1.2 半导体三极管
较全的小功率三极管参数+直插式半导体三极管(打印版)
管脚排列 封装 Lead Package Arranging / TO-92 140 TO-92L(M) 140 TO-126F 250 TO-92 140 TO-92L(M) 140 TO-126F / TO-92 / TO-92 200 TO-92L(M) 50 TO-92 160 TO-126 200 TO-92 200 TO-92 100 TO-92 50 TO-92 100 TO-92 100 TO-92 EBC ECB ECB ECB ECB ECB ECB ECB ECB EBC ECB ECB ECB ECB EBC ECB EBC
50
30
25
4
0.1
30
0.2
15
1.5
20Biblioteka 20012.5 12.5300 TO-92
ECB
900 1000 830 830 50 -50
25 250 -250 -22 30 25 40 30 40 55 50 30 -60 -50 -30
25 250 -250 -22 30 20 30 20 30 50 45 30 -45 -45 -30
ECB ECB ECB ECB ECB ECB EBC ECB ECB ECB CBE CBE EBC CBE CBE
1000 -4000 200 100
900 1000 800 1000 100 400 400 625 625 20 100 100 100 100
KSD471A 3DG471A 2SC535 2SC536 3DG535 3DG536
3DG380TM M 2SC383T 3DG383TM M 2SC388AT 3DG388AT
300
50
35
1.2半导体三极管同步练
课题3：半导体三极管【任务一】半导体三极管基础知识1．三极管的结构包含：（1）三个区，即： 区、 区、 区；（2）三个极，即： 极，用字母 表示， 极，用字母 表示， 极，用字母 表示，（3）两个结，即： 结、 结。
2．由于半导体基片材料的不同，三极管可分为 型和 型两类。
3．在下表中画出PNP 、NPN 型三极管的结构图和图形符号。
4．三极管的电流放大作用（1）在下表中记录仿真实验数据，并进行分析。
由表格中的数据可知，B I 、C I 和E I 之间的关系式为： 。
（2）根据基尔霍夫节点电流定律，在下列横线上写出NPN 型和PNP 型三极管三个电极上的电流关系式综上所述三极管的电流分配规律为： 。
（3）由仿真实验数据表可以得出，三极管的电流放大原理为：，即实质上是用基极电流B I 的 变化控制集电极电流C I 的 变化。
5．判下列三极管的基本联接方式（a ） （b ） （c ）【任务二】三极管的特性曲线及主要参数1．三极管的输入特性指的是在 一定的条件下，加在三极管 与 之间的电压 ，和它产生的 电流 之间的关系。
2．三极管的输出特性指的是在 一定的条件下，三极管 与 之间的电压 与 电流 之间的关系。
3．在下表中画出三极管的输入输出特性曲线。
4．三极管的输出特性曲线分为如下三个区，在这三个区中，三极管的偏置电压特点为： （1）截止区： ； （2）放大区： ； （3）饱和区： 。
【任务拓展】1．在晶体三极管放大电路中，测得三极管的三只脚的电位如右图所示，则该三极管 所用材料为 ，管型为 ，1、2、3脚的名称分别 为 、 、 。
2．9012和9013是我们最常用到的三极管，根据平时技能训练课老师所讲的， 我们知道：图（a ）所示9012是 （NPN 型或是PNP 型）三极管， 图（b ）所示9013是 （NPN 型或是PNP 型）三极管，图（a ）所 示的1、2、3脚分别是 极、 极、 极。
半导体基础知识
G
S 图 P 沟道结型场效应管结构图
S 符号
二、工作原理
N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电
流 ID 的。
耗尽层
D 漏极
*在栅极和源极之间
加反向电压，耗尽层会变
栅极
G
N
P+ 型 P+
沟 道
N
S 源极
宽，导电沟道宽度减小， 使沟道本身的电阻值增大， 漏极电流 ID 减小，反之， 漏极 ID 电流将增加。
e
e
图 三极管中的两个 PN 结
c
三极管内部结构要求：
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
三极管中载流子运动过程
c
Rc
IB
I / mA
60
40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增
I / mA
–50 –25
0U / V
击穿 – 0.02 电压 U(BR) – 0.04
反向饱 和电流
大，即饱和；
反向特性
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
常用半导体器件
1.特点：非线性
I
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– + N 反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
正向特性
P+ – N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.1~0.3V
U
硅管0.5V, 开启电压
锗管0.1V。
外加电压大于开启 电压二极管才能通。
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
P接正、N接负
动画
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
