晶体三极管输入和输出特性
晶体三极管的主要参数
晶体三极管的主要参数晶体三极管是一种重要的电子器件，被广泛应用于电子电路中。
它具有许多主要参数，这些参数对于了解晶体三极管的性能和应用非常重要。
本文将介绍晶体三极管的几个主要参数，并详细解释它们的含义和作用。
1. 最大集电极电流（ICmax）最大集电极电流是指晶体三极管能够承受的最大电流。
超过这个电流值，晶体三极管可能会损坏。
因此，在使用晶体三极管时，需要确保集电极电流不超过ICmax。
2. 最大集电极功耗（PCmax）最大集电极功耗表示晶体三极管能够承受的最大功耗。
当晶体三极管的功耗超过这个值时，会导致晶体三极管过热，甚至损坏。
因此，在设计电路时，需要确保集电极功耗不超过PCmax。
3. 最大集电极-基极电压（VCEmax）最大集电极-基极电压是指晶体三极管能够承受的最大电压差。
当集电极-基极电压超过这个值时，晶体三极管可能会击穿，造成损坏。
因此，在使用晶体三极管时，需要确保集电极-基极电压不超过VCEmax。
4. 最大基极-发射极电压（VBEmax）最大基极-发射极电压是指晶体三极管能够承受的最大电压差。
当基极-发射极电压超过这个值时，晶体三极管可能会击穿，造成损坏。
因此，在使用晶体三极管时，需要确保基极-发射极电压不超过VBEmax。
5. 最大集电极-发射极电流放大倍数（hFEmax）最大集电极-发射极电流放大倍数表示晶体三极管的放大能力。
它是指在特定工作条件下，晶体三极管输入电流与输出电流之间的比值。
hFEmax越大，表示晶体三极管具有更好的放大能力。
6. 截止频率（fT）截止频率是指晶体三极管在放大作用下，输出信号的频率达到-3dB 的点。
截止频率越高，表示晶体三极管具有更好的高频特性。
7. 饱和电流（ICsat）饱和电流是指晶体三极管在饱和工作区时的集电极电流。
当晶体三极管处于饱和状态时，集电极电流不再随输入信号的变化而变化，保持在一个稳定的值。
总结：晶体三极管的主要参数包括最大集电极电流、最大集电极功耗、最大集电极-基极电压、最大基极-发射极电压、最大集电极-发射极电流放大倍数、截止频率和饱和电流。
3晶体三极管
2.三极管内部载流子的运动规律
集电结反偏， 集电结反偏， 有少子形成的反 向电流ICBO。 基区空穴 向发射区的 扩散形成电流 IEP可忽略。 可忽略。 进入P 进入P 区的电 子少部分与基区 的空穴复合， 的空穴复合，形 成电流IBN ，多 数作为非平衡少 子扩散到集电结 B RB IB IBN E IE IC ICBO C ICN
v
v
i
i
输出特性曲线各区的特点： 输出特性曲线各区的特点：
（1）饱和区 a.发射结正偏，集电结正偏或反 发射结正偏， 发射结正偏 偏电压很小。 偏电压很小。 UCE≤UBE b. iC明显受uCE控制, 明显受 控制 iC＜βiB
1
4 3
i
C/
mA
iB =
µ 100 A 80 60
饱和区
随着VCE的变化而迅速变化。 的变化而迅速变化。 随着
∆iC
∆iB
β=
放大区 截止区
∆iC ∆iB
U CE =常量
β是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下 β = β ? 是常数吗？什么是理想三极管？ 是常数吗
2. 输出特性
iC = f (uCE ) I
数 B =常
对应于一个I 就有一条i 变化的曲线。 对应于一个 B就有一条 C随uCE变化的曲线。 输出特性曲线特点： 输出特性曲线特点： a. 各条特性曲线形状相同 b. 每条输出特性起始部分很陡 V时 uCE=0 V时，因集电极无收 b （集电结反压增加， 当集电结反压增加， 吸引电子能力增强,ic增大 增大） 吸引电子能力增强 增大） 集作用， =0。 集作用，iC=0。 c．每条输出特性当超过某一数 u c ．CE ↑ → Ic ↑ 。 值时（ ），变得平坦 值时（约1V），变得平坦 ）， d. 曲线比较平坦的部分， 曲线比较平坦的部分， 的增加而略向上倾斜。 随vCE的增加而略向上倾斜。 d每条输出特性当超过某一数值时（约1V），变得平坦 每条输出特性当超过某一数值时（ 1V），变得平坦 ）， 这是基区宽变效应） （这是基区宽变效应） • CB ↑→ 基区宽带变窄 → B 1V后 当uCE ＞CE后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子 1V ↑→ 收集电子的能力足够强。这时， 变小 • 都被集电极收集， 再增加， 基本保持不变。 都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。 iC •→ β = iB ↑→ iB 若不变则 C ↑
《晶体三极管》课件
晶体三极管的分类
有两种主要的晶体三极管 类型：PNP和NPN。
2. 晶体三极管的工作原理
1
简单电路
晶体三极管可以作为放大器、开关和振荡器在各种电路中发挥作用。
