一-3 晶体三极管(BJT)

§1.3晶体三极管一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数双极型晶体管

（BipolarJunctionTransistor，英文缩写BJT）

BJT实物：几种常见的双极型三极管外形

BipolarJunctionTransistor，缩写为BJT

（a）硅酮塑料封装(b)金属封装小功率管(c)金属封装大功率管

从不同角度，可对其类型作以下划分：（1）按三极管内部基本结构不同，分为NPN型和

PNP型两类。（2）依据制作材料不同，分为硅（Si）管和锗（Ge）管。目前，我国制造的Si管多为NPN型（也有少量PNP型，Ge管多为PNP型。（3）按工作频率不同，可分为高频管（工作频率不低于3MHz）和低频管（工作频率在3MHz以下）。（4）依据功率不同，分为小功率管（耗散功率小于

1W）和大功率管（耗散功率不低于1W）。（5）按照用途不同，分为普通放大三极管和开关三极管。

BJT的结构一句话概括BJT结构：三块杂质半导体材料构成，其中：两边是同型层，中间是异型层。因此，有两种类型的BJT：BJT晶体三极管NPN管PNP管NPN管Ｎ＋发射区P基区Ｎ集电区EB结CB结E极发射极Ｂ极基极Ｃ极集电极PNP管P＋发射区N基区P集电区EB结CB结E极发射极Ｂ极基极Ｃ极集电极BJT结构总结三个区发射区基区集电区三个电极发射极基极集电极两个PN结EB结（发射结）CB结（集电结）1、发射区高参杂，通常参杂浓度比其它两个区高102数量级；2、基区很薄（0.1m–数

m）。这种设计特点更有利于BJT实现放大功能。（Why?)BJT结构特点BJT的电路符号NPN管：PNP管：CEBBCE箭头表示EB结正偏时，发射极电流的真实流向。箭头表示EB结正偏时，发射极电流的真实流向。

BJT放大原理

BJT放大偏置及电流分配关系BJT放大偏置条件：EB结（发射结）正偏CB结（集电结）反偏Ｎ＋发射区P基区Ｎ集电区EB结CB结E极Ｂ极Ｃ极NPN管BJT放大偏置时外加电源的接法VBEVCBP＋发射区N基区P集电区EB结CB结E极Ｂ极Ｃ极PNP管BJT放大偏置时外加电源的接法VBEVCBBJT放大偏置时在电路符号上的接法NPN管：PNP管：CEBBCE箭头表示EB结正偏时，发射极电流的真实流向。箭头表示EB结正偏时，发射极电流的真实流向。VBEVCBVCBVBEBJT放大偏置时，三个电极电位的关系NPN管：VC>VB>VEPNP管：VE>VB>VCBJT放大偏置时的特点1、B极电位居中；2、NPN管：VBE=

0.7VSi管0.3VGe

管3、PNP管：VBE=

-0.7VSi管-0.3VGe

管BJT放大偏置时三个极电流的关系NPN管：PNP管：CEBBCEVBEVCBVCBVBE满足iE=iC

+iB

iE

iE

iB

iB

iC

iC例2-1

在电子设备中测得某只放大管三个管脚对机壳的电压如图2-3所示。试判断该管管脚对应的电极，该管的类型以及制造该管的材料。0.1V

0.78V

-11.5V

132放大偏置时BJT内部载流子的传输过程放大偏置时的电流关系

1、iE

与

iC的关系一旦BJT制成后,

iC

中的iCN与iE的比值是一个常数,即

iCN

/iE=常数定义:

=iCN

/

iE

称为共基极直流电流放大倍数

根据

iC=iCN

+ICBO,可得

iC=

iE

+ICBO且

iC

iE

2、iC

与

iB的关系可推导出∵

iC=

iE

+ICBO

iE

=iC

+iB

代入上式iC=(1-

)

iB

+1(1-

)

ICBO∴

iC=

iB

+(1+

)ICBO

称为共发射极直流电流放大系数。

的物理含义解释：

值反映了电流iB对电流iC的控制能力。

值反映了电流iC

比电流iB放大了多少倍。

值反映了BJT的放大能力。

的取值范围：

数十倍到数百倍，也有数千倍的超管。

关于穿透电流：

定义：基极断开，在集电极和发射极之间流过的电流，称之为穿透电流，记为ICEO。由于

iC=

iB

+(1+

)ICBO令iB

=0，得到

iCEO

=(1+)

