电工学三极管

1、高频管、低频管 小、中、大功率管 频率： 功率： 材料：硅管、锗管 结构：NPN型、PNP型 半导体三极管是具有电流放大功能的元件 在一个硅（锗） 片上生成三个杂 质半导体区域， 一个P区（N区） 夹在两个N区 （或P区）中间。 从三个杂质区域 各自引出一个电 极，分别称发射 极，集电极，基 极，它们对应的 杂质区域分别为 发射区、集电区， 基区。 一 晶体管的基本结 构 特点： 基区很薄（微 米数量级），而且 掺杂浓度很低，发 射区和集电区是同 类型的杂质半导体， 但前者比后者掺杂 浓度高很多，而集 电区的面积比发射 区面积大，因此它 们不是电对称的。 二 三极管的工作原理 1.BJT内部载

2、流 子传输过程 （1）.发射区向基区扩散载流子， 形成发射极电流。 由于发射结外加正向电压，发射区 的多子电子将不断通过发射结扩散 到基区，形成发射结电子扩散电流 IEN，其方向与电子扩散方向相反， 同时，基区的多子空穴也要扩散到 发射区，形成空穴扩散电流IEP，方 向与IEN相同，IEN和IEP一起构成 受发射结正向电压UBE控制的发射 结电流（即发射极电流）IE。 即IEIENIEP。由于基区 掺杂浓度很低，IEP很小，所以 IEIEN （2）.载流子在基区扩散与复合， 形成复合电流IBN 由发射区扩散到基区的载流子电 子在发射结边界附近浓度最高，离 发射结越远浓度越低，形成了一定 的浓度

3、梯度，浓度差使扩散到基区 的电子继续向集电结方向扩散，在 扩散过程中，有一部分电子与基区 的空穴复合，形成基区复合电流 IBN，由于基区很薄，掺杂浓度又 低，因此电子与空穴复合机会很小， IBN很小，大多数电子都能扩散到 集电结边界。 （3）.集电区收集载流子，形成集 电极电流IC。 由于集电结上加反向电压，空间 电荷区的内电场被加强，对基区扩 散到集电结边缘的载流子电子有很 强的吸引力，使它们很快漂移过集 电结，被集电区收集，形成集电极 电流中受发射结电压控制的电流 ICN，其方向与电子漂移方向相反， 显然ICNIENIBN 与此同时，基区自身的少子电子 和集电区的少子空穴也要在集电结 反偏

4、作用下产生漂移运动，形成集 电结反向饱和电流ICBO，其方向与 ICN方向一致，ICN和ICBO一起构 成集电极电流IC，即ICICN ICBO （4）.基极电流IB IBIEPIBNICBOIEP IENICNICBOIEIC 晶体管内部的电流存在一种比例 分配关系，IC和IB分别占IE的一定 比例，且IC接近于IE，IC远大于IB， IC和IB间也存在比例关系。这样， 当基极电路由于外加电压或电阻改 变而引起IB的微小变化时，IC必定 会发生较大的变化。这就是晶体管 的电流放大作用，也就是通常所说 的基极电流对集电极电流的控制作 用。 三极管的连接方式 共集电极接法：集电极作 为公共端 共

5、基极接法：基极作 为公共端 共发射极接法：发射极 作为公共端 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过 基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 三 BJT的V-I 特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const (2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，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vBE下IB减小，特性曲线右移。 (1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 输入特性

6、曲线 （以共射极放大电路为例） 共射极连接共射极连接 饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区 域内，一般vCE0.7V (硅管)。此时， 发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很 小。 iC=f(vCE) iB=const 2. 输出特性曲线 输出特性曲线的三 个区域: 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的 曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基 本平行等距。此时，发射结正偏，集电 结反偏。 例1.测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。 放大截止饱和 - - + + 正偏正偏反偏反偏 - - + + + + - - 正偏正偏反偏反偏 +

7、 + - - 放大VcVbVe放大VcVbVe 例2：有两个三极管分别接在放大电路中，今测得它们的管脚对地的电位分别如表所列， 试判断（1）三极管的管脚，并在各电极上注明e、b、c；（2）是NPN管还是PNP管， 是硅管还是锗管？ 管脚 123 电位 /V 43.49 管脚 123 电位 /V -6-2.3-2 解： 由表可见，三极管的l脚和2脚电位差为0.6 V， 所以三极管是硅管；三极管的2脚和3脚电位差为 0.3V，所以晶体管是锗管。 三极管的1脚为基极，2脚为发射极，3脚为集 电极。三极管是NPN管。同理可知，三极管的1脚 为集电极，2脚是发射极，3脚是基极，且三极管 是NPN管。 5

8、.2.4半导体三极管的参数 直流参数、交流参数、 极限参数 直流电流放大系数 1.共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数 一.直流参数 2.共基极直流电流放大系数 =（ICICBO） /IEIC/IE 显然 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ 极间反向电流极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 它相当于集电结的反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当

9、基极开路时，集电极和发射极间的反向 饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。 二.交流参数 交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const 在放大区 值基本不变， 通过垂直于X 轴的直线，由IC/IB求得。 在输出特性曲线上求 2.共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const 当ICBO和ICEO很小时， , 可以不加区分。 集电极最大允许电流ICM 三极管集电极最大允许电流ICM。当ICICM时，管子性能将显著下降，甚至 会损坏三极管。 集电极最大允 许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中 在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。 三.极限参数 (3) 反向击穿 电压 V(BR)CBO发射极开路时的集 电结反 向击穿电压。 V(BR) EBO集电极开路时发射结的反 向击 穿电压。 V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO V(BR)CEOV(BR)