双极型三极管
双极型半导体三极管的特性曲线课件
输入电容的大小也取决于三极 管的材料、结构以及工作状态 ，通常在皮法拉级。
输入电容越大，信号的频率特 性越差，即高频信号的衰减越 大。
输入电流与电压的关系
当三极管处于放大状态时，其输 入电流与输入电压之间存在一定
的关系。
在共基极电路中，输入电流与输 入电压成线性关系；在共发射极 电路中，输入电流与输入电压成
输出电流与电压的关系
定义
影响因素
输出电流与电压的关系是指在特定工 作点上，三极管的输出电流与输出电 压之间的关系。
输出电流与电压的关系受到温度、工 作点、偏置条件等多种因素的影响。
特性曲线
输出电流与电压的关系通常用特性曲 线表示，曲线形状反映了三极管的工 作状态和性能。
04
频率特性曲线
截止频率
02
输入特性曲线
输入电阻
输入电阻是指三极管输入端的等效电阻，它反映了三极管输入端对信号的阻碍作用 。
输入电阻的大小取决于三极管的材料、结构以及工作状态，通常在兆欧级。
输入电阻越大，信号源的信号越不容易被三极管吸收，即信号源的信号衰减越小。
输入电容
输入电容是指三极管输入端的 等效电容，它反映了三极管输 入端对信号的存储能力。
作用
输出电阻的大小决定了三 极管在工作点附近的电压 放大倍数和输出信号的稳 定性。
输出电容
定义
输出电容是指三极管在特 定工作点上的等效电容， 通常表示为Cout。
影响因素
输出电容的大小与三极管 的材料、结构、工作状态 等因素有关。
作用
输出电容对三极管的频率 响应和稳定性有较大影响 ，是三极管的重要参数之 一。
指数关系。
了解输入电流与电压的关系有助 于理解三极管的工作原理和特性
第二章 双极型晶体三极管
第二章 双极型晶体三极管（BJT ）§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。
在放大偏置时，NPN 管满足C B C V V V >>；PNP 管满足C B E V V V <<。
·放大偏置时，作为PN 结的发射结的V A 关系是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），/E B T v VE ES i I e =（PNP ）。
·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ，而基极电流较小。
·在放大偏置时，定义了CNE i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量）极之后，可以导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。
·放大偏置时，在一定电流范围内，E i 、C i 、B i 基本是线性关系，而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时：三电极电流主要受控于BE v ，而反偏CB v 通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。
影响的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。
二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。
BJT 常用CE 伏安特性曲线，其画法是：输入特性曲线：()CE B BE V i f v =常数（图2-13）输出特性曲线：()B B CE I i f v =常数（图2-14）·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。
两种极性的双极型三极管及其符号
中间部分称为基区，与之相连接的电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，与之相连接的电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区，与之相连电极称为集电极，用C或c表示（Collector）。
E-B间的PN结称为发射结（Je）；C-B间的PN结称为集电结（Jc）。
图2-1-1 两种极性的双极型三极管及其符号双极型三极管的符号在图2-1-1的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
从外表上看，NPN型三极管的两个N区(或PNP型三极管的两个P 区)是对称的，发射极和集电极可以互换。
实际上在制造时，由于发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米，所以发射极和集电极是不能互2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。
现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图2-1-2。
由图2-1-2可知对于NPN型三极管，集电极电流和基极电流是流入三极管，发射极电流是流出三极管，流进的电流等于流出的电流。
由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。
若两个PN结对接，相当基区很厚，将没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。
动画02-1在工艺上要求发射区搀杂浓度高，基区掺杂浓度低且要制作得很薄，集电区掺杂浓度低。