ICBO

ICBO

是发射极断开，在集电极和发射极之间流过的电流。

例2–2PNP管直流电路如图2–7所示，图中VCC

>VBB(Why?)。当断开B点时，微安表的读数为240µA。当断开E点时，微安表的读数为6µA。试求该管的

。µA+-BERBVBBVCC图2–7例2–2电路图2.1.3放大偏置时BJT的偏压与电流的关系双极型晶体管是电流控制器件。控制各极电流变化的真正原因是发射结正向电压的变化。 集电结反向电压的变化对各极电流也有影响。1.发射结正向电压对各极电流的控制作用——BJT的正向控制作用发射结电流实际上就是正偏发射结的正向电流:

当发射结正偏电压增加时，正向电流增加。此时，注入基区的非平衡少子增多，会使基区复合增多，到达集电结边界被集电区收集的非平衡少子也会增多，从而使和都会增大。发射结正偏电压的变化将控制各极电流的变化。双极型晶体管也是一种电压控制器件。

2.集电结反向电压对各极电流的影响——基区宽度调制效应图2.4基区宽度调制效应内容小结：三极管结构BJT的放大偏置条件BJT放大偏置时的特点BJT放大偏置时电流分配关系内部载流子的传输过程三个极电流之间的关系内容小结：BJT放大偏置时的重要电流关系:

式(1.3.4)

式(1.3.5)

式(1.3.6)

式(1.3.7)

式(1.3.10)补充:BJT放大组态补充:BJT放大组态放大偏置时，三极管三种接法内部载流子的传输过程都是相同的。有三种伏安特性曲线:

(1)共基静态伏安特性曲线

(2)共射静态伏安特性曲线

(3)共集静态伏安特性曲线其中，共射静态伏安特性曲线最常用，与共集静态伏安特性曲线有一定的相似性，本教材着重介绍这种特性曲线。三、晶体管的共射输入特性和输出特性为什么UCE增大曲线右移？

对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。为什么像PN结的伏安特性？为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？1.输入特性2.输出特性β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区放大区截止区晶体管的三个工作区域

晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流iC几乎仅仅决定于输入回路的电流iB，即可将输出回路等效为电流iB

控制的电流源iC

。状态uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE饱和≥Uon＜βiB≤uBE补充:例题例

判断如图电路中的Si三极管工作在什么状态。设的极性决定了发射结为正偏，所以该管不可能工作在截止区。取正偏假如晶体管工作在放大区，则电流分配关系成立，即因此，BJT工作在放大区的假设不成立。该管只可能工作在饱和区。这时，可取该管饱和时四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数

直流参数：、、ICBO、ICEOc-e间击穿电压最大集电极电流最大集电极耗散功率，PCM＝iCuCE=Constant安全工作区交流参数：β、α、、fT（使β＝1的信号频率）

极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO直流参数直流电流放大系数和（1）共基直流电流放大系数（2）共射直流电流放大系数（3）与之间的关系

2.极间反向电流和

（1）集电结反向饱和电流是BJT在共基极应用时，发射极开路时集电结的反向饱和电流。在室温下，锗三极管的大小约为(1～2)

（高频管）到几十（低频管），甚至几百（大功率低频管）。硅三极管的要小得多，仅千分之几到十分之几，大功率管一般也不超过数十量级。

（3）集电极反向穿透电流

是BJT在基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流。同一型号的管子反向电流愈小，性能愈稳定，选用管子时，和应尽量小，硅管比锗管的极间反向电流小2-3个数量级，因此温度稳定性也比锗管好。

交流参数交流参数是描述BJT对于动态信号的性能指标。1.交流电流放大系数和（1）交流电流放大系数（2）交流电流放大系数（3）与的关系

（2.29）

（2.30）

如何根据输出特性曲线求参数?频率参数1、截止频率

由于BJT的PN结具有电容效应，当工作频率较高时，BJT电流放大系数将随信号频率f的变化而变化，是频率f的函数，两者之间的关系可近似表示为（2.31）

的频率特性2、特征频率特征频率是当高频的模等于1(0dB)时所对应的频率。也就是说，当时，集电极电流增量与基极电流增量相等，共射接法的BJT失去电流放大能力。根据的定义和式（2.31）可近似估算出特征频率

由此可得（2.32）由于大部分BJT的均大于10,因此式（2.32）可近似表示为根据的不同，晶体管可以分为低频管、高频管和微波管。在应用双极型晶体管时，工作频率应该远小于特征频率。例如在BJT放大电路中，可以选比输入信号频率高10倍的管子作为放大管。

极限参数极限参数是指BJT安全工作时不可超过的限度。集电极最大允许电流

在较大的范围内，基本不变，