半导体三极管讲解
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
三级管电路工作原理及详解
三级管电路工作原理及详解一、引言三极管是一种常用的半导体器件，广泛应用于各种电路中。
它具有放大信号、开关控制和稳压等特性，是现代电子设备中不可或缺的元件之一。
本文将深入探讨三极管电路的工作原理和详解，以帮助读者更好地理解和应用三极管。
二、三极管基本概述三极管是由三个不同掺杂的半导体材料组成，常用的有NPN型和PNP型两种。
其中，NPN型三极管中央是N型半导体，两侧是P型半导体；PNP型三极管中央是P型半导体，两侧是N型半导体。
三极管的结构决定了它具有双向导通的特点。
三、三极管的工作原理3.1 NPN型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加正向电压。
–发射极和基极之间形成正向偏压。
–发射极注入少量电子到基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极和基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的增加，形成放大效应。
3.2 PNP型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加负向电压。
–发射极和基极之间形成负向偏压。
–发射极抽取少量电子从基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极与基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的减小，形成放大效应。
四、三极管的应用三极管由于其特性，在电子电路中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景： 1. 放大器：使用三极管可以放大微弱的信号，使之变得可用于其他电路。
2. 开关控制：三极管可以作为开关，控制电路的通断。
3. 稳压器：利用三极管的特性，可以设计稳压电路，保持输出电压的稳定性。
4. 正弦波发生器：三极管可以用于正弦波发生器的设计，产生各种频率的信号。
五、三极管的优缺点5.1 优点•体积小、重量轻，便于集成和组装。
•功耗低，效率高。
•放大范围宽，稳定性好。
半导体三极管及放大电路基础知识讲解
半导体三极管及放大电路基础知识讲解第一节学习要求第二节半导体三极管第三节共射极放大电路第四节图解分析法第五节小信号模型分析法第六节放大电路的工作点稳固问题第七节共集电极电路第八节放大电路的频率响应概述第九节本章小结第一节学习要求〔1〕把握差不多放大电路的两种差不多分析方法--图解法与微变等效电路法。
会用图解法分析电路参数对电路静态工作点的阻碍和分析波形失真等；会用微变等效电路法估算电压增益、电路输入、输出阻抗等动态指标。
〔2〕熟悉差不多放大电路的三种组态及特点；把握工作点稳固电路的工作原理。
〔3〕把握频率响应的概念。
了解共发射极电路频率特性的分析方法和上、下限截止频率的概念。
第二节半导体三极管〔BJT〕BJT是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件，由于PN结之间的相互阻碍，使BJT表现出不同于单个 PN结的特性而具有电流放大，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。
本节将围绕BJT什么缘故具有电流放大作用那个核心问题，讨论BJT的结构、内部载流子的运动过程以及它的特性曲线和参数。
一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管，它的种类专门多。
按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；依照结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。
但从它们的外形来看，BJT 都有三个电极，如图3.1所示。
图3.1是NPN型BJT的示意图。
它是由两个 PN结的三层半导体制成的。
中间是一块专门薄的P型半导体(几微米~几十微米)，两边各为一块N型半导体。
从三块半导体上各自接出的一根引线确实是BJT的三个电极，它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。
尽管发射区和集电区差不多上N型半导体，然而发射区比集电区掺的杂质多。
在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的大，这从图3.1也可看到，因此它们并不是对称的。
二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的差不多条件：发射结正偏、集电结反偏。
第03章-半导体三极管及放大电路基础
退出
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。
退出
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
退出
(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
退出
(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。
退出
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
第5章 三极管及基本放大电路半导体三极管是一种最重要的半导体器件。
它的放大作用和开关作用促使电子技术飞跃发展。
场效应管是一种较新型的半导体器件，现在已被广泛应用于放大电路和数字电路中。
本章介绍半导体三极管、绝缘栅型场效应管以及由它们组成的基本放大电路。
5.1 半导体三极管半导体三极管简称为晶体管。
它由两个PN 结组成。
由于内部结构的特点，使三极管表现出电流放大作用和开关作用，这就促使电子技术有了质的飞跃。
本节围绕三极管的电流放大作用这个核心问题来讨论它的基本结构、工作原理、特性曲线及主要参数。
