第二章三極管

晶體三極管基礎晶體三極管學習要求：1.掌握三極管的結構特點和類型。2.掌握三極管的電流分配。

3.理解掌握三極管的放大條件。

重點：三極管的結構特點和放大條件。

半導體三極管又稱晶體三極管（三極管），一般簡稱晶體管，或雙極型晶體管。它是通過一定的制作工藝，將兩個PN結結合在一起的器件，兩個PN結相互作用，使三極管成為一個具有控制電流作用的半導體器件。三極管可以用來放大微弱的信號和作為無觸點開關。二極管和三級管的結構對比

二極管有：個結

三極管有:

個電極

個區(qū)一二二兩個結

三個電極

三個區(qū)引言becNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結集電區(qū)

基區(qū)發(fā)射區(qū)NPN型三極管的結構及符號becPPN基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結集電區(qū)

基區(qū)發(fā)射區(qū)PNP型三極管的結構及符號工藝特點

工藝特點小結：三極管不是倆PN結的簡單組合是三極管具有電流放大作用的內部條件

BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高三極管的結構特點三極管的種類按半導體材料分：硅三極管鍺三極管按功率分：小功率管中功率管大功率管按工作頻率分：低頻管高頻管超高頻管按用途分：放大管開關管按結構和工藝分：合金管平面管想一想1.可否用二個二極管組合構成一個三極管？為什么？2.三極管的集電極c和發(fā)射極e能不能對調？為什么？3.三極管內部結構必須具備哪三個特點？三極管的放大原理與電流分配

要實現三極管的電流放大作用，除了要滿足內部結構特點外，還得給三極管各電極加上正確的電壓。三極管實現放大的外部條件是：其發(fā)射結必須加正向電壓（正偏），而集電結必須加反向電壓（反偏）,其數值應大于發(fā)射結的死區(qū)電壓。即發(fā)射結正偏，集電結反偏。三極管放大時各極電位關系利用三極管放大時發(fā)射結正偏，集電極反偏的特點VC>VB>VEVC<VB<VE

三極管的電流電流分配各級電流關系：IE

=IC+IB三極管各級電流流向IBICIEIBIEICIE

=IC+IB無論是NPN還是PNP型三極管，均滿足這一規(guī)律。它也符合基爾霍夫定律，相當于把三極管看成一個節(jié)點，流入管子電流之和等于流出管子的電流之和。由實驗及測量結果可以得出以下結論。（1）實驗數據中的每一列數據均滿足關系：IE=IC+IB；此結果符合基爾霍夫電流定律。

（2）每一列數據都有IC>>IB，而且有IC與IB的比值近似相等。結論當基極電流有微小變化時，將引起集電極電流較大的變化。我們集電極電流和基極電流之前的倍率關系叫做直流放大倍數β（沒有單位）。β=IC/IB

IC=βIB

把集電極電流變化量和基極電流變換量的倍率叫做交流放大倍數β。β=△IC/△IB

通常認為β≈

β三極管的三種接法三極管在電路中的連接方式有三種：共發(fā)射極接法、共基極接法、共集電極接法。共什么極就是把這個極作為電路的公共端。共發(fā)射極共基極共集電極1.加電原則相同要使三極管正常放大，必須發(fā)射結正偏，集電結反偏。2.各級電流的分配規(guī)律相同三極管接法不同，并沒有改變三極管內部結構，電流關系依然有：IE

=IC+IB

IC=βIB

3.電流的實際方向不因接法不同而改變。

三極管的電流放大原理由于基極電流IB

的變化，使集電極電流IC

發(fā)生更大的變化。即基極電流IB

的微小變化控制了集電極IC

較大的變化，這就是三極管的電流放大原理。三極管放大后的電流IC

是由電源提供，并不是IB提供?？梢娺@是一種以小電流控制大電流的作用，并不是把IB真正放大為IC

，只是將直流能量經過三極管的特殊關系按IB的變化規(guī)律轉換為幅度更大的交流能量而已，三極管并沒有創(chuàng)造能量，這才是三極管起電流放大作用的實質所在。注意總結（1）要使三極管有放大作用，發(fā)射結正偏，集電極反偏。（2）三極管電位關系NPN:VC>VB>VE

