三极管的特性

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1、模拟电子技术的实践,教学互动平台网：http:/61.164.87.150:5481/,三极管的型号、结构 三极管的特性,六 三极管的特性、识别,1、三极管的结构与型号,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结, 基区, 发射区, 集电区,emitter,base,collector,NPN 型,PNP 型,第5课,集成电路中典型NPN型BJT的截面图,目测判别三极管极性,B,E,C,分类：,按材料分： 硅管、锗管,按功率分： 小功率管 500 mW,按结构分： NPN、 PNP,按使用频率分： 低频管、高频管,大功率管 1 W,中功率管 0.5 1 W,无论是NPN型或是PNP型的三

2、极管,它们均包含三个区: 发射区、基区和集电区, 并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处, 形成两个PN结, 分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。,2、电流放大原理,（1） 三极管放大的条件,内部 条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,外部 条件,发射结正偏 集电结反偏,（2） 满足放大条件的三种电路,共发射极,共集电极,共基极,实现电路:,（3） 三极管内部载流子的传输过程,1) 发

3、射区向基区注入多子电子，形成发射极电流 IE。,I CN,多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。,IE,少数与空穴复合，形成 IBN 。,I BN,基区空 穴来源,基极电源提供(IB),集电区少子漂移(ICBO),I CBO,IB,IBN IB + ICBO,即：,IB = IBN ICBO,2)电子到达基区后,(基区空穴运动因浓度低而忽略),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,IB,IC,I CBO,I CN,I BN,IE,（4）三极管的电流分配关系,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

4、：,IB = I BN ICBO,IC = ICN + ICBO,穿透电流,IE = IC + IB,3、三极管的识别和检测,（1） 三极管极性的判别,（2） 三极管性能的检测,用指针式万用表判别极性,用万用表的 hFE挡检测 值,用晶体管图示仪或直流参数测试表检测 (略),目测判别极性,用指针式万用表检测,穿透电流的检测,反向击穿电压的检测,放大能力的检测,用指针式万用表判断三极管极性,红表笔是(表内电源)负极 黑表笔是(表内电源)正极,基极B的判断： 当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。,在 R100或 R1k

5、挡测量 测量时手不要接触引脚,C、E极的判断： 基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。,用万用表的 hFE挡检测 值, 若有ADJ挡，先置于ADJ 挡进行调零。 拨到 hFE挡。 将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接出3根引线，再插入插孔）。 从表头或显示屏读出该管的电流放大系数 。,三极管放大能力的检测,PNP,NPN,指针偏转角度越大，则放大能力越强,用万用表检测穿透电流 ICEO,通过测量C、E间的电阻来估计穿透电流 ICEO的大小。,一般情况下， 中、小功率锗管C、E间的电阻 10 k；

6、 大功率锗管C、E间的电阻 1.5 k； 硅管C、E间的电阻 100 k（在 R 10 k挡测量）。,检测反向击穿电压 U(BR)CEO,反向击穿电压低于50V的晶体管,可按图示电路检测。,增大电源电压，当发光二极管LED亮时，A、B之间的电压即为晶体管的反向击穿电压。,1.4.2晶体三极管的输入、输出特性曲线的测试 一、任务的描述 1、项目任务编号：1.4.2 2、项目任务名称：晶体三极管的输入、输出特性曲线的测试 3、项目任务的内容：按图1.4.3所示的电路联接，通过改变RP1和RP2电位器的阻值，画出晶体管的特性曲线，从而学会研究晶体三极管放大特性的一种方法，为今后分析放大电路打下基础。

7、 4、项目任务的目的：通过对晶体管的特性曲线的简单测试，学会放大电路的研究方法，深入理解晶体管的电流放大特性。同时学会正确选用合适的电子测量仪器进行参数测试。 5、需要的相关知识：晶体三极管的输入、输出特性曲线，电路的连接，电子仪器的使用等。,1.4 晶体三极管识别与检测方法,介绍,介绍,Rb100k，Rc3k,图1.4.3 逐点法测绘特性曲线的测量电路,二、计划准备 虽然万用表可以粗略地测出管子的值的大小，但结果误差很大，而且管子的其它特性很难确定。为了测定晶体管的输入、输出特性，一般可以通过两种方法得出，一是通过晶体管图示仪，还有一种方法就是设计一个测量电路，如图2.4.3所示的特性曲线测

8、试电路，它可以分别测出共射电路的输入、输出特性曲线。 根据所给定的学习任务，阅读相关知识点的内容，理解关于晶体管的特性曲线的基本概念及测量方法，然后考虑测量电路如何根据所给的电路原理图进行接线，如何调节电源电压值，考虑具体实施的步骤和方法。,三、具体实施 具体测试的方法是，取NPN型晶体管一个，先通过测试判定各管脚的极性（即确定b、c、e极）。然后联接电路如图1.4.3所示，调节RP1，使VCE0V调节RP2，分别使IB = 0A、5A、10A、20A、测量对应的VBE值，填入表1.4.2输入特性曲线的测试。 调节RP1，使VCE5V。重复上述步骤可得输入特性曲线。,表1.4.2 输入特性曲线

