半导体三极管的电流分配与控制
三极管的电流分配和放大作用
三极管的电流分配和放大作用三极管是一种半导体器件，常用于放大电路中。
它由三个不同掺杂程度的半导体区域组成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
通过控制基极电流的大小，可以实现对集电极电流的放大。
三极管的电流分配是指输入电流和输出电流之间的关系。
根据三极管的结构特性，当电流通过基极-发射极（Base-Emitter）区域时，会存在由载流子（电子或空穴）组成的电流。
这些载流子会在基极和集电极之间形成一个电流放大作用。
具体来说，当基极电流增加时，由于三极管放大作用，集电极电流也会相应增加。
在晶体管功能电路中，晶体管很重要的一个应用是作为放大器。
三极管放大器是利用晶体管的放大作用来放大电流和电压的设备。
具体来说，当输入信号通过基极-发射极之间的电流控制之后，集电极电流会根据三极管的放大倍数（即集电极电流和基极电流的比值）进行放大。
通过适当的电路设计和控制，可以实现对输入信号的放大，从而使输出信号的幅度增大。
三极管放大器的工作过程可以通过分析基极电流和集电极电流之间的关系来理解。
基极电流通过三极管的放大作用进一步放大，形成集电极电流。
当输入信号的幅度较小时，三极管的放大倍数较高，集电极电流的变化较大，即可以实现较大幅度的电流放大。
然而，当输入信号的幅度较大时，三极管的放大倍数会减小，集电极电流的变化幅度也会减小，即电流放大效果会减弱。
这是因为三极管的电流放大作用是非线性的，随着基极电流的增大，其收敛变化趋势会逐渐平稳。
综上所述，三极管的电流分配和放大作用在电子领域有着重要的应用。
通过合理的电路设计和控制，可以实现对输入信号的放大，从而满足电子设备对信号放大的需求。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的电流分配和放大方式，以达到最佳的放大效果。
半导体器件的基础知识
向电压—V（BR）CBO。 当集电极开路时，发射极与基极之间所能承受的最高反
向电压—V（BR）EBO。
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1.2 半导体三极管
③ 集电极最大允许耗散功率 PCM 在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时， 集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。
三极管应工作在三极 管最大损耗曲线图中的安 全工作区。三极管最大损 耗曲线如图所示。
热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使 PN 结烧 坏，称为热击穿。
结电容：PN 结存在着电容，该电容为 PN 结的结电容。
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1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1．半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
将两个 NPN 管接入判断 三极管 C 脚和 E 脚的测试电 路，如图所示，万用表显示阻
值小的管子的 值大。
4．判断三极管 ICEO 的大小 以 NPN 型为例，用万用 表测试 C、E 间的阻值，阻值 越大，表示 ICEO 越小。
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1.2 半导体三极管
1.2.6 片状三极管
1．片状三极管的封装 小功率三极管：额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率 三极管，一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
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1.2 半导体三极管
由图可见： （1）当 V CE ≥ 1 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。
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1.2 半导体三极管
（3）当 VBE 大于门槛电压（硅管约 0.5 V，锗管约 0.2 V） 时，IB 逐渐增大，三极管开始导通。
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。
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截止区
图3－20
饱和区： 输出特性的上升和弯曲部分
动态：当放大电路输入信号后（vi0）， 电路中各处的电压、电流处于变动 状态，这时电路处于动态工作情况， 简称动态。
1. 估算法确定静态工作点
见图3－14(b)
IB
V CC V BE Rb
VBE：硅管约为0.7V。 锗管约为0.2V。
Rb
300k
Rc 4k Cb2
Cb1 IB
c IC
vi
e
12V
BJT的放大作用，按电流分配实现，称 之为电流控制元件；
电流放大系数
共基电路： 共射电路：
IC 1
IE
IC
IB
三、BJT的特性曲线（共射连接）
iC
iB
N
P
N
vCE
vBE
图3－8
1. 输入特性曲线
iB f (vBE ) vCE 常数
iB(mA)
vCE=0V VCE 1V
80
25 C
60
40
满足放大的外部条件。
b. 下面推导IC和IB的关系
IE = IB + IC
I C αI E I CBO
代入
IC αI B αI C ICBO
整理 式得
IC
α 1
IB
I CBO
1
令 α 1
则 I C I B (1 ) I CBO
令 I CEO (1 ) I CBO
ICEO：基极开路，c流到e的电流，称穿透电流
4k
图3－18 (a)
ib
+ vi Rb
ic +
Rc RL v0
图3－18 (b)
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
3 三极管
0 0 0.02 0.7 0.03 1.11 0.04 1.48 0.06 2.75 0.08 2.8 0.1 3.5 0.12 3.6 0.14 3.6
IE/mA
0
0.72
1.14
1.52
2.82
2.88
3.6
3.72
3.74
（2）观察与分析IB 、IC、两者之间的电流关系? 实验表明： 放大状态
在三极管型号命名方法中，涉及到材料、 结构、功率等(P126) 如3DG6、2DW7