2
放大器电路
晶体三极管可以放大信号的幅度，使其更适合其他电路的输入。
3
开关电路
晶体三极管可以控制电流的通断，用于构建开关电路。
3. 晶体三极管的应用
5. 晶体三极管的优缺点
1 优点
小巧、高频响应、低功耗、可靠性高、成 本低。
2 缺点
温度敏感、容易受到噪声干扰、容易烧毁。
6. 结论
总结
晶体三极管是一种重要的电子元器件，广泛应用于各种电路和电子设备中。
展望
随着科技的发展，晶体三极管不断改进，将在更广泛的领域发挥作用。
《晶体三极管》PPT课件
晶体三极管是电子学中重要的元器件之一，本课件将介绍晶体三极管的结构、 工作原理、应用、特性以及优缺点，帮助您全面了解晶体三极管。
1. 介绍晶体三极管
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是晶体三极管？
晶体三极管是一种半导体 器件，可用作放大，开关 和振荡器。
晶体三极管的结构
晶体三极管由三个不同掺 杂的半导体区域构成：发 射区，基区和集电区。
放大器
晶体三极管可用于构建各类放 大器，如音频放大器、射频放 大器等。
开关
晶体三极管可以用于构建数字 电路和模拟电路中的开关。
振荡器
晶体三极管可以作为振荡器的 关键元件，产生无线电频率信 号。
4. 晶体三极管的特性
基本参数
• 电流放大倍数 • 最大可承受电压 • 最大可承受功率
变化规律
• 输入特性曲线 • 输出特性曲线 • 电流-电压关系
2.简述bjt三极管原理
2. 简述BJT三极管原理
双极结型晶体管（BJT）是半导体三极管的一种，其工作原理基于半导体材料中的载流子输运现象。
以下是对BJT三极管原理的简要描述：
1. 结构：BJT三极管由三个半导体区域组成，分别是发射区、基区和集电区。
这三个区域之间由两个PN结隔开。
发射区掺杂浓度高，集电区面积大，基区则介于两者之间。
2. 电流传输过程：当在BJT的发射极和基极之间加上正向电压时，载流子（空穴和电子）将从发射区注入到基区。
其中，高能量的电子能够穿过基区的势垒，进入集电区，形成集电极电流。
集电极电流的大小可以用来控制BJT的导通状态。
3. 放大作用：BJT的一个重要特性是它能够放大电流。
这是由于在基区，载流子经历了两次扩散-漂移过程。
第一次是从发射区注入到基区的载流子在基区的扩散-漂移过程；第二次是从基区扩散到集电区的载流子的漂移过程。
在这个过程中，空穴和电子分别被电场力拉向集电极和发射极，形成集电极电流。
4. 输出特性：BJT的输出特性是指集电极电流与基极-发射极电压之间的关系。
这个关系通常被表示为一个曲线，称为三极管的输入特性曲线。
在不同的基极-发射极电压下，会有不同的输出状态，包括放大区、饱和区和截止区。
5. 频率响应：BJT的频率响应是其工作频率与电压增益之间的关系。
在高频条件下，由于载流子的渡越时间效应和结电容的影响，BJT 的性能会受到限制。
6. 温度特性：温度对BJT的性能有很大影响。
随着温度的升高，载流子的传输过程会受到影响，导致电流增大，电压增益下降。
因此，在高温环境下，需要对BJT进行适当的散热设计。
晶体三极管输入和输出特性
注意：NPN型管与PNP型管工作原理相似，但由于
它们形成电流的载流子性质不同，结果导致各极电流
方向相反，加在各极上的电压极性相反。
IE
+
N
PN
IC
IE
+
P
NP
IC
-+ V1
IB
-+ V2
(2) 截止区：
iE=0, iB=-ICBO, ic=ICBO 晶体管呈现高阻抗状态，失去放大能力
EC ICBO
iC 截止区
击穿区 iB=iB 5 iB=iB4
iB=iB 3iB=iB
2
iB=iB1
IB = 0 的曲线以下的区域称为截 止区。IB = 0 时, IC = ICEO(很小)。对 NPN 型硅管，当UBE < 0.5 V 时，即已 开始截止，但为了使晶体管可靠截止，
4 3 2 1
截止区
1.5
IC(mA ) 饱和区
100A 80A
放大 区
3 69
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60A
40A
20A IB=0 12 UCE(V)
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三、 三极管特性曲线（讲授40分钟）
1、三极管各极的静态关系曲线
输出特性曲线：ic=f (iB,uCE)
输入特性曲线 : iB=f (uBE,uCE)
管子类型判别例 子(黑板）
输出特性三个区域的特点:
1.5
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。
即： IC=IB , 且 IC = IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
晶体三极管具有能量放大作用
晶体三极管具有能量放大作用晶体三极管是一种能够对电流进行放大的电子器件。
