三极管的结构及工作原理
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5.21 三极管的结构与符号
随着电子技术在汽车上的应用和发展，在汽 车上采用的电子装置也越来越多，而这些装置 又广泛采用半导体三极管组成放大电路和开关 电路。这些电子电路的核心元件就是三极管
本章主要介绍三极管的特点、基本放大电路、 多级放大电路。
三极管是组成各种电子电路的核心器件。通过 一定的制造工艺，将两个PN结结合在一起，是三 极管具有放大作用。三极管的产生使PN结的应用 发生了质的飞跃。
注 意： 图 中 箭 头 方 向 为 发 射 极 电 流 的 方 向。
常见的三极管
三极管的类型
按照材料不同分为：锗管和硅管 按内部基本结构的不同分为：NPN型和PNP
型，目前我国生产的硅管多为NPN型，锗管 多为PNP型。 按工作效率可分为：高频管和低频管 按用途不同分为：普通放大管和开关管 按功率不同分为：小功率管和大功率管。
(2)集电结必须“反向偏置”，以利于收集扩散到集电结边的 多数扩散电子，收集到集电区的电子形成集电极电流ic。
IE
－
RB
UBB
NP N
＋－
IB
整个过程中，
＋ IC
发射区向基区发 射的电子数等于
基区复合掉的电 RC 子与集电区收集
的电子数之和，
UCC 即： IE=IB+IC
1. 发射区向基区扩散电子的过程
联系生活想一想
学习目标：认识三极管的外形以及符号 学习重点：掌握三极管符号的写法 学习难点：三极管按结构的分类
5.21 半导体三极管
5.21 三极管的基本结构类型和符号
晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁 多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三 个向外引出的电极：
三极管型号命名
三极管的种类 很多，其型号 的命名方法各 个国家也不尽 相同，一般由 五部分组成。 部分 三极管的 命名见下表。
大功率低频三极管
c
中功率低频三极管
小功率高频三极管
c
b
NPN型三极管图符号
b
PNP型三极管图符号
注意：图e中箭头方向为发射极电流的方e向。
5.23 三极管的电流分配关系及放大作
显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的β值称为 三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三 极管，β值的差异较大，大多数三极管的β值通常在几十 至几百的范围。
由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流 IC，故双极型三极管属于电流控制器件。
5.24双极型三极管的特性曲线
所谓伏安特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线， 是三极管内部载流子运动的外部表现。从工程应用角度来看 ，外部特性更为重要。
UBB
让让UUCCEE==10V.5V
IB /A
IC
RC
UUCCEE==01.5VV +
UCC
继续增
增大大UUCCCC 0
U特U特C性EC性=E曲0=曲.15线VV线的的 UCE>1V的 特性曲线
UBE /V
继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后 的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不 再变化。
1．三极管按结构分为_ 和 两种类型， 均具有两个PN结，即______和______。
2.三极管按照制造材料不同分为______和 ______。
3.请画出两种三极管的符号。
课后思考：
汽车上哪里用到了三极管？
5.22 三极管使用常识
由于三极管管脚排列有很多形式，在使用前应 查阅晶体管器件手册或相关资料核对管脚排列。 如果有些管子管脚排列不清楚，可以用万用表 来判断三极管的管脚排列，切不可主观臆断， 更不可凭经验，要避免装错返工。
Hale Waihona Puke Baidu
三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的 比值在一定范围内基本保持不变。特别是基极电流有微小 的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40 μA增加到50μA时，IC将从3.2mA增大到4mA，即：
IC (4 3.2) 103 80
I B (50 40) 106
可见，三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是利用一 定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替， 使用时也决不允许把发射极和集电极接反。
晶体管实现电流放大作用的外部条件
(1)发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的扩散，扩
散电流即发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，
形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘扩散。
(1) 输入特性曲线
以常用的共射极放大电路为例说明
（ UCE为常数时，IB和UBE之间的关系UC）E为
0时
令UBB从0
开始增加
RC
IB
UCE =0V
+
令UCC 为0
IB /A
RB UBE
+
UBB
IE=IB
UCC
0
UCE=0时的输 入特性曲线
UBE /V
令UBB重 新从0开 始增加
IB
RB UBE
+
集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘
的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
结论 只要符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集
电区的掺杂浓度介于发射区和基区之间，且基区做得很 薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反 偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。
由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散
到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。
2. 电子在基区的扩散和复合过程
由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过
来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩
下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。
3. 集电区收集电子的过程
实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通 常采用UCE=1V时的曲线。从特性曲线可看出，双极型三极 管的输入特性与二极管的正向特性非常相似。
(2) 输出特性曲线 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE
之间的关系曲线称为输出特性。
bec
基发集 极射电
极极
用 晶体管实现电流
放大作用的内部结构条件
(1)发射区掺杂浓度很高，以便有
足够的载流子供“发射”。
发射区N
(2)为减少载流子在基区的复合机
基区P
集电区N
晶体管芯结构剖面图
会，基区做得很薄，一般为几个 微米，且掺杂浓度极低。