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
常用三极管引脚按一定顺序排列，例 如C90系列的三极管，平面朝向自己时， 从左到右分别是ebc排列
三、半导体三极管分类
(1) 按材料 Si管 Ge管
(2) 按排列顺序
NPN管
PNP管
(3) 按功率： 小、大、中功率管 (4) 按工作频率 ： 低频管、高频管 (5) 按用途分： 普通放大三极管、开关三极管
• 集电区c掺杂浓度低于发射区，且面积大；
这些特点使BJT不同于 两个单独的PN结，而呈 现出极间电流放大作用。
二、半导体三极管的电流分配和放大原理 实验电路接线图
输出 回路
输入 回路
三极管电流关系的一组典型实验数据
IB/mA IC/mA
0 0 0.02 0.7 0.03 1.11 0.04 1.48 0.06 2.75 0.08 2.8 0.1 3.5 0.12 3.6 0.14 3.6
三种工作状态的应用
在模拟电路中，BJT工作在放大区；（线性放大小 信号） 在数字电路中，BJT工作在截止区、饱和区（做 数字开关）。
数字开关：
3.1,三极管
mA
vi
RB
+ –
A
+ + vBE vCE +
RＬ
输入回路 输出回路 – – – + EB 共发射极放大电路
–
EC
发射极是输入回路、输出回路的公共端
3.1.3 BJT的特性曲线
本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即 输入特性曲线—— iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线—— iC=f(vCE) iB=const
(3) 与的关系
1
或
1
3.1.3 BJT的特性曲线
即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子 内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能， 是分析电路放大信号的依据。
为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的 电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
三.三极管特性曲线及工作状态(重点)
1.BJT放大电路三个 电流关系 ？
IE =IC+IB
2.BJT的输入、输出特性曲线？
3.BJT工作状态如何判断？
IC IB
I E 1 ）I B （
uCE = 0V uCE 1V
uBE /V
3.1 双极型半导体三极管
3.1.1 双极型半导体三极管的结构 3.1.2 双极型半导体三极管电流的分配 与控制 3.1.3 双极型半导体三极管的电流关系 3.1.4 双极型半导体三极管的特性曲线 3.1.5 半导体三极管的参数 3.1.6 半导体三极管的型号
截止
反偏 反偏
放大
正偏 反偏
(完整word)《半导体三极管》教案设计
《半导体三极管》教案设计邯郸市涉县职业技术教育中心张晓刚第二课时半导体三极管电流分配与放大原理一、课前提问（约10分钟）1。
请举例说出三极管在实际生活中的应用?2。
请说出三极管的内部机构原理?二、新课教学（约30分钟）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）图 4 载流子的传输过程以上看出，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I e=I b+I c3。
三极管的三种组态课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力第三学时 半导体三极管输入，输出的特性曲线 一、课前提问（约10分钟）1.请说出三极管的内部电流分配关系？2.请说出三极管的电流放大原理？二、新课教学(约30分钟）1. 输入特性曲线const V BE B CE V f i ==|)((1） 当 时,相当于发射结的正向伏安特性曲线.（2) 当 时， ，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 下， 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v CE = 0V v CE ≥ 1VV V CE 0=V V CE 1≥V V V V BE CE CB 0>-=BE V B I 图 5 三极管的输入特性曲线图 6 三极管的输出特性曲线新授课：(约30分钟）1. 输入特性曲线2. 输出特性曲线1.课前提问（约10分钟） 2。
课堂小结(约5分钟）第四学时半导体三极管的主要参数一、课前提问(约10分钟）1。
请画出三极管的输入特性曲线？2。
请画出三极管的输出特性曲线?二、新课教学（约30分钟）三极管的参数是用来表征管子性能优劣相适应范围的，它是选用三极管的依据。
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半导体三极管的电流分配与控制
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。
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。
图双极型三极管的电流传输关系
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。
与PN结中的情况相同。
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度远大于基区的掺杂浓度。
进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。
又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。
在基区被复合的电子形成的电流是IBN。
另外，因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。
于是可得如下电流关系式：
IE＝IEN＋IEP
且有IEN>>IEP
IEN＝ICN＋IBN
且有IEN>>IBN ，ICN>>IBN
IC＝ICN＋ICBO
IB＝IEP＋IBN－ICBO
IE＝IEP＋IEN＝IEP＋ICN＋IBN＝(ICN＋ICBO)＋(IBN＋IEP－ICBO)＝IC＋IB 以上关系在图中都给予了演示。
由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，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，所以没有电流放大作用，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。