它是由三个不同类型的半导体材料组成的结构，常用的是N型半导体、P型半导体和N型半导体的组合。
晶体三极管的放大作用主要体现在它对输入信号的电流进行放大并产生相应的输出信号。
晶体三极管的能量放大作用是通过引入外部电流控制器实现的。
在晶体三极管中，将输入信号加到基级，然后通过控制集电极和发射极之间的电流来控制输出信号。
晶体三极管的工作原理是由于输入信号的变化，引起了电流在两个不同类型的半导体材料之间的移动。
这个过程被称为晶体三极管的自动增益。
晶体三极管的放大作用具有以下几个方面的优点。
首先，晶体三极管的放大作用能够使输入信号的幅度增加，从而提供更大的输出信号。
这对于电信号的传输和处理来说非常重要，尤其是在需要长距离传输信号或者需要对信号进行进一步处理的场合。
其次，晶体三极管具有良好的线性放大特性，即输入信号的变化能够准确地对应于输出信号的变化。
这使得晶体三极管在模拟电子电路中得到了广泛的应用。
再次，晶体三极管的输出电流能够达到几个毫安至几十毫安的高电流水平，这使得它可以驱动其他电子器件，如电磁线圈、电动机等。
最后，晶体三极管的功耗相对较低，能够在较小的体积和重量下提供强大的放大能力。
晶体三极管的能量放大作用也存在一些限制。
首先，晶体三极管的输出电流和电压都受到一定的限制，这会影响到放大信号的幅度。
其次，晶体三极管的放大作用容易受到温度变化的影响，可能导致输出信号的不稳定。
此外，晶体三极管的工作速度有限，对高频信号的放大效果较差，限制了它在高频电子电路中的应用。
总之，晶体三极管的能量放大作用使得它成为了电子器件中最常用的放大器件之一、它在各种电子设备中得到了广泛的应用，如收音机、电视机、计算机等。
随着科技的发展，晶体三极管的工作原理也得到了不断的改进和完善，使得它具备了更强大的放大能力和更稳定的性能。
但是随着新的电子器件的出现，如场效应晶体管和集成电路等，晶体三极管的应用正逐渐减少，但其作为电子学重要的历史地位始终不会被取代。
三极管的特征
三极管的特征三极管，也被称为双极型晶体管（bipolar junction transistor，简称BJT），是一种常见的半导体器件。
它具有三个区域：发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
三极管具有许多特征，下面将逐一介绍。
1. 放大作用三极管的主要功能是放大电流和电压信号。
当在基极-发射极电流（IB）的作用下，由发射极-集电极电流（IC）的增大，即电流放大效应。
这使得三极管可以用作放大器，将弱信号放大为强信号，从而实现信号处理和传输。
2. 开关作用三极管还可以用作开关。
当输入信号的电压或电流超过一定的阈值时，三极管可以处于饱和状态，导通集电极和发射极之间的电流。
反之，当输入信号的电压或电流低于阈值时，三极管处于截止状态，不导通。
这种开关特性使得三极管广泛应用于数字电路和开关电源等领域。
3. 电流放大倍数三极管的电流放大倍数（或称为电流放大系数）是指集电极-发射极电流（IC）与基极-发射极电流（IB）之间的比值，用β表示。
β的数值通常在几十到几百之间。
电流放大倍数决定了三极管的放大能力，也是设计电路时需要考虑的重要参数之一。
4. 输入/输出阻抗三极管具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。
输入阻抗决定了信号源与三极管之间的匹配程度，输出阻抗决定了三极管与负载电路之间的匹配程度。
较高的输入阻抗可以减少信号源的负载效应，较低的输出阻抗可以提供更好的信号传输能力。
5. 频率响应三极管的频率响应是指其对不同频率信号的放大能力。
一般来说，三极管在低频时具有较好的放大能力，但在高频时可能会出现衰减。
这是由于三极管内部结构和材料特性所致。
为了实现更高的频率响应，可以采用特殊工艺和结构设计。
6. 温度特性三极管的工作性能会受到温度的影响。
一般情况下，三极管的电流放大倍数会随着温度的升高而下降，而饱和电压会随温度的升高而增加。
这需要在设计电路时考虑温度补偿和稳定性。
7. 噪声三极管的工作过程中会产生一定的噪声。
三极管特性
晶体管是半导体三极管中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。
晶体管是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。
它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。
一、晶体管的种类晶体管有多种分类方法。
（一）按半导体材料和极性分类按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管管。
按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。
