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1、三极管知识讲座,佛山市蓝箭电子有限公司 刘晓荣,一、三极管结构原理及符号,三极管由两个PN结构成，PN结是由两种不同导电类型半导体材料组成，即P型材料(POSITIVE，导电载流子为空穴)和N型材料(NEGATIVE，导电载流子为电子) 。三极管按极性分NPN和PNP型：,二、晶体管命名方法：,国内命名方法： 3DG1815-Y 第一部分用阿拉伯字表示器件的电极数目 2：表示二极管；3：表示三极管 第二部分表示器件的材料和极性 A：PNP锗 ； B：NPN锗 ；C：PNP硅 ；D：NPN硅 ；E：化合物材料 第三部分表示器件的类型 G：高频小功率；D：低频大功率；A：高频大功率；K：开关管；X
2、：低频小功率 大于等于1W为大功率管，小于1W为小功率管，功率不是很大，封装比较大为中功率管 第四部分用阿拉伯字表示序号（型号） 第五部分表示器件的规格（放大档次）,国外命名方法（如日本工业标准（JIS）规定命名）：2SC1815-Y 第一部分用数字表示类型或有效电极数 1：表示二极管；2：表示三极管 第二部分“S”表示日本电子工业协会（EIAJ）注 册产品 第三部分用字母表示器件的极性及类型 A：PNP高频；B：PNP低频；C：NPN高频； D：NPN低频；J：P沟道场效应管； K：N沟道场效应管 第四部分用数字表示在日本电子工业协会登记的 顺序号 第五部分表示器件的规格（放大档次）,例如：
3、BF420,例如：2N3904,三、晶体管的封装形式,常见封装形式,四、晶体管的结构和制造工艺,管芯 框架 内引线（金丝或铝丝） 塑封料,晶体管的四大零部件和原材料：,双极型三极管管芯结构示意图,制造工艺（双极型）,1、前工序 衬底制备（多晶硅 溶解+掺杂 拉单晶、磨、切、抛等） 外延 氧化 基区光刻 基区扩散 发射区光刻 发射区扩散 引线孔光刻 蒸铝 反刻铝 合金 淀积钝化膜 刻蚀压焊孔减薄 背面金属化,2、后工序,划片 粘片 压焊 塑封 冲筋 上锡 分离 测试 打印 编带包装,五、电参数和测试仪器介绍,PC 指集电极最大允许耗散功率，使用时不能超过此功率， IC 指集电极允许最大直流电流
4、IB 指基极允许最大直流电流 Tj 结温度，指PN结温度 VCEO（集电极发射极击穿电压）基极开路，C、E之间的反向击穿电压。 VCBO（集电极基极击穿电压）发射极开路，C、B之间的反向击穿电压。 VEBO（发射极基极击穿电压）集电极开路，E、B之间的反向击穿电压。,HFE(共发射极正向电流传输比)：在共发射极电路中，输出电压保持不变时，直流输出电流与直流输入电流之比。 ICBO（集电极基极截止电流）：当发射极开路时，在规定的集电极基极电压下，流过集电极基极结的反向电流。 IEBO（发射极基极截止电流）：当集电极开路时，在规定的发射极基极电压下，流过发射极基极结的反向电流。 VCE（SAT）（
5、集电极发射极饱和压降）：晶体管工作于饱和区时，在规定的基极电流和集电极电流下，集电极端子与发射极端子之间的电压,VBE（SAT）（基极发射极饱和压降）：晶体管工作于饱和区时，在规定的基极电流和集电极电流下，基极端子与发射极端子之间的电压 VBE（基极发射极电压）：在规定的VCE、IC的条件下，晶体管的基极发射极正向电压。 fT（特征频率）：共发射极小信号正向电流传输比的模数下降到1时的频率 Cob（共基极输出电容）：在共基极电路中，输入交流开路时的输出电容。,常用测试仪器,自动测试系统（全直流参数测试） XJ4810半导体管特性图示仪（测HFE、击穿电压等） BJ2950A晶体三极管工作电压测
