第二章三极管

三极管的三种不同工作状态
③ 饱和区 三极管工作在饱和状态时具有如下特点： （a）三极管的发射结和集电结均正向偏置； （b）三极管的电流放大能力下降，通常有IC<β IB； （c）c e间接近于短路，所以三极管饱和时，相当于 开关接通。
三极管的主要参数与选用
1.电流放大倍数β
反映电流放大能力。中小功率一般在几十到几百，大功率一 般在10-50。高频状态下β 会下降
5.最大耗散功率PCM 正常工作时会产生功耗PC=UCEIC,如果太高,会发热损坏。 PCM是保证三极管能维持正常工作的最大耗散功率。保证PC<PCM
温度对三极管特性的影响
温度对三极管的工作情况的影响较大，主要表现在三个方面： 1.对β 的影响
三极管的β 随温度的升高而增大，其结果是在IB不变的的 情况下，集电极电流增大，管压降UCE将减小。
即发射结正偏，集电结反偏。
三极管放大时各极电位关系
利用三极管放大时发射结正偏，集电极反偏的特点
VC>VB>VE
VC<VB<VE
三极管的电流电流分配
各级电流关系 ：
三极管各级电流流向
IC
IC
IB IB IE IE
无论是NPN还是PNP型三极管，均满足这一规律。它也符合基 尔霍夫定律，相当于把三极管看成一个节点，流入管子电流之 和等于流出管子的电流之和。
三极管放大后的电流IC 是由电源提供，并不是IB提 供。可见这是一种以小电流控制大电流的作用，并不是 把IB真正放大为IC ，只是将直流能量经过三极管的特殊 关系按IB的变化规律转换为幅度更大的交流能量而已， 三极管并没有创造能量，这才是三极管起电流放大作用 的实质所在。
总结
（1）要使三极管有放大作用，发射结正偏，集电极反偏。 （2）三极管电位关系NPN:VC>VB>VE PNP:VC<VB<VE （3） 一般β >>1；通常认为β=IC / IB =△IC / △ IB （4）三极管的电流分配及放大关系式为： IE=IC+IB IC=β IB
晶体三极管基础
晶体三极管
学习要求： 1.掌握三极管的结构特点和类型。 2.掌握Байду номын сангаас极管的电流分配。
3.理解掌握三极管的放大条件。 重点： 三极管的结构特点和放大条件。
引言
半导体三极管又称晶体三极管（三极管），一般简称晶 体管，或双极型晶体管。它是通过一定的制作工艺，将两个PN 结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个 具有控制电流作用的半导体器件。三极管可以用来放大微弱的 信号和作为无触点开关。
二极管和三级管的结构对比
二极管有：一 个结
二 二
个电极 个区
三极管有: 两个结 三个电极 三个区
NPN型三极管的结构及符号
c
集电区
集电极
集电结
N
b
基极
P
基区 发射结 发射区
N
e
发射极
PNP型三极管的结构及符号
c
集电区
集电极
集电结
P
b
基极
N
基区 发射结 发射区
P
e
发射极
三极管的结构特点
集电区： 面积较大
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 入特性曲线如图所示。 1.发射结电压正偏电压必须大于死 区电压时，三极管才会出现基极 电流IB 2.三极管开始导通时，电流增加缓 慢，但UBE变化上升一点，电流增加 很快。三极管正常放大时UBE变化不 大，硅管0.7v左右锗管0.3v左右。
2.对穿透电流ICEO的影响 ICEO是由少数载流子漂移形成，它与温度关系很大，ICEO随温度上 升会急剧增加。硅管ICEO很小所以温度对硅管影响不大。 3.对发射结电压UBE的影响 与二极管的正向特性一样，温度上升，UBE将下降。 由于温度对三极管的工作情况影响较大，所以在实际的三极管 放大电路中，要充分考虑温度因素，可以采取一些稳定措施和 温度补偿措施。
• • • • 工 艺 特 点
C
集电极
B
基极
N P N E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
工艺特点小结：
三极管不是俩PN结的简单组合
发射区：掺
杂浓度较高
是三极管具有电流放大作用的内部条件
三极管的种类
按半导体材料分：硅三极管 锗三极管 按功率分：小功率管 中功率管 大功率管 按工作频率分：低频管 高频管 超高频管
β= I C / I B