当发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成电子的扩散电流I EN，而从基区向发射区扩散的空穴电流I EP却很小，见图2-1-2，图中箭头为载流子的运动方向。
于是有I E= I EN＋I EP 且有I EN>>I EP图2-1-2 双极型三极管的电流传输关系因基区掺杂浓度低，所以发射区扩散过来的载流子电子被复合的很少，只形成很小的基极电流I BN。
2ty三极管参数
2ty三极管参数摘要：1.2ty 三极管的概述2.2ty 三极管的参数及其含义3.如何读取和理解2ty 三极管的参数4.2ty 三极管参数对电路性能的影响5.总结正文：一、2ty 三极管的概述2ty 三极管，全称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT），是一种常见的半导体元器件。
它具有三个控制电极，分别是发射极（Emitter, E）、基极（Base, B）和集电极（Collector, C）。
2ty 三极管可以实现电流的放大、开关控制、振荡等功能，广泛应用于放大电路、数字电路、脉冲电路等领域。
二、2ty 三极管的参数及其含义2ty 三极管的主要参数有：1.额定电流（IC）：指三极管正常工作时，允许通过的最大电流。
超过该值，三极管可能会损坏。
2.直流电流放大系数（hfe）：表示在直流工作状态下，集电极电流与基极电流的比值。
该参数反映了三极管的电流放大能力。
3.截止频率（fT）：指三极管能够正常工作的最高频率。
超过该频率，三极管的性能可能受到影响。
4.输出电阻（RO）：表示三极管输出电流与输出电压之间的比值。
该参数影响着三极管的工作效率和电路性能。
5.饱和电压（Vs）：指三极管基极电流足够大时，集电极电压不再增加的电压值。
该参数反映了三极管的电压放大能力。
6.动态电阻（Rdson）：表示三极管在工作状态下，集电极与发射极之间的电阻值。
该参数影响着三极管的功耗和电路性能。
三、如何读取和理解2ty 三极管的参数在选购2ty 三极管时，需要根据电路设计要求，关注相应参数的数值。
一般来说，参数数值越大，表示三极管的性能越好。
但在实际应用中，还需考虑电路的稳定性、可靠性等因素，综合选择合适的三极管。
在阅读参数数据手册或产品说明书时，可以参考上述参数的定义和含义，以便更好地理解三极管的性能特点。
四、2ty 三极管参数对电路性能的影响2ty 三极管的参数对电路性能有很大影响。
第二章_双极型晶体三极管(BJT)
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
双极结型三极管及放大电路基础
集电区收集电子的
能力很弱，iC主要由 vCE决定：vCE↑→ic↑
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
现以iB=40uA一条加以说明：
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：
vCE≥1V vCB≥0.7V 运动到集电结的电子基本上都可以被集电区
收集，此后vCE 再 增加，电流也没有 iC /mA 明显得增加，特性
曲线进入与vCE轴 基本平行的区域。
同理，可作出iB= 其他值的曲线。
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内 vCE的数值较小，一般vCE≤vBE。此时Je正偏，Jc 正偏或反偏电压很小。
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
IB+ICBO=IBN IB=IBN-ICBO ≈IBN
c IC
ICBO
IB
RbbIBE
N
ICN
Jc P Je
N
VBB
e IE
Rc VCC
例：共发射极接法
利用BJT组成的放大电路，其中一个电极 作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一 个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共 同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三 种组态）：
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电 压很小。
截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的
下方。此时Je反偏，Jc反偏。
双极型三极管及其放大电路
上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。 则
一般情况下， ICBO和ICEO很小可忽略 。可得
IC IB IC IB
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第2章 双极型三极管及其放大电路
2.1.3 三极管的伏安特性曲线
三极管的伏安特性曲线是指三极管各电极电压与电流
之间的关系曲线，它是分析放大电路的重要依据。
因为输入回路和输出回路之间可以承受因为输入回路和输出回路之间可以承受几几千伏千伏的高压并且工作稳定无触点使用寿命长传的高压并且工作稳定无触点使用寿命长传输效率高现已广泛用于电气绝缘电平转换级间耦输效率高现已广泛用于电气绝缘电平转换级间耦合驱动电路开关电路斩波器多谐振荡器信号合驱动电路开关电路斩波器多谐振荡器信号隔离级间隔离脉冲放大电路数字仪表远距离信隔离级间隔离脉冲放大电路数字仪表远距离信号传输脉冲放大固态继电器号传输脉冲放大固态继电器ssrssr仪器仪表通仪器仪表通信设备及微机接口中
