半导体三极管
三极管
Q点的影响因素有很多，如电源波动、偏
置电阻的变化、管子的更换、元件的老化等等，
不过最主要的影响则是环境温度的变化。三极
管是一个对温度非常敏感的器件，随温度的变 化，三极管参数会受到影响，具体表现在以下 几个方面。
• 1.温度升高，三极管的反向电流增大
• 2.温度升高，三极管的电流放大系数β增大
• 3.温度升高，相同基极电流IB下，UBE减小，
2.2 共射放大电路
一、 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成
较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网
络表示，如图。
ui
Au
uo
1、放大体现了信号对能量的控制作用，放大的信
号是变化量。
2、放大电路的负载所获得的随信号变化的能量要
比信号本身所给出的能量大得多，这个多出的
②电感视为短路
共射电路的直流通路
用图解法分析放大器的静态工作点
直流负载线 UCE=UCC–ICRC
U CC RC
ICQ
IC Q
IB UCE
与IB所决 定的那一 条输出特 性曲线的 交点就是 Q点
UCEQ UCC
2、动态分析
计算动态参数Au、Ri、Ro时必须依据交流通路。 交流通路：是指ui单独作用（UCC=0）时，电路 中交流分量流过的通路。 画交流通路时有两个要点：
有以下两种。
IC
IB A RB
V
mA C
B E
UBE
RC USC V
UC（1）输入特性曲线
它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管 的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。实 验测得三极管的输入特性曲线如下图所示。
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
什么是三极管
什么是三极管三极管，又被称为晶体管，是一种常见的电子元件。
它是一种半导体器件，能够用来放大电流、开关电路或作为电流稳定源。
三极管的结构和工作原理决定了它在电子电路中的重要性和广泛应用。
本文将详细介绍三极管的定义、结构、工作原理以及应用领域。
一、定义三极管是一种包含三个电极的半导体器件，通常由两种不同类型的半导体材料组成。
它的三个电极分别为基极、发射极和集电极。
三极管可用于控制电流流动，并在电子电路中实现信号放大功能。
二、结构三极管的结构由两种类型的半导体材料构成：P型半导体和N型半导体。
这两种材料的结合形成了两个 P-N 结，分别被称为基结和发射结。
其中，发射结夹在基结中间，集电极连接到基结，而发射极连接到发射结。
三、工作原理三极管的工作原理是通过调节基极电流控制集电极电流的大小。
当基极电流很小或者没有流过时，三极管处于截止状态，完全不导电。
当基极电流逐渐增大时，三极管进入放大区。
此时，三极管的集电极电流将正比于基极电流，且比基极电流大很多倍。
当基极电流进一步增大时，三极管会饱和，此时集电极电流不再随基极电流的增大而增大，达到饱和电流后保持不变。
四、应用领域由于三极管具有信号放大和电流控制的特点，因此在电子领域有广泛的应用。
以下是几个常见的三极管应用领域：1. 放大器: 三极管可以作为放大电路的关键元件，用于放大音频、视频等信号。
通过调节输入信号的电流，可以实现不同增益的放大效果。
2. 开关电路: 三极管可以用作开关电路的控制器。
在开关状态下，三极管可以让电流通过或者阻断，从而实现开关的功能。
3. 正反馈电路: 三极管可以用于正反馈电路的构建，从而实现自激振荡。
在振荡器、发射机等电子设备中都有广泛应用。
4. 电流稳定源: 三极管可以作为电流稳定源，提供一个稳定且可控的电流。
这在一些需要精确电流控制的电路中特别有用。
结论通过了解三极管的定义、结构、工作原理和应用领域，我们可以看到三极管在电子电路中的重要性和多功能性。
什么是三极管
什么是三极管半导体三极管又称"晶体三极管"或"晶体管"。
具有三个电极，能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极b、发射极e和集电极c。
结构与操作原理三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面，如图1所示，可有PNP和NPN两种组合。
三个接出来的端点依序称为发射极(Emitter，E)、基极(Base，B)和集电极(Collector，C)，名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出NPN与PNP三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体，和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中性的P型区和N型区隔开。
三极管的电特性和两个PN接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里我们先讨论最常用的所谓"正向活性区"(Forwardactive)，在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压，而BC极间的PN接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
为一PNP三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的空乏区由于在正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，射极的电洞会注入到基极，基极的电子也会注入到射极；而BC接面的耗尽区则会变宽，载体看到的位障变大，故本身是不导通的。
图片画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情形下，电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的PN二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之PNP三极管为例，射极的电洞注入基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极方向扩散，同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时，会被此区内的电场加速扫入集电极，电洞在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点，形成集电极电流IC。
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
三极管百科
三极管三极管三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。
目录三极管的主要参数判断基极和三极管的类型测判三极管的口诀展开什么是三极管（也称晶体管）在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称，我们常说的三极管，可能是如图所示的几种器件，可以看到，虽然都叫三极管，其实在英文里[1]面的说法是千差万别的，三极管这个词汇其实也是中文特有的一个象形意义上的的词汇电子三极管Triode 这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的唯一英文翻译，这是和电子三极管最早出现有关系的，所以先入为主，也是真正意义上的三极管这个词最初所指的物品。