5.1.1 三极管的基本结构和类型三极管的种类很多，按功率大小可分为大功率管和小功率管；按电路中的工作频率可分为高频管和低频管；按半导体材料不同可分为硅管和锗管；按结构不同可分为NPN 管和PNP 管。
无论是NPN 型还是PNP 型都分为三个区，分别称为发射区、基区和集电区，由三个区各引出一个电极，分别称为发射极（E ）、基极（B ）和集电极（C ），发射区和基区之间的PN 结称为发射结，集电区和基区之间的PN 结称为集电结。
其结构和符号见图5-1，其中发射极箭头所示方向表示发射极电流的流向。
在电路中，晶体管用字符T 表示。
具有电流放大作用的三极管，在内部结构上具有其特殊性，这就是：其一是发射区掺杂浓度大于集电区掺杂浓度，集电区掺杂浓度远大于基区掺杂浓度；其二是基区很薄，一般只有几微米。
这些结构上的特点是三极管具有电流放大作用的内在依据。
（a ） (b)图5-1 两类三极管的结构示意图及符号基极BT C EBT C EB基极B发射极E发射极E集电极C集电极C N 集电区P 基区 N 发射区P集电区 N 基区 P 发射区5.1.2 三极管的电流分配关系和放大作用现以NPN 管为例来说明晶体管各极间电流分配关系及其电流放大作用，上面介绍了三极管具有电流放大用的内部条件。
为实现晶体三极管的电流放大作用还必须具有一定的外部条件，这就是要给三极管的发射结加上正向电压，集电结加上反向电压。
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。
三极管PPT教学讲义
收集 载流
基区的少数载流子——ICBO
子
VBB
VCC
电流分配与控制 IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP IEN=ICN+ IBN 且有ICN>>IBN IC=ICN+ ICBO
IB=IEP+ IBN－ICBO
IE =IC+IB
VBB
VCC
电流分配与控制
• 使晶体管具有电流分配与控制能力的两个重要条件
– ③集电结对非平衡载流子的收集作用漂移为主
4.1.3 三极管各电极的电流关系
集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系定义:
ICN/IE
称为共基极直流电流放大系数。
表示集电极收集到的电子电流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 。
BJT 结构
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,发射载流子 集电区掺杂浓度低,且集电结面积大,收集载流子 基区得很薄,控制载流子分配,其厚度一般在几个微米至几十
个微米.
+
BJT的三种组态
CB Common Base ：共基极,基 极为公共电极
CE Common Emitter ：共发射极, 发射极为公共电极
强,IC增大. JC和JE都正偏, VCES约等于0.3V,
ic VCE=VBE
饱
6和 放
区 4
大
区
2
IC< IB 0
饱和时c、e间电压记为VCES,深 度饱和时VCES约等于0.3V.
截止区
246
常用电子元器件系列知识培训——三极管篇
电子元器件系列知识--三极管晶体三极管的结构和类型晶体三极管，是半导体全然元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距特别近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三局部，中间局部是基区，两侧局部是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分不为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结喊发射结，集电区和基区之间的PN结喊集电极。
基区特别薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
三极管的封装形式和管足识不常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引足的排列方式具有一定的规律，如图关于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引足构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为ebc；关于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引足朝下放置，那么从左到右依次为ebc。
目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管足的排列不尽相同，在使用中不确定管足排列的三极管，必须进行测量确定各管足正确的位置，或查寻晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。
晶体三极管的电流放大作用晶体三极管具有电流放大作用，事实上质是三极管能以基极电流微小的变化量来操纵集电极电流较大的变化量。
这是三极管最全然的和最重要的特性。
我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β〞表示。
电流放大倍数关于某一只三极管来讲是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
晶体三极管的三种工作状态截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失往了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
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进入P区的RB电子 少 空穴部复分合与V，基BB形区成的
I EN
E
电流IBN ，多数 扩散到集电结。
集电结反偏， 有少子形成的
反向电流ICBO。B
RB
VBB
C
I ICBO CN N
P
IBE
N
I EN
E
从基区扩 散来的电 子作为集 电结的少
子，漂V移CC
进入集电 结而被收 集，形成 ICN。
IC=ICN+ICBO ICN C
于哪个区？
IB B C
RC
VCE
