双极型三极管
第二章 双极型晶体三极管
第二章 双极型晶体三极管（BJT ）§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。
在放大偏置时，NPN 管满足C B C V V V >>；PNP 管满足C B E V V V <<。
·放大偏置时，作为PN 结的发射结的V A 关系是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），/E B T v VE ES i I e =（PNP ）。
·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ，而基极电流较小。
·在放大偏置时，定义了CNE i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量）极之后，可以导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。
·放大偏置时，在一定电流范围内，E i 、C i 、B i 基本是线性关系，而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时：三电极电流主要受控于BE v ，而反偏CB v 通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。
影响的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。
二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。
BJT 常用CE 伏安特性曲线，其画法是：输入特性曲线：()CE B BE V i f v =常数（图2-13）输出特性曲线：()B B CE I i f v =常数（图2-14）·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。
两种极性的双极型三极管及其符号
中间部分称为基区，与之相连接的电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，与之相连接的电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区，与之相连电极称为集电极，用C或c表示（Collector）。
E-B间的PN结称为发射结（Je）；C-B间的PN结称为集电结（Jc）。
图2-1-1 两种极性的双极型三极管及其符号双极型三极管的符号在图2-1-1的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
从外表上看，NPN型三极管的两个N区(或PNP型三极管的两个P 区)是对称的，发射极和集电极可以互换。
实际上在制造时，由于发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米，所以发射极和集电极是不能互2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。
现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图2-1-2。
由图2-1-2可知对于NPN型三极管，集电极电流和基极电流是流入三极管，发射极电流是流出三极管，流进的电流等于流出的电流。
由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。
若两个PN结对接，相当基区很厚，将没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。
动画02-1在工艺上要求发射区搀杂浓度高，基区掺杂浓度低且要制作得很薄，集电区掺杂浓度低。
当发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成电子的扩散电流I EN，而从基区向发射区扩散的空穴电流I EP却很小，见图2-1-2，图中箭头为载流子的运动方向。
于是有I E= I EN＋I EP 且有I EN>>I EP图2-1-2 双极型三极管的电流传输关系因基区掺杂浓度低，所以发射区扩散过来的载流子电子被复合的很少，只形成很小的基极电流I BN。
NPN双极型晶体管
双极型晶体管双极型三极管又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。
双极型三极管有三个电极。
三极管可以用半导体材料硅或锗制成。
有两类标准的三极管：NPN 和PNP型。
现在用的三极管大多是NPN型。
NPN三极管由一块N型发射极（E）、一块P型基极（Ｂ）和一块N型集电极（Ｃ）组成。
三极管具有电流放大作用。
集电极电流Ic与基极电流I B成正比，小于发射极电流。
三个电流之间的关系是I E=Ic+I B。
三极管的电流放大系数通常用β表示，当Ｃ、E两端的电压保持不变时有β=△Ic/△IＢ。
当基极电压略高于发射极的正向电压（约为0.6V），三极管导通。
一般认为，当U CE=U BE，即U CB=0时，晶体管趋于饱和状态，这个电压大约是+0.7V。
这时C极与E极之间的电阻很小，甚至几乎可以看成短路。
一般将I B≤0的区域称为截至区，此时I C也近似为零。
由于管子各极电流都基本上等于零，所以三极管处于截至状态，没有放大作用。
此时C级与E级之间的电阻很大，可以看成开路。
其实当I B=0时，集电极回路的电流并不正真为零，有一个极小的漏电流I CBO 从集电极流到基极。
PNP三极管的发射区和集电区是P型半导体，而基区是N型半导体。
PNP型三极管放大原理与NPN型三极管基本相同。
但由于结构的不同，三极管工作在放大区，外加电压的极性U BE<0，而UBC>0，正好与NPN三极管相反。
