三极管基础知识

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集电极最大允许耗散功率Pcm：使用时集电极 上的耗散功率不允许超过Pcm，否则会使三极 管性能变坏或烧毁。 集电极最大允许电流ICM：正常使用时，三极 管的IC电流不允许大于ICM，否则可能损坏三 极管。
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第四节 三极管的封装形式和管脚排列

根据不同的工艺要求，三极管有各种各样的封装形 式，有玻璃封装的，有金属外壳封装的，也有环氧树 脂封装的; 有TO-92、TO-92L、也有TO-126(F)、TO220(F)、TO-263等。（如图所示）
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在硅（或锗）晶体内掺入微量的三价元素硼B 等，就形成了P型半导体。在硅（或锗）晶体 内掺入微量的五价元素磷P等，就形成了N型半 导体。在一块硅片上（或锗），用不同的掺杂 工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型 半导体，那么在两种不同半导体的交界面区域 就形成了PN结。
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当VCE=0伏时，也就是 将三极管的集电极与发 射极短接，相当正向接 法的两个并联二极管。 当VCE=1伏时，集电结 反偏，产生集电极电流 IC，在相同的VBE条件 下，基极电流IB就要减 少。 当VCE>1伏以后，IB与 VCE几乎无关，其特性 曲线和VCE=1伏那条曲 线非常接近。
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具体工艺说明：


⑴ 划片（DS） 先把大圆片贴在胶膜 上，套进紧固圈，然 后放在锯片机上切割 成各自独立的三极管 管芯，再经过清洗、 烘干、扩片后送下道 工序。
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⑵ 粘片（DB） 将破分好的大圆片放 到粘片机台上，由机 器自动识别，将一粒 粒管芯吸取并焊接到 加热的框架上，使管 芯背面熔合在框架上。 （没有背金的芯片， 须加其它焊料，如银 浆、合金等）。
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2．输出特性曲线



输出特性曲线是指，当三极管基极电流IB一 定时，三极管的集电极电流IC与集电极电压 VCE之间的关系。 从输出特性曲线簇上可以看到，每条曲线都 有上升弯曲和平行部分，各条曲线的上升部 分很徒，几乎重合在一起，而平行部分按IB 的值从小到大，由下向上排列，反映了三极 管不同的工作状态。 三极管有截止、饱和、放大三种工作状态， 对应这三种工作状态，可把三极管的输出特 性曲线簇分为三个区域：
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第三节

三极管的特性参数
一、三极管输入、输出特性曲线

三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压 和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能 的外部表现。 1．输入特性曲线 输入特性是指，当三极管的集电极与发射 极之间电压VCE保持为某一固定值时，加在 三极管基极与发射极之间的电压VBE与基极 电流IB之间的关系。
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3.极限参数

击穿电压：它标志 着晶体管能承受的 电压上限，通常包 括BVCEO、BVCBO和 BVEBO。
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BVCBO是发射极开路时，集电极与基极间的击穿 电压。BVCBO的测试电路图与ICBO的测试电路图 相同。增大电源电压，当ICBO突然趋向无限大 时的所对应的电压即为BVCBO。 BVCEO是基极开路时，集电极与发射极之间的击 穿电压。它是晶体管的重要参数之一，标志着 共发射极运用时，集电极与发射极间所能承受 的最大反相电压。测试电路图测试电路图与 ICEO的测试电路图相同。 BVEBO是集电极开路时，发射极与基极间的击穿 电压。由基区扩散层表面杂质浓度决定，一般 只有几伏。
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放大区 指饱和区和截止区所夹的中 间部分。三极管放大的条件 是，发射结正偏，集电结反 偏。在放大区，当IB一定时， IC基本不随VCE变化，这称为 三极管的恒流特性。IC主要 由IB控制，IB每增加一定数 量，特性曲线就向上移一次， IC的变化比IB的变化大得多， ΔIC=βΔIB，这就是三极管 的放大作用。 由于PN结流过的电流是有一 定限制的，正反向电流过大 将使PN结过热烧毁，所以为 了安全使用三极管，必须限 制它的使用功率。 15
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如图（B），位于中间的一层半导体称为基区，由基区引 出的电极叫基极，用b表示；左面一层用来发射载流子的 半导体称为发射区，由发射区引出的电极叫发射极，用e 来表示；右面一层用来收集载流子的半导体称为集电区， 由集电区引出的电极叫集电极，用c表示。基区和发射区 之间的PN结称为发射结，基区和集电区之间的PN结称为 集电结。依据基区材料是P型还是N型半导体，三极管有 NPN型和PNP型两种组合型式：
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二、晶体三极管的主要参数