PNP:VC<VB<VE

（3）一般β>>1；通常認為β=IC/IB=△IC/△IB

（4）三極管的電流分配及放大關系式為：IE=IC+IB

IC=βIB

練一練1.已知三極管的集電極電流為2mA,基極電流為0.05mA,則三極管的發(fā)射極電流為（），電流放大倍數β為（）。如果三極管的基極電流為20uA，發(fā)射極電流為1mA,則三極管的集電極電流為（），電流的放大倍數β為（）1.95mA401.02mA512.圖中三極管均處在放大狀態(tài)，測得各級電位，試判斷三極管類型（NPN或PNP）,材料（硅或鍺）及發(fā)射極。PNP鍺管NPN硅管NPN硅管PNP鍺管晶體三極管的特性曲線1.三極管的特性曲線三極管的特性曲線是指三極管外加電壓與電流之間的關系曲線，它反映出三極管的性能與特點，是分析和設計三極管電路的重要依據。包括輸入特性曲線和輸出特性曲線。以NPN型硅三極管為例。三極管的輸入特性曲線（1）輸入特性曲線

它是指一定集電極和發(fā)射極電壓UCE下，三極管的基極電流IB與發(fā)射結電壓UBE之間的關系曲線。實驗測得三極管的輸入特性曲線如圖所示。1.發(fā)射結電壓正偏電壓必須大于死區(qū)電壓時，三極管才會出現基極電流IB2.三極管開始導通時，電流增加緩慢，但UBE變化上升一點，電流增加很快。三極管正常放大時UBE變化不大，硅管0.7v左右鍺管0.3v左右。3.三極管工作時，測量三極管UBE可知道其是否正常工作。

它是指一定基極電流IB下，三極管的集電極電流IC與集電結電壓UCE之間的關系曲線。實驗測得三極管的輸出特性曲線如圖所示。（2）輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線從圖中可以看出三極管的輸出特性曲線分為三個區(qū)域：1.截止區(qū)2.放大區(qū)3.飽和區(qū)

①截止區(qū)三極管工作在截止狀態(tài)時，具有以下幾個特點：（a）發(fā)射結和集電結均反向偏置；（b）若不計穿透電流ICEO，有IB、IC近似為0；（c）三極管的集電極和發(fā)射極之間電阻很大，三極管相當于一個開關斷開。②放大區(qū)圖1.31中，輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三極管工作在放大狀態(tài)時，具有以下特點：（a）三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置；（b）基極電流IB微小的變化會引起集電極電流IC較大的變化，有電流關系式：IC=βIB；

（c）對NPN型的三極管，有電位關系：UC>UB>UE；（d）對NPN型硅三極管，有發(fā)射結電壓UBE≈0.7V；對NPN型鍺三極管，有UBE≈0.2V。三極管的三種不同工作狀態(tài)一般把三極管的輸出特性分為3個工作區(qū)域，下面分別介紹。③飽和區(qū)三極管工作在飽和狀態(tài)時具有如下特點：（a）三極管的發(fā)射結和集電結均正向偏置；（b）三極管的電流放大能力下降，通常有IC<βIB；

（c）ce間接近于短路，所以三極管飽和時，相當于開關接通。三極管的三種不同工作狀態(tài)三極管的主要參數與選用1.電流放大倍數β反映電流放大能力。中小功率一般在幾十到幾百，大功率一般在10-50。高頻狀態(tài)下β會下降2.穿透電流ICEO是集電極與發(fā)射極間的漏電流。ICEO越小越好3.反向擊穿電壓基極UCEO開路時，ce之間能夠承受的最高反向工作電壓。要求UCE<UCEO否則損壞三極管4.集電極最大允許電流ICM三極管Ic增大時，β會下降，當β下降到正常值的三分之二時所對應的Ic為最大允許電流。5.最大耗散功率PCM

正常工作時會產生功耗PC=UCEIC,如果太高,會發(fā)熱損壞。PCM是保證三極管能維持正常工作的最大耗散功率。保證PC<PCM溫度對三極管特性的影響溫度對三極管的工作情況的影響較大，主要表現在三個方面：1.對β的影響三極管的β隨溫度的升高而增大，其結果是在IB不變的的情況下，集電極電流增大，管壓