三极管电流测量数据
IB(mA) IC(mA) IE(mA) 0 <0.001 <0.001 0.02 0.70 0.72 0.04 1.50 1.54 0.06 2.30 2.36 0.08 3.10 3.18
由此实验及测量结果可得出如下结论： (1)观察实验数据中的每一列，可得
IE IC I B
当UBE<死区电压，UCE≤UBE，三极管处于放大状态。 当UBE<死区电压，UCE>UBE，三极管处于饱和状态。
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第2章 双极型三极管及其放大电路
2.1.5 三极管的主要参数
三极管的连接方式
IC C1 IB + Rb T +C2 Rc VCC
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双极型三极管
３.１.１ 半导体三极管的结构
双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型：NPN型和ＰNP型。ﻫ
双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区,(或两个Ｐ区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米。ﻫﻫ3．1.2 三极管内部的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压，如图所示。ﻫ ﻫ 在发射结正偏,集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：（1)在ＶBB作用下，发射区向基区注入电子形成IEN，基区空穴向发射区扩散形成IＥＰ。（2) 电子在基区复合和扩散,由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流IBN。由于基区薄且浓度低,所以IＢN较小。（3) 集电结收集电子，由于集电结反偏，所以基区中扩散到集电结边缘的电子在电场作用下漂移过集电结,到达集电区,形成电流ＩＣＮ。(４） 集电极的反向电流，集电结收集到的电子包括两部分：发射区扩散到基区的电子——ICＮ,基区的少数载流子——ICBＯ
共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示；
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;
共基极接法，基极作为公共电极,用ＣB表示。
(2)三极管的电流放大系数
对于集电极电流IC和发射极电流ＩE之间的关系可以用系数来说明,定义：
ﻫ 称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ＩCN与总发射极电流IE的比值。IＣＮ与IE相比,因ICN中没有IＥP和ＩBN，所以 的值小于1, 但接近１,一般为0．98～0.99９ 。由此可得：ﻫ ﻫ
3． 温度对三极管特性的影响
温度升高使:（1)输入特性曲线左移ﻫ （2）IＣBO增大，输出特性曲线上移
（3）β增大
3．１．５ 半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类： 直流参数，交流参数，极限参数ﻫ ﻫ
ﻫ
ﻫ ﻫ
ﻫ
３．1.6 三极管的型号
3.1.7 三极管应用
三极管工作情况总结
例3.1．1:判断三极管的工作状态
（2) ＶCE>1V时，b、e间加正向电压，这时ＪE正偏， JC反偏。发射区注入到基区的载流子绝大部分被JC收集,只有小部分与基区多子形成电流IB。所以在相同的VＢE下，IＢ要比VＣE=0V时小。VCE>1V： iB比VCE=0V时小
(3) ＶCE介于０~1V之间时，ＪＣ反偏不够，吸引电子的能力不够强。随着VCE的增加，吸引电子的能力逐渐增强，iＢ逐渐减小,曲线向右移动。０<VCＥ<1V: VCE增加,iＢ减小
ﻫ 2. 输出特性曲线
（3) 饱和区：对应于VCE<VBＥ的区域,集电结处于正偏,吸引电子的能力较弱。随着VCE增加,集电结吸引电子能力增强,iC增大。JC和ＪＥ都正偏，VCES约等于0．３V,饱和时c、ｅ间电压记为VＣEＳ，深度饱和时VＣEＳ约等于0．3Ｖ。饱和时的三极管c、e间>＞IEP
IＥN=ＩＣN＋IBN 且有 ＩEN>> IBＮ ,IＣN>＞IBN
ＩC=ICＮ+ＩCBＯ IB＝ＩEP+IBN－IＣBO IE=IC+IB
3.1．３ 三极管各电极的电流关系
（１)三种组态ﻫ 双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见下图
例3.1．2:判断三极管的工作状态
在忽略ICBO情况下， ＩＣ 、 IE 和IB之间的关系可近似表示为：
3．1．4 三极管的共射极特性曲线
信号表示
信号表示（对IＣ 、VBE 、VCE 等意义相同）：IB 表示直流量/Ib 表示交流有效值/Iｂ 表示复数量/iB 表示交直流混合量／ｉb 表示交流变化量
1. 输入特性曲线
ﻫ (１) ＶCE＝0时:b、e间加正向电压， JC和JE都正偏, JＣ没有吸引电子的能力。所以其特性相当于两个二极管并联PN结的特性。VCE=０V： 两个PN结并联