其余的那些被中文里叫做三极管的东西，实际翻译的时候是绝对不可以翻译成Triode的，否则就麻烦大咯，严谨的说，在英文里面根本就没有三个脚的管子这样一个词汇！！！电子三极管Triode （俗称电子管的一种）双极型晶体管BJT （Bipolar Junction Transistor）J型场效应管Junction gate FET（Field Effect Transistor）金属氧化物半导体场效应晶体管MOS FET ( Metal OxideSemi-Conductor Field Effect Transistor)英文全称V型槽场效应管VMOS （Vertical Metal Oxide Semiconductor ）注：这三者看上去都是场效应管，其实结构千差万别J型场效应管金属氧化物半导体场效应晶体管V沟道场效应管是单极（Unipolar）结构的，是和双极（Bipolar）是对应的，所以也可以统称为单极晶体管（Unipolar Junction Transistor）其中J型场效应管是非绝缘型场效应管，MOS FET 和VMOS都是绝缘型的场效应管VMOS是在MOS的基础上改进的一种大电流，高放大倍数（跨道）新型功率晶体管，区别就是使用了V型槽，使MOS管的放大系数和工作电流大幅提升，但是同时也大幅增加了MOS的输入电容，是MOS管的一种大功率改经型产品，但是结构上已经与传统的MOS发生了巨大的差异。
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
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4.要使晶体管放大,发射结必须正偏,集电结必须 反偏。
(1-6)
二. 电流放大原理
基区空穴
C
向发射区
的扩散可
忽略。
B
N
P
进少入部分P区与的R基B电区子的
空穴复合，形成
电流IBE ，EB多数
扩散到集电结。
IBE
N
E IE
发射结正 偏，发射 区电子不 断向基区 扩散，形 成发射极
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-14)
输出特性三个区的特点:
(1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。
(2)
即： IC=IB , 且 IC = IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V
(3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0
ICBO A
ICBO是集 电结反偏 由少子的 漂移形成 的反向电 流，受温 度的变化 影响。
(1-18)
3. 集-射极反向截止电流ICEO
集电结反 偏有ICBO
B
ICEO= IBE+ICBO
C
ICBO IBE N
P
ICEO受温度影响 很大，当温度上
升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极
管的温度特性较
差。
IBE
N
根据放大关系，
ICBO进入N E
区，形成
由于IBE的存 在，必有电流
IBE。
IBE。
(1-19)
4.集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降， 当值下降到正常值的三分之二时的集电极电
流即为ICM。
5.集-射极反向击穿电压
当集---射极之间的电压UCE超过一定的数值 时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是 25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。
C IC B
IB E
IE
NPN型三极管
C IC B
IB E
IE
PNP型三极管
(1-4)
15.5.2 电流分配和放大原理
一. 一个实验 IB
IC mA
A
RB
V UBE
EC V UCE
EB
(1-5)
结论:
1. IE=IC+IB
2. IC Δ IC 1 IB Δ IB IC Δ IC 常数 IB Δ IB
B
I ICBO CE N
P
EC
IB
IBE
N
RB
EB
E IE
(1-9)
ICE与IBE之比称为电流放大倍数
βICEICICBO IC IBE IBICBOIB
(1-10)
15.5.3 特性曲线
一.输入特性
UCE =0.5V
UCE=0V IB(A)
80
UCE 1V
60
死区电 压，硅管
40
0.5V，锗 20
15.5 半导体三极管
15.5.1 基本结构
C NPN型
集电极
集电极 C PNP型
N
B
P
基极
N
P
B
N
基极
P
E
发射极
E
发射极
(1-1)
集电区： 面积较大
B
基极
C 集电极
N P N
E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
(1-2)
C 集电极
集电结
N
B
P
基极
N
发射结
E
发射极
(1-3)
符号
IC IB
(1-16)
例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。
___ IIC B 01..05437.5
IC 2.31.5 40
IB 0.06 0.04
在工程计算中，一般作近似处理： =
(1-17)2.集-基极反向截电流ICBO管0.1V。
工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗管 UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 UBE(V)
(1-11)
二、输出特性
此区域满4 足IC=IB 称为线性3 区（放大 区）。 2
IC(mA )
1
36
当UCE大于一 定 IC只的1与0数0I值BA有时关，， IC=8I0B。A
60A 40A
(1-15)
三、主要参数
___
1. 电流放大倍数
前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的
公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共
集接法。共射直流电流放大倍数：
___
IC
IB
工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在
直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，
相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放
大倍数为：
20A IB=0 9 12 UCE(V)
(1-12)
4
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
3
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-13)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60，A称为 截止40区A。
(1-20)
6. 集电极最大允许功耗PCM
• 集电极电流IC 流过三极管，
所发出的功率 为：
IC ICM
PC =ICUCE
• 必定导致结温 上升，所以PC 有限制。
PCPCM
安全工作区
ICUCE=PCM
U(BR)CEO
UCE
(1-21)
电子技术 模拟电路部分
第15章 结束
(1-22)
电流EICE。
(1-7)
集电结反偏，少
子形成的反向电
流ICBO。
B
RB EB
IC=ICE+ICBOICE
C
从基区扩
散来的电
I ICBO CE N
子作为集 电结的少
P 子 进， 入漂 集E移 电C
IBE
N 结而被收
E IE
集，形成 ICE。
(1-8)
IC=ICE+ICBO ICE C
IB=IBE-ICBOIBE