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PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
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一、本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压， 一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
1.3 半导体三极管R1解析
【 】
内容 回顾
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场; 2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移; 3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态平 衡，形成PN结。 二、PN结具有单向导电性： PN结加正向电压时导通， PN结加反向 电压时截止。
1.2 半导体二极管
二极管的符号：
IR=(UI-UZ)/R=18mA
IDZ = IR- IL =6mA
∵ IZmin < IDZ < IZmax ∴ UO=6V
【例2】已知稳压管的UZ=6V, 最小电流IZmin=5mA, 最大电流IZmax=25mA。 （1）分别计算UI为10V、20V、35V时输出UO的值。 （2）若UI为35V时,负载开路，则会出现什么现象？
】 【
内容 回顾
I U
一、伏安特性
开启电压: 硅管0.5V,锗管0.1V。
导通电压:
硅管0.6~0.8V, 锗管0.1~0.3V。
二、二极管的等效电路
【 】
内容 回顾
三、二极管的应用: 二极管整流、限幅
五、 稳压二极管及应用 1. 稳压管的工作原理
稳压管的符号
2. 稳压管的主要参数
①稳定电压UZ
晶体管的放大作用: 小的基极电流可以控 制大的集电极电流
共射放大电路
一、晶体管内部载流子的运动
1. 发射结加正向电压， 扩散运动形成发射极 电流IE 2. 扩散到基区的自由 电子与空穴的复合运 动形成基极电流IB 3.集电结加反向电压， 漂移运动形成集电极 电流IC IB
IC
Uo’
∵ UO ′ <UZ ∴ 稳压管不工作，UO=3.33V
【例2】已知稳压管的UZ=6V, 最小电流IZmin=5mA, 最大电流IZmax=25mA。 （1）分别计算UI为10V、20V、35V时输出UO的值。 （2）若UI为35V时负载开路，则会出现什么现象？ 解：假设稳压管不工作 UI为20V时 UO ′=RL/(RL+R) UI =6.7V ∵ UO ′>UZ 稳压管工作 IL=UZ/RL=12mA
第1章 常用半导体器件(1)
(a)
空间电荷区
N区
移到P型区的空穴填补了原来交界
面上P型区所失去的空穴， 从P型区
漂移到N型区的自由电子填补了原 来交界面上N型区所失去的自由电 子，漂移运动的结果是使空间电荷
内电场 Uho
区变窄。空间电荷区称为阻挡层。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
1． PN结的形成
当多子的扩散运动和少子 的漂移运动达到动态平衡时，空 间电荷区的宽度一定，PN结电 流为零。在动态平衡时，由内电 场产生的电位差称为内建电位差 Uho, 如图（b）所示。处于室温 时 ， 锗 的 Uho≈0.2~0.3 V ， 硅 的 Uho≈0.5~0.7 V。
多子扩散运动使空间电荷区加宽。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
1． PN结的形成
空穴 负离子 正离子 自由电子
内电场：在空间电荷区里，由带正 P区
N区
电的N型区指向带负电的P型区的电 场。 内电场阻止多子的扩散运动、
内电场推动少数载流子产生漂移运 动（载流子从浓度低的区域向浓度 高的区域的运动。） 。从N型区漂 P 区
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
2. P型半导体
因三价杂质原子 在与硅原子形成共价 键时，缺少一个价电 子而在共价键中留下 一个空穴。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。 三价杂质 因而也称为受主原子。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂 形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
第1章 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 半导体场效应管
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
半导体基础知识
生20%波动时，负载电压基本不变。
求：电阻R和输入电压 ui 的正常值。
解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电
流为Izmax 。
i
I zmax
U ZW RL
25mA
1.2ui iR U zW 25R 10
——方程1
(1-37)
令输入电压降到下限 时，流过稳压管的电 流为Izmin 。
i
iL
+4
+4
+4
+4
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
(1-8)
