半导体三极管综合知识
半导体三极管讲解
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
第五章 半导体三极管
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结之间的相互影响，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为什么具有电流放大作用这个核心问题，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，它的种类很多。
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；根据结构不同，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。
中间是一块很薄的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就是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。
虽然发射区和集电区都是N型半导体，但是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工作于放大状态的基本条件：发射结正偏、集电结反偏。
在外加电压的作用下， BJT内部载流子的传输过程为：（1）发射极注入电子由于发射结外加正向电压V EE，因此发射结的空间电荷区变窄，这时发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，形成发射极电流I E，其方向与电子流动方向相反，如图3.2所示。
（2）电子在基区中的扩散与复合由发射区来的电子注入基区后，就在基区靠近发射结的边界积累起来，右基区中形成了一定的浓度梯度，靠近发射结附近浓度最高，离发射结越远浓度越小。
因此，电子就要向集电结的方向扩散，在扩散过程中又会与基区中的空穴复合，同时接在基区的电源V EE的正端则不断从基区拉走电子，好像不断供给基区空穴。
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
半导体三极管基础知识
半导体三极管基础知识
1. 基本结构和类型
半导体三极管的结构示意图如图1所示。
它有两种类型：NPN型和PNP 型。
包含三层半导体：基区(相连电极称为基极，用B或b表示); 发射区(相连电极称为发射极，用E或e表示);集电区(相连电极称为集电极，用C或c 表示)。
E-B间的PN结称为发射结，C-B间的PN结称为集电结。
图1 两类三极管示意图及图形符号
2. 电流分配与放大
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2
图2三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。
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
三极管原理全总结
1.三极管的正偏与反偏: 给PN结加的电压和PN结的允许电流方向一致的叫正偏, 否那么就是反偏。
即当P区〔阳极〕电位高于N区电位时就是正偏, 反之就是反偏。
例如NPN型三极管, 位于放大区时, Uc>Ub集电极反偏, Ub>Ue发射极正偏。
总之, 当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时, 那么为正偏, 反之为反偏。
NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。
NPN是用B—E的电流〔IB〕控制C—E的电流〔IC〕, E极电位最低, 且正常放大时通常C极电位最高, 即VC>VB>VE。
PNP是用E—B的电流〔IB〕控制E—C的电流〔IC〕, E极电位最高, 且正常放大时通常C极电位最低, 即VC<VB<VE。
2.三极管的三种工作状态: 放大、饱和、截止〔1〕放大区: 发射结正偏, 集电结反偏。
对于NPN管来说, 发射极正偏即基极电压Ub>发射极电压Ue, 集电结反偏就是集电极电压Uc>基极电压Ub。
放大条件: NPN管: Uc>Ub>Ue；PNP管: Ue>Ub>Uc。
〔2〕饱和区：发射结正偏、集电结正偏--BE、CE两PN结均正偏。
即饱和导通条件：NPN管：Ub>Ue,Ub>Uc, PNP型管：Ue>Ub,Uc>Ub。
饱合状态的特征是：三极管的电流Ib、Ic 都很大, 但管压降Uce 却很小, Uce≈0。
这时三极管的c、e 极相当于短路, 可看成是一个开关的闭合。
饱和压降, 一般在估算小功率管时, 对硅管可取0.3V, 对锗管取0.1V。
此时的, iC几乎仅决定于Ib, 而与Uce无关, 表现出Ib对Ic的控制作用。
〔3〕截止区：发射结反偏, 集电结反偏。
由于两个PN 结都反偏, 使三极管的电流很小, Ib≈0, Ic≈0, 而管压降Uce 却很大。
这时的三极管c、e 极相当于开路。
可以看成是一个开关的断开。
三极管基础知识
三极管基础知识一、三极管的定义和作用三极管是一种半导体器件，也是电子工程中最常用的元件之一。
它由三个区域组成：P型区、N型区和P型区，分别称为发射极、基极和集电极。
三极管的主要作用是放大电流或控制电流，可以用于放大信号、开关电路等方面。
二、三极管的结构1. PNP型三极管PNP型三极管由两个N型半导体夹着一个P型半导体而成。
其中，N 型半导体称为发射区，P型半导体称为基区，另一个N型半导体称为集电区。
2. NPN型三极管NPN型三极管则与PNP型相反，由两个P型半导体夹着一个N型半导体而成。
其中，P型半导体称为发射区，N型半导体称为基区，另一个P型半导体称为集电区。
三、三极管的工作原理1. PNP型三极管工作原理当外加正向偏压时，发射结变窄并形成空穴少子浓度梯度，在这个梯度下空穴从基端向发射端扩散。
同时，由于集电区与发射区间的空间电荷区，使得集电区的少子浓度增加，形成一个反向偏压。
这个反向偏压越大，集电区的少子浓度就越高。
因此，当基极与发射极之间的电压增加时，会导致发射端的空穴扩散到集电端，从而导致集电电流增加。
2. NPN型三极管工作原理当外加正向偏压时，基结变窄并形成电子少子浓度梯度，在这个梯度下电子从发射端向基端扩散。
同时，由于集电区与发射区间的空间电荷区，使得集电区的少子浓度增加，形成一个反向偏压。
这个反向偏压越大，集电区的少子浓度就越高。
因此，当基极与发射极之间的电压增加时，会导致发射端的电子扩散到集电端，从而导致集电电流增加。
四、三极管参数1. 三极管放大系数三极管放大系数指输入信号和输出信号之比。
对于PNP型三极管来说，在其正常工作状态下该系数一般在0.95至0.99之间，对于NPN型三极管来说，该系数一般在100至300之间。
2. 最大集电电流最大集电电流指三极管在正常工作状态下能够承受的最大电流。
对于不同型号的三极管来说，其最大集电电流也不同。
3. 最大耗散功率最大耗散功率指三极管能够承受的最大功率。
第2章--半导体三极管及放大电路基础讲解
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2.2 场效应晶体管