(3)集电区体积较大，且为了顺利 收集边缘载流子，掺杂浓度界于 发射极和基极之间。
随着电子技术在汽车上的应用和发展，在汽 车上采用的电子装置也越来越多，而这些装置 又广泛采用半导体三极管组成放大电路和开关 电路。这些电子电路的核心元件就是三极管
本章主要介绍三极管的特点、基本放大电路、 多级放大电路。
三极管是组成各种电子电路的核心器件。通过 一定的制造工艺，将两个PN结结合在一起，是三 极管具有放大作用。三极管的产生使PN结的应用 发生了质的飞跃。
注 意： 图 中 箭 头 方 向 为 发 射 极 电 流 的 方 向。
常见的三极管
三极管的类型
按照材料不同分为：锗管和硅管 按内部基本结构的不同分为：NPN型和PNP
型，目前我国生产的硅管多为NPN型，锗管 多为PNP型。 按工作效率可分为：高频管和低频管 按用途不同分为：普通放大管和开关管 按功率不同分为：小功率管和大功率管。
(2)集电结必须“反向偏置”，以利于收集扩散到集电结边的 多数扩散电子，收集到集电区的电子形成集电极电流ic。
IE
－
RB
UBB
NP N
＋－
IB
整个过程中，
＋ IC
发射区向基区发 射的电子数等于
基区复合掉的电 RC 子与集电区收集
的电子数之和，
UCC 即： IE=IB+IC
1. 发射区向基区扩散电子的过程
联系生活想一想
学习目标：认识三极管的外形以及符号 学习重点：掌握三极管符号的写法 学习难点：三极管按结构的分类
5.21 半导体三极管
5.21 三极管的基本结构类型和符号
晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁 多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三 个向外引出的电极：
三极管型号命名
三极管的种类 很多，其型号 的命名方法各 个国家也不尽 相同，一般由 五部分组成。 部分 三极管的 命名见下表。
大功率低频三极管
c
中功率低频三极管
小功率高频三极管
c
b
NPN型三极管图符号
b
PNP型三极管图符号
注意：图e中箭头方向为发射极电流的方e向。
5.23 三极管的电流分配关系及放大作
显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的β值称为 三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三 极管，β值的差异较大，大多数三极管的β值通常在几十 至几百的范围。
由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流 IC，故双极型三极管属于电流控制器件。
5.24双极型三极管的特性曲线
所谓伏安特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线， 是三极管内部载流子运动的外部表现。从工程应用角度来看 ，外部特性更为重要。
UBB
让让UUCCEE==10V.5V
IB /A
IC
RC
UUCCEE==01.5VV +
UCC
继续增
增大大UUCCCC 0
U特U特C性EC性=E曲0=曲.15线VV线的的 UCE>1V的 特性曲线
UBE /V
继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后 的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不 再变化。
1．三极管按结构分为_ 和 两种类型， 均具有两个PN结，即______和______。
2.三极管按照制造材料不同分为______和 ______。
3.请画出两种三极管的符号。
课后思考：
汽车上哪里用到了三极管？
5.22 三极管使用常识
由于三极管管脚排列有很多形式，在使用前应 查阅晶体管器件手册或相关资料核对管脚排列。 如果有些管子管脚排列不清楚，可以用万用表 来判断三极管的管脚排列，切不可主观臆断， 更不可凭经验，要避免装错返工。
Hale Waihona Puke Baidu
三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的 比值在一定范围内基本保持不变。特别是基极电流有微小 的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40 μA增加到50μA时，IC将从3.2mA增大到4mA，即：
IC (4 3.2) 103 80
I B (50 40) 106
可见，三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是利用一 定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替， 使用时也决不允许把发射极和集电极接反。
晶体管实现电流放大作用的外部条件
(1)发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的扩散，扩
散电流即发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，
形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘扩散。
(1) 输入特性曲线
以常用的共射极放大电路为例说明
（ UCE为常数时，IB和UBE之间的关系UC）E为
0时
令UBB从0
开始增加
RC
IB
UCE =0V
+
令UCC 为0
IB /A
RB UBE
+
UBB
IE=IB
UCC
0
UCE=0时的输 入特性曲线
UBE /V
令UBB重 新从0开 始增加
IB
RB UBE
+
集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘
的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
结论 只要符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集
电区的掺杂浓度介于发射区和基区之间，且基区做得很 薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反 偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。
由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散
到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。
2. 电子在基区的扩散和复合过程
由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过
来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩
下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。
3. 集电区收集电子的过程
实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通 常采用UCE=1V时的曲线。从特性曲线可看出，双极型三极 管的输入特性与二极管的正向特性非常相似。
(2) 输出特性曲线 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE
之间的关系曲线称为输出特性。
bec
基发集 极射电
极极
用 晶体管实现电流
放大作用的内部结构条件
(1)发射区掺杂浓度很高，以便有
足够的载流子供“发射”。
发射区N
(2)为减少载流子在基区的复合机
基区P
集电区N
晶体管芯结构剖面图
会，基区做得很薄，一般为几个 微米，且掺杂浓度极低。
(3)集电区体积较大，且为了顺利 收集边缘载流子，掺杂浓度界于 发射极和基极之间。