劳动第三版电子电路基础---第一章 常用半导体器件1.2

1、1-2 晶体三极管晶体三极管一、晶体三极管的结构与分类一、晶体三极管的结构与分类二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用三、三极管的共射特性曲线三、三极管的共射特性曲线四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数五、三极管的简易测试五、三极管的简易测试NPNNPN型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管b基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电结发射结发射结N集电区N发射区P基区bceVb基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电结发射结发射结P集电区P发射区N基区VbceNPNNPN型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管b基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电

2、结发射结发射结N集电区N发射区P基区bceVb基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电结发射结发射结P集电区P发射区N基区Vbce1、结构、结构NPNNPN型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管b基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电结发射结发射结N集电区N发射区P基区bceVb基极基极e发射极发射极c集电极集电极集电结集电结发射结发射结P集电区P发射区N基区Vbce 工艺要求：工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电区比发射区体积大且掺杂少。集电区比发射区体积大且掺杂少。特点：特点：有三个区有三个区发射区、基区、集电区

3、；发射区、基区、集电区；两个两个PN结结发射结（发射结（BE结）、集电结（结）、集电结（BC结）；结）；三个电极三个电极发射极发射极e(E)、基极、基极b(B)和集电极和集电极c；两种类型两种类型 P N P型管和型管和NPN型管。型管。 以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论三极管中的两个三极管中的两个 PN 结结cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不具备不具备放大作用放大作用分类方法分类方法种种 类类应应 用用按极性分按极性分NPN型三极管型三极管目前常用的

4、三极管，电流从集电极流向发射目前常用的三极管，电流从集电极流向发射极极PNP型三极管型三极管电流从发射极流向集电极电流从发射极流向集电极按材料分按材料分硅三极管硅三极管热稳定性好，是常用的三极管热稳定性好，是常用的三极管锗三极管锗三极管反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差反向电流大，受温度影响较大，热稳定性差按工作频率分按工作频率分低频三极管低频三极管工作频率比较低，用于直流放大、音频放大工作频率比较低，用于直流放大、音频放大电路电路高频三极管高频三极管工作频率比较高，用于高频放大电路工作频率比较高，用于高频放大电路按功率分按功率分小功率三极管小功率三极管输出功率小，用于功率放大器末前级输出

5、功率小，用于功率放大器末前级大功率三极管大功率三极管输出功率较大，用于功率放大器末级（输出输出功率较大，用于功率放大器末级（输出级）级）按用途分按用途分放大管放大管应用在模拟电子电路中应用在模拟电子电路中开关管开关管应用在数字电子电路中应用在数字电子电路中2、分、分 类类3.外形外形4.复合三极管（达林顿管）复合三极管（达林顿管）几种典型复合管形式几种典型复合管形式几种典型复合管形式几种典型复合管形式复合管的导电类型由复合管的导电类型由V1管决定。管决定。复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数约等于两只管约等于两只管1 1、2 2的乘积，即的乘积，即达林顿管的典型应用达林顿管的典型应用 1、

6、用于大功率开关电路、电机调速、用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路逆变电路。2、驱动小型、驱动小型继电器继电器3、驱动、驱动LED智能显示屏智能显示屏把直流电变成交流电是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。 二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用1.三极管的工作电压三极管的工作电压（1）三极管的工作电压）三极管的工作电压 三极管具有电流放大作三极管具有电流放大作用的条件：发射结加正向电用的条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压。压，集电结加反向电压。（2）三极管电路的三种基本连接方式补充内容：三种组态电路的应用补充内容：三种组态电路的应用共发射极：共发射极：既有电压放大也

7、有电流放大，多数既有电压放大也有电流放大，多数用在低频放大电路。用在低频放大电路。共基极：共基极：只有电压放大，没有电流放大，但电只有电压放大，没有电流放大，但电路通频带很宽，多数用在高频放大电路。路通频带很宽，多数用在高频放大电路。共集电极：共集电极：只有电流放大，没有电压放大，电只有电流放大，没有电压放大，电路输入电阻很大，输出电阻很小，用作阻抗路输入电阻很大，输出电阻很小，用作阻抗匹配。匹配。2.三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用分析以上电路 调节电位器RP可改变基极电流IB，用电流表可测得相应的IC和IE。（1）发射极电流等于集电极与基极电流之和IE=IC+IB。由于基极电流很小

