电子元器件知识三极管

1、电子元器件知识-晶体三极管晶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。特点晶体三极管（简称三极管）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。电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号；NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号外型 结构: 利用特殊工艺将两个PN结结合在一起就构成了双极型三极管。结构特点：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。  

2、; 三极管的分类：       1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管.锗材料的NPN与PNP三极管。 2）按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。 3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。 4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。 5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。 6）按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。  

3、 电流放大原理     （1）放大条件       内部条件：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。       外部条件：发射结（e结）加正向偏置电压，集电结（c结）加反向偏置电压。       电位条件：NPN型：VcVbVe ；PNP型： VcVbVe     

4、60; 电压数值：UBE ：硅0.5-0.8V,    锗0.1-0.3V                 UCB：几伏十几伏                 UCE：UCEUCB UBE 几伏+ 几伏    

5、   （2）三极管内部（NPN型为例）            1) 发射区不断向基区注入多子（电子），形成发射极电流 IE。         2)向发射区扩散的基区多子（空穴）因数量小被忽略。这样，到达基区的电子多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。少数与空穴复合，形成 IBN 。基区空穴来源主要来自基极电源提供(IB)和集电区少子漂移(ICBO)。即IBN » IB + ICBO，IB

6、 = IBN ICBO          3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC，I C = ICN + ICBO 。      （4）三极管各极电流之间的分配关系       IB = I BN - ICBO，IC= I CN + ICBO   当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：  晶体三极管的特性曲线 

7、;    1.输入特性曲线：    由输入回路可写出三极管的输入特性的函数式为iB=f(uBE)，uCE=常数。实测的某NPN型硅三极管的输入特性曲线如下图(b)所示，由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似，不过，它与uCE有关，uCE=1V的输入特性曲线比uCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即uCE增大曲线向右移，但当uCE1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与uCE=1V时的曲线重合，所以下图(b)中只画出两条曲线，在实际使用中，uCE总是大于1V的。由图可见，只有uBE大于05V(该电压称为死区电压)后，iB才随uBE的增

8、大迅速增大，正常工作时管压降uBE约为0.60.8V，通常取0.7V，称之为导通电压uBE(on)。对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降uBE的值约为0.20.3V，导通电压uBE(on)0.2V。          2.输出特性曲线    输出回路的输出特性方程为：iC=f(uCE)，iB=常数 ；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：        （1）截止区： 

9、0; IB0，IC=ICEO0，此时两个PN结均反向偏置。    （2）放大区：IC=IB+ICEO  ，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距。Ic受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE 而变化。    （3）饱和区： uCE < u BE，uCB = uCE - u BE < 0 ，此时两个PN结均正向偏置，IC ¹ b IB，IC不受IB控制，失去放大作用。曲线上升部分uCE很小，uCE = u BE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管 UCE(SAT)=0.3V，锗管UCE(

10、SAT)=0.1V。     3.温度对特性曲线的影响     （1）温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高 1°C，UBE ¯ (2 2.5) mV。温度每升高 10°C，ICBO 约增大 1 倍。     （2）温度升高，输出特性曲线向上移。温度每升高 1°C，b ­(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。晶体三极管的主要参数1.电流放大系数（1）共发射极电流放大系数:  （）为直流 （交流）电流放大系数 =I

11、C/IB（=iC/iB）。（2）共基极电流放大系数:  =/（1+），a < 1 一般在 0.98 以上。2.极间反向饱和电流：CB 极间反向饱和电流 ICBO，CE 极间反向饱和电流 ICEO。 ICBO、 ICEO均随温度的升高而增大。3.极限参数：ICM ：集电极最大允许电流，超过时 b 值明显降低；PCM ：集电极最大允许功率损耗 ； U(BR)CEO：基极开路时 C、E 极间反向击穿电压； U(BR)CBO：发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO： 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压；   U

12、(BR)CBO >U(BR)CEO>U(BR)EBO                                             

13、60;                                                 

14、60;                                     三极管电路的基本分析方法 三极管为非线型器件，对含有这些器件的电路进行分析时，可采用适当的近似方法，按线性 电路来处理。利用叠加定理可对电路中的交、直

15、流成分分别进行分析。直流分析（静态分析）： 只研究在直流电源作用下，电路中各直流量的大小称为直流分析(或称为静态分析)，由此而确定的各极直流电压和电流称为直流工作点(或称静态工作点)参量。交流分析（动态分析）： 当外电路接入交流信号后，为了确定叠加在静态工作点上的各交流量而进行的分析，称为交流分析(或称为动态分析)。方法：图解法： 在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求静态工作点“Q”，分析动态波形及失真等。微变等效电路法  根据发射结导通压降估算“Q”。再用等效电路法分析计算小信号交流通路的电路动态参数。电量参数的表示：BB，B表示主要符号，大写表示该电量是与时间无关的量(直流、

