第01-2三极管及其电流放大作用【2017版】

模拟理工科电子信息类专业用电子技术基础设计/制作/主讲：谭诚臣第一章半导体器件基础第二章基本放大电路第三章负反馈放大
电路第四章正弦波振荡电路第五章差分放大电路第六章集成运算放大电路第七章功率放大电路第八章直
流稳压电源第九章场效应管及其放大电路总目录第一章半导体器件基础第一节二极管及其简单应用1.1半导体基础知识1
.2PN结与二极管1.3二极管的简单应用1.4特殊二极管简介第二节三极管及其电流放大作用2.1三极管的结构特点2
.2三极管的电流放大原理2.3三极管的特性曲线2.4三极管的特性参数2.5三极管的分类与型号命名法第二节三极管
及其电流放大作用2.1三极管的结构特点2.2三极管的电流放大原理2.3三极管的特性曲线2.4三极管的特性参数2.5
三极管的分类与型号命名法CBECBE（Collector）2.1结构特点集电区：面积最大掺杂浓度低集电结NPN型基区：极薄
，掺杂浓度最低（Base）PNP型发射结发射区：掺杂浓度最高（Emitter）符号中的箭头方向表示发射极的电流方向！2.2三极
管的电流放大原理①外加条件：(1)发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的“发射”。CNB(2)集电结必须“反向偏置”，以利于集
电区对电子的“收集”。ECPRBNEBECICNBECPRBIBNEBEIE②三极管内部载流子的运动规律基区空穴与发射区来的电子复
合形成基极电流IB。从基区扩散来的电子被集电区收集而形成IC。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。晶体管各极
电流关系为：IE=IB+IC;IC＞＞IB；IC/IB=β内部载流子运动过程：1.发射区向基区扩散电子的
过程由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。2.电子在基区的
扩散和复合过程由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，
剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。3.集电区收集电子的过程集电结由于反偏，其电场力可将从发射区扩散到基区并到达集电区边
缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。结论只要符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集电区的掺杂浓度介于发射区和基
区之间，且基区做得很薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。有关三极管的小结：
各区的作用:发射区向基区提供载流子：发射，形成发射极电流IE基区传送和控制载流子：复合，形成基极电流IB集电区收集载流子：收集，形
成集电极电流IC三极管具有电流放大作用：(1)发射区掺杂浓度很高内因(2)基区极薄，且掺杂浓度极低。(3)集电区体积较大且掺杂浓度
较低。外因（1）发射结加正向电压即发射结正偏（2）集电结加反向电压即集电结反偏?=IC/IBIE=IB+IC三极管各极
电流分配关系：IB/?AIBIE=IBUBERCUCE=0V+UCCRB+UBBUBE/V实践上：02.3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：IB=f(UBE,UCE)UCE=0时的输入特性曲线UCE为0时令UBB从0开始增加UCE=0V令UCC为0I
B/?AIBUBEICRCUCE=0.5V+UCE=0VUCCRB+UBBUBE/V0令UBB从0开始增加UCE=0.5V的
特性曲线UCE=1V的特性曲线UCE=1VUCE=0.5VUCE>1V的特性曲线UCE=1V改变UCC令：UCE1=0,画
出IB=f(UBE)的曲线；令：UCE2=0.5V,画出IB=f(UBE)的曲线；令：UCE3=1.0V,画出
IB=f(UBE)的曲线；令：UCE4=2.0V,画出IB=f(UBE)的曲线；…………?AICmAUCERCI
B也就是：+RBUBEUCC+IEUBB(2)输出特性曲线:IC=f(IB,UCE)IC/mAIB4=80μAIB3=6
0μAIB2=40μAIB1=20μAIB=0UCE/V0调节UCC使UCE从0增大，观察毫安表中IC的变化。令：IB1=0
,画出IC=f(UCE)的曲线；令：IB1=20μA,画出IC=f(UCE)的曲线；令：IB2=40μA,画出IC=
f(UCE)的曲线；令：IB3=60μA,画出IC=f(UCE)的曲线；…………IC/mAIB=100?A48
