晶体三极管输入特性分析与极性判断
晶体管的输入输出特性曲线详解
晶体管的输入输出特性曲线详解届别系别专业班级姓名指导老师二零一二年十月晶体管的输入输出特性曲线详解学生姓名：指导老师：摘要：晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP 型晶体管。
依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。
晶体管的性能可以有三个电极之间的电压和电流关系来反映，通常称为伏安特性。
生产厂家还给出了各种管子型号的参数也能表示晶体管的性能。
利用晶体管制成的放大电路的可以是把微弱的信号放大到负载所需的数值晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。
晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。
由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。
晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。
关键字：晶体管、输入输出曲线、放大电路的静态分析和动态分析。
【Keywords】The transistor, the input/output curve, amplifying circuit static analysis and dynamic analysis.一、晶体管的基本结构晶体三极管，是半导体基本元器件之一，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很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图1-1(a)、(b)所示。
从三个区引出相应的电极，发射极，基极，集电极，各用“E”（或“e”）、“B”(或“b”)、“C”(或“c”)表示。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，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。
三极管的判断方法
三极管的判断方法一，三极管类型1. 先判定基极b(一般中间的就是)：先假定一个管脚是b，把红表笔接这个b，用黑表笔分别接触另两个管脚，测得或者都是高阻值时，说明假定正确。
2.因为红表笔实际是表电源的负极，所以当测得都是低阻值时，b是N型材料，两端是P型材料，就是PNP型。
3.所以当测得都是高阻值时，b是P型材料，两端是N型材料，就是NPN型。
4.我们一般可以容易找到基极b，但另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO 的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管，用手指捏住b极与假设的c极，管脚间利用我们的手指充当电阻的作用，用黑表笔接假设的c 极，红表笔接假设的e极，万用表打到*1K档测量两极间的电阻Rce；之后将假设的c ,e极对调再测一次。
虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
(2) 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c。
4.直流放大倍数的hFE的测量：先转动开关至晶体管调节Adj位置上，将红黑测试笔短接，调节欧姆调零电位器，使指针对准300hFE刻度线上，然后转动开关到hFE位置，将要测的晶体管脚分别插入晶体管测试座的ebc管座内，指针偏转所示数值约为晶体管的直流放大倍数ß值。
N型插入N型插座，P型插入P型插座。
5.（2）发射极e和集电极c的判断利用万用表测量β（HFE）值的档位，判断发射极e和集电极c。
将档位旋至MFE基极插入所对应类型的孔中，把其于管脚分别插入c、e孔观察数据，再将c、e孔中的管脚对调再看数据，数值大的说明管脚插对了。
晶体三极管详细说明
晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，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很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。
目录[隐藏]∙ 1 工作原理∙ 2 主要作用∙ 3 主要参数∙ 4 特性曲线∙ 5 产品检测∙ 6 工作状态∙7 产品分类∙8 主要类别∙9 基极判别∙10 判断口诀∙11 基本放大电路∙12 判断好坏∙13 主要特点∙14 判断故障∙15 注意事项∙16 产品展示∙17 相关词条18 参考资料晶体三极管-工作原理晶体三极管晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：储管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
