汽车电工电子技术课件 任务3三极管

6.3三极管演讲人

6.3.1结构与符号1.三极管的结构组成三极管是在同一块半导体基片上制作三个相邻的掺杂半导体，把整块半导体分成了三部分，将中间部分称为基区，两侧部分分别是发射区和集电区，从三个区对应引出的电极，分别称为基极b、发射极e和集电极c。根据三极管结构上的排列方式可将其分为PNP型和NPN型两种，发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电结。三极管的内部结构具有特殊性：发射区和集电区属于同一性质的掺杂半导体，但发射区的掺杂浓度要高于集电区的掺杂浓度，使得发射区的多子浓度高，以NPN型三极管为例，大量的电子会从发射区扩散到基区而形成发射级电流IE；基区非常薄，且掺杂浓度也很低，扩散到基区的电子只有很少与空穴复合形成了基极电流IB；集电区的面积比较大，在外电场的作用下大部分扩散到基区的电子会漂移到集电区被收集起来，形成了集电极电流IC。这些结构上的特点为三极管具有电流放大能力提供了内部条件，三极管的结构和电路符号如图6.9所示。6.3.1结构与符号（a）NPN型三极管

（b）PNP型三极管

图6.9三极管的内部结构与符号

6.3.1结构与符号2.三极管的电流分配关系从三极管的内部结构可知，三极管三个极上的电流有以下关系：

，且因为基极电流IB很小，则IE和IC几乎相等并都远大于IB。三个电流之间的关系恰好符合基尔霍夫电流定律，因此可以将三极管看成是电路中的一个广义节点。如图6.10所示，当三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置时，三极管具有电流放大作用。可调节电位器RP的阻值来改变基极电流IB的大小，而IB的变化又会引起IC的变化。三极管的符号中箭头的指向表示发射结处在正向偏置时电流的流向，其它两极上的电流方向可根据基尔霍夫电流定律来确定，即发射级上的电流若是流出，则另外两级上的电流都是流入。

6.3.1结构与符号通过测试可以发现，

基本保持不变，说明三级管具有电流放大能力。将

定义为三极管的电流放大系数，它是描述三极管基极电流对集电极电流控制能力大小的物理量，其大小是由晶体管的结构来决定的，一个三极管做成以后，该管子的

值就确定了。一般常用的三极管的放大倍数约在50-200之间。图6.10三极管的电流关系

6.3.2三极管的工作状态如图6.10所示，一个三极管有三个管脚，若将发射级e作为公共端，则基极b和发射级e之间可看成输入回路，集电极c和发射级e之间可看成输出回路，在输入和输出端加上合适的外接电源后，三极管的各级电流与所加电压就产生了一定的关系。1.三极管的输入特性在管压降uCE保持不变时，输入回路的电流iB与发射结电压uBE间的关系称为输入特性，即如图6.11所示是三极管的输入特性曲线，它与二极管的正向伏安特性曲线相似。若UCE增大，特性曲线会向右移动，即在相同的UBE下，电流IB会减小，但当UCE增大到一定值后，IB基本上保持不变。

6.3.2三极管的工作状态图6.11三极管的输入特性曲线

6.3.2三极管的工作状态2.三极管的输出特性在iB一定时，输出回路中iC与uCE之间的关系称为输出特性，即如图6.12所示是三极管的输出特性曲线，当iB取不同的值时，它对应一系列接近平行的曲线。图6.12三极管的输出特性曲线

6.3.2三极管的工作状态3.三极管的工作状态在图6.12中将输出特性曲线分成三个区：饱和区、放大区和截止区，分别对应三极管的三种工作状态。（1）饱和状态饱和区的位置在输出特性曲线上升段拐点左侧的区域，当三极管工作在这个区域时就称为饱和状态。使三极管工作在饱和区的条件是：发射结正偏，集电结正偏。饱和区的特点是uCE的值很小，且iC的值很少增大或不随着iB的增大而增大，所以称之为饱和区。此时三极管相当于一个闭合的开关，在数字电路中经常利用三极管来作电子开关。

6.3.2三极管的工作状态（2）放大状态放大区的位置在输出特性曲线中间平坦的区域，当三极管工作在这个区域时就称为放大状态。使三极管工作在放大区的条件是：发射结正偏，集电结反偏。放大区的特点是：，即当三极管工作在放大状态时具有电流放大作用，此时IC的大小几乎与UCE无关，相当于一个受IB控制的受控电流源。当三极管处于放大状态时，若是NPN型的三极管则有；PNP型三极管则满足。（3）截止状态截止区的位置在IB=0以下靠近横轴的区域，当三极管工作在这个区域时就称为截止状态。使三极管工作在截止区的条件是：发射结反偏，集电结反偏。截止区的特点是：此时，IB=0，IC=ICEO=0，此时三极管相当于一个断开的开关。ICEO是在基极开路时测得的集电极-发射极间的电流，称为穿透电流，该电流也不受IB的控制，但受温度的影响较大。

6.3.3三级管的分类及参数1.三极管的分类三极管种类非常多，按照制造材料分类，可分为硅管和锗管；按照结构工艺可分为PNP和NPN型；按照功能可分为开关管、功率管、光敏管等；按照工作频率分类，可分为低频管、高频管、超频管；按照功率分类可分为小功率管、中功率管和大功率管；还可以按安装方式分为插件三极管、贴片三极管等。常见的半导体三极管外型如图6.13所示。图6.13各种类型的三极管

6.3.3三级管的分类及参数2.三极管的主要参数三极管的参数是反映三极管电性能好坏的重要指标，是合理选择和正确使用三极管的主要依据，三极管的参数主要有以下几种。（1）电流放大系数在共射极放大电路中，若无交流输入信号，则三极管的集电极电流IC和基极电流IB的比值就是共射直流电流放大系数。当共射极放大电路有交流信号输入时，集电极电流IC的变化量与基极电流IB的变化量的比值称为共射交流电流放大系数β。这两个电流放大系数的含义虽然不同，但在实际应用中，两者相差不大，不严格区分。通常β值应该选择30至80为好。

6.3.3三级管的分类及参数（2）极间反向饱和电流包括集电结反向饱和电流ICBO和集电极—发射极间的反向电流ICEO。ICBO是指集电结加反向电压时测得的集电极电流，常温下，这个电流在纳安的数量级，一般忽略；ICEO是指基极开路时，集电极与发射极之间的反向电流，即穿透电流，ICEO的值越小，管子的温度稳定性越好。（3）工作频率三极管的β值在一定的工作频率范围内才保持不变，如果超过频率范围，它们会失去电流放大功能，电路将不能正常工作。

6.3.3三级管的分类及参数（4）集电极最大允许电流ICM三极管参数变化不超过规定值时，集电极允许通过的最大电流。当三极管的实际工作电流大于ICM时，电流放大系数β值将明显下降，三极管的性能将显著变差。为了使三极管在放大电路中能正常工作，集电极电流最大不应超过ICM。（5）反向击穿电压是指基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压。在使用中如果管子两端的电压大于反向击穿电压，将造成三极管被击穿而永久性的损坏。一般情况下，三极管的反向电压应控制在反向击穿电压的1/2范围之内。（6）集电极最大允许功率损耗PCM三级管工作时，由于电流的热效应