16、平均值、有效值)，小写表示该电量是随时间而变化的量(瞬时值)。B为下标符号，大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；小写表示交流分量。直流分析1.图解分析法：在三极管的特性曲线上用作图的方法求得电路中各直流电流、电压量大小的方法，称为图解分析法。晶体三极管电路如下图(a)所示，三极管的输入、输出特性曲线分别示于下图(b)、(c)中。2.工程近似分析法交流分析1.动态图解分析：三极管电路动态工作时的电流、电压、可利用三极管特性曲线，通过作图来求得。现通过例题来说明动态图解分析过程。例.三极管电路如下图(a)所示，交流电压ui通过电容C加到三极管的基极，设C对交流信号的容抗为零；三极管采用硅

17、管，其输入、输出特性曲线如下图b)所示。已知ui=10sint(mV)，试用图解法求该电路各交流电压和电流值。解： (1)输入回路图解先令ui=0，由图(a)可得IBQ=（VBB-UBE(on)）/RB（6V-0.7V）/176k=0.03mA=30A由此可在图(b)的输入特性曲线上确定基极回路的静态工作点Q。若输入交流信号ui，它在基极回路与直流电压UBEQ相叠加，使得三极管B、E极之间的电压uBE在原有直流电压UBEQ的基础上，按ui的变化规律而变化，即uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsint，其波形如图(b)中所示。根据uBE的变化 (2)输出回路的图解根据VCC及RC值可在上图

18、(b)所示输出特性曲线中作出直流负载线NM，它与iB=IBQ=30A的输出特性曲线相交于Q点，Q点便是集电极回路的直流工作点。由图可知，其对应的ICQ=3mA、UCEQ=3V。随着基极电流的变化，负载线MN与输出特性曲线簇的交点也随之变化。按基极电流iB在不同时间的数值，找出相应的输出特性曲线及其与负载线MN的交点，便可画出集电极电流iC和C、E极间电压uCE的波形，如上图(b)中、所示，由图可知，输出电流iC和输出电压uCE都在原来静态直流的基础上叠加了一交流量。由于输出特性曲线间距近似相等，故ic与ib成正比，因此，有iC=ICQ+ic=ICQ+Icmsint，uCE=UCEQ+uce=U

19、CEQ+Ucemsin(t-180°)，式中，uce=-icRC，Ucem=IcmRC。由上图(b)可读出iC的瞬时值在24mA之间变动，ic的幅度Icm=1mA；而uCE的瞬时值在24V之间变动，uce的幅度Ucem=1V。可见，UcemUim，电路实现了交流电压放大作用。此外，可看出uce波形与ui波形的相位相差180°(即反相关系)。2.小信号等效电路分析法（微变等效）输入信号过小时，用图解法进行交流分析误差较大，通常采用微变等效电路来分析。（1） 晶体三极管电路小信号等效电路分析方法 晶体三极管H（Hybrid）参数小信号电路模型等效依据：交流信号很小时，

20、三极管的动态参数呈线性变化，此时，三极管各极交流电 压、电流的关系近似为线性关系。        rbe（hie）三极管输出端交流短路时的输入电阻。其值与三极管的静态工作点Q有关。        rbb´三极管基区体电阻。   对于低频小功率管  rbb´约为200。       输入端口：从输入端看进去，相当于电阻rbe。  

21、                                     输出端口：从输出端看进去，相当于一个受ib控制的电流源。  ic=ib，相当于H参数模型中的Hfe 。 晶体三极管电路的交流分析分析步骤：A. 分析直流电路

22、，求出“Q”点上各直流电压和电流，计算 rbe；B.画出电路的交流通路，并在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。C.利用叠加定理分析计算“Q”点上各极的交流量。（2）场效应管电路小信号等效电路分析法      晶体三极管的检测方法1.用万用表检测晶体三极管的方法 基极判别：将万用表置于R×1K挡，用红黑表笔搭接三极管的任意两管脚，如测得阻值大于几百千 欧，将红黑表极为集电极；如果万用表指针偏转较小，则与红表笔相连的极为集电极。使用指针式万用表应注意的事项： R ´ 1 k 挡进行测量； 红表笔是(表内)负极，黑表笔是(表内)正极。测量时手不要接触引脚。2.使用数字万用表检测晶体三极管的方法利用数字万用表不仅能判定晶体管的电极、测量管子的共发射极电流放大系数H