6、试仪（测饱和压降） JS2C晶体三极管反向电流测试仪 Ft参数测试仪,六、使用和设计必须注意问题功耗、电流、安全工作区,1、晶体管损坏原因（1）电路中的电压、电流、输出功率过载引起损坏在晶体管电路中主要与集电极发射极间的电压VCC、集电极基极VCB与晶体管固有的特性参数(如VCBO、VCEO、ICBO、ICEO、PCM)及工作条件有关。如果电路中晶体管的集电极VCEO电压超过了最大值，就会造成晶体管的损坏。,（2）热损坏在晶体管手册中一般所指的最大电压，通常是常温(25)下的值。因此，在环境温度较高或在最高结温下使用时，晶体管工作的实际最大电压将小于常温时的值，此时晶体管的ICBO和IEBO也
7、会增加，造成结温上升，而结温升高又会使ICBO和IEBO更进一步增大而形成雪崩现象，结果热击穿而损坏。,（3）二次击穿引起的损坏在晶体管电路中，当集电极电压升高时首先会出现一次击穿，使IC急剧增加。当其电压增加到某一临界值后压降会突然降低，形成很大的过电流，造成二次击穿而损坏。 （4）外界环境变化引起的损坏外界环境变化是指机械振动、外力冲击、潮湿、化学物品的侵蚀等外界因素造成的损坏。,2、设计时注意的问题,不论是静态、动态或不稳定定态（如电路开启、关闭时），均防止电流、电压超出最大极限值，也不得有两项或两项以上参数同时达到极限值。 选用三极管主要应注意极性和下列参数：PCM、ICM、BVCEO
8、、BVEBO、ICBO、一般设计稳定工作时PCM不可超过额定的70%，ICM不可超过额定的70%，BVCEO不超过额定的2/3，一般高频工作时要求fT=（510）f，f为工作频率。开关电路工作时则应考虑三极管的开关参数。,工作于开关状态的三极管，因BVEBO一般较低，所以要考虑是否要在基极回路加保护线路，以防止发射结被击守；如集电极负载为感性（如继电器的工作线圈），必须加保护线路（如线圈两端并联续流二极管），以防线圈反电势损坏三极管。 管子应避免靠近发热元件，减小温度变化和保证管壳散热良好。功率放大管在耗散功率较大时，应加散热板。管壳与散热板应紧贴牢故。散热装置应垂直安装。以利于空气自然对流。
9、环境温度每升高10摄氏度，失效率增加1025%。,3、晶体管的保护,（1）规范操作不要使负载短路和开路，不要突然加很强的信号，不要使用波动很大、频率不稳定的市电。另外应加散热装置和设计保护电路。 （2）增大功率采用功率管并联以降低单管的功率，但并联时要求管子性能尽可能一致，必要时配对的功率管参数应选择完全一致。 （3）改善大功率晶体管的工作环境工作环境是指温度、振动等。使用带有大功率晶体管的电器产品时，应尽量放置在通风较好的地方，以改善其工作环境。,安全工作区（SOA）,由最大集电极电流ICM、极限电压VCEO、最大功耗线PCM和二次击穿临界线PSB所限定的区域，二次击穿临界限由实验确定。,七
10、、晶体管使用技巧,用于开关线路，则偏向选用电流比较大，饱和压降小的管，对管的耐压要求可适当放宽。因为耐压和电流是一对互相矛盾的参数，要两全其美的话必然增加成本。为了能进入饱和状态，避免出现关不断的情况，除了选好管之外，对线路偏置很重要。通常在IC保持不变情况下增大IB的电流，或IB保持不变情况下减小IC电流。,用于高压电路，主要考虑漏电流要小，热稳定性要好，避免击穿电压有软特性、蠕变情况。最好能加保护电路。 用于普通放大，主要考虑HFE输出的线性要好，工作区宽，静态工作点最好选择HFE的测试条件，即HFE分档的测试条件。 用于高频线路，主要考虑是fT参数，而且要跟线路板相匹配，PCB板上的电容、电感都回影响其使用。,用于功率放大，主要考虑其功率的承受范围，管装上后管体发热情况怎样，周围环境温度如何，散热通风是否良好。PCM=TJM-TA/RT PC（T）=PCM（TJM-T/TJM-TA）,谢谢！,
