电子技术与应用项目化教程 课件 项目3 三极管

项目三——认识三极管

认识三极管学习内容：

1.三极管的内部结构。2.三极管的分类。3.三极管的型号。4.三极管各电极电流分配与放大作用。学习要求：

目的：了解三极管内部结构和类型，理解三极管

电流放大含义，掌握其型号含义和各电极

电流分配关系。重点：三极管各电极电流分配关系和放大作用。难点：三极管电流放大。NNP双极型三极管三极管是组成各种电子电路的核心器件。三极管的产生使PN结的应用发生了质的飞跃。1.双极型三极管的基本结构双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三个引出的电极。发射极e发射结集电结基区发射区集电区集电极c基极bNPN型PNP型PPN双极型三极管的基本结构和符号NPN型三极管图符号PNP型三极管图符号注意：图中箭头方向为发射极电流的方向。根据制造工艺和材料的不同，三极管分有双极型和单极型两种类型。若三极管内部的自由电子载流子和空穴载流子同时参与导电，就是所谓的双极型。如果只有一种载流子参与导电，即为单极型。大功率低频三极管小功率高频三极管中功率低频三极管目前国内生产的双极型硅晶体管多为NPN型(3D系列)，锗晶体管多为PNP型(3A系列)，按频率高低有高频管、低频管之别；根据功率大小可分为大、中、小功率管。

2.双极型三极管的类型按照国家标准GB249—74的规定，国产三极管的型号由五个部分组成，各部分的意义，见表3-1。3.双极型三极管的型号表3-1三极管型号五个部分的代号及意义第一部分（数字）第二部分（拼音）第三部分（拼音）第四部分（数字）第五部分（拼音）电极数目：3—三极管材料和极性：A—PNP锗B—NPN锗C—PNP硅D—NPN硅K—开关管CS—场效应器件三极管类型：X—低频小功率管G—高频小功率管D—低频大功率管A—高频大功率管U—光电器件三极管序号：表示某些性能与参数上的差别规格号：表示同型号三极管的档别例如:

第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、

G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管3DG110B

4.晶体管实现电流放大作用（1）外部条件NNPUBBRB＋－(1)发射结必须“正向偏置”，有利于发射区电子的扩散，形成发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘扩散。UCCRC＋－(2)集电结必须“反向偏置”，有利于收集扩散到集电结边缘的多数扩散电子，形成集电极电流ic。IEICIB整个过程中，发射区向基区发射的电子数等于基区复合掉的电子与集电区收集的电子数之和，即：IE=IB+IC晶体管芯结构剖面图e发射极集电区N基区P发射区Nb基极c集电极（2）内部结构条件(3)发射区掺杂浓度很高，以便有足够的载流子供“发射”。(2)为减少载流子在基区的复合机会，基区做得很薄，一般为几微米，且掺杂浓度极低。(1)集电区体积较大，为了顺利收集边缘载流子，掺杂浓度界于发射区和基区之间。可见，双极型三极管并非是两个PN结的简单组合，而是利用一定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替，使用时也决不允许把发射极和集电极接反。5.三极管各电极电流分配关系

三极管实现电流放大作用外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压。NPN型：UC＞UB＞UE

PNP型：UE＞UB＞UC测量三极管电流的实验电路

三极管要具有一定的放大作用，必须使其发射结正向偏置，集电结反向偏置。只要满足这个条件，三极管内部载流子就会按一定的规则运动载流子的运动，就形成集电极电流IC，基极电流IB和发射极电流IE

。三极管各电极电流分配测试三极管电流测量数据

测量次数电流(mA)12345IB00.010.020.040.06IC0.30.991.973.965.95IE0.31.001.994.006.01由表可知，每一组数据都满足:IE=IB+IC

上式说明流入三极管的电流等于流出三极管的电流，满足基尔霍夫电流定律。ecb测量次数电流(mA)12345IB00.010.020.040.06IC0.30.991.973.965.95IE0.31.001.994.006.01

三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的比值在一定范围内基本保持不变。特别是基极电流有微小的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，当基极电流IB由0.02mA上升到0.04mA时，集电极电流IC由1.97mA变化到3.96mA。则集电极电流的变化量与基极电流变化量之比：ΔIC/ΔIB=(3.96-1.97)/(0.04-0.02)≈99显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的β值称为三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三极管，β值的差异较大，大多数三极管的β值通常在几十至几百的范围。

由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流IC，故双极型三极管属于电流控制器件。

β=ΔIC/ΔIB=(3.96-1.97)/(0.04-0.02)≈99晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区和集电区的掺杂质浓度差别较大，如果把两个极互换使用，则严重影响晶体管的电流放大能力，甚至造成放大能力丧失。晶体管的发射极和集电极能否互换使用？为什么?学习与讨论ThankYou!项目三——三极管特性

三极管特性

内容：三极管输入、输出特性曲线。学习要求：

目的：理解三极管输入、输出特性曲线，会判断其工作区域。重点：理解三极管输入、输出特性曲线。难点：三极管输出特性曲线的理解及工作区域的判断。1.双极型三极管的特性曲线所谓特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，是三极管内部载流子运动的外部表现。从工程应用角度来看，外部特性更为重要。(1)输入特性曲线UCE=0VUBE