8、，所以集电极电流与发射极电流近似相等，即ICIE（2）三极管集电极直流电流IC与相应的基极直流电流IB之比，称为共发射极直流放大系数，用表示。 =IC/IB 三极管集电极电流变化量IC相应基极电流变化量IB的比值，称为共发射极交流电流放大倍数=IC/IB 值的大小表明了三极管电流放大能力的强弱。必须强调的是，这种值的大小表明了三极管电流放大能力的强弱。必须强调的是，这种放大能力实质上是放大能力实质上是IBIB对对ICIC的控制能力，因为无论的控制能力，因为无论IBIB还是还是ICIC都是来自电源，都是来自电源，三极管本身是三极管本身是不能放大电流的。不能放大电流的。三、三极管的共射特性曲线 三

9、极管的特性曲线：描述三极管各极电流和极间电压关系的曲线，主要有输入特性曲线和输出特性曲线。1、输入特性曲线 （Uce一定，ube与ib关系曲线）硅管的发射结开启电压为0.5V，锗管为0.1V。三极管正常放大时，硅管的UBE为0.7V,锗管的UBE为0.3V。开启电压导通电压2、输出特性曲线 （Ib一定，ic与uce关系曲线）（1）截止区特点：发射结处于零偏或反偏，IB=0，相当于开关断开。（2）放大区特点：发射结正偏，集电结反偏，ic受iB控制，具有电流放大作用。（3）饱和区：发射结和集电结都处于正偏，uCE很小，相当于开关闭合。穿透电流Ib=20uAIc=5mA名称名称截截 止止 区区放放

10、大大 区区饱饱 和和 区区范围范围 IB=0曲线以下区域，几乎与横轴重合平坦部分线性区，几乎与横轴平行曲线上升和弯曲部分条件条件 发射结反偏（或零偏），集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 发射结正偏，集电结正偏（或零偏）特征特征 IB=0，IC=ICEO0（1）当 IB一定时， IC的大小与UCE基本无关（但UCE的大小随IC的大小而变化），具有恒流特性；（2）IB不同，曲线也不同，IC受IB控制，具有电流放大特性，IC=hFEIB，IC=IB各电极电流都很大，IC不受IB控制，三极管失去放大作用工作工作状态状态截止状态放大状态饱和状态输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域提示：提示： 对

11、于对于NPN型三极管：工作于放大区时，型三极管：工作于放大区时，UCUBUE；工作于截止区时，；工作于截止区时， UBUE；工作于；工作于饱和区时，饱和区时，UCUB。PNPPNP型三极管与之相反。型三极管与之相反。 在模拟电子电路中三极管大多工作在在模拟电子电路中三极管大多工作在放大状态，作为放大管使用；放大状态，作为放大管使用；在数字电子在数字电子电路中三极管工作在饱和电路中三极管工作在饱和或或截止状态截止状态，作作为开关管使用为开关管使用。 【例例1】已知三极管接在相应的电路中，测得三极管各电极的电位，如已知三极管接在相应的电路中，测得三极管各电极的电位，如下图所示，试判断这些三极管的工

12、作状态？下图所示，试判断这些三极管的工作状态？在在 图（图（a） 中，三极管为中，三极管为NPN型管，型管，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V，因，因UBUE，发，发射结正偏，射结正偏，UCUB，集电结反偏，所以图，集电结反偏，所以图（a）中的三极管工作在放大状态中的三极管工作在放大状态。 在在 图图（b）中，三极管为中，三极管为NPN型管，型管，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，因，因UBUE，发射结正偏，发射结正偏，UCUB，集电结正偏，所以图，集电结正偏，所以图（b）中的三极管工作在饱和状态中的三极管工作在饱和状态。 在在 图图（c）中，中， 三极管为三极管为NPN型管型管

13、， UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，因，因UBUE，发射结反偏，所以图发射结反偏，所以图（c）中的三极管工作在截止状态中的三极管工作在截止状态。在在 图（图（d） 中，三极管为中，三极管为PNP型，型， UB= -0.3V，UC= -5V，UE=0V。因。因UBUE，发，发射结正偏，射结正偏，UCUB，集电结反偏，所以图，集电结反偏，所以图（d）中的三极管工作在放大状态中的三极管工作在放大状态。 （a） （b） （c） （d）解：解：【例例2】 若有一三极管工作在放大状态，测得各电若有一三极管工作在放大状态，测得各电极对地电位分别为极对地电位分别为U12.7V，U24V，U32V。试。