NPN管它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN 结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流Ie。
由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给，从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic 这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib式中：β--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β=△Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三极管的识别
任务一、认识晶体三极管 任务二、晶体三极管的特性参数 任务三、晶体三极管的分类与命名 任务四、晶体三极管的检测
任务一: 认识晶体三极管
神奇的三极管
如图1所示是一个扩音器的示意图：
声音信号转换为电信号 声音
放大电路
电信号转换为声音信号 声音
话筒
扬声器
图 1 扩音器示意图
放大电路又称放大器，是指能把微弱的电信号 转换为较强的电信号的电子线路。放大器的核心元件 （即放大元件）是半导体三极管。
常用NPN：9011、9013、9014、9018、8050、 2N5551
参数说明：
9011 NPN 30V 30mA 400mW 150MHz 放大倍数20-80 9012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管放大倍数30-90 9013 NPN 20V 625mA 500mW 低频管放大倍数40-110 9014 NPN 45V 100mA 450mW 150MHz 放大倍数20-90 8050 NPN 25V 700mA 200mW 150MHz 放大倍数30-100 8550 PNP 40V 1500mA 1000mW 200MHz 放大倍数40-140
热稳定性越差；若反向电阻很小，甚至为零，说好坏
粗测穿透电流ICEO （基极开路）
测PNP锗管时候红表笔接集电极，黑表笔接发射极，测出电 阻值一般在30K以上
测NPN硅管时黑表笔接集电极，红表笔接发射极，测出电阻 值一般在1000K以上
阻值越大穿透电流越小，热稳定性越好，如果测出阻值较小， 穿透电流就越大，管子质量就比较差，如果测出阻值接近零， 则管子可能已经被击穿。
三极管具有电流放大的作用
课堂小结
1、三极管电源接法 2、三极管的电流分配关系：
晶体三极管输入和输出特性
饱 合 区 ： 集 电 结 正 偏 ， 发 射 结 正 偏 临界饱和线 截 至 区 ： 集 电 结 和 发 射 结 都 反 偏 。 iC 击 穿 区 ： uC E > U （ B R ） C E O 放 大 区 ： 集 电 结 反 偏 ， 发 射 结 正 偏
发射结正偏，集电结正偏：饱和模式 （用于开关电路中）
发射结反偏，集电结反偏：截止模式
精选可编辑ppt
24
例子
总结:在放大电路中三极管主要工作于放大状态，
即要求，发射结正偏(正偏压降近似等于其 PN结的导通压降），集电结反偏（反偏压降
远远大于其导通电压才行）。
对NPN管各极电位间要求：Ve<Vb < Vc
饱和区
精选可编辑ppt
截止区
击穿区
iB=iB 5 iB=iB4
iB=iB 3iB=iB
2
iB=iB1
iB=-ICBO uCE U（BR）C1E1O
（1）放大区： i i : 输 出 特 性 曲 线 平 行 等 距 ： i B 对 i C 有 控 制 作 用
在放大区，iC随着iB按β倍成比例变化，晶体管具有电流放大作用。对输入信号
动画 三极管的输入特性
精选可编辑ppt
6
由图可见：
1．当V CE ≥2 V时，特性曲线基本重合。
2．当VBE很小时，IB等于零， 三极管处于截止状态；
3．当VBE大于门槛电压（硅管 约0.5V，锗管约0.2V）时， IB逐渐增大，三极管开始导 通。
4．三极管导通后，VBE基本不 变。硅管约为0.7V，锗管 约为0.3V，称为三极管的导 通电压。
60A
40A
晶体三极管及其特性
晶体三极管及其特性半导体三极管又称品体三极管。
在各种屯子电路中都离不开这里所讲的三极管是目前使用十分普遍的半导体三极管。
1 •电路符号及外形三极管的电路符号及部分常见三极管的外形，如图图(a)所示为国标最新规定的NPN型半导体三极管电路符号图(b)所示为我国最新规定的PNP型半导体三极管电路符号。
在集成电路中仅用这两种电路符号。
图(c)所示是我国最新规定的集电极接管子外壳的NPN型管子电路符号，这种管子迥常是功率较大的管于，它的引脚只有两个，即只有基极和发射极两个引脚，而集电极是接外壳的，外壳接电路。
对于PNP型管子集电极接外壳时，电路符号基本相同，只是发射极的箭头方向不同。
图(d)所示是我国以前使用的三极管电路符号，在目前大量书刊、资料的电路图个还有这种电路符号。
图(e)所示是B96普遍采用的塑料封装三极管，塑料封装的三极管还有许多其他形状。