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟通结型场效应管为例) (1) 转移特性曲线据这个函数关系可得出它的特性曲线如图所示。
2.2 场效应晶体管
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(2) 输出特性曲线。 与三极管类似，输出特性曲线也为一簇曲线，如图所示。 可变电阻区(相当于三极管的饱和区) 恒流区(也称饱和区)(相当于三极管的放大区) 夹断区(相当于三极管的截止区)
可变电阻区
恒流区
截止区
i
(V)
(mA)
D
DS
u
GS
=6V
u
u
=5V
GS
=4V
u
GS
u
=3V
GS
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2.3 基本交流电压放大电路
2.3.1 共射基本放大电路的组成
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图所示是一个典型的共射基本放大电路。电路中各元件的作用如下所述： (1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用 (2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。
2.1.3 半导体三极管的特性曲线
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IB(A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4
0.8
UCE1V
1.输入特性 输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即
2.1 半导体三极管
2. 输出特性 输出特性是指在基极电流为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。即 在不同的IB下，可得出不同的曲线．所以二极管的输出特性曲线是一组曲线，
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半导体三极管综合知识
5.1 半导体三极管英文缩写：Q/T
5.2 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。
c;.判别半导体三极管的c极和e极：
确定基极后，对于NPN管，用万用表两表笔接三极管另外两极，交替测量两次，若两次测量的结果不相等，则其中测得阻值较小得一次黑笔接的是e极，红笔接得是c极（若是PNP型管则黑红表笔所接得电极相反）。
d; 判别半导体三极管的类型.
如果已知某个半导体三极管的基极,可以用红表笔接基极,黑表笔分别测量其另外两个电极引脚,如果测得的电阻值很大,则该三极管是NPN型半导体三极管,如果测量的电阻值都很小,则该三极管是PNP型半导体三极管.
5.8 现在常见的三极管大部分是塑封的，如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e？三极管的b极很容易测出来，但怎么断定哪个是c哪个是e？
a; 这里推荐三种方法：第一种方法：对于有测三极管hFE插孔的指针表，先测出b极后，将三极管随意插到插孔中去（当然b极是可以插准确的），测一下hFE值，
b;然后再将管子倒过来再测一遍，测得hFE值比较大的一次，各管脚插入的位置是正确的。
第二种方法：对无hFE 测量插孔的表，或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法：对NPN管，先测出b极（管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出，是吧？），将表置于R×1kΩ档，将红表笔接假设的e极（注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚），黑表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个管脚，将管子拿起来，用你的舌尖舔一下b极，看表头指针应有一定的偏转，如果你各表笔接得正确，指针偏转会大些，如果接得不对，指针偏转会小些，差别是很明显的。
由此就可判定管子的c、e极。
对PNP管，要将黑表笔接假设的e极（手不要碰到笔尖或管脚），红表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个管脚，然后用舌尖舔一下b极，如果各表笔接得正确，表头指针会偏转得比较大。
当然测量时表笔要交换一下测两次，比较读数后才能最后判定。
这个方法适用于所有外形的三极管，方便实用。
根据表针的偏转幅度，还可以估计出管子的放大能力，当然这是凭经验的。
c;第三种方法：先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后，将表置于R×10kΩ档，对NPN管，黑表笔接e极，红表笔
接c极时，表针可能会有一定偏转，对PNP管，黑表笔接c极，红表笔接e极时，表针可能会有一定的偏转，反过来都不会有偏转。
由此也可以判定三极管的c、e极。
不过对于高耐压的管子，这个方法就不适用了。
对于常见的进口型号的大功率塑封管，其c极基本都是在中间（我还没见过b在中间的）。
中、小功率管有的b极可能在中间。
比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管，其b极有的在就中间。
当然它们也有c极在中间的。
所以在维修更换三极管时，尤其是这些小功率三
极管，不可拿来就按原样直接安上，一定要先测一下.
5.9 半导体三极管的分类：a;按频率分：高频管和低频管
b;按功率分：小功率管，中功率管和的功率管
c;按机构分：PNP管和NPN管
d;按材质分：硅管和锗管
e;按功能分：开关管和放大
5.10 半导体三极管特性：三极管具有放大功能（三极管是电流控制型器件－通过基极电流或是发射极电流去控制集电极电流；又由于其多子和少子都可导电称为双极型元件）
NPN型三极管共发射极的特性曲线。
0 0.4 0.6 0.8 U BE
截止区
输入特性曲线 0 2 4 6 8 U CE(V)
输出特性曲线
三极管各区的工作条件：
1．放大区：发射结正偏，集电结反偏：
2．饱和区：发射结正偏，集电结正偏；
3．截止区：发射结反偏，集电结反偏。
5.11 半导体三极管的好坏检测
a;先选量程：R﹡100或R﹡1K档位
b;测量PNP型半导体三极管的发射极和集电极的正向电阻值:
红表笔接基极,黑表笔接发射极,所测得阻值为发射极正向电阻值,若将黑表笔接集电极(红表笔不动),所测得阻值便是集电极的正向电阻值,正向电阻值愈小愈好.
c;测量PNP型半导体三极管的发射极和集电极的反向电阻值:
将黑表笔接基极,红表笔分别接发射极与集电极,所测得阻值分别为发射极和集电极的反向电阻,反向电阻愈小愈好.
d;测量NPN型半导体三极管的发射极和集电极的正向电阻值的方法和测量PNP型半导体三极管的方法相反.。