RB VBE E
VBB
VCC
ICS临界饱和电流：
ICS
VCC VCES RC
VCC RC
12 2mA 6
当VBB =-2V时： IB=0 ， IC=0 Q位于截止区
例：
IC
=50， VCC =12V，
RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位
60A 40A
20A IB=0 9 12 vCE(V)
4
（NPN）
VBE <0.7V 3
（PNP）
VBE >-0.7V
2
iC(mA )
此1区00域A中 :
ivBB=E80<0,i死CA=区IC电EO, 压，60称A为截 止区40。A
1
20A
iB=0
3 6 9 12 vCE(V)
共射输出特性演示
输出特性三个区域的特点:
I CEO (1 )I CBO
1
注意: 1、只有三极管工作在放大模 式，上述基本关系式才成立
2、上述电流分配基本关系式与 组态无关
3、在一定的电流范围内，与
为间成常线数性，控则制IC与关I系E，。IC与IB之
三、特性曲线（共射电路）
输入特性曲线
输出特性曲线
iB
b
+
i B f (v BE ) |vCE 常 数
三种连接方式
共发射极接法、共集电极接法、共基极接法
IB B
E
IC C
E
IB B
C
IE
IE
IC C
EE
CB
B
无论哪种连接方式，要使BJT有放大作用，都必须 保证发射结正偏、集电结反偏，其内部的载流子传 输过程相同。
电流传输方程
IC IB ICN ICBO IBN ICBO ICN IBN IE
于哪个区？ VBB =2V时：
IB B C
RC
VCE
RB VBE E
VBB
VCC
IB
VBB VBE RB
2 0.7 70
0.019mA
IC IB 50 0.019mA 0.95mA
IC< ICS (2mA) ， Q位于放大区。
例： =50， VCC =12V，
RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？
IC
IB B C
RC
VCE
RB VBE E
VCC
VBB
VBB =5V时:
IB
VBB VBE RB
5 0.7 70
0.061mA
IC IB 50 0.061mA 3.05mA
IC> ICS(2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和
IB 已不是的关系）
四、主要参数
1. 电流放大倍数
vCE 1V
若忽略vCE的影 响，三极管的
输入端可近似
用二极管表示
40
工作压降：
20
硅管vBE0.6~0.7V
0.4 0.8
vBE(V)
锗管vBE0.2~0.3V
2.输出特性曲线 iC f (vCE ) |iB 常数
此区域满4 足IC=IB 称为线性3 区（放大 区）。 2
iC(mA )
当VCE大于一 定的1数00值A时， IC只与IB有关， IC=8I0B。A
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。
即： iC=iB , 且 IC = IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
即：vCEvBE ， iB>iC，vCES0.3V
(3) 截止区： vBE< 死区电压， iB=0 ， iC=ICEO 0
例：
IC
=50， VCC =12V，
RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位
vB_E
e
iC f (vCE ) |iB 常 数
iC c
+
vCE
_
e
IB
A
RB
V VBE
IC mA
VCC V VCE
VBB
实验线路
1.输入特性曲线 iB f (v BE ) |vCE 常 数
vCE =0.3V vCE=0V
IB(A)
80
60
结论：三极管输入特性与 二极管相似,但vCE增大时， 曲线略向右移
集电区： 面积较大
B
基极
C 集电极
N P N
E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
C 集电极
集电结
N
B
P
基极
N
发射结
E
发射极
二、 电流放大原理
基区空穴
C
向发射区
发射结正偏，
的扩散电
发射区电子
流IEP可 忽略。
B
I I EP
BN
N 不断向基区
扩散，形成
P 发射V结C电C 子 N 扩散电流IEN。
IB=IBN-ICBOIBN B IB
RB VBB
I ICBO CN N
P
IBN
N
I EN
E IE
VCC
IE IEN IBN ICN
内部载流子传输过程演示
电路符号
NPN C
IB
IC
B
IE
箭头方向表 示发射结加
E
正偏时的实
际电流方向
PNP C
IB
IC
B IE
E
晶体三极管又称双极性器件，是电流控制型 器件，其主要作用是放大电信号。
共射直流电流放大倍数：
IC
IB
共基极直流电流放大倍数:
___
ICBiblioteka IE工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流
上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集 电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：
IC IB
一般可以认为
共基极交流电流放大系数定义为：
IC IE
1
2.集-基极反向截止电流ICBO
ICN与IBN之比称为共射直流电流放大倍数
ICN IC ICBO IC
IBN IB ICBO I B
ICN与IE之比称为共基极直流电流放大倍数
ICN
IE
a
1 a
因 ≈1, 所以 >>1
电流传输方程
IE IC IB
I C aI E I CBO
I C I B I CEO
60A
40A
1
（NPN）
VBE 0.7V VCE >0.3V
（PNP） 3
VBE - 0.7V VCE <-0.3V
20A IB=0
6 9 12 vCE(V)
4
（NPN） 3
VBE 0.7V
VCE <0.3V 2
（PNP）
VBE -0.7V 1
VCE >-0.3V
iC(mA ) 36
此区域中vCEvBE, 集电结正偏， iB>iC，1v0C0E0A.3V 称为饱和80区A。