PNP三极管的各种参数含义也与NPN三极管相同,这里就不再重复了。
Bipolar TransistorBipolar transistor also known as semiconductor transistor\transistor, Or be called bipolar-junction transistor.Bipolar transistor has three electrodes.Bpolar transistor are made of semiconductor material silicon or Ge .There are two types of standard bipolar transistors ,NPN and PNP.Most transistors used today are NPN.The NPN bipolar transistor consists of an N-type emitter(E),P-type base(B),and N-type collector(C).Bipolar transistor have the function of amplifing current.The amount of collector curret is directly proportionalto the amount of base current and will be less than the emitter current.The relationship of the current is Ie=Ic+Ib.The current gain cofficient usually be expressed by B and is expressed as =△Ic/△IＢ,when the voltage from C to E( Uce)is held constant.An NPN bipolar transistor turn on when the base is more positive than the emitter（about 0.6V）.It was generally think that the transistor is in saturation when Uce eaqual Ube,namely Ucb=0.The voltage is about positive 0.7V and the resistance from C to E is low and may even appear almost as a short The transistor is off When I B≤0,I C is about 0.Becase the current of all electrodes is disposed 0,the transistor is off and has not the function of amplifing current.The resistance from C to E now is and may appear as an open.Actually the current of collector is not 0 when Ib is 0,a small leakage current Icbo from C to E is always present .The emitter and collector of the PNP transistor are P semiconductor andThe base is N semiconductor.The amplifing principle of PNP is same as NPN.Becase of different strucure, the transistor has the function of amplifing when Ube<0.But UBC>0and is opposite from NPN.The parameter of the PNP is same with NPN,we will not repeat.。
双极型晶体三极管的开关特性
1 0.7 mA 10
0.03mA
iB
3
0.7 10
mA
0.23mA
三极管临界饱和时的基极电流： 而
I BS
VCC uCES
Rc
5 0.3 mA 50 1
0.094 mA
因为0<iB<IBS，三极管工作在放大
状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，
输出电压：
uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
状态称为放大状态。
2．2 双极型晶体三极管的开关特性
（3）三极管的饱和状态和可靠饱和的条件
当输入电压vI增加
：A. iB增加，工作点上移，当工作点上移至Q3点时，三
极管进入临界饱和状态。
B. iB再增加，输出iC将不再明显变化 。
当输入电压vI增加 ：C.工作点向上移至Q3点以上，饱和深度增加，进入可
2．2 双极型晶体三极管的开关特性
（4）三极管开关的过渡过程
td：延迟时间，上升到0.1Icmax tr：上升时间， 0.1Icmax到0.9Icmax
ton = td +tr ton开通时间
ts：存储时间，下降到0.9Icmax tf：下降时间，下降到0.1Icmax
toff = ts +tf toff关断时间
iC＝βiB
uCE＝VCC－ iCRc
可变
饱和
iB＞IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0，uBC>0
iC＝ICS uCE＝UCES＝
0.3V 很小， 相当开关闭合
+VCC Rc iC
Rb b
c
uo
ui
iB
e
iB(μA)
双极型三极管
mA
RC
* uCE ≥ 1 V，特性
