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1、实用模拟电子技术教程主编：徐正惠副主编：刘希真张小冰第一篇 常用半导体器件介绍常用半导体器件，包括晶体二极 管、晶体三极管、场效应管和其他半导体 器件的结构、工作原理、分类、主要性能 指标、国家标准规定的命名方法以及主要 应用。第2章 晶体三极管学习要求：掌握三极管的结构和分类；掌握三极管的电流放大作 用和基极电流对集电极电流的控制作用；掌握三极管 的电流分配关系；掌握三极管电流放大倍数、集电极 最大允许电流、集电极最大允许功率耗；ce极、cb极 和be极反向击穿电压等特性指标的定义；掌握三极管 输出特性曲线三个区域的划分；学会识读三极管输出 特性曲线；了解三极管的工作原理。第一篇 常用半导体
2、器件2.1 晶体三极管的电流放大作用第2章 晶体三极管2.1.1 三极管的分类、封装和产品外型 1、三极管的结构和分类 三极管由管芯、引脚，外加封装而成。按其管芯结构的不同，可 分为PNP型和NPN型，如下图所示。PNP型三极管 NPN型三极管 电路符号2.1.1 三极管的分类、封装和产品外型2.1 晶体三极管的电流放大作用1、三极管的结构和分类 三极管结构上的特点：PNP型三极管 NPN型三极管 *有三个电极 *包含2个PN结，因此也称 为 双极型晶体管 *分为PNP型和NPN型两大类2.1.1 三极管的分类、封装和产品外型2.1 晶体三极管的电流放大作用2、三极管的命名 根据第一章所介绍的
3、国标命名方法，上述四种类型三极管由 其型号的前二位相区分：3A 表示该三极管为PNP型锗管；3B 表示该三极管为NPN型锗管；3C 表示该三极管为PNP型硅管；3D 表示该三极管为NPN型硅管。例如：3CG表示该三极管为PNP型高频小功率硅三极管 3AG表示该三极管为PNP型高频小功率锗三极管 2.1.1 三极管的分类、封装和产品外型2.1 晶体三极管的电流放大作用3、三极管的封装 常见的几种封装：贴片封装2.1.2 三极管的基本电流关系和电流放大作用2.1 晶体三极管的电流放大作用用符号IB、IC、IE分别代表流过三极管基极、集电极和发射 极的电流（图2-3），实验表明，这三个电流之间存在以
4、下 二个基本关系式：（1）式是电荷守恒定律的结果，稳定情况下，流入三极管 的电流一定等于流出三极管的电流。 （1）（2）（2）式则是实验得出的结果。式中常数称为三极管的共射 电流放大倍数，其数值一般在几十到几百之间。 2.1.2 三极管的基本电流关系和电流放大作用2.1 晶体三极管的电流放大作用实验装置和结果VD1为发光二极管，通电后会发光，电流越大，发光越强。 VCC为+5V电源，基极由2伏电池VBB提供，电位器RP用来调节基 极电流的大小，A1为微安表、A2为毫安表，分别用来测量基 极和集电极电流。2.1.2 三极管的基本电流关系和电流放大作用2.1 晶体三极管的电流放大作用记录每一步的基
5、极和集电极电流，所得数据如下表2所示。 图2-4的直线就是根据这些数据画出来的。 根据表2-1的数据可以看出，集电极电流与基极电流 成正比，比例系数即为三极管的电流放大倍数。从 图中的数据还可以估算出实验用的这只三极管的电流 放大倍数=125。10mA/80A=1252.1.2 三极管的基本电流关系和电流放大作用2.1 晶体三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用也可以理解为基极电流对 集电极电流的控制作用。当基极电流为零时，集电 极电流也等于零，线路中的发光管不发光。加大基 极电流，集电极电流也跟着加大，发光管发光并逐 渐变亮。在整个过程中，基极电流从0到180A， 只变化了180A，而集电
6、极电流从0变化到22mA， 集电极电流的变化比基极电流的变化大得多。因此 ，可以说基极微小电流的变化控制了集电极大电流 的变化。三极管的这种电流放大作用，是晶体管电 路的基础。2.2.1 三极管的共射极特性曲线2.2 三极管导电特性曲线和参数三极管各极电压和电流的关系，这类关系称为三极 管的伏安特性，也称三极管的特性曲线。何谓三极管特性曲线？三极管的特性曲线分为输入特性曲线和输出特性曲线 输入特性曲线：是输入回路 中基极-发射极电压与基极 电流之间的关系。输出特性曲线：是集电极电 流和集电极-发射极电压之间 的关系。输入回路输出回路2.2.1 三极管的共射极特性曲线2.2 三极管导电特性曲线和