9、的测试,把表1.4.2中测得数据，在图1.4.4坐标中，画出相应的点，然后把它光滑地连接起来，就得到晶体管的输入特性曲线。,如果要测试晶体管的输出特性曲线，可以调节RP2, 使IB = 0A。调节RP1，分别使VCE0V、0.3V、0.5V、1V、5V、10V、测量对应的IC数值, 填入表2.4.3输出特性曲线的测试。调节RP2，使IB20A、40A、60A、重复上述步骤可得输出特性曲线。,把表1.4.3中测得数据，在图1.4.5的坐标中，每一行的数据可以画出一条输出特性曲线，有几行数据可以画出几条输出特性曲线。这样就可获得晶体管的输出特性曲线族。,表1.4.3 输出特性曲线的测试,图1.4.

10、4输入特性曲线的绘制,图1.4.5输出特性曲线的绘制,可以得到如下结论： （1）输入特性曲线与晶体二极管的特性曲线相似，有一个大约有0.5V的门坎电压，当电流超过一定数值后，电压与电流间基本成线性的关系。 （2）从输出特性曲线可以知道，当输入电流IB保持不变时，UCE从0开始增大时，集电极电流IC增加很快，但随后UCE的继续增加时，集电极电流IC几乎不变。 （3）在一定的条件下，当UCE一定时，基极电流IB的增大，会引起集电极电流IC的成比例增加，其比值的大小即为晶体管的交流电流放大倍数ICIB（ICIB为直流电流放大倍数，一般不作区别）。可见晶体管具有基极小电流控制集电极较大变化的能力。,四

11、、问题研究 1、从测试画出的晶体管输出特性曲线中，可以把晶体管的工作状态分成怎样三个区？他们有何特点？条件如何？可以得出哪些结论？ 2、如果两个晶体管的放大倍数大小不一样，在输出特性曲线中是如何体现？ 3、晶体管的特性曲线还可以用什么仪器进行测试？ 4、试说明晶体三极管处于放大、饱和和截止工作状态的特点。 5、测得某三极管各极电流如图P2.3所示，试判断、中哪个是基极、发射极和集电极，并说明该管是NPN型还是PNP型，它的？,五、研究报告的撰写 根据以上的仪器使用、参数的测试及处理、问题的研究，对实践结果及问题进行归纳总结，写出研究报告。,本项目小结,一、三极管的特性参数的测试,二、三极管的特

12、性参数的研究,课外作业：,写实践报告,三、三极管的等效电路,七、晶体三极管的特性曲线,1、输入特性,输入 回路,输出 回路,与二极管特性相似,第6课,特性基本重合(电流分配关系确定),特性右移(因集电结开始吸引电子),导通电压 UBE(on),硅管： (0.6 0.8) V,锗管： (0.2 0.3) V,取 0.7 V,取 0.2 V,2、输出特性,截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：两个结反偏,截止区,ICEO,2. 放大区：,放大区,截止区,条件： 发射结正偏 集电结反偏 特点： 水平、等间隔,ICEO,3. 饱和区：,uCE u BE,uCB = uCE u BE 0,条

13、件：两个结正偏,特点：IC IB,临界饱和时： uCE = uBE,深度饱和时：,0.3 V (硅管),UCE(SAT)=,0.1 V (锗管),放大区,截止区,饱 和 区,ICEO,饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V (硅管)， iC不受iB控制。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,iC=f(vCE) iB=const,输出特性曲线小结,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。此时，发射结和集电结均反向偏置,放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距，说明iC主要受iB控制此时，

14、发射结正偏，集电结反偏。,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 1C，UBE (2 2.5) mV。,温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。,T2 T1,（2）温度升高，输出特性曲线向上移。,温度每升高 1C， (0.5 1)%。,输出特性曲线间距增大。,O,八、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, 直流电流放大系数, 交流电流放大系数,一般为几十 几百,Q,2. 共基极电流放大系数, 1 一般在 0.98 以上。,Q,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。,3

15、、极限参数,A. ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,B. PCM 集电极最大允许功率损耗,PC = iC uCE。,C. U(BR)CEO 基极开路时 C、E 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(BR)CBO, U(BR)CEO, U(BR)EBO,已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V 时，IC mA 当 UCE = 1 V，则 IC mA 当 IC = 2 mA，则 UCE V,10,20,20,(1) 共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 电流放大系数,与iC的关系曲线,(2) 共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const,小结,(3) 共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE,(4) 共基极交流电流放大系数 =IC/IEvCB=const,当ICBO和ICEO很小时， 、 ，可以不加区分。,+ ube -,+ uce -,+ ube -,+ uce -,补充：H参数等效电路,对于共射电路,输入端交流开路时，输入电压ube随输出电压uce的变化之比，反