14、试判断三极管的管型、材料及三个管脚对应的电极。判断三极管的管型、材料及三个管脚对应的电极。由放大条件的分析知，三个管脚中由放大条件的分析知，三个管脚中B极的电位介于极的电位介于C极和极和E极之间，极之间，所以要判断管型、材料及电极，可按下面四步进行。所以要判断管型、材料及电极，可按下面四步进行。第一步第一步 找找B极极。管脚。管脚1为基极。为基极。第二步第二步 判断判断材料材料。U1-U2既不等于既不等于0.7V，也不等于也不等于0.3V，而而U1U3=2.720.7V所以该三极管为硅管。所以该三极管为硅管。第三步第三步 判断判断发射极和管型发射极和管型。因。因U1U30.7V，管脚管脚3为发

15、射极，又因为发射极，又因U2U1 U3,所以该三极管为所以该三极管为NPN型三极管。型三极管。最后确定剩余的管脚为最后确定剩余的管脚为集电极集电极。解：解：四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数1、电流放大系数、电流放大系数（1）共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数hFE 三极管集电极电流与与基极电流的比值，即三极管集电极电流与与基极电流的比值，即hFE=IC/IB。反映三极管的反映三极管的直流电流放大能力直流电流放大能力。（2 2）共射极交流电流放大系数）共射极交流电流放大系数 三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，即即=I

16、C/IB。反映三极管的。反映三极管的交流电流放大能力交流电流放大能力。 同一只三极管，在相同的工作条件下同一只三极管，在相同的工作条件下hFE，应用中不应用中不再区分，均用再区分，均用来表示。来表示。 选管时，选管时，值应恰当，值应恰当，太小，放大作用差；太小，放大作用差；太大，太大，性能不稳定，通常选用性能不稳定，通常选用3030100100之间的管子。之间的管子。反映三极管的电流放大能力。反映三极管的电流放大能力。 基极开路时基极开路时（IB=0），C-E极间的反向电流。好象是从集电极直接穿透三极间的反向电流。好象是从集电极直接穿透三极管到达发射极的电流，故又叫极管到达发射极的电流，故又叫

17、“穿透电流穿透电流”。ICEO（1）ICBO，反映了三极管的稳定性。选管子时，反映了三极管的稳定性。选管子时，ICEO越小，管子越小，管子受温度影响越小，工作越稳定。受温度影响越小，工作越稳定。2、极间反向电流、极间反向电流（1 1）集电极）集电极- -基极间的反向饱和电流基极间的反向饱和电流I ICBOCBO 发射极开路时，发射极开路时，C-BC-B极间的反向饱和电流。极间的反向饱和电流。ICBO越小，集越小，集电结的单向导电性越好。电结的单向导电性越好。 （2 2）集电极）集电极- -发射极间反向饱和电流发射极间反向饱和电流I ICEOCEO反映三极管的质量好坏。反映三极管的质量好坏。3、

18、共射特征频率、共射特征频率fT: 是指三极管的是指三极管的 值下降到值下降到1时所对应的信号频率。时所对应的信号频率。CEOBCIII考虑到穿透电流的影响，三极管工作在放大区时，集电极考虑到穿透电流的影响，三极管工作在放大区时，集电极电流为电流为4、极限参数、极限参数（1 1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM 集电极电流过大时，三极管的集电极电流过大时，三极管的值要降低，一般规定值要降低，一般规定值下降到正常值的值下降到正常值的2/32/3时的集电极电流为集电极最大允时的集电极电流为集电极最大允许电流。使用时一般许电流。使用时一般ICICM，否则管子易烧毁。选管时，否则管子易烧毁。选管时，ICMIC。表示三极管工作时，不允许超过的极限值。表示三极管工作时，不允许超过的极限值。（2）集电极）集电极-发射极间的反向击穿电压发射极间的反向击穿电压U（BR）CEO 基极开路时，加在基极开路时，加在C与与E极间的最大允许电压。极间的最大允许电压。 使用时，一般使用时，一般UCEU（BR）CEO，否则易造成管子击穿。选，否则易造成管子击穿。选管时，管时，U（BR）CEOUCE。（3 3）集电极最大允许耗散功率）集电