半导体三极管
三极管
Q点的影响因素有很多，如电源波动、偏
置电阻的变化、管子的更换、元件的老化等等，
不过最主要的影响则是环境温度的变化。三极
管是一个对温度非常敏感的器件，随温度的变 化，三极管参数会受到影响，具体表现在以下 几个方面。
• 1.温度升高，三极管的反向电流增大
• 2.温度升高，三极管的电流放大系数β增大
• 3.温度升高，相同基极电流IB下，UBE减小，
2.2 共射放大电路
一、 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成
较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网
络表示，如图。
ui
Au
uo
1、放大体现了信号对能量的控制作用，放大的信
号是变化量。
2、放大电路的负载所获得的随信号变化的能量要
比信号本身所给出的能量大得多，这个多出的
②电感视为短路
共射电路的直流通路
用图解法分析放大器的静态工作点
直流负载线 UCE=UCC–ICRC
U CC RC
ICQ
IC Q
IB UCE
与IB所决 定的那一 条输出特 性曲线的 交点就是 Q点
UCEQ UCC
2、动态分析
计算动态参数Au、Ri、Ro时必须依据交流通路。 交流通路：是指ui单独作用（UCC=0）时，电路 中交流分量流过的通路。 画交流通路时有两个要点：
有以下两种。
IC
IB A RB
V
mA C
B E
UBE
RC USC V
UC（1）输入特性曲线
它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管 的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。实 验测得三极管的输入特性曲线如下图所示。
半导体三极管综合知识
半导体三极管综合知识5.1 半导体三极管英文缩写：Q/T5.2 半导体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。
5.3半导体三极管特点：半导体三极管（简称晶体管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。
它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。
NPN型，锗管多为PNP型。
`E(集电极集电极)B(基极)NPN型三极管 PNP型三极管5.4 半导体三极管放大的条件:要实现放大作用，必须给三极管加合适的电压，即管子发射结必须具备正向偏压，而集电极必须反向偏压,这也是三极管的放大必须具备的外部条件。
5.5 半导体三极管的主要参数a; 电流放大系数：对于三极管的电流分配规律Ie=Ib+Ic,由于基极电流Ib的变化，使集电极电流Ic发生更大的变化，即基极电流Ib的微小变化控制了集电极电流较大，这就是三极管的电流放大原理。
即β=ΔIc/ΔIb。
b;极间反向电流，集电极与基极的反向饱和电流。
c;极限参数：反向击穿电压，集电极最大允许电流、集电极最大允许功率损耗。
5.6半导体三极管具有三种工作状态，放大、饱和、截止，在模拟电路中一般使用放大作用。
饱和和截止状态一般合用在数字电路中。
a;半导体三极管的三种基本的放大电路。
b;三极管三种放大电路的区别及判断可以从放大电路中通过交流信号的传输路径来判断，没有交流信号通过的极，就叫此极为公共极。
注：交流信号从基极输入，集电极输出，那发射极就叫公共极。
交流信号从基极输入，发射极输出，那集电极就叫公共极。
交流信号从发射极输入，集电极输出，那基极就叫公共极。
5.7 用万用表判断半导体三极管的极性和类型(用指针式万用表).a;先选量程：R﹡100或R﹡1K档位.b;判别半导体三极管基极：用万用表黑表笔固定三极管的某一个电极，红表笔分别接半导体三极管另外两各电极，观察指针偏转，若两次的测量阻值都大或是都小，则改脚所接就是基极（两次阻值都小的为NPN型管，两次阻值都大的为PNP型管），若两次测量阻值一大一小，则用黑笔重新固定半导体三极管一个引脚极继续测量，直到找到基极。
半导体三极管
放大 截止 饱和 倒置
正向 反向 三极管饱和 反向时的管压降 反向 正向UCE被称作 正向
为三极管的 反向饱和压降
放大状态时有： IC=β IB+ICEO≈βIB
UCE=UCC-IC*Rc 减小Rb，IB增大； IC增大，UCE减小 集电结反偏电压减小。 饱和后，UCE≈0, IC=(UCC-UCES)/Rc IC≈UCC/Rc 饱和条件： IB>IC/β IB>(UCC-UCES)/βRc≈UCC/(β Rc）
半导体三极管
3.1 概述
半导体三极管，又称为双极结型晶体管（BJT）
c
N P N 集电极 集电结
NPN型 c b
PNP型
c b
b
基极
发射结
e
e
发射极
e
三极管的发射极的箭头方向， 代表三极管工作在放大，饱和 状态时，发射极电流（IE）的 实际方向。
半导体三极管的分类：
按材料分： 按结构分： 按使用频率分： 按功率分： 硅管、锗管 NPN、 PNP 低频管、高频管 小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
NPN: 0.35V,0.3V,1V 1V
+VCC
-VCC
PNP: -0.2V,0V,-0.05V -0.05V -0.2V
PNP
0.35V
NPN
0.3V
0V
由引脚电压判断三极管管脚和工作状态
工作状态 发射结电压 集电结电压
放大 截止 饱和
正向 反向 正向
反向 反向 正向
1、无正向导通电压的处在截止状态 2、根据三个电位的集中程度判断是否饱和 3、如果饱和则先判断基极，再判断集电极和发射极 4、不饱和则看有没有两个电压差为正向导通电压 例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V,3V (2) 0.3V,0.3V,1V (3)2V,5V,1V PNP: (1) -0.2V,0V,0V (2) -3V,-0.2V,0V (3)1V,1.2V,-2V
第03章-半导体三极管及放大电路基础
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放大电路的动态图解分析
（1）交流负载线 1.从B点通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，
其斜率为-1/R'L 。 2.R'L= RL∥Rc，
是交流负载电阻。
3.交流负载线是有 交流 输入信号时Q 点的运动轨迹。
