三极管的特性

模拟电子技术的实践教学互动平台网：50:5481/三极管的型号、结构三极管的特性六三极管的特性、识别1、三极管的结构与型号NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—基区—发射区—集电区emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型ECBECB第5课集成电路中典型NPN型BJT的截面图目测判别三极管极性EBCECBEBCBECEBC分类：按材料分：硅管、锗管按功率分：小功率管<500mW按结构分：NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管大功率管>1W中功率管0.51W

无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区:发射区、基区和集电区,并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处,形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗,因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。2、电流放大原理（1）三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏（2）满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极实现电路:（3）三极管内部载流子的传输过程1)

发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流

IE。ICN多数向BC结方向扩散形成ICN。IE少数与空穴复合，形成IBN。IBN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I

CBOIBIBN

IB+ICBO即：IB=IBN

–

ICBO2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)

3)

集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICIC=ICN+ICBOIBICI

CBOICNIBNIE（4）三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB=I

BN

ICBOIC=ICN+ICBO穿透电流IE=IC+IB3、三极管的识别和检测（1）三极管极性的判别（2）三极管性能的检测●用指针式万用表判别极性●用万用表的hFE挡检测值●用晶体管图示仪或直流参数测试表检测(略)●目测判别极性●用指针式万用表检测穿透电流的检测反向击穿电压的检测放大能力的检测

用指针式万用表判断三极管极性红表笔是(表内电源)负极黑表笔是(表内电源)正极基极B的判断：当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。在R100或

R1k

挡测量测量时手不要接触引脚C、E极的判断：基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。用万用表的

hFE挡检测值●

若有ADJ挡，先置于ADJ挡进行调零。●拨到hFE挡。●将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接出3根引线，再插入插孔）。●从表头或显示屏读出该管的电流放大系数

。三极管放大能力的检测1k硅管：100k锗管：20k01k硅管：100k锗管：20k0PNPNPN指针偏转角度越大，则放大能力越强用万用表检测穿透电流ICEO通过测量C、E间的电阻来估计穿透电流

ICEO的大小。一般情况下，中、小功率锗管C、E间的电阻>10k；大功率锗管C、E间的电阻>1.5k；硅管C、E间的电阻>100k（在R10k挡测量）。1k01k0检测反向击穿电压U(BR)CEO反向击穿电压低于50V的晶体管,可按图示电路检测。39k5.1kLED10~50VAB2SA1015

增大电源电压，当发光二极管LED亮时，A、B之间的电压即为晶体管的反向击穿电压。39k5.1kLED10~50VAB2SA10151.4.2晶体三极管的输入、输出特性曲线的测试一、任务的描述

1、项目任务编号：1.4.2

2、项目任务名称：晶体三极管的输入、输出特性曲线的测试

3、项目任务的内容：按图1.4.3所示的电路联接，通过改变RP1和RP2电位器的阻值，画出晶体管的特性曲线，从而学会研究晶体三极管放大特性的一种方法，为今后分析放大电路打下基础。

4、项目任务的目的：通过对晶体管的特性曲线的简单测试，学会放大电路的研究方法，深入理解晶体管的电流放大特性。同时学会正确选用合适的电子测量仪器进行参数测试。

5、需要的相关知识：晶体三极管的输入、输出特性曲线，电路的连接，电子仪器的使用等。1.4晶体三极管识别与检测方法介绍介绍Rb≈100kΩ，Rc≈3kΩ

图1.4.3逐点法测绘特性曲线的测量电路二、计划准备虽然万用表可以粗略地测出管子的β值的大小，但结果误差很大，而且管子的其它特性很难确定。为了测定晶体管的输入、输出特性，一般可以通过两种方法得出，一是通过晶体管图示仪，还有一种方法就是设计一个测量电路，如图2.4.3所示的特性曲线测试电路，它可以分别测出共射电路的输入、输出特性曲线。根据所给定的学习任务，阅读相关知识点的内容，理解关于晶体管的特性曲线的基本概念及测量方法，然后考虑测量电路如何根据所给的电路原理图进行接线，如何调节电源电压值，考虑具体实施的步骤和方法。三、具体实施具体测试的方法是，取NPN型晶体管一个，先通过测试判定各管脚的极性（即确定b、c、e极）。然后联接电路如图1.4.3所示，调节RP1，使VCE＝0V调节RP2，分别使IB=0μA、5μA、10μA、20μA、……测量对应的VBE值，填入表1.4.2输入特性曲线的测试。