电流放大参数 ⑴ 交流放大倍数β β=ΔIC/ΔIB ⑵ 直流放大倍数hFE hFE=（IC-ICEO）/IB，如IC>>ICEO，则 hFE≈IC/IB
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2.极间反向电流

反向电流代表晶体管内的失控现象，即它不受 输入电流的控制，因而对放大作用没有贡献。 不仅如此，反向电流还无谓的消耗掉一部分能 量，甚至影响晶体管的稳定性。因此，总是希 望反向电流尽可能的小，并将其作为衡量晶体 管性能的一个重要参数。其主要包括：Icbo、 Iebo和Iceo。
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PN结具有单向导电性，即电流只能从P端流向N端，不能
从N端流向P端。

若当P区接电源的正极，N区接电源的负极时，PN 结电阻很小，形成了较大的正向电流，且电流随 外加电压的增大而增大，这种情况称PN结正向导 通。
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当P区接电源的负极，N区接电源的正极时，PN结 电阻很大，反向漏电流很小，且漏电流几乎不随 反向电压的增大而增大。因此，PN结加上反向电 压时，基本上是不导电的，这种情况称PN结反偏 截止。
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后道工序。将大圆片上的三极管管芯封装成实用产品。 其工艺流程为：
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注1：现有框架类型：A）TO-92； B）TO-126； C） TO-220（F） 注2：A) 共晶方式； B) 软焊料方式，使用焊料：a) Pb95.5Sn2Ag2.5； b) Pb92.5Sn5Ag2.5。 注3：按不同产品要求。
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二、晶体三极管的类型


依据制造材料的不同，三极管分为锗管和 硅管两类。 依据三极管内部基本结构，分为NPN型和 PNP型两类。 依据工作频率不同，可分为高频管（工作 频率≥3MHZ）和低频管（工作频率 <3MHZ）。 依据用途的不同，分为普通放大三极管和 开关三极管。 依据功率不同，分为小功率管（耗散功率 ＜1W＝和大功率管（耗散功率≥1W）。
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一般TO-92有两种不同的管脚排列。（如图所 示）


TO-126三极管产品一般也有二种排列方式： E-C-B和B-C-E。 TO-220三极管产品一般排列为B-C-E。
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第五节 三极管的生产流程


从一块硅片到成品三极管，主要由两段制造工 序来完成。 前道工序。通过切片、氧化、光刻、扩散、蒸 铝和背金等一系列工艺流程，在一块硅片上制 造出包含许多三极管管芯的大圆片。其基本流 程如下： 硅片 ——＞ 长氧化层 ——＞ 基区光刻 —— ＞ 基区扩散、长氧化层 ——＞ 发射区光 刻 ——＞ 发射区扩散、长氧化层 ——＞ 引 线孔光刻 ——＞ 蒸铝 ——＞ 铝反刻 ——＞ 钝化层生长 ——＞ 钝化层光刻 ——＞ 中 测 ——＞ 背面金属化 ——＞ 后道工序
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⑹切筋成型（TF） 将框架上各管脚之间的连 接部分（中筋及底筋）切 除，形成一只只独立的三 极管。
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⑺ 测试（TS） 按产品参数规范要求，对三极管进行筛选。剔除 掉不合格品，并把合格品按要求分类。 ⑻ 打印（MK） 在测试合格的塑封三极管正面上打上商标、品种 名、档次和周期等标记。有油墨打印（用于毛面 管）和激光打印（用于光面管）两种形式。 ⑼ 包装（PK） 将同一规格的三极管按一定数量和要求，用塑料 袋和纸盒包装起来，方便保存和运输。 ⑽ 成品入库 包装好的产品，经成品检验合格，由QA盖章后便可 送入仓库。
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截止区 即IB=0这根曲线以下的阴影 部分。三极管的截止 条件是 集电结与发射结都处于反向 偏置状态。此时，三极管失 去放大作用。 饱和区 即曲线左侧的阴影区，包括 曲线的上升和弯曲部分，三 极管饱和的条件是，集电结 与发射结都处于正向偏置状 态。饱和的特征是VCE很低 （即VCE≤VBE）IC不受IB控 制，相当于集电结一发射结 之间短路接通，三极管也失 去作用。当VCE<VBE时，称为 深度饱和。 14
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三、三极管的电流放大作用