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三极管电流分配
半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。 在放大工作状态： 发射结加正向电压，集电结加反向电压。
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三极的工作原理
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
的电流为IEN。 从基区向发射区也有空穴的扩
散运动，但其数量小，形成的电
流为IEP。（这是因为发射区的掺杂浓
Av Vo /Vi
A I / I
i
oi
Ap Po / Pi Vo Io /Vi Ii
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(2) 输入电阻 Ri
输入电阻是表明放大电路从信号源 吸取电流大小的参数，Ri大放大电路 从信号源吸取的电流小，反之则大。
Ri
Vi Ii
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(3) 输出电阻Ro
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，
Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。
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双极型三极管的参数
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
3BX31C 125 125
3CG101C 100 30
3DG123C 500 50
3DD101D 5A
5A
3DK100B 100 30
3DKG23 250W 30A
三极管介绍
3、硅管与则锗管可相互代用。2种材料不 同的管子相互代用时要求其导电性能必须相同 （即PNP型代PNP型）、参数相接近。当然， 由于更换管子后的偏置不同，需对偏置电阻作 重新调整。
电压增加，从而使发射区注入基区的电子增多， 又增使大I。E增由大此，可I见E的，增集大电又结将产使生集雪电崩极击电穿流后进会一引步起
发射极电流的增加，因此雪崩倍增的效果得到了
放大。这种雪崩倍增和电流放大之间的相互影响，
是由于集电结和发射结之间的相互作用引起的， 由此可知 V(BR)CEO 要比V(BR)CBO小很多。
• 由于三极管有三个电极，它的伏安特性 就不象二极管那样简单，工程上最常用 到的是三极管的输入特性和输出特性曲 线。在此以共射极电路大致介绍一下其 特性曲线。
1、输入特性
输入特性是指当集电极与发射极之间 的电压VCE为某一常数时，输入回路中加 在三极管基极与发射极之间的电压VBE与 基极电流iB之间的关系曲线。 2、输出特性
三极管介绍
梅小俊
半导体三极管是通过一定的工艺，将 两个PN结结合在一起的器件。半导体三 极管是一种电流控制器件，即通过基极电 流或发射极电流去控制集电极电流。三极 管的放大作用主要依靠它的发射极电流能 够通过基区传输，然后到达集电极而实现 的。为了保证这一个传输过程，一方面要 满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要 远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很 小；另一方面要满足外部条件，即发射结 要正向偏置、集电结要反向偏置。
4、用复合管代用高β值的三极管。用2只 三极管作适当的连接即可完成单管的功能，并 能提高放大倍数。复合管的β值为两管β值的 乘积，即β=β1×β2 。2只管子可以是同一种 导电类型，也可以是不同的导电类型。在维修 时，若用复合管来代用单管，线路一般要重新 调整偏置。
半导体三极管(BJT)
3.1 半导体三极管（BJT ）3.1.1 BJT 的结构简介：半导体三极管有两种类型：NPN 型和PNP 型。
结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。
3.1.2 BJT 的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
1. 内部载流子的传输过程发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子（以NPN 为例）。
以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管，或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
2. 电流分配关系3. 三极管的三种组态 共发射极接法：发射极作为公共电极，用CE 表示。
共基极接法：基极作为公共电极，用CB 表示。
共集电极接法：集电极作为公共电极，用CC 表示。
载流子的传输过程ααββ-=⨯=1B C i i EB i i ⨯-=)1(αEC i i ⨯=α4. 放大作用综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。
实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。
3.1.3 BJT 的特性曲线1. 输入特性曲线const V BE B CE V f i ==|)(。
(1) 当V V CE0=时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。
(2) 当V V CE 1≥时，V V V V BE CE CB 0>-=，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的V BE 下，I B 减小，特性曲线右移。
(3) 输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区。
2. 输出特性曲线放大区：v CE = 0V v CE ≥ 1VBJT 的三种组态consti CE C B V f i ==|)(i C平行于v CE轴的区域，曲线基本平行等距。
半导体三极管PPT课件
2、输出特性曲线
（4）关于输出特性曲线的结论：
偏置 条件
（NPN）
①三极管各工作状态下，三个电极的电位关系
截止状态 发射结反偏 集电结反偏
