双极型晶体管特性
双极功率晶体管与场效应晶体管的比较
双极功率晶体管与场效应晶体管的比较导言：在电子元件领域，功率晶体管被广泛应用于功率放大和开关电路中，而双极功率晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应晶体管（Field-Effect Transistor，FET）是其中两种常见的类型。
本文将对这两种晶体管进行比较，包括工作原理、特性和应用等方面。
一、工作原理1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管是一种三层晶体管，由两个PN结组成。
在工作过程中，控制电流被注入基极结，通过基极电流来控制负载电流。
当基极电流达到一定的阈值，集电极-发射极之间的电流就会增加。
它可以工作在放大模式和开关模式下。
2. 场效应晶体管：场效应晶体管是一种由栅、源和漏三个极端组成的四层结构。
其中，源极和漏极之间通过栅极电压控制电流流动。
当栅极电压改变时，导电层的宽度也会发生变化，从而影响了电流流动。
它可分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极性晶体管）两大类。
二、特性比较1. 工作频率：双极功率晶体管由于涉及较多的电子动量传递过程，因此其最高工作频率相对较低，一般在几百MHz到几十GHz之间。
而场效应晶体管由于操作时只涉及电场效应，因此可实现更高的工作频率，达到几十GHz以上。
2. 控制电流：双极功率晶体管需要基极电流来激活，并且在工作过程中需要消耗一定的功率。
而场效应晶体管的控制电流非常小，在无功耗的情况下可以实现更高的效率。
3. 输入电阻和噪音：双极功率晶体管具有相对较低的输入电阻，因此主要用于对输入电阻较高的传感器和信号源进行放大。
而场效应晶体管具有非常高的输入电阻，适用于对电阻要求较低的应用，例如放大信号源。
4. 开关特性：双极功率晶体管在开关模式下对负载电流的响应速度非常快，具有较高的开关速度。
而场效应晶体管需要时间来响应并建立沟道，其开关速度相对较慢。
三、应用领域1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管广泛应用于音频放大器、功率放大器、调制器、开关电源等领域。
双极型晶体管介绍
IL---光电流或稳流二极管极限电流
ID---暗电流
IB2---单结晶体管中的基极调制电流
IEM---发射极峰值电流
IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流
IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流
ICM---最大输出平均电流
IFMP---正向脉冲电流
温度每升高10时，增加约一倍。硅管的比锗管的小得多，硅管比锗管受温度的影响要小。
温度对输入特性的影响：温度升高，正向特性将左移。
温度对输出特性的影响：温度升高时增大。
光电三极管：依据光照的强度来控制集电极电流的大小。
暗电流ICEO：光照时的集电极电流称为暗电流ICEO，它比光电二极管的暗电流约大两倍；温度每升高25，ICEO上升约10倍。
Cjo---零偏压结电容
Cjo/Cjn---结电容变化
Cs---管壳电容或封装电容
Ct---总电容
CTV---电压温度系数。在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比
CTC---电容温度系数
Cvn---标称电容
IF---正向直流电流（正向测试电流）。锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流
RE---外接发射极电阻（外电路参数）
RB---外接基极电阻（外电路参数）
Rc ---外接集电极电阻（外电路参数）
RBE---外接基极-发射极间电阻（外电路参数）
RL---负载电阻（外电路参数）
RG---信号源内阻
2n2222晶体管参数
2n2222晶体管参数2N2222晶体管是一种常用的晶体管型号，具有许多重要的参数和特性。
本文将对2N2222晶体管的参数进行详细介绍，并探讨其在电子领域的应用。
2N2222晶体管是一种NPN型的双极性晶体管，广泛应用于放大和开关电路中。
它的主要参数包括最大集电极电压（Vceo）、最大集电极-基极电压（Vcbo）、最大基极-发射极电压（Vebo）、最大集电极电流（Ic）、最大功耗（Pd）等。
最大集电极电压（Vceo）是指在特定条件下，晶体管集电极和发射极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大集电极电压一般为30伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电压不应超过30伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大集电极-基极电压（Vcbo）是指在特定条件下，晶体管集电极和基极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大集电极-基极电压一般为60伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极-基极电压不应超过60伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大基极-发射极电压（Vebo）是指在特定条件下，晶体管基极和发射极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大基极-发射极电压一般为5伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，基极-发射极电压不应超过5伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大集电极电流（Ic）是指晶体管集电极上的最大电流。