图⑴所示是金局外壳的三极管外形图(g)所示是大功率三极管，管子外壳体积很大2 •半导体三板管的结构 三极管按照极TI 代理性划分有两种，即 PNP 型和NPN 型，三极管的结构示意 图如图2所示。
图（a ）所示为N 州型管结构示意图，从图中可以看出，它由三块半导体 组成，构成两个PN 结，即集电结和发射结，共引出三个电极，分别是集电极、基 极和发射极。
管中工作电流有集电极电流 IC 、基极电流IB 、发射极电流IE ； IC 、IB汇合后从发射极流出，电路符号中发射极箭头方向朝外形象地表明了电流的流动方向， 这对读固有帮助。
上述代表各极的字母也可用小写字母 c 、b 、e 表示|】E =十♦其中1匚=* A ；》J" /c Q Zg图（b ）所示是PNP 型管结构示意图，不同之处是 P 、N 型半导体的排列方向不同,其他基本一样。
电流方向是从发射极流向管子内，基极电流和集电极电流都是从管子 流出，这从PNP 型管电路符号中发射极箭头所指方向也可以看出。
怎样用指针式万用表判断三极管的极性和好坏
怎样用指针式万用表判断三极管的极性和好坏在路测试可以分通电状态下测试或不通电状态测试。
在通电状态下测试可以测一下基极电压。
一般硅管的为0.7V。
锗管的为0.2-0.3V。
说明工作正常。
否则为截止状态。
不通电状态可测一下三极管的PN结的正反向电阻是否正常。
有的三极管由于在路并联小电阻或电感，不能正常检测可以拆下来测量。
三极管的管脚必须正确辨认,否则,接入电路不但不能正常工作,还可能烧坏晶体管。
己知三极管类型及电极,指针式万用表判别晶体管好坏的方法如下:①测NPN 三极管:将万用表欧姆挡置"R ×100" 或"R ×lk" 处,把黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。
②测PNP 三极管:将万用表欧姆挡置"R ×100" 或"R ×lk" 处,把红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。
当三极管上标记不清楚时,可以用万用表来初步确定三极管的好坏及类型(NPN 型还是PNP 型),并辨别出e、b、c 三个电极。
测试方法如下:①用指针式万用表判断基极b 和三极管的类型:将万用表欧姆挡置"R ×100" 或"R×lk" 处,先假设三极管的某极为"基极",并把黑表笔接在假设的基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为NPN 型管；同上,如果两次测得的电阻值都很大( 约为几千欧至几十千欧), 则假设的基极是正确的,且被测三极管为PNP 型管。
三极管工作状态的判定探讨解读
三极管工作状态的判定探讨摘要：对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。
三极管是一个电流控制元件：它可以通过小电流控制大电流。
根据其电流的大小可以判定不同的工作状态。
关键词：三极管；电流控制；工作状态1 三种工作状态的特点1.1 三极管饱和状态下的特点要使三极管处于饱和状态，必须基极电流足够大，即Is≥IBs。
三极管在饱和时，集电极与发射极间的饱和电压(Uces)很小，根据三极管输出电压与输出电流关系式三极管饱和时，基极电流很大，对硅管来说，发射结的饱和压降U BEC =0.7V(锗管U BEC=-0.3V)，而U CES=0见，U BE>0,U BC >0,也就是说，发射结和集电结均为正偏。
三极管饱和后，C、E间的饱和电阻RcEs=UcEs／Ics，UcEs很小，Ics最大，故饱和电阻RcEs很小。
所以说三极管饱和后C、E问视为短路，饱和状态的NPN型三极管等效电路如图1所示。
1.2 三极管截止状态下的特点要使三极管处于截止状态，必须基极电流IS=0,此时集电极IC=I CEO≈0(I CEO穿透电流，极小)，根据三极管输出电压与输出电流关系式U CE=EC-ICRC,集电极与发射极间的电压U CE EC。
三极管截止时，基极电流IB=0，而集电极与发射极间的电压U CEEc。
可见，U BE0,U BC<0,也就是说，发射结和集电结均为反偏。
三极管截止后，C、E间的截止电阻Rce＝UcE／Ic，UcEs很大，等于电源电压，Ics极小，C、E间电阻RcE很大，所以，三极管截止后C、E间视为开路，截止状态的NPN型三极管等效电路如图1b。
1.3 三极管放大状态下的特点要使三极管处于放大状态，基极电流必须为：0<IBU BE=0.7V(绪管)U BE=-0.3V,三极管在放大状态时，集电极与发射极间的电压U CE>1以上，U BE>0,U BC<0,也就是说，发射结正偏，集电结反偏。
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2. 共发射极输出特性曲线
放大区 IC(mA ) 4 3 饱和区 2 1 100A 80A 60A 40A 20A IB=0 截止区 12 UCE(V)
3
6
9
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二、任务引入
1. 三极管输入与输出特 性是什么？
2.
