。 因此发射区和集电区不能对调，这种结构也使得晶体管具备了 放大的能力。
0.8 uBE/V
1．输入特性曲线
i B f (uBE ) UCE=常数
uCE uCE>1
曲线右移 曲线重合
第1章 直流电路
4
11.1.3特性曲线
2．输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流iB为常数时，集电极电流iC与集电极-发射 极电压uCE之间的关系曲线，即： mA （1）放大区 100uA 4 晶体管进入放大工作状态的 饱和区 放 80uA 3 击 条件是：发射结加正向电压，集 大 60uA 穿 电结加反向电压。 2 40uA
ICM 40 30 20 10 0
安全工作区
ic/mA
PCM线 过损耗区
10
20
30 uCE/V U（BR）CEO
第1章 直流电路
8
11.2 电压放大电路
1．基本放大电路的组成及各元件的作用
RC iB Rs us + + ui Rb EB + uBE b
RC Rb C1
+ uo EC
+VCC +
c+
区
区
B 1 （2）截止区 0 晶体管进入截止区的条件是：发射结反 0 2 4 6 8 10 12 (V) 偏，集电结反偏。截止区是iB=0曲线以下 截止区 U（BR）CEO ICEO 的区域。由于集电结和发射结均反偏，此 时三极管各极电流均很小（接近或等于 零），三个电极e、c、b相当开路。
i =20uA