（二）按结构及制造工艺分类晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。
（三）按电流容量分类晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。
（四）按工作频率分类晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。
（五）按封装结构分类晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。
其封装外形多种多样。
（六）按功能和用途分类晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。
二、晶体管的主要参数晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。
（一）电流放大系数电流放大系数也称电流放大倍数，用来表示晶体管放大能力。
根据晶体管工作状态的不同，电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。
1．直流电流放大系数直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或β表示。
2．交流电流放大系数交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。
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饱和区
U（BR）EBO
截止区
U（BR）CEO uCE
iB=-ICBO
uBE
ICBO＋ICEO
2、三极管共射组态的输出特性曲线：
ic=f (iB,uCE)
当 iB 为某一常数时，可相应地测出一条输出特性曲线。 ic=f (uCE)|iB=常数。
故 NPN 三极管的输出特性曲线为一簇曲线。
饱合区：集电结正偏，发射结正偏 截至区：集电结和发射结都反偏。 击穿区： uCE> U（ BR） CEO 放大区：集电结反偏，发射结正偏
当晶体管饱和时， UCE 0，发射极与集电极之间如同一 个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，IC 0 ，发 射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可 见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。 晶体管的三种工作状态如下图所示
IB UBC < 0 IC + UCE IB = 0 UBC < 0 IC 0 + IB
饱和区 iC
临界饱和线
击穿区 iB=iB
5
iB=iB4 iB=iB 3 iB=iB
2
iB=iB1
截止区
U（BR）CEO
iB=-ICBO uCE
（1）放大区：
ii:
输出特性曲线平行等距：iB 对 iC 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 号进行放大就要使三极管工作在放大区。 放大区的特点是：发射结正偏，集电结反偏，iC＝β iB。
击穿区 iB=iB
5
EC
ICBO
iC
iB=iB4 iB=iB 3 iB=iB
2
iB=iB1 iB=-ICBO uCE
截止区
U（BR）CEO
IB = 0 的曲线以下的区 域称为截止区。IB = 0 时, IC = ICEO(很小)。对 NPN 型硅 管，当UBE < 0.5 V 时，即已 开始截止，但为了使晶体管 可靠截止，常使 UBE 0，截 止时集电结也处于反向偏置 (UBC < 0)，此时, IC 0 ， UCE UCC 。
输出电阻很大，相当于一 个恒流源，输出特性曲线有倾斜的 原因是基区宽度调制
饱和区 临界饱和线
iC 击穿区 iB=iB
5
iC4 iC3 iC2
iB=iB4 iB=iB 3 iB=iB
2
iC1
截止区
iB=iB1
iB=-ICBO uCE
U（BR）CEO
(2) 截止区： iE=0, iB=-ICBO, ic=ICBO 晶体管呈现高阻抗状态，失去放大能力
动画
三极管的输入特性
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。
5
iB=iB4 iB=iB 3 iB=iB
2
iB=iB1 iB=-ICBO uCE
截止区
U（BR）CEO
输出特性曲线可分为三个工作区: 1. 截止区 条件：发射结反偏或两端电压为零。 特点： I B 0, I C I CEO 。 2 .饱和区 条件：发射结和集电结均为正偏。 特点： VCE VCES 。 VCES 称为饱和管压降，小功率硅管约0.3V，锗管约为0.1V。 3 .放大区 条件：发射结正偏，集电结反偏 特点： IC受IB控制 ，即 I C I B 。 在放大状态，当 IB 一定时， IC 不随 VCE 变化，即放大 状态的三极管具有恒流特性。