β=△IC
通常认为β≈ β
/ △IB
IC=βIB
把集电极电流变化量和基极电流变换量的倍率叫做交流放大倍数β。
三极管的三种接法
三极管在电路中的连接方式有三种：共发射极接法、共基极接法、共集电极接法。 共什么极就是把这个极作为电路的公共端。
共发射极 1.加电原则相同
共基极
共集电极
要使三极管正常放大，必须发射结正偏，集电结反偏。
2.各级电流的分配规律相同 电流关系依然有：IE =IC+IB
三极管接法不同，并没有改变三极管内部结构， IC=β IB
3.电流的实际方向不因接法不同而改变。
三极管的电流放大原理
由于基极电流IB 的变化，使集电极电流IC 发生更大的 变化。即基极电流IB 的微小变化控制了集电极IC 较大的变 化，这就是三极管的电流放大原理。
三极管的三种不同工作状态
一般把三极管的输出特性分为3个工作区域，下面分别介绍。 ① 截止区 三极管工作在截止状态时，具有以下几个特点： （a）发射结和集电结均反向偏置； （b）若不计穿透电流ICEO，有IB、IC近似为0； （c）三极管的集电极和发射极之间电阻很大，三极管相当于一个开关断开。 ② 放大区 图1.31中，输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在 放大状态时，具有以下特点： （a）三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置； （b）基极电流IB微小的变化会引起集电极电流IC较大的变化，有电流关 系式：IC=β IB； （c）对NPN型的三极管，有电位关系：UC>UB>UE； （d）对NPN型硅三极管，有发射结电压UBE≈0.7V；对NPN型锗三极管， 有UBE≈0.2V。
结论
由实验及测量结果可以得出以下结论。 （1）实验数据中的每一列数据均满足关系：IE=IC+IB； 此结果符合基尔霍夫电流定律。 （2）每一列数据都有IC>>IB，而且有IC与IB的比值近似相等。
当基极电流有微小变化时，将引起集电极电流较大的变化。我们集电极电 流和基极电流之前的倍率关系叫做直流放大倍数 β（没有单位）。
按结构和工艺分：合金管 平面管
按用途分：放大管 开关管
1.可否用二个二极管组合构成一个三极管？为什么？
2.三极管的集电极c和发射极e能不能对调？为什么？
3.三极管内部结构必须具备哪三个特点？
三极管的放大原理与电流分配
要实现三极管的电流放大作用，除了要满足 内部结构特点外，还得给三极管各电极加上正 确的电压。三极管实现放大的外部条件是：其 发射结必须加正向电压（正偏），而集电结必 须加反向电压（反偏）,其数值应大于发射结的 死区电压。
2.穿透电流ICEO 是集电极与发射极间的漏电流。ICEO越小越好 3.反向击穿电压基极UCEO 开路时，c e之间能够承受的最高反向工作电压。要求UCE<UCEO 否则损坏三极管 4.集电极最大允许电流ICM 三极管Ic增大时，β 会下降，当β 下降到正常值的三分之二时
所对应的Ic为最大允许电流。
三极管的输入特性曲线
3.三极管工作时，测量三极管 UBE可知道其是否正常工作。
（2）输出特性曲线
它是指一定基极电流IB下，三极管的集电极电流IC与集电结电压UCE 之间的关系曲线。实验测得三极管的输出特性曲线如图所示。
从图中可以看出三极管的输出特性曲 线分为三个区域： 1.截止区 2.放大区 3.饱和区 三极管的输出特性曲线
1.已知三极管的集电极电流为2mA,基极电流为0.05mA,则三极管的发射极 电流为（1.95m ），电流放大倍数β为（ 40 ）。如果三极管的基极电流为 A 20uA，发射极电流为 1mA,则三极管的集电极电流为（1.02mA），电流的 放大倍数β为（ 51 ） 2.图中三极管均处在放大状态，测得各级电位，试判断三极管类 型（NPN或PNP）,材料（硅或锗）及发射极。
PNP 锗管
NPN 硅管
NPN 硅管
PNP 锗管
晶体三极管的特性曲线
1.三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是指三极管 外加电压与电流 之间的关系曲 线，它反映出三极管的性能与特点，是分析和设计三极管电路的 重要依据 。包括输入特性曲线和输出特性曲线 。以 NPN 型硅三 极管为例。
（1）输入特性曲线