曲线重合。
iB/A uCE 0
b
c e
V
V UCE
UCC
uCE 2V
O
UBE
19 uBE / V uCE ≥ 1 时的输入特性具有实用意义。
2、输出特性
iC f (uCE ) iB 常数
划分三个区：截止区、 放大区和饱和区。
(1)截止区 域。 iB ≤ 0 的区
UCC
(a)共发射极接法
1、直流参数
是表征管子在直流电压作用下的参数。 有以下几个： (1)共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流 ICBO 时，
IC IE
(2)共射直流电流放大系数
忽略穿透电流 ICEO 时，
IC IB
24
(3) 集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 小功率锗管 ICBO 约为几微 安；硅管的 ICBO 小，有的为纳 安数量级。
将 iC 与 uCE 乘积等于规 定的 PCM 值各点连接起来， 可得一条双曲线。
iCuCE < PCM 为安全工作区 iCuCE > PCM 为过损耗区
iC
PCM = iCuCE
过
安 损 全 耗 工作 区
O
区
27 u CE
(3)极间反向击穿电压 外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。 U(BR)CEO ：基极开路 时，集电极和发射极之间 的反向击穿电压。
17
1、输入特性
RB IB b UBB
+ UBE _
iB f ( uBE ) u
曲线
CE 常数
c e
常用三极管型号及参数
常用三极管型号及参数常用的三极管型号及参数有很多种。
以下是一些常见的三极管型号和相应的参数。
1.NPN型三极管：(1)2N3904：最大封装电流为200mA，最大集电极电压为40V，最大功耗为625mW，最大开关频率为200MHz，最小增益为100。
(2)BC547：最大封装电流为100mA，最大集电极电压为45V，最大功耗为625mW，最大开关频率为100MHz，最小增益为110。
(3)2N2222：最大封装电流为600mA，最大集电极电压为30V，最大功耗为625mW，最大开关频率为300MHz，最小增益为100。
(4)C1815：最大封装电流为150mA，最大集电极电压为50V，最大功耗为400mW，最大开关频率为100MHz，最小增益为70。
2.PNP型三极管：(1)2N3906：最大封装电流为200mA，最大集电极电压为40V，最大功耗为625mW，最大开关频率为200MHz，最小增益为100。
(2)BC557：最大封装电流为100mA，最大集电极电压为45V，最大功耗为625mW，最大开关频率为100MHz，最小增益为110。
(3)2N2907：最大封装电流为600mA，最大集电极电压为30V，最大功耗为625mW，最大开关频率为300MHz，最小增益为100。
(4)C458：最大封装电流为150mA，最大集电极电压为45V，最大功耗为400mW，最大开关频率为100MHz，最小增益为70。
3.双极性三极管：(1)2N3904/2N3906：NPN型和PNP型三极管的包装概述见上文。
(2)BC546/BC556：NPN型和PNP型三极管的包装概述见上文。
(3)BC337/BC327：NPN型和PNP型三极管的包装电流与功耗概述见上文，最大集电极电压为50V，最大开关频率为100MHz，最小增益为100。
(4)2SA933/2SC945：NPN型和PNP型三极管的包装电流与功耗概述见上文，最大集电极电压为50V，最大开关频率为100MHz，最小增益为100。
第二章_双极型晶体三极管(BJT)
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
双极型晶体三极管(BJT)的开关特性
三极管具有饱和、放大和截止三种工作状态， 在数字电路中，静态主要工作于饱和和截止状态 管的截止状态和可靠截止的条件
当vI很小，如vI<0.5V时 A.vBE小于开启电压，B－E 间，C－E间都截止 B. C.三极管工作在Q1点或Q1点以下位置，三极管的
当输入电压vI增加 ：
C.工作点向上移至Q3点以上，饱和深度增加，进入可靠饱和状态VCE=VCES≈0.3V
可靠饱和条件：iB>=IBS 或者 iC>= ICS （ICS= IBS）
三、三极管开关的过渡开关特性
td：延迟时间，上升到0.1Icmax tr：上升时间， 0.1Icmax到0.9Icmax
ton = td +tr ton开通时间, 建立基区电荷时间
ts：存储时间，下降到0.9Icmax tf：下降时间，下降到0.1Icmax
toff = ts +tf toff关断时间， 存储电荷消散时间
开关时间为纳秒级，它限制了三极管开关的工作速度
这种工作状态叫截止状态
NPN硅三极管截止的条件为vBE≤0.5V，可靠截止的条件为vBE≤0V。
二、三极管的饱和状态和可靠饱和的条件
当输入电压vI增加 ：
A. iB增加，工作点上移，当工作点上移至Q3点时，三极管进入临界饱和状态。 B. iB再增加，输出iC将不再明显变化 iB=IBS 临界饱和电流， VCE=VCES≈0.7V
双极结型三极管及放大电路基础
集电区收集电子的
能力很弱，iC主要由 vCE决定：vCE↑→ic↑
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
现以iB=40uA一条加以说明：
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：
vCE≥1V vCB≥0.7V 运动到集电结的电子基本上都可以被集电区
收集，此后vCE 再 增加，电流也没有 iC /mA 明显得增加，特性
曲线进入与vCE轴 基本平行的区域。
同理，可作出iB= 其他值的曲线。
