第2章模拟电子技术
2.2半导体三极管
大纲要求：
掌握基本放大电路、静态工作点、直流负载和交流负载线；
掌握放大电路的基本的分析方法；
了解放大电路的频率特性和主要性能指标；
了解反馈的概念、类型及极性；电压串联型负反馈的分析计算；
了解正负反馈的特点；其它反馈类型的电路分析；不同反馈类型对性能的影响；自激的原因及条件；
了解消除自激的方法，去耦电路
2.2半导体三极管
半导体三极管的结构及类型
半导体三极管分为双极型半导体三极管和场效应半导体三极管。
一．双极型半导体三极管
1．基本结构
半导体三极管也称为晶体三极管，它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极称为三极管的基极（用字母b表示）。其他的两个电极称为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。
2．三极管的类型
不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。
图1晶体管的结构及图形符号
二．三极管的电流分配与放大作用
1.三极管放大的外部条件
三极管放大的外部条件是：发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
（1）
发射结正偏
集电结反偏
图2晶体管的外接电路图
（2）
发射结正偏
集电结反偏
发射结加正偏时，从发射区将有大量电子向基区扩散，形成发射极电流，与PN结中的情况相同。
【例1】(2007)在某放大电路中，测得晶体管各电极对“地”的电压分别为6V/9.8V／10V，由此可判断该晶体管为()。
A.NPN硅管；B.NPN锗管；C.PNP硅管；D.PNP锗管；答案：D
解题过程：(1)晶体管工作于放大状态的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏。三个电极的电位关系为：NPN管，；PNP管，。
(2)正向压降：
硅NPN型为+(0.6～0.8)V，硅PNP型为[-(0.6～0.8)]V。
锗NPN型为+(0.2～0.4)V，锗PNP型为[-(0.2～0.4)]V。
因此，根据题意可知，该题中各电极对“地”的电压分别为6V/9.8V/10V，因此为PNP管。0.2V，因此为锗管。
2．三极管的电流分配关系
因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流。于是可得如下电流关系式:
对于集电极电流和基极电流之间的关系为:
称为共发射极接法直流电流放大系数，。
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。
实质:用一微小电流的变化去控制一个较大电流的变化
3.三极管的特性曲线
即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。
(1)输入特性曲线
图3共发射极三极管的输入特性曲线
当时，，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，电子基本上被集电极结所收集。若再增加，集电结反偏再增加，只要不变，从发射区向基区的多子扩散就不变，基区的复合基本固定，也就基本不变。也就是说，以后，的输入特性曲线基本上是重合的。
（2）.输出特性曲线
图4共发射极三极管的输出特性曲线
输出特性曲线通常分三个工作区：
放大区：平行于轴的区域，在放大区有，也称为线性区，具有恒流特性。曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。
截止区：接近零的区域，相当的曲线的下方。以下区域为截止区，有。
在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。此时，小于死区电压，集电结反偏。
饱和区：当时，晶体管工作于饱和状态。
明显受控制的区域，该区域内，在饱和区，，发射结处于正向偏置，集电结也处于正向偏置。
当晶体管饱和时，，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。
晶体管的三种工作状态如下图5所示
(a)放大(b)截止(c)饱和
图5晶体管的三种工作状态
三．半导体三极管的主要参数
1.电流放大系数，
直流电流放大系数交流电流放大系数
和的含义不同，但在特性曲线近于平行等距，两者数值接近。
常用晶体管的值在20~200之间。
2.集电极最大允许电流
集电极上升会导致三极管的值下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电电流即为。
3.集电极最大允许耗散功耗
取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。
硅管允许结温约为150(C，锗管约为70(90(C。
4.集-射极反向击穿电压
当集——射极之间的电压超过一定的数值时，三极管就会被击穿。为发射极开路时的集电结击穿电压，下标代表击穿之意，代表集电极和基极，代表第三个电极E开路。手册上给出的数值是25(C、基极开路时的击穿电压。
【例2】单管共射极交流放大电路如图所示，该电路的输出电压
与输入电压的相位关系为()。
A.相同；B.相反；C.相差；D.无法判断
解：答案是B
因为共射极交流放大电路的输出电压与输入电压反相。
【例3】（2011）晶体管电路如图所示，已知各晶体管的，那么晶体管处于放大工作状态的电路为()。
（a）(b)(c)(d)
解：（a）图:
发射结电压,晶体管处于截止状态。
（b）图:
发射极电流:
基极电流:
集射极电压:
集电结正偏,因此晶体管处于饱和状态。
（c）图:
基极电流:
集射极电压:
,因此晶体管处于放大状态。
（d）图:
发射结电压，晶体管处于截止状态。
。【例4】（2008）晶体管电路如图所示，具有电压放大作用的电路是()。
（a）(b)
(c)(d)
解：(a）图:
没有接入集电极电阻RC,动态时直流电源VCC相当于短路，因此无法将ic中的交流分量转换成电压交流分量供给输出，输出端无交流信号。因此该电路不能实现电压放大。
（b）图:
因，没有基极偏置电阻，动态时直流电源VCC相当于短路，使输入信号被短路，因此该电路不能实现电压放大。
（c）图:
晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流，该电路处于截止状态。因此不能实现电压放大。
（d）图:
当输入信号为正时，不足以使晶体管截止；因此该电路能够实现小信号的正常放大。
小结：本节主要需要掌握半导体双极型晶体管的结构和放大原理。对于双极型晶体管，要熟悉其电流放大作用需要满足的外部条件和内部条件，外部条件为发射结正偏，集电结反偏；内部结构条件为发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低。若不满足发射结正偏或虽然正偏，但工作在发射结正向特性曲线的非线性区，易造成放大电路输出电压波形发生截止失真；而若不满足集电结反偏的条件，易造成输出电压发生饱和失真。
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