7、参数典型的三极管输入特性曲线 三条曲线分别对应ce极短路、ce极间电压等于0.5V和ce极 间电压大于等于1V时基极电流和be极电压之间的关系。 2.2.1 三极管的共射极特性曲线2.2 三极管导电特性曲线和参数2、输出特性曲线 截止区：是IB=0下面的区 域，特征是输入端基极-发 射极电压小于开启电压， 基极电流等于零集电极的 电流就是前面讨论过的集 电极穿透电流。这个电流 很小，在近似分析时忽略 。 饱和区：基极-发射极电压 UBE大于开启电压，而集电 极-发射极电压UCEUCE20V，0IC40mA (3)估算电流放大倍数： 任选一点A1，读出对应的IC 和IB值为IC=25mA， IB
8、=150A， 识读三极管的输出特性曲线。2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.2 特性曲线识读(4)观察电流放大倍数变化趋势： 在集电极电流较小的区域（图的 下部），曲线较稀疏，因此就 较大。但是SS9012电流放大倍数的变化 没有SS9018明显。 在集电极电流较大的区域（图的 上部），曲线较密，因此就较 小。 识读三极管的输出特性曲线。2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.2 特性曲线识读(4)观察电流放大倍数变化趋势： 右边是三极管 9013的输出特性 曲线，其曲线的 分布较均匀，因 此其电流放大倍 数更接近常数。动态电流放大倍数（或交流电流放大倍数） 2.2 三极管导电特性曲线
9、和参数-2.2.2 特性曲线识读以9018为例，从输出特性曲 线图计算其动态电流放大倍数 定义为基极电流增加iB所引起的集电极电流增加量iC与 iB的比值 再选取一个和A相邻的B点，从B 至A，基极电流的增量为 iB=60A50A=10A，相 应的集电极电流增量等于 iC=5mA4mA=1mA 与直流放大倍数有相同的数值。 动态电流放大倍数（或交流电流放大倍数） 2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.2 特性曲线识读一般情况下，工作于放大区 时，三极管的直流电流放大倍 数和动态电流放大倍数差别不 大，因此我们不再区分直流和 交流电流放大倍数，统一用符 号来表示三极管的电流放大 倍数。 两者
10、不再区分1、极限参数这类参数是指三极管使用时不得超 过的极限值，超过这些极限时，三极管不能正常工作 或永久性损坏。 2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.3 三极管的主要特性参数（1）集电极最大允许电流ICM 集电极电流IC增加时，三极管的电流放大倍数会减小，减 小到额定值的三分之二时所对应的集电极电流，称为集电极最 大允许电流ICM。 （2）集电极最大允许耗散功率PCMPCM是指集电结允许的最大耗散功率。超过这个数值时，会使 结温过高而导致三极管性能变坏或烧毁。PCM1W的三极管称为大功率三极管，PCM0.5W的称为小功率管 ，介于两者之间的，则为中功率三极管。（3）集电极-基极反向击穿
11、电压BUCBO2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.3 三极管的主要特性参数BUCBO是发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。 使用时，超过这一电压，集电极-基极间的PN结会被反向击穿 。 BUEBO是集电极开路时，发射极和基极之间的反向击穿电压。使 用时，超过这一电压，发射极-基极间的PN结会被反向击穿。 （5）集电极-发射极反向击穿电压BUCEOBUCEO是基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。使 用时，超过这一电压，集电极和发射极间反向的PN结击穿。如果上述击穿后的电流没有受到限制，都将导致三极管永久性 损坏。 （4）发射极-基极反向击穿电压BUEBO2、电流放大倍数