对于2N2222晶体管，其最大集电极电流一般为800毫安。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电流不应超过800毫安，否则可能会损坏晶体管。
最大功耗（Pd）是指晶体管可以承受的最大功率。
对于2N2222晶体管，其最大功耗一般为500毫瓦。
这意味着在使用2N2222晶体管时，功率不应超过500毫瓦，否则可能会损坏晶体管。
2N2222晶体管具有许多优点，例如体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等。
因此，它被广泛应用于放大电路、开关电路、振荡电路等各种电子设备中。
特别是在低频放大和开关电路中，2N2222晶体管通常是首选的元件之一。
第2章双极型晶体管及其特性
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(3)当uCE在0~1V之间时，随着uCE的增加，曲线右 移。特别在0< uCE ≤UCE(sat)的范围内，即工作在饱和区 时，移动量会更大些。
确定了 值之后，由式(2–1)、(2–2)可得
ICIB(1)ICBO IBICEO
(2–3a)
IE(1)IB(1)ICBO (1)IBICEO(2–3b)
IBIEIC
(2–3c)
式中：
ICEO(1)ICBO
(2–4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB 式(2–5)是今后电路分析中常用的关系式。
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2–1–2 由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部
载流子传输形成的电流之间有如下关系：
IE IEN IBN ICN IB ICN ICBO IC ICN ICBO
(2–1a) (2–1b)
(2–1c)
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IC
IE
uB常数
(2–11)
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由于ICBO、ICEO都很小，在数值上β≈ ,α≈
应当指出，β值与测量条件有关。一般来说，在iC 很大或很小时，β值较小。只有在iC不大、不小的中间 值范围内，β值才比较大，且基本不随iC而变化。因此， 在查手册时应ห้องสมุดไป่ตู้意β值的测试条件。尤其是大功率管更
。
现在你正浏览到当前第二十三页，共一百九十九页。
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管工作原理双极型晶体管（BJT）是一种常见的电子器件，其工作原理基于PN结的导电特性。
BJT有三个电极，分别是基极（base）、发射极（emitter）和集电极（collector）。
BJT是一种由两个PN结组成的三层结构，有两种类型：NPN型和PNP型。
NPN型的BJT中，基极是P型半导体，发射极是N型半导体，集电极是P型半导体。
PNP型的BJT中，基极是N型半导体，发射极是P型半导体，集电极是N型半导体。
当正向偏置施加在PN结上时，使得发射结正向偏置而集电结反向偏置。
这导致基区中的载流子浓度增加，使得基区变得导电。
当在基极-发射极之间施加一个小的输入电压时，基区中的浓度变化，导致发射极-基极电流（IE）的变化。
根据BJT的放大特性，这个微小的输入电流变化将导致集电极-发射极电流（IC）的大幅度变化。
因此，BJT可以作为电流放大器使用。
通过控制基极-发射极电流，可以得到更大的集电极-发射极电流。
这使得BJT适用于放大和开关电路。
在放大器中，输入信号通过调节基极-发射极电流来放大输出信号。
在开关电路中，可以在集电极-发射极之间形成开关效应。
需要注意的是，BJT的工作原理受到PN结正向偏置、反向偏置和饱和的影响。
在正常工作区域内，BJT是活跃的，并能放大电信号。
然而，当发射极-基极电流超过一定限制时，BJT会进入饱和区，导致性能下降。
总结起来，双极型晶体管的工作原理是通过控制基极-发射极电流来放大集电极-发射极电流。
这使得BJT成为一种重要的电子元件，在电路中广泛应用于放大和开关的功能。
双极性和场效应晶体管的比较
双极性和场效应晶体管的比较双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）是两种常见的半导体器件，它们在电子领域中扮演着重要的角色。
尽管它们都有广泛的应用，但这两种器件在结构、工作原理和性能方面存在一些根本差异。