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内 vCE的数值较小，一般vCE≤vBE。此时Je正偏，Jc 正偏或反偏电压很小。
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
IB+ICBO=IBN IB=IBN-ICBO ≈IBN
c IC
ICBO
IB
RbbIBE
N
ICN
Jc P Je
N
VBB
e IE
Rc VCC
例：共发射极接法
利用BJT组成的放大电路，其中一个电极 作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一 个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共 同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三 种组态）：
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电 压很小。
截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的
下方。此时Je反偏，Jc反偏。
双极型晶体三极管
双极型晶体三极管
双极型晶体三极管（BJT）是一种具有三个终端的电子器件，由三部分掺杂程度不同的半导体制成。
这种晶体管的工作同时涉及电子和空穴两种载流子的流动，因此被称为双极性的。
它也被称为双极性载流子晶体管。
这种晶体管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力，所以它常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。
双极型三极管及其放大电路
上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。 则
一般情况下， ICBO和ICEO很小可忽略 。可得
IC IB IC IB
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第2章 双极型三极管及其放大电路
2.1.3 三极管的伏安特性曲线
三极管的伏安特性曲线是指三极管各电极电压与电流
之间的关系曲线，它是分析放大电路的重要依据。
因为输入回路和输出回路之间可以承受因为输入回路和输出回路之间可以承受几几千伏千伏的高压并且工作稳定无触点使用寿命长传的高压并且工作稳定无触点使用寿命长传输效率高现已广泛用于电气绝缘电平转换级间耦输效率高现已广泛用于电气绝缘电平转换级间耦合驱动电路开关电路斩波器多谐振荡器信号合驱动电路开关电路斩波器多谐振荡器信号隔离级间隔离脉冲放大电路数字仪表远距离信隔离级间隔离脉冲放大电路数字仪表远距离信号传输脉冲放大固态继电器号传输脉冲放大固态继电器ssrssr仪器仪表通仪器仪表通信设备及微机接口中
三极管电流测量数据
IB(mA) IC(mA) IE(mA) 0 <0.001 <0.001 0.02 0.70 0.72 0.04 1.50 1.54 0.06 2.30 2.36 0.08 3.10 3.18
由此实验及测量结果可得出如下结论： (1)观察实验数据中的每一列，可得
IE IC I B
当UBE<死区电压，UCE≤UBE，三极管处于放大状态。 当UBE<死区电压，UCE>UBE，三极管处于饱和状态。
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第2章 双极型三极管及其放大电路
2.1.5 三极管的主要参数
三极管的连接方式
IC C1 IB + Rb T +C2 Rc VCC
第2章 双极型三极管及其放大电路
例1：测晶体管各极电流，当IB=40µA时，IC=1.6mA， ：测晶体管各极电流， 时 ， 分别画出当I 管或PNP 求 β , 分别画出当 B=70µA，且该管为 ， 该管为NPN管或 管或
管时的各极电流。 管时的各极电流。 解：
IC 1600 β≈ = = 40 IB 40
IC ≈ βIB = 2.8mA
温度变化大的环境应选用硅管。 温度变化大的环境应选用硅管。 硅管
集电极－ 集电极－发射极之间的穿透电流 ICEO
ICEO与输出特性曲线IB＝0对应 与输出特性曲线 对应
穿透电流 I CEO = (1 + β ) I CBO
3、特征频率 fT
β 值下降到 时的信号频率 。 值下降到1时的信号频率
4、极限参数 （1）最大集电极耗散功率 PCM ） PCM = iCuCE＝常数 （2）最大集电极电流 ICM ）
2、输出特性
iC
iC是关于uCE的函数， 的函数，
受IB限制 (1)放大区 放大区 =100 µA
5 4
UCE>UBE>0， ，
(2)截止区 截止区
IC = βIB
80 µA 放 大 区 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0
5 10 15
饱 和 3 区
1、三极管内部载流子的传输过程 IC
c
ICBO
过程： 过程： （1）发射 （2）复合和扩散 （3） 收集 关系： 关系： IC = ICn + ICBO
ICn
Rc IB
b
Rb
e
IE = IC + IB
e
2、三极管内的电流分配关系 （1）共基直流电流放大系数 ）
I Cn I C ≈ α= IE IE
双极型三极管及其放大电路
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC
iB
UCE常量
截止区
β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
模拟电子技术基础
晶体管的三个工作区域
状态
uBE
iC
uCE
放大
≥ Uon
βiB
≥ uBE
饱和
≥ Uon ＜βiB
≤ uBE
将三极管同样分为三个区，发射区、基区、集电区，称
它为PNP三极管.