12、2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.3 三极管的主要特性参数直流电流放大倍数定义为：交流电流放大倍数定义为：忽略穿透电流ICEO，且三极管输出特性曲线为平行等距线时两 者相等，在今后的分析中，将忽略两者差异，认为：3、集电极-发射极穿透电流ICEO2.2 三极管导电特性曲线和参数-2.2.3 三极管的主要特性参数基极开路情况下，从集电极穿透基区流到发射极的电流。温度对参数、UBE及ICBO的影响最大。 ：温度每升高1，值大约增加(0.51)%； UBE：温度每升高1，发射结电压降UBE将下降22.5mV ； ICBO：温度每升高10，ICBO将增加一倍。 发射极开路、集电极加反向电压时流
13、过集电结的反向电流。 ICEO和ICBO之间的关系是ICEO=ICBO+ICBO=（1+）ICBO，ICBO很小 ，对于硅管，ICBO为nA的数量级，对于锗管，ICBO为A级，但 对温度的变化十分敏感。因此，环境温度变化较大的情况，应 选用硅管。4、集电结反向饱和电流ICBO5、温度对三极管参数的影响2.3 常用三极管简介-2.3.1 三极管的分类 分为PNP型和NPN型三极管 分为低频三极管和高频三极管，低频管一般工作 于3MHz以下的电路中 硅三极管、锗三极管 按制造材料分类： 按工作频率分类： 按结构工艺分类：按照允许耗散的功率分类：分为小功率、中功率和大功率三极管 2.3 常用三极管简
14、介-2.3.1 三极管的分类 三极管型号命名-国内外命名规定2.3 常用三极管简介- 2.3.2 常用三极管简介常用的国产和国外三极管的型号、主要参数如表所示 。 2.4 三极管的简单应用 尿湿报警电路: 婴儿尿尿以后需及时更换 尿布，以免长期刺激皮肤 ，为此需要及时知道尿湿 情况。利用三极管基极电 流对集电极电流的控制作 用，可以组成一个简单的 报警电路，能在尿湿后立 即通过发声、发光报警。 电路结构2.4 三极管的简单应用 工作原理:尿布干燥时，两片电极板K1、K2 之间的电阻趋于无穷大，电极间 没有电流通过，基极电流为零， 因此三极管集电极电流等于零， 发光管不发光，蜂鸣器不发声。 婴儿
15、尿尿后，湿尿布是电的良导 体，电极板K1、K2短路导通，于 是电池VBB经电阻R向基极注入微 小的电流，基极电流经三极管的 放大，集电极的电流是基极的 倍，被放大了的电流足以驱动发 光管发光，驱动蜂鸣器发声 VCC为直流电源，VT为三极管 ，K1、K2为两片电极板，VD1 为发光二极管，F为蜂鸣器 2.5 三极管电流分配关系理论分析前面我们讨论三极管外部特性时，已经分析了三极 管的电流分配关系，它由以下几个公式描述：第一个式子说明三个极电流之间的关系，发射极 电流等于基极电流和集电极电流之和。第二个描述 三极管的电流放大作用，集电极电流是基极电流的 倍；第三个式子说明ce极之间的穿透电流ICE
16、O是集 电结反向饱和电流ICBO的（1+）倍。下面，我们从 微观的角度分析、推导后两个关系式。 2.5 三极管电流分配关系理论分析-2.5.1 各电极电流的形成 1、发射极电流的形成发射结正向偏置，发射区的多 数载流子电子不断通过发射结 进入基区，同时从电源负极得 到电子补充，因而形成发射极 电流，这一由多数载流子形成 的发射极电流用符号IEN表示。 除此之外，基区的空穴向发射 极扩散，也形成发射极电流， 这部分电流用IEP表示发射极电流IE等于两者之和：（1）2.5 三极管电流分配关系理论分析-2.5.1 各电极电流的形成 2、集电极电流的形成 来自发射极的电子流很少一部分 与基区的空穴复合形成基极电流 的一部分。多数电子很快就达到 集电结的边界，在电场的作用下 进入集电区，形成集电极电流， 这一部分集