本文将对双极性晶体管和场效应晶体管进行比较。
首先，我们来看看双极性晶体管。
它由三个掺杂不同的半导体区域组成：发射区、基区和集电区。
双极性晶体管的工作基于电流的控制，通过控制基极电流来调节集电极的电流。
该器件有三个接线管脚：发射极、基极和集电极。
双极性晶体管的主要优点是其高电流放大倍数和其可靠性。
然而，它的主要局限性在于其较高的功耗和较慢的开关速度。
与之相比，场效应晶体管采用一种不同的工作原理。
它是由掺入源、漏和栅的半导体层组成。
场效应晶体管的特点是它基于电场的控制，通过调节栅电压来控制漏极电流。
与双极性晶体管不同，场效应晶体管有四个引脚：源极、栅极、漏极和衬底。
场效应晶体管的主要优点是其低功耗和高开关速度。
但是，与双极性晶体管相比，场效应晶体管的电流放大倍数较低。
双极性晶体管和场效应晶体管在实际应用中的差异也是明显的。
由于双极性晶体管的高电流放大倍数，它通常用于需要较高电压和电流放大的应用，如音频放大器和功率放大器。
而场效应晶体管则常用于需要低功耗和高速开关的应用，如计算机处理器和数字电路。
此外，双极性晶体管和场效应晶体管有不同的耐压能力。
双极性晶体管通常具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
而场效应晶体管的耐压能力较低，它是根据材料和尺寸决定的，因此在高电压应用中需要格外小心。
总的来说，双极性晶体管和场效应晶体管各有优劣。
选择合适的器件取决于所需的应用和性能要求。
双极性晶体管在高功率放大方面具有优势，而场效应晶体管则在低功耗和高速开关方面更加适用。
对于工程师和设计师来说，充分了解这两种器件的特点和优劣势将对正确选择和应用至关重要。
综上所述，双极性晶体管和场效应晶体管都是重要的半导体器件，它们在电子领域中有着广泛的应用。
双极性晶体管-BJT瞬时特性与功率特性
对应的等效电路：
b ib e hre·vce hie hoe hfe·ib ic
c
e
进行小信号分析，是关心四个参数的确定。如果用分析BJT直流特性的 方法，分析各区载流子浓度的变化，考虑各种效应，会使得结果非常复 杂，几乎没有使用的价值； 而且，这四个参数不是固定的值，而是随着工作点和工作频率的变化而 变化，物理上，与器件的结构参数的关系也不清晰。
双极晶体管——BJT的瞬时特性和功率特性
2. 频率特性－混合π模型及参数: 混合π模型是当前普遍采用的一种模型，有以下优点： · 在给定的工作点，在一定的频率范围内，等效电 路各元件的参数是常数； · 等效的元件同器件的物理结构之间的关系直观， 容易理解其物理意义； · 模型参数与工作点的关系直观； · 容易得出模型参数随温度的关系； 混合π模型得到了广泛的应用。
C DC =
' ' ' 一般情况下，在VBE 恒定时，QE ， 则： << QB QDE ≈ QB
C DE =
' ∂QB |V =const . ∂VBE BC
双极晶体管——BJT的瞬时特性和功率特性
利用准静态假设，和电荷控制方程：
' QB =τB IC
C DE =
' ∂QB ∂I ∂τ B = τ B C + IC ∂VBE ∂VBE ∂VBE
对于基区的渡越时间，前面已讨论。需要指出的是：由于载流子再通 过BC结势垒区时的速度一定是有限的，就象讨论大电流特性一样。一 次在WB处的少子浓度不再是零，为了维持设定的工作电流密度，Q’B 多出了一部分电荷∆ Q’B ，如下图中的阴影部分。这样就引入了另外一 部分延迟∆τb 。
忽略基区复合时的结果； 忽略发射效率的宽、均匀基区BJT；
双极型晶体管和三极管
双极型晶体管和三极管双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和三极管（Field-Effect Transistor，FET）都是广泛用于电子设备中的半导体器件，用于放大电信号、开关电路和其他电子应用。
它们在工作原理和结构上有一些显著的差异。
双极型晶体管（BJT）：结构：BJT有三个区域，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
BJT主要分为NPN型和PNP型两种。
工作原理：BJT的工作基于少数载流子在不同区域的运动。
在NPN型BJT 中，电流由发射极注入基极，再由基极注入集电极。
在PNP型中则相反。
这种少数载流子的注入和扩散导致了电流的放大。
放大特性：BJT可以提供较高的电流放大，适用于放大信号的应用。
它的输出特性受到输入信号的影响，因此是一种双极性的放大器。
三极管（FET）：结构：FET有源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）三个区域。
主要分为N型场效应晶体管（N-channel FET）和P型场效应晶体管（P-channel FET）。
工作原理：FET的工作基于电场效应。
通过调节栅极电压，可以控制源漏间的电流。
在N-channel FET中，电子在源漏之间移动；在P-channel FET中，空穴在源漏之间移动。
放大特性：FET对输入信号的响应主要取决于电场控制，因此它在放大信号时不受输入信号的影响，是一种单极性放大器。
比较：电流控制vs 电场控制：BJT是电流控制器，其输出电流受到输入电流的控制。
而FET是电场控制器，其输出电流受到输入电压的影响。