C
c
P
集电区 作用 收集载流子——空穴 b
B
N
基区 作用 传输载流子——空穴
e
P
发射区 作用 向基区发射多子——空穴
E
模拟电子技术基础
三极管的放大原理
1. 放大的条件
▪ 为保证BJT能放大需满足内部和外部条件
▪ 1). BJT放大的内部条件
BJT的结构简介
Bipolar Junction Transistor，BJT,双极结型晶体管 BJT是通过一定工艺，将两个PN结结合在一起的器件。具有 电流放大作用。
为什么有孔？
小功率管中功率管大 Nhomakorabea率管模拟电子技术基础
c
三极管的结构
集电结
C
基极 base
N
b
集电极
collectore
集电区 作用
双极型三极管及其放大电路
1. 三极管的结构 2. 三极管的放大原理 3. 三极管特性曲线（输入特性曲线，输出特性曲线） 4. 共射极放大电路 5. 图解分析法 6. 小信号模型分析法 7. 放大电路的工作点稳定问题 8. 共集电极电路和共基极电路 9. 放大电路的频率响应
双极结型三极管及放大电路基础
表达各极电压与电流之间旳关系曲线,是 内部载流子运动旳外部体现,更主要。 常用旳有输入、输出特征曲线（可测量）
1．共射极电路旳特征曲线
1）输入特征
以vCE为参变量时，iB和vBE间旳关系
函数关系：iB=f
阐明：
v( BE)|vCE
=常数
① vCE = 0，b-e极相当于二极管;
② vCE ≥1V，集电极反偏，吸引电子强，
③ “基区宽度调制效应”：曲线
随vCE旳增长而略有上倾。原因：
IB=20A IC=1.0mA βICIB=50
在VBE基本不变时，当VCEVCB 集电极反偏 集电极空间电荷区 基区有效宽度 基区载流子复
合机会略有；在iB不变时，iC略有加。
3）输出特征曲线提成三个区
第四章 三极管及放大电路基础
输出特征曲线旳三个区域:
2. 温度对BJT特征曲线旳影响
第四章 三极管及放大电路基础
思索题：在放大电路中，怎样根据BJT旳三个电极旳电位，来判 断此BJT是锗管还是硅管？其中哪个是基极b、哪个是发射极e、 哪个是集电极C？是NPN管还是PNP管？
答：1）Vbe=0.7V为硅管
c
c
C Vbe=0.2V为锗管 2）NPN：VC VB VE PNP：VE VB VC
阐明：
①ICEO >ICBO，较易测得（小功率管中，锗： 几十几百A；硅：几A）
② ICEO随温度旳变化比ICBO更大。
③ ICEO大旳管子性能也不稳定。
4.1.4 BJT旳主要参数
第四章 三极管及放大电路基础
3. 极限参数
(1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM
PCM= ICVCE
双极结型三极管
小功率硅管ICBO小，VBE和的温度影响是主要的；
电工电子教研室 锗管ICBO大，温度对其影响是主要的
本节重点
BJT具有电流分配与放大的外部条件
BJT的输入特性、输出特性
电工电子教研室
4.2 基本共射极放大电路
BJT的重要特性之一是具有电流控制 （即电流放大）作用，利用这一特性 可以组成各种放大电路
电工电子教研室
例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 RB VBB IB C B VBE E VCE
IC RC
于哪个区？
VCC
当VBB =-2V时：
IB=0 ， IC=0 Q位于截止区 IC最大饱和电流：
4.2.1 基本共射极放大电路的组成
简化电 路、习 惯画法
输入回路（基极回路）
输出回路（集电极回路）
隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出：电解电容， 三极管T是整个电路的核心，它担负着放大（控制）的任务。工作在放大 基极偏置使发射结正偏，并提供适当的基极电流，使放大电路获得合适的 输入信号能量较小，而输出能量较大。输出能量不是放大的，它来自集电 集电极电阻（几k～几十k） ，将电流的变化转变为电压的变化，实现 工作点，电阻几十k～几百k 区，发射结正偏，集电结反偏 电工电子教研室 有极性，几F~几十F 极直流电源VCC （几V～几十V），并保证集电结反偏 电压放大
ICM
安全工作区 iCvCE=PCM
集电极电流IC 流过三
极管，必定导致结温
上升，对PC要有限 制
PCPCM
电工电子教研室
V(BR)CEO vCE
（3）反向击穿电压
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iB= 0 时，iC = ICEO。 硅管约等于 1 A ，锗管 约为几十 ~ 几百微安。 两个结都处于反向偏置。
20
2、输出特性
(2) 放大区： 条件：发射结正偏 集电结反偏
iC f (uCE ) iB 常数
对 NPN 管 uBE > 0，uBC < 0