调节RP1，使VCE＝5V。重复上述步骤可得输入特性曲线。条件IB（μA）0102030405060……VCE＝0VVBE（V）VCE＝5VVBE（V）表1.4.2输入特性曲线的测试把表1.4.2中测得数据，在图1.4.4坐标中，画出相应的点，然后把它光滑地连接起来，就得到晶体管的输入特性曲线。如果要测试晶体管的输出特性曲线，可以调节RP2,使IB=0μA。调节RP1，分别使VCE＝0V、0.3V、0.5V、1V、5V、10V、……测量对应的IC数值,填入表2.4.3输出特性曲线的测试。调节RP2，使IB＝20μA、40μA、60μA、……重复上述步骤可得输出特性曲线。条件VCE(V)00.30.5123……IB=0μAIC(mA)IB=20μAIC(mA)IB=40μAIC(mA)IB=60μAIC(mA)把表1.4.3中测得数据，在图1.4.5的坐标中，每一行的数据可以画出一条输出特性曲线，有几行数据可以画出几条输出特性曲线。这样就可获得晶体管的输出特性曲线族。表1.4.3输出特性曲线的测试IB/μAUBE/VIC/mAUCE/V

图1.4.4输入特性曲线的绘制图1.4.5输出特性曲线的绘制可以得到如下结论：（1）输入特性曲线与晶体二极管的特性曲线相似，有一个大约有0.5V的门坎电压，当电流超过一定数值后，电压与电流间基本成线性的关系。（2）从输出特性曲线可以知道，当输入电流IB保持不变时，UCE从0开始增大时，集电极电流IC增加很快，但随后UCE的继续增加时，集电极电流IC几乎不变。（3）在一定的条件下，当UCE一定时，基极电流IB的增大，会引起集电极电流IC的成比例增加，其比值的大小即为晶体管的交流电流放大倍数β＝△IC／△IB（β＝IC／IB为直流电流放大倍数，一般不作区别）。可见晶体管具有基极小电流控制集电极较大变化的能力。四、问题研究

1、从测试画出的晶体管输出特性曲线中，可以把晶体管的工作状态分成怎样三个区？他们有何特点？条件如何？可以得出哪些结论？

2、如果两个晶体管的放大倍数大小不一样，在输出特性曲线中是如何体现？

3、晶体管的特性曲线还可以用什么仪器进行测试？

4、试说明晶体三极管处于放大、饱和和截止工作状态的特点。

5、测得某三极管各极电流如图P2.3所示，试判断①、②、③中哪个是基极、发射极和集电极，并说明该管是NPN型还是PNP型，它的β＝？五、研究报告的撰写根据以上的仪器使用、参数的测试及处理、问题的研究，对实践结果及问题进行归纳总结，写出研究报告。本项目小结一、三极管的特性参数的测试二、三极管的特性参数的研究课外作业：写实践报告三、三极管的等效电路七、晶体三极管的特性曲线1、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似第6课O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBE(on)硅管：(0.60.8)V锗管：

(0.20.3)V取0.7V取0.2V2、输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321截止区：

IB0

IC=ICEO0条件：两个结反偏截止区ICEOiC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843212.放大区：放大区截止区条件：

发射结正偏集电结反偏特点：

水平、等间隔ICEOiC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843213.饱和区：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0条件：两个结正偏特点：IC

IB临界饱和时：

uCE

=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区ICEO饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)，

iC不受iB控制。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)

iB=const输出特性曲线小结输出特性曲线的三个区域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压。此时，发射结和集电结均反向偏置放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距，说明iC主要受iB控制此时，发射结正偏，集电结反偏。3、温度对特性曲线的影响（1）温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1C，UBE

(22.5)mV。温度每升高10C，ICBO

约增大1倍。OT2>T1（2）温度升高，输出特性曲线向上移。iCuCET1iB

=0T2>iB

=0iB

=0温度每升高1C，

(0.51)%。输出特性曲线间距增大。O八、晶体三极管的主要参数1、电流放大系数1.共发射极电流放大系数iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321—直流电流放大系数

—交流电流放大系数一般为几十几百QiC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843212.共基极电流放大系数

1一般在0.98以上。

Q2、极间反向饱和电流CB极间反向饱和电流

ICBO，CE极间反向饱和电流ICEO。3、极限参数A.ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。B.PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作区C.U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO已知:ICM=20mA,PCM

=100mW，U(BR)CEO=20V，当UCE

=

10V时，IC<

mA当UCE

=

1V，则IC<

mA当IC

=

2mA，则UCE<

V

102020

(1)共发射极直流电流放大系数

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.电流放大系数

与iC的关系曲线

(2)共发射极交流电流放大系数

=IC/IBvCE=const小结

(3)共基极直流电流放大系数

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基极交流电流放大系数α

α=IC/IEvCB=const当ICBO和ICEO很小时，≈、≈，可以不加区分。hreucehfeubehie1/hoeibic+ube-+uce-+ube-ibic+uce-

补充：H参数等效电路对于共射电路

Q·ubeibubeibIBΔuBEΔuCE输入端交流开路时，输入电压ube随输出电压uce的变化之比，反映了输出回路对输入回路影响，称内部电压反馈参数，由输入特性曲线可见，输出电压对输入特性曲线有调制作用。

UCEuCEicib1ib2=ib1+ΔiBΔiCicuCEΔuCEΔiCIBhiehiehfeibhfeib1/hoeuceubeubeuceubeucehfeibhie1/hoehreuce返回手工焊接技术半导体三极管是电子电路的核心