三极管放大状态典型电路是 什么，输出特性三个区域各 自有哪些特点？
UBE< 死区电压，IB=0 ， IC=ICEO 0 ， RCE≈∞，UCE=UCC。
IC=IB，且IC = IB， UCE=UCC－ ICRC。 IB继续上升，IB>IC，RCE很小，UCE 0.3V 0V。
判断极性，先判断型号，同时确定基极，再判断集电极。判断型号 利用PN结的单向导电性，判断极性需两次假设，指针偏转大的那 一次为正确假设。
放大电路可以用万用 表代替，基极偏置电 阻可以用手指电阻代 替，接法正确，三极 管就可以工作在放大 区域，这时流过万用 表表头的电流较大， 指针偏转角度较大， 反之，偏转角度较小。
b
PN P型 管 集 电 极
欧姆档 R×100
判断c极 演示
用万用表判断----三极管集电极c
NPN型 管集电极
PNP型管 集电极
二）、三极管放大状态的典型电路
以前面实验电路为例
回到 任务引入
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C
µA IB RB B 3DG6 E
mA
IC RC + _ EC
Rp
mA
IE
EB
+
_
c
Rc UCE
b
Rb Ubb e
Ucc
UCE=UCC-ICRC
追加结论： 1、截止区：有 IC 0 ，RCE ∞，UCEUCC。 2、放大区： IB相比较截止区开始上升，同时IC = IB ， UCE=UCC-ICRC，RCE开始下降，UCE同时开始从UCC下降。 3、饱和区： IB继续上升,IC ≠ IB , 且 IB ＞IC，RCE 0, UCE 0V。
b
欧姆档 R×100
万用表判别三极管的极性
第一步：判型号
第二步：判基极
第三步：判集电极
指针式万用表， NPN或者PNP 黑表笔是P，红 表笔是N；数字 式相反。
判断出型号的同 时，就可以判断 出基极。
两次假设，两 个电路（NPN 与PNP型直流 放大电路）判 集电极。
研究讨论
分组练习
•两种管在 测量时的差 别？ •数字式万用 表与指针式 测量方法的 差别？
3.
判断极性，先判断型号，同时确定基极，再判断集电极。 判断型号利用PN结的单向导电性，判断极性需两次假设， 指针偏转大的那一次为正确假设。 回到 教学流程
板书设计
导通能力↑
↓ RCE_
发射结反偏， 集电结反偏。
发射结正偏， 集电结反偏。 发射结正偏， 集电结正偏。
IC↑ _
↓ UCE _
截止区
放大区 饱和区
教学重点与难点
重点：
1、三极管输入输 出特性。 2、晶体三极管三 极的判断方法 的理解
难点：
1、输出特性三个 区域各自特点。 2、晶体三极管三 极中集电极C的判 断方法
成功PPT四要素
二.任务引入
一.复习导入
教学流程
三.教学内容
四.小结
（一）逻辑思维
一、复习导入
1. 回顾三极管的 电流放大条件
实验过程及
20
O
0.4
0.8
正常工作时发射结电压： NPN型硅管 UBE 0.6~0.7V PNP型锗管 UBE 0.2 ~ 0.3V UBE(V)
回到 任务引入
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2、输出特性 输出特性曲线通常分三个工作区：
IC(mA )
4 100A
(1) 放大区
3
2
1
O
在放大区有 IC= IB ， 也称为线性区，具有恒 80A 流特性。 60A 放大区 在放大区，发射结处 40A 于正向偏置、集电结处 20A 于反向偏置，晶体管工 IB=0 3 6 9 12 U (V) 作于放大状态。 CE
c
b
UBB RB
UCC
RC
1、发射区的电子大量 地扩散注入到基区， 基区空穴的扩散可忽 略。
发射结正偏
集电结反偏
N
+ + + + + +
外电场方向
P
-
N
+ + + + + +
+ + + + +
+ + + + +
e
IE
+ + + +
+ + +
c
b
UBB RB UCC RC
发射结正偏
集电结反偏
N
+ + + + + +
结论：导通能力↑
↓ RCE_
IC↑ _
↓ UCE _
三）、用万用表判别三极管各极极性
知识线索
可用万用表判别三极管管 型和管脚的方法如下： （1）管型判别：根据单 向导电性判断两个PN结， 确定PNP还是NPN管，同 时确定基极。 （2）管脚判别：两次假 设，区分集电极和发射极。 （必须将万用表放在欧姆 档的RX100或RX1K档位 上）
0.04
1.50
0.06 2.30 2.36
0.08
0.10
3.10 3.18
3.95 4.05
IE(mA)
0.72
1.54
1）三电极电流关系 IE = IB + IC 2） IC IB ，IC IE
3） IC IB
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大 变化的特性称为三极管的电流放大作用。
知 识 对 比
分 组 考 核
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四、小结
1.