VB≤VE
放大状态
发射结正偏 集电结反偏 VC＞VB＞VE
饱和状态
发射结正偏 集电结正偏 VB＞VE，VB＞Vc
（PVE
VB＜VE，VB＜VC
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（2）输出特性曲线测试电路： ①测试步骤： 每一个IB对应一条IC-VCE曲线，通过调节RP1可以得 到很多个IB 的值，相应地得到很多条IC-VCE曲线。 所以，三极管的输出特性曲线是一族曲线。
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（3）输出特性曲线测试结果： ①截止区。（非线性区） 偏置条件：发射结反偏或零偏，集电结反偏。 特点：三极管处于截止状态。IB=0，IC=ICEO≠0， ICEO为穿透电流。截止区越小，管子性能越好
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（2）输出特性曲线测试电路： ①测试步骤：
比如：滑动RP1,使IB 固定为0 ，再调节RP2让VCE从0开始增 加，记下相应的IC值。得到IB =0A这一条输出特性曲线。
再比如：滑动RP1,使IB固定为40uA，再调节RP2让VCE从0开 始增加，记下相应的IC值。得到IB =40uA这一条输出特性曲线。
NO.1 三极管的特性曲线
1、输入特性曲线
（2）输入特性曲线测试电路： ①测试步骤：
比如：滑动RP2,使VCE固定为1V，再调节RP1让VBE从0开始增加， 记下相应的IB值，得到VCE=1V这一条输入特性曲线。
再比如：滑动RP2,使VCE固定为3V，再调节RP1让VBE从0开始增 加，记下相应的IB值，得到VCE=3V这一条输入特性曲线。
3.1 半导体三极管(BJT)解析
输出特性曲线的三个区域
截止区：特征－IC接近零 该区域相当iB=0的曲线下方。 此时，发射结反偏或正偏电压很小， 集电结反偏。
载流子的传输过程
（2）基极电流传输系数
inC 传 输 到 集 电 极 的 电 流 即 为电流放大系 设 iE 发射极注入电流 数，与管子的结构尺 寸和掺杂浓度有关， iC 一般 = 0.90.99 通常 i >> I 有
nC CBO
iE
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
i
B
vBE - e VBB
b +
c+
iC
vCE
VCC
共射放大电路 vCE = 0V vCE 1V
3.1.3 BJT的特性曲线
(3) 输入特性曲线分为三个部分
①死区 ②非线性区 ③线性区
3.1.3 BJT的特性曲线
2. 共射电路输出 特性曲线 iC=f(vCE) iB=const
饱和区：特征－IC明显受VCE控制 该区域内，一般VCE＜0.7V(硅管)。 即处于发射结正偏，集电结正偏 或反偏电压很小。 放大区：特征－IC平行于VCE轴 该区域内，曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集电结反偏。
3.1.1 BJT简介
2. 两种BJT类型NPN型和PNP型及其符号
两种类型的三极管
3. BJT制造工艺：合金法、扩散法
3.1.1 BJT简介
4. BJT的分类
• 按材料：硅三极管、锗三极管
• 按用途：高频管、低频管、功率管、开关管
• (国标) ：国产三极管的命名方案
BJT的外形图
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
一组公式
发射区杂质浓度远 大于基区杂质浓度， 且基区很薄。
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半导体三极管
称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出 npn
与pnp三极管的电路符号，发射极特别被标出，箭号所指的极为
n型半导体，和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时，两个
pn接面都会形成耗尽区，将中性的p型区和n型区隔开。
pnp和npn三极管的结构及其示意图
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关，工作区间也依
偏压方式来分类，这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”（forward active），在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压，而BC极间的pn接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图2(a）为一pnp三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的空乏区由于正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，
射极的空穴会注入到基极，基极的电子也会注入到射极；而BC
接面的耗尽区则会变
宽，载体看到的位障变大，故本身是不导通的。
图2(b）画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情形下，空穴和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢？其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例，射极的空穴注入
基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极方向扩散，同时也被电子复合。
当没有被复合的空穴到达BC
接面的耗尽区时，会被此区内的电场加速扫入集电极，空穴在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点，形成集电极电流IC。
IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入空穴复合部分的电子流IBrec，与
由基极注入射极的电子流InBE（这部分是三极管作用不需要的
部分）。
InB E在射极与与电洞复合，即InB E=IErec。
pnp三
极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地在图3(a）中看出。