利用三极管的三个电极构成两

个有公共端的回路，其中 基极和发射极构成的回路 称为输入回路，由集电极 和发射极构成的回路称为 输出回路，发射极是公共 端。 左图为晶体管的共射极接 法放大电路图，在这一接 法中，晶体管起电流放大 的作用： 当be回路中有小电流Ib流 过时，ce回路中便会产生 Ic=βIb的大电流 10
三极管基础知识及工艺流程
半导体器件是50年代初发展起来的电子器 件，它具有体积小，重量轻，使用寿命长，输 入功率小，功率转换效率高等优点。
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第一节

半导体基础知识

在自然界中，存在着很多不同的物质，用其导电 能力来衡量，可以分为三类：一类是导电能力较 强的物质叫导体，金属一般都是导体; 另一类是 几乎不能导电的物质叫绝缘体，如橡皮、塑料等。 此外，还有一类物质，它们的导电能力介于导体 和绝缘体之间，我们称它们为半导体。常用的半 导体材料是硅（Si）和锗（Ge）。 由于纯净的半导体导电性较差，不能直接用来制 造晶体管。人们在纯净的半导体中掺入微量杂质 元素，使半导体的导电性能大大增强，这种半导 体称为杂质半导体。
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晶体二极管就是由一个PN结构成的最简单的 半导体器件。 晶体三极管就是由二个背靠背的PN结构成的 半导体器件。
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第二节 三极管芯片结构、类型、作用介绍

晶体三极管是按一定的工艺，将两个PN型结合在一起 的半导体器件。 一、晶体三极管的结构 在一块极薄的硅或锗基片上制作两个PN结就构成三层 半导体，从三层半导体上各自接出一根引线，就是三 极管的三个电极，再封装在管壳里就制成了晶体三极 管。
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⑶ 焊线（WB） 通过超声焊接设备， 用金属线（金线或铝 线等）将管芯上的各 个电极与框架上的引 出脚连接起来。
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⑷ 塑封（MD） 用环氧树脂，将管芯和金属连线以及框 架等部分包封起来，使引线固定，芯片被 密封。
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⑸电镀 在三极管的管脚上覆盖上一层锡，以利于安 装使用中的管脚焊接。
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第六节洁净度的定义和环境对半导体生产的影响及要求



在半导体生产中，常遇到产品成品率和可靠 性不高等问题，经分析表明，空气中的尘埃 沾污是最主要的原因之一。 车间中空气的尘埃多少用洁净度来表示，空 气中每立方英尺≥0.5um的尘埃数量多少， 就称为多少级。洁净度的级数越低对器件生 产越有利。 在车间里面，人是产生尘源的重要因素之一。 此外，人体和环境的酸、碱离子的污染也对 器件产生严重的影响。因此，对进入车间的 操作人员，必须严格注意工艺卫生：
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进入洁净车间应穿好防静电服，并按要求作 风淋。 操作时必须带洁净的手套，接触芯片时必须 带指套，严禁用手直接拿芯片。 洁净车间要定期清扫，清扫时尽量用吸尘器。 说话时，口不能对着产品。 尽量减少在洁净车间中走动。 严禁在洁净车间中吸烟和吃零食。
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1、ICBO

Icbo是发射极开路 时，集电极-基极间 的反向漏电流，如 左图所示。
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2、Iebo

Iebo是集电极开路 时，发射极-基极间 的反向漏电流，如 左图所示
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3、Iceo

Iceo是基极开路 (Ib=0)时，集电极发射极间的反向漏 电流，也称穿透电 流，是晶体管的重 要参数之一。它代 表Ib控制作用的失 控现象,如左图所示。