特点：各条输出特性曲 线比较平坦，近似为水平线， 且等间隔。
N
集电结
c
N P
基区
发射结 b
发射区
发射极 e
(b)PNP 型
e
符号
5
1.3.2 晶体管的电流放大原理
以 NPN 型晶体三极管为例讨论
c N b
c
晶体管若实 现放大，必须从 晶体管内部结构 和外部所加电源 的极性来保证。
表面看
P
N
b
不具备 放大作用
e
6
e
c N b P P N N
晶体管内部结构要求： 1） 发射区高掺杂。 2） 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。 3） 集电结面积大。
iC f (uCE ) iB 常数
饱和管压降 UCES < 0.4 V(硅管)，UCES< 0. 2 V(锗管)
22
1.3.4 晶体管的主要参数
三极管的连接方式
IC C1 IB + Rb UBB T C + 2 Rc C1 + IE IC C2 + Rc UCC
(b)共基极接法
23
Re UEE
IC IB
共射极直流电流放大系数 近似等于 IC 与 IB 之比。 一般 值约为几十 ~ 几百。
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（2）交流电流放大系数
在共射极放大电路中，当有输入电压∆ui作用时，则 晶体管的基极电流将在IB的基础上叠加动态电流∆iB， 集电极电流也将在IC的基础上叠加动态电流∆iC。通常 将集电极电流变化量∆iC与基电极电流变化量∆iB之比定 义为共射极交流电流放大系数，用 表示。即：
输入特性：对共发射极放大电路
而言，输入特性曲线是描述基极电 流iB与电压uBE之间的关系。 IB RB 输出特性：是 A 描述集电极电流 输入 回路 iC与电压uCE之间 UBB 的关系。
IC
mA
RC
+
UCC
b
VU
c UCE 输出 UCE 回路 e V
BE
共射特性曲线测试电路
A
ICBO b
c ( a) I CBO
测量电 e 路
(4)集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEO 当 b 开路时， c 和 e 之间的电流。
I CEO (1 ) I CB O
b
c
e
A
值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
ICEO
(b)ICEO 测量电 路
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2. 交流参数
交流参数是交流条件下起作用的参数， 它反映三极管对动态信号的性能指标。
c
合金型三极管制作工艺：在 N 型锗片(基区)两边各置一 个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。
3
集电极 c
集电区
N
基极 b
集电结 基区 发射结 b
c
P N
发射区
符号 发射极 e
(a)NPN 型
e
4
集电极 c 集电区 P N 基极 b
Rb P
N
N
+
RC
+ ui ~
UBB
uo
UCC
+ ui ~
UBB
Rb
+
RC
uo
UCC (b) PNP 型
(a) NPN 型
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PNP 三极管电流和电 压实际方向。
c IC IB b
( ) ( )
PNP 三 极 管 各极 电 流 和电压的规定正方向。
C
IC IB
+
UCE
UCE IE ( +) e
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1、输入特性
RB IB b UBB
+ UBE _
iB f ( uBE ) u
曲线
CE 常数
c e
(1) uCE = 0 时的输入特性 IB 当 uCE = 0 时，基极和发射 极之间相当于两个 PN 结并联。 所以，当 b、e 之间加正向电压 时，应为两个二极管并联后的 正向伏安特性。
双极型三极管(BJT)
又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。 (Bipolar Junction Transistor) 三极管的外形如下图所示。
(a)
(b)
(c)
三极管有两种类型：NPN 和 PNP 型。主要以 NPN 1 型为例进行讨论。
1.3.1 晶体管的结构
常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。
I Cn IE
一般可达 0.95 ~ 0.99
I C I CN I CBO I E I CBO 当 I CBO I C 时 ， 可将其忽略，则 IC IE
(1)
为共基极直流放大系数12将(1)式代入IE = IC + IB 得