uCE=常数
ib (μA)
U =1 UCE=0 CE UCE=10
BJT的输入特性曲线为一组曲线
U（BR）EBO
uBE
ICBO＋ICEO
（1）正向特性：
与二极管正向特性相似
iB (μA)
U =1 UCE=0CE UCE=10
uBE
2.1.4 三极管的输入和输出特性
一、共发射极输入特性曲线 集射极之间的电压VCE一定时，发射结电压VBE与基极电流 IB之间的关系曲线。
注意：NPN型管与PNP型管工作原理相似，但由于
它们形成电流的载流子性质不同，结果导致各极电流 方向相反，加在各极上的电压极性相反。
IE N+ P N IC IE P+ + N P IC
IB
V1 + V2 + V1
IB
- + V2 -
从结构看：
从电路符号看：
除了发射极上的箭头方向不同外，其他都相同， 但箭头方向都是由P指向N，即PN结的正向电流方向。
图2.1.9 共发射极输入特性曲线
5．VBE与IB成非线性关系。
1.5.3 特性曲线
IB
IC mA
A
RB V UBE V
EC
UCE
EB
实验线路
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有三个区：
1.5
IC(mA ) 4 饱和区
100A
3
2
80A
60A
1 3
截止区
放大 区
6 9
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
无论是NPN还是PNP管，都有两个PN结，三个区， 三个电极。
三、三极管的工作状态及其外部工作条件
（最常用） 发射结正偏，集电结反偏：放大模式
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
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
对PNP管各极电位间要求： Ve>Vb>Vc
管子类型判别例 子(黑板）
输出特性三个区域的特点:
1.5
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 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
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工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。
60 死区电 压，硅管 0.5V，锗 管0.2V。
40 20
0.4
0.8
UBE(V)
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3、三极管共射组态的输入特性曲线
iB=f(uBE ,uCE)
以 VCE 为参变量的输入特性曲线 ：
iB=f(uBE)|
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三三极管各极的静态关系曲线 输出特性曲线：ic=f (iB,uCE) 输入特性曲线 : iB=f (uBE,uCE)
临界饱和线 ib (μA)
iC
击穿区 iB=iB iB=iB 4 i =i B B 3 iB=iB 2 iB=iB
1
5
U =1 UCE=0 CE UCE=10
(3) 饱和区 当 UCE < UBE 时， 集电结处于正向偏置(UBC > 0)，晶体 管工作于饱和状态。在饱和区，IC 和 IB 不成正比。此时，发 射结也处于正向偏置，UCE 0 ， IC UCC/RC 。
当 uCE 较小时，曲线陡峭，这部 iC 分称为饱和区。在饱和区，iB 增加 时 iC 变化不大，不同 iB 下的几条曲 饱和区 线几乎重合，表明 iB 对 iC 失去控制， 呈现“饱和”现象。 饱和区的特点是：发射结和集电结都正 偏，三极管没有放大作用。 临界饱和线 击穿区 iB=iB
U CC IC RC UBC > 0 + + UCE 0 + UBE > 0
+ + UBE > 0
+ UCE UCC + UBE 0
(a)放大
(b)截止
(c)饱和
三极管特性——具有正向受控作用
在放大状态下的三极管输出的集电极电流IC ，主要 受正向发射结电压VBE的控制，而与反向集电结电压VCE 近似无关。
2.1 晶体三极管输入 和输出特性
2.1.4 三极管的输入和输出特性 2.1.5 三极管主要参数 2.1.6 三极管的简单测试
1.5.3 特性曲线
IB
IC mA
A
RB V UBE V
EC
UCE
EB
实验线路
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1.5
一、输入特性
UCE =0.5V
UCE=0V
IB(A)
80
UCE 1V