放大类型：BJT是双极型放大器，对正负信号都能放大。
FET是单极型放大器，主要放大正信号或负信号。
输入电阻：BJT的输入电阻相对较低，而FET的输入电阻相对较高。
应用：BJT广泛用于模拟电路、功率放大器等领域，而FET在数字电路、高频应用等方面更为常见。
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②. uCE一定而 iB增大时，iC基本不变。 0
饱和区β值比放大区小得多,甚至β→0。
临界饱和线 iC/ m A u u CE＝ BE I B＝ 40 A
放
30 A
大
20 A
区
10 A
0 A
2
4 u CE/V
管子饱和时，ce间的电压称为饱和压降，记作UCE(sat), 其值很 小，深饱和时约为0.3~0.5V。
双极型晶体三极管 特性曲线
西电丝绸之路云课堂
孙肖子
-. 共发射极输出特性曲线--输出电流与输出电压的关系
iC f (uCE ) iB 常数
RB U BB
＋ RC
iC mA
－
iB
mA
＋
U ＋
CC
uBE V －
V uCE
－
iC/m A
uCE = uBE
4
临界饱和线
40 A
饱 3
和 区2
1
0
放 IB= 30 A
⑵.饱和状态（ iB>0，uCE < uBE，即e结、c结均正偏） 特点：①. iC不受iB控制; ②. 三个电极间的电压很小，相当短路，各极电 流主要由外电 路决定。
⑶.截止状态（ iB<0，uCE≥uBE，即e结、c 结均反偏） 特点：①. iC≈iB≈iE≈0 。 ②. 三个电极间相当开路，各极电位主要由外电 路决定。
UCE
uCE
Wb
E
基
区
C
C结
Wb
2. 饱和区
条件： e结正偏，c结正偏（uCE<uBE即临界饱和线的左侧）。
特点： iC不受iB控制，表现为不同iB 的曲线在饱和区汇集。
由于c结正偏，不利于集电区收集
4
电子，同时造成基区复合电流增
饱3
大。因此：
和
①. iB一定时， iC的数值比放大时小； 区 2 1
i B /A
90 60 30
u 0
0.5 0.7 0.9 BE/V
UBE(on)
(3)当uBE<0时，晶体管截止，iB为反向电流。若反向电 压超过某一值时，e结也会发生反向击穿。
三. 转移特性(输出电流ic与输入电压uBE的关系)
uBE
iC f (uBE ) iE IS (e UT 1)
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反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
②. uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现为iB一 定而uCE增大时，曲线仅略有上翘（iC略有增大）。
• 原因：基区宽度调制效应（Early iC
效应）或简称基调效应 IBQ
• 由于基调效应很微弱，uCE
在很大范围内变化时IC基本不
变。因此，当IB一定时, 集电极电流 具有恒流特性。
即iB有很小的变化量ΔIB
时，iC就会有很大的变化 量ΔIC。
iC/m A
uCE = uBE
4
I B ＝ 40 A
放
30 A
3
IC
大
} 20 A
IB
2
为此，定义共发
1
射极交流电流放大系数：
区
10 A
0 A I B ＝－ I CBO
0
IC
I B
uCE 常数
5
10
15 u C E / V
晶体管的三种工作状态，在实际中各有应用：
在构成放大器时，晶体管应工作在放大状态；
用作电子开关时，则要求工作在饱和、截止状态。 即c极端和e极端之间等效为一受b极控制的 开关，如图所示。
当管子饱和时，相当开关闭合；
当管子截止时，相当开关打开。
c
Oc
b
b
O
e
Oe
双极型晶体三极管特性曲线
谢谢收看和听讲, 欢迎下次再相见!
大
20 A
10 A
区
0 A IB ＝－I CBO
5
10
15
截止区
uCE/V
在输出特性曲线上可分为三个工作区，分止和饱和状态。
1. 放大区
条件：e 结正偏（IB > 0），c 结反偏（uCE≥uBE）。 特点：
①.基极电流iB对集电极 电流iC有很强的控制作用，
共射输入特性曲线是以uCE为参变量时，iB与uBE间的关系曲线，即
iB f (uBE ) uCE常数
(1) uBE iB
(2) uCE增大时曲线基本重合,在uCE≥1V的条 件下，正向特性存在导通或死区电压UBE(on)
UBE(on) ≈ 0.6V--0.7V，硅管， UBE(on) ≈0.1V---0.3V，锗管
b IB RB
U BB
c
IC
I CN
N RC
I BN
P
15V
IEN N+ UCC
e IE
综上所述，晶体管是一种非线性导电器件，有三个工 作区，对应三种不同的工作状态：
⑴.放大状态（iB>0，uCE≥uBE，即e结正偏，c 结反偏） 特点：①.iC受iB控制，即IC= IB或△IC= β△ IB ②. IB一定时，iC具有恒流特性。
3. 截止区
条件：e结和c结均处于反偏。
特点：三个电极上的电流均为反向电流，相当极间开路。
i C
/m
A
4
3
30 A
放
20 A
2
大
10 A
1
区
0 A i B＝－ICBO
0
5
10
15 u C E /V
截止区
对大功率管，由于ICEO很大，此时，为确保管子截止，e结 必须反偏。
二、共发射极输入特性曲线===输入电流iB与输入电压uBE的关系