I C ( I C I B ) I CBO 1 IB I CBO 1 1 I B (1 ) I CBO
U(BR)CBO ：发射极开 路时，集电极和基极之间 的反向击穿电压。 安全工作区同时要受 PCM 、 ICM 和 U(BR)CEO 限制。
iC
过流区
ICM
安 全
过 损
工作 区
O
耗 区
过 电 压 uCE
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U(BR)CEO
﹡1.3.5 PNP 型三极管
放大原理与 NPN 型基本相同，但为了保证发射结 正偏，集电结反偏，外加电源的极性与 NPN 正好相反。
UCC
(a)共发射极接法
1、直流参数
是表征管子在直流电压作用下的参数。 有以下几个： (1)共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流 ICBO 时，
IC IE
(2)共射直流电流放大系数
忽略穿透电流 ICEO 时，
IC IB
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(3) 集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 小功率锗管 ICBO 约为几微 安；硅管的 ICBO 小，有的为纳 安数量级。
共射电流放大系数
Δ i C ΔiB
ΔiC ΔiE
同样∆iC与∆iE之比定义为共基极交流电流放大系数。
共基电流放大系数
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根据 和 的定义，以及三极管中三个电流的关 系，可得
ΔiC ΔiC ΔiB ΔiE ΔiB ΔiC iB iB 1
O
c UBB iB/A
+b UBE _ e
uCE 0
uBE / V
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(2) uCE > 0 时的输入特性曲线
当 uCE > 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的 电子收集到集电极。 uCE > uBE，三极管处于放大状态。 * 特性右移(因集电 结开始吸引电子)
iC RB UBB iB
A
mA
RC
* uCE ≥ 1 V，特性
曲线重合。
iB/A uCE 0
b
c e
V
V UCE
UCC
uCE 2V
O
UBE
19 uBE / V uCE ≥ 1 时的输入特性具有实用意义。
2、输出特性
iC f (uCE ) iB 常数
划分三个区：截止区、 放大区和饱和区。
(1)截止区 域。 iB ≤ 0 的区
e
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晶体管放大的外部条件：
外加电源的极性应使发射结
处于正向偏置状态，而集电 结处于反向偏置状态。
RB UCC UBB RC
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1. 三极管中载流子运动过程
c Rc
IB
b Rb e
（1） 发射 发射区的 电子越过发射结扩散到 基区，基区的空穴扩散 到发射区—形成发射极 电流 IE (基区多子数目较 少，空穴电流可忽略)。
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Rc
e
IE
2.三极管的电流分配关系
IC = ICN + ICBO IE = ICN + IBN + ICBO = IEN+ IEP IB=IBN+IPE-ICBO
RC
三个极的电流之间满足节 点电流定律，即
IE = IC + IB
RB
UCC
UBB
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3. 晶体管电流放大系数
(1)直流电流放大系数 一般要求 ICN 在 IE 中占的比例尽量大。而二者之比 称直流电流放大系数，即
IE
（ 2 ） 复合和扩散 电 子到达基区，少数与空穴 复合形成基极电流 Ibn，复 合掉的空穴由 UBB 补充。 多数电子在基区继续扩 散，到达集电结的一侧。 9
1. 三极管中载流子运动过程
c
ICBO
IC
Rb
IB
b
（ 3 ） 收集 集电结反 偏，有利于收集基区扩散 过来的电子而形成集电极 电流 Icn。 其能量来自外接电源 UCC 。 另外，集电区和基区 的少子在外电场的作用下 将进行漂移运动而形成反 向饱和电流，用ICBO表示。
将 iC 与 uCE 乘积等于规 定的 PCM 值各点连接起来， 可得一条双曲线。
iCuCE < PCM 为安全工作区 iCuCE > PCM 为过损耗区