二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴
在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价 电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。
R
ui
DZ
iZRL uo
i
I
zm in
U ZW RL
10mA
0.8ui iR U zW 10R 10
——方程2
联立方程1、2，可解得：
ui 18.75V, R 0.5k
(1-38)
1.3.2 光电二极管
反向电流随光照强度的增加而上升。
I U
照度增加
(1-39)
1.3.3 发光二极管
有正向电流流过 时，发出一定波长 范围的光，目前的 发光管可以发出从 红外到可见波段的 光，它的电特性与 一般二极管类似。
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
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教案（三）
三区：发射区、基区、集电区。
E、基极B、集电极C。
两结：发射结、集电结。
实际上发射极箭头方向就是发射结正向电流方向。
）按半导体基片材料不同：NPN型和PNP型。
）按功率分：小功率管和大功率管。
）按工作频率分：低频管和高频管。
）按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。
）按结构工艺分：合金管和平面管。
）按用途分：放大管和开关管。
．外形及封装形式
三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。
常用的外形及封装形式如图所示。
表1-1 三极管三个电极上的电流分配
0.01 0.02 0.03 0.04 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 0.01
0.57
1.16
1.77
2.37
C B I I +=
三极管的电流分配规律：发射极电流等于基极电流和集电极电流之和。
．三极管的电流放大作用 由上述实验可得结论：
的微小变化控制了集电极电流较大的变化，这就是三极管的电流放大原理。
）三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制集电极的大电流信号，是“以小控大”的作用。
）要使三极管起放大作用，必须保证发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电三极管的基本连接方式
利用三极管的电流放大作用，可以用来构成放大器，其方框图如图所示。
：把三极管的基极作为公共端子。
）：把三极管的集电极作为公共端子。
．三极管的放大作用的实质是_____电流对_____电流的控制作用。
．三极管的电流分配关系是怎样的？ ．如何理解三极管的电流放大作用？ ．三极管是一种有三个电极、两个PN 结和两种结构形式（NPN ．三极管内电流分配关系为：C B E I I I +=。
．三极管实现放大作用的条件是：三极管的发射结要加正向电压，集电结要加反向电压。
．三极管有三种基本连接方式：共发射极电路、共基极电路和共集电极电路。
可改变CE V ，CE V 一定后，改变P1R 可得到不同的B I 和BE V 。
）输入特性曲线
三极管的输入特性曲线与二极管的十分相似，当BE V 大于导通电压时，三极管才出现明，锗管0.2 V 。
一定条件下，集电极与发射极之间的电压，使B I 为一定值，再调节P2R 得到不同的CE V 和C I 值。
）输出特性曲线
三极管的简易测试
．用万用表判别三极管的管型和管脚
⨯ 1 k”挡或“R⨯ 100”挡。
黑表笔和三极管任一管脚相连，红表笔分别和另外两个管脚相连测其阻值，若阻值则将黑表笔所接的管脚调换重新测量，直至两个阻值接近。
型三极管的基极。
若测得的阻值都很大，则黑表笔所接的是
型三极管，将黑红表笔分别接另两个引脚，用手指捏住基极和假设的集电
再将假设的集电极和发射极互换，按上述方法重测。
摆幅较大的一次黑表笔所接的管脚为集电极，红表笔所接的管脚为发射极。
型三极管，只要将红表笔和黑表笔对换再按上述方法测试即可。
脚示意图如图所示。
1 k”挡或“R⨯ 100”挡。
分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个
电阻异常，就可判断三极管已损坏。
的大小
—集电极。
）大功率三极管：额定功率在1 W ~ 1.5 W 的大功率三极管，一般采用（内部连接在一起）—集电极。
在三极管的管芯内加入一只或两只偏置电阻的片状三极管称带阻片状三极管。
）带阻片状三极管内部电路
表1-2 部分带阻片状三极管型号和极性
1R /2R
型号 极性10 k Ω/47 k Ω DTC114E N 100 k Ω/100 k Ω DTC124E N 2.2 k Ω/2.2 k Ω DTC114 N 4.7 k Ω/22 k Ω DTC114WK N 4.7 k Ω/10 k Ω DTC114T N 6.8 k Ω/6.8 k Ω
DTC124T
N
在一个封装内包含两只三极管的新型器件。
SOT—36 SOT—25 UM—6
．晶体三极管集电极电流过大，过小都会使其 值_____。
．三极管输出特性曲线常用一族曲线表示，其中每一条曲线对应一个特定的_____
．三极管的输出特性曲线是如何绘制的？
三极管的特性曲线表示管子各极电流与各极间的电压的关系。
包括输入和输出特性曲线。
．三极管的输入特性曲线与普通二极管的伏安特性曲线相似。
．三极管的输出特性曲线，分为饱和区、放大区和截止区。