/VIB

/A0UCE=0VUBBUCCRC++RB令UBB从0开始增加IBIE=IBUBE令UCC为0UCE=0时的输入特性曲线UCE为0时以常用的共射极放大电路为例说明当UCE为常量时，输入回路中的电流IB与管子输入端电压UBE之间的关系曲线称为输入特性。UCE=0.5VUCE=0VUBE

/VIB

/A0UBBUCCRC++RB令UBB重新从0开始增加IBICUBE增大UCC让UCE=0.5VUCE=1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲线继续增大UCC让UCE=1V令UBB重新从0开始增加UCE=1VUCE=1V的特性曲线继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不再变化。实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通常采用UCE=1V时的曲线。从特性曲线可看出，双极型三极管的输入特性与二极管的正向特性非常相似。UCE>1V的特性曲线(2)输出特性曲线先把IB调到某一固定值保持不变。当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE之间的关系曲线称为输出特性。然后调节UCC使UCE从0增大，观察毫安表中IC的变化并记录下来。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmA

AIE根据记录可给出IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线就是晶体管的输出特性曲线。IBUCE/VIC/mA0UBBUCCRC++RBICIBUBEmA

AIE再调节IB1至另一稍小的固定值上保持不变。仍然调节UCC使UCE从0增大，继续观察毫安表中IC的变化并记录下来。UCE根据电压、电流的记录值可绘出另一条IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线较前面的稍低些。UCE/VIC/mA0IBIB1IB2IB3IB=0如此不断重复上述过程，我们即可得到不同基极电流IB对应相应IC、UCE数值的一组输出特性曲线。输出曲线开始部分很陡，说明IC随UCE的增加而急剧增大。当UCE增至一定数值时(一般大于1V)，输出特性曲线变得平坦，表明IC基本上不再随UCE而变化。（动画）当IB一定时，从发射区扩散到基区的电子数大致一定。当UCE超过1V以后，这些电子的绝大部分被拉入集电区而形成集电极电流IC

。之后即使UCE继续增大，集电极电流IC也不会再有明显的增加，具有恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3当IB增大时，相应IC也增大，输出特性曲线上移，且IC增大的幅度比对应IB大得多。这一点正是晶体管的电流放大作用。从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数β。ΔIB=40A取任意再两条特性曲线上的平坦段，读出其基极电流之差；再读出这两条曲线对应的集电极电流之差ΔIC=1.3mA；ΔIC于是我们可得到三极管的电流放大倍数：

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.5UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3输出特性曲线上一般可分为三个区：饱和区。当发射结和集电结均为正向偏置时，三极管处于饱和状态。此时集电极电流IC与基极电流IB之间不再成比例关系，IB的变化对IC的影响很小。由于UCE电压小于1V,三极管相当于开关工作在闭合状态。截止区。当发射结和集电结均为反向偏置时，三极管处于截止状态。此时流过三极管的电流ICEO非常小，三极管相当于开关工作在断开状态。放大区晶体管工作在放大状态时，发射结正偏，集电结反偏。在放大区，集电极电流与基极电流之间成β倍的数量关系，即晶体管在放大区时具有电流放大作用。晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区和集电区的掺杂质浓度差别较大，如果把两个极互换使用，则严重影响晶体管的电流放大能力，甚至造成放大能力丧失。晶体管的发射极和集电极能否互换使用？为什么?

晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，UCE<UBE，集电结也处于正偏，这时内电场被大大削弱，因此极不利于集电区收集从发射区到达集电结边缘的电子，这种情况下，集电极电流IC与基极电流IB不再是β倍的关系，因此，晶体管的电流放大能力大大下降。晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于β？学习与讨论ThankYou!项目三——三极管的参数（第4讲）三极管的参数及管脚判别学习内容：

1.三极管的参数。2.三极管管脚判别方法。学习要求：

目的：理解三极管所有参数，会根据极限参数判断三极管的安全工作区域，掌握三极管管脚判断方法。重点：三极管各参数的理解，三极管管脚判断方法。难点：三极管管脚判断方法。

在放大区基本不变。在三极管的输出特性曲线上，通过垂直于X轴的直线来求取IC/IB

。

1.电流放大倍数

（1）直流电流放大系数

=IC/IB一、三极管的参数

（2）交流电流放大系数

=

IC/

IB

在放大区

值基本不变，可在共射接法输出特性曲线上，通过垂直于X轴的直线求取

IC/

IB。它是在发射极开路情况下，集电极与基极之间的反向电流。ICBO可由右图测得，ICBO受温度影响较大，硅管的ICBO比锗管小得多。所以在环境温度变化较大时，尽可能选用硅管，以保证电路稳定工作。

2.极间反向电流

（1）集电极—基极间的反向饱和电流ICBO

ICEO是基极开路时，C、E极间的反向电流（也称穿透电流），测试电路如图所示。通常情况下ICEO=(1+)ICBO（2）集电极—发射极间的反向电流ICEO3.极限参数

（1）集电极最大允许电流ICM

集电极电流增加时，

就要下降，当值下降到线性放大区

值的70～30％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。至于值下降多少，不同型号的三极管，不同厂家的规定有所差别。可见，当IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。。（2）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=ICVCB≈ICVCE，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。（3）反向击穿电压

反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力，其测试时的原理电路如图所示。

V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CEO

由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区二、用万用表测试三极管好坏及管脚极性的方法

1.用指针式万用表检测三极管的基极和管型：指针不动，说明管子反偏截止，因此为NPN型。先将万用表置于R×lk

欧姆档，将红表棒接假定的基极