0?A360?A2.3240?A1.520?A1IB=0UCE/V0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。放大
区截止区。当基极电流IB等于0时，晶体管处于截止状态。实际上当发射结电压处在正向死区范围时，晶体管就已经截止，为让其可靠截止，常使
UBE小于和等于零。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。IC/mAIB=100?A480?A360?A2.3240?A1.520?A1IB=0U
CE/V0输出特性小结：(1)放大区特点：IC=?IB，也称为线性区条件：发射结正偏、集电结反偏（2）截
止区特点：IB≤0，有IC?0饱和区条件：发射结反偏，集电结反偏（3）饱和区放大区当UCE?UBE时，晶体管处于饱和
状态。当UCE=UBE时，晶体管处于临界饱和。截止区条件：发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。特点：UCE=0.5-0.7v
(硅)UCE=0.1-0.3v(锗)NPN、PNP三极管的比较NPNPNP特点放大区VC>VB>VEVB=V
E+0.7vVCVC
VB>VE发射结反偏集电结反偏iC≈iE≈iB≈0饱和区VB>VEVB>VCVBE为结电压VCE为饱和压降VBVBES|≈0.1V导通时结电压硅管：|VBE|≈0.7V锗管：|VBE|≈0.2V放大饱和截止例题：测量得到三极管三个
电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。Q6v2.4双极型三极管的主要参数（1）放大参数：ICBOvCCvCCICE
O（2）温度参数：①集电极-基极反向饱和电流ICBO小功率锗管:ICBO约10μA，小功率硅管:ICBO小于1μA。②集电极-
发射极的反向饱和电流ICEO也称穿透电流。锗管：十～几百微安硅管：几微安极间反向电流大小取决于少数载流子的浓度,与温度
密切相关。IC/mA432.321.51IB=0UCE/V0（3）极限参数：过耗区①集电极最大允许电流ICM一般指β
下降到最大值的50%时的电流值。②集电极最大允许功耗PCM集电极功率损耗：PC=ICVCB当PC＞PCM时，管子过
热会烧毁。③反向击穿电压晶体管的两个PN结，在反向电压超过规定值时，会发生电击穿现象。安全区V(BR)CEOICMV(B
R)CEOPCM=ICUCEPCM线过流区过耗区饱和区安全工作区过压区截止区ββ00.707β01ffβfT（4）频率参数：
①共发射极截止频率fβ:随f的升高β降低至中频时的0.707所对应的频率值；②共基极截止频率fa:③特征频率fT:随f的升
高β降低至β=1所对应的频率值；2.5国产半导体器件型号命名方法第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示半导体器件有效
电极数目用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性用汉语拼音字母表示半导体器件的类型用数字表示序号用汉语拼音表示规格号2-二极管3-
三极管二极管：A-N型锗材料B-P型锗材料C-N型硅材料D-P型硅材料三极管：A-PNP型锗材料B-NPN型锗材料C-PNP型硅材
料D-NPN型硅材料P-普通管V-微波管W-稳压管C-参量管Z-整流管L-整流堆S-隧道管N-阻尼管U-光电器件K-开关管X-低频
小功率管(f<3MHz,Pc<1W)G-高频小功率管（f>3MHz,Pc<1W)D-低频大功率管（f<3MHz,Pc>1W)A
-高频大功率管（f>3MHz,Pc>1W)PIVRVRVRIf参数CMCMCBOCEOEBOCBOTmW
mAVVVAμMHz型号1251252012683AX31D≤≥3BX31C1251254024≤
6≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5W5
A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.1300双极型三极管的参数注：为f?晶体管的种类：按照频率：高频管、低频管按照功率：大、中、小功率管按照材料：硅管、锗管按照结构：NPN、PNP小功率大功率中功率一般从其型号上可以分别出它们的材料、类型与用途等，如：3AX31:锗材料PNP低频小功率管3DG6:硅材料NPN高频小功率管3BX31:锗材料NPN低频小功率管3AD30:锗材料PNP低频大功率管3DA30:硅材料NPN高频大功率管3DD15:硅材料NPN低频大功率管