输入特性相当于PN结；输出特性中，有放大区，截止区和饱 和区三个区域两个PN结的偏置不同三极管工作在不同状态。
2.
三极管工作在放大区时，一定要使发射结正偏，集电结反 偏；随着导通能力的上升，三个区域基极电流逐渐上升， RCE逐渐变小，UCE逐渐下降;仅在放大区满足IC = IB
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IC I B
ΔI C ΔI B
三）、特性曲线
共发射极电路 IC + +
mA
IB
A
RB
V UCE 输出回路 –
+ –
V UBE 输入回路 – + –
EB
EC
发射极是输入回路、输出回路的公共端
1. 共发射极输入特性曲线
uCE 1V
IB(A)
80 60 40 20 0.4 0.8 uBE(V)
外电场方向
P
-
N
+ + + + +
+ + + + +
+ + + + +
e
IE
+ + + +
+ +
c
ICBO + + IB RC
b
UBB RB
IC
UCC
2. 三极管内部载流子的运动规律
载流子 运动 动画
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二）、回顾实验图形和实验过程
实验 过程 演示
由试验可以得到
IB(mA) IC(mA) 0 <0.001 <0.001 0.02 0.70
3.
通过典型电路如何 在实际中判断晶体 管的各个极？
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（一）逻辑思维
三、教学内容
1.
三极管输入与输出特性
三极管放大状态典型电 2. 路，输出特性三个区域 的特点。
3.
用万用表判断三 极管各极极性
一）、三极管输入与输出特性
1、输入特性 IB(A) 80 60 40 特点:非线性
UCE1V
判断b极 演示
用万用表判断----三极管基极b
基极b
基极b
欧姆档 R×100
黑表笔
提示
Rb cc 用万用表判断----三极管集电极 Ucc b UCE 手 e 总结 讨论 思考 示范 红表笔 巩固
假设余下管脚之一为 集电极c用手指分别捏 NP N型 住c极与b极。同时， 管 集 两表笔分别与c、e接触， 电 极 若被测管为NPN，则 用黑表笔接触c极、用 红表笔接e极(PNP管相 反)，若指针摆动较大 说明假设正确。
2. 数据验证 3.
三极管的输入 输出特性曲线
一）、三极管的电流放大条件
发射结正偏 内部：发射区高掺杂， 基区很薄，集电结面 积大 外部：发射结正偏，集 电结反偏 集电结反偏
N
+ + + + + +
外电场方向
P
-
N
+ + + + + +
+ + + + +
+ + + + +
e
+ + + +
பைடு நூலகம்
+ + +
输出特性三个区域的特点:
截止区 放大区 饱和区
发射结反偏， 集电结反偏。 发射结正偏， 集电结反偏。 发射结正偏， 集电结正偏。
UBE< 死区电压，IB=0 ， IC=ICEO 0 ， RCE≈∞，UCE=UCC。 IC=IB，且IC = IB， UCE=UCC－ ICRC。 IB继续上升，IB>IC，RCE很小，UCE 0.3V 0V。