三极管-黄勇

2.1晶体三极管2.1.1三极管的结构、分类和符号2.1.2三极管的工作电压和基本联接方式2.1.3三极管内电流的分配和放大作用2.1.4三极管的输入和输出特性2.1.5三极管主要参数2.1.6三极管的简单测试2.1晶体三极管晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。特点：管内有两种载流子参与导电。特点：有三个电极，故称三极管。图2.1.1三极管外形2.1.1三极管的结构、分类和符号一、晶体三极管的基本结构1.三极管的外形2.三极管的结构图2.1.2三极管的结构图工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电区比发射区体积大且掺杂少。特点：有三个区——发射区、基区、集电区；两个PN结——发射结（BE结）、集电结（BC结）；三个电极——发射极e(E)、基极b(B)和集电极c©；两种类型——PNP型管和NPN型管。箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。文字符号：V图2.1.3三极管符号二、晶体三极管的符号2．国产三极管命名法：见《电子线路》P249附录二。三、晶体三极管的分类1．三极管有多种分类方法。按内部结构分：有NPN型和PNP型管；按工作频率分：有低频和高频管；按功率分：有小功率和大功率管；按用途分：有普通管和开关管；按半导体材料分：有锗管和硅管等等。例如：3DG表示高频小功率NPN型硅三极管；3CG表示高频小功率PNP型硅三极管；3AK表示PNP型开关锗三极管等。三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。2.1.2三极管的工作电压和基本连接方式一、晶体三极管的工作电压三极管的基本作用是放大电信号。图2.1.4三极管电源的接法V为三极管GC为集电极电源GB为基极电源，又称偏置电源Rb为基极电阻Rc为集电极电阻。有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电极接法。最常用的是共发射极接法。二、晶体三极管在电路中的基本连接方式如图2.1.5所示：测量电路如图2.1.3三极管内电流的分配和放大作用一、电流分配关系动画三极管的电流分配关系表2.1.1调节电位器，测得发射极电流、基极电流和集电极电流的对应数据如表2.1.1所示。ECII因IB很小，则(2.1.2)BCEIII(2.1.1)由表2.1.1可见，三极管中电流分配关系如下：IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96ICEO越小，三极管温度稳定性越好。硅管的温度稳定性比锗管好。说明：1.时，。0EICBOBCIIICBOICBOI称为集电极——基极反向饱和电流，见图2.1.7(a)。一般很小，与温度有关。CEOECIII0BI2.时，。CEOI称为集电极——发射极反向电流，又叫穿透电流，见图2.1.7(b)。二、晶体三极管的电流放大作用58mA01.0mA58.0BCIIIB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96由表得出动画三极管的电流放大作用结论：CIBI1．三极管的电流放大作用——基极电流微小的变化，引起集电极电流较大变化。BCII2．交流电流放大系数——表示三极管放大交流电流的能力(2.1.3)BCII3．直流电流放大系数——表示三极管放大直流电流的能力(2.1.4)4．通常，，所以可表示为(2.1.5)BCIIBCII考虑ICEO，则(2.1.6)CEOBCIII2.1.4三极管的输入和输出特性集射极之间的电压VCE一定时，发射结电压VBE与基极电流IB之间的关系曲线。一、共发射极输入特性曲线动画三极管的输入特性5．VBE与IB成非线性关系。由图可见：1．当VCE≥2V时，特性曲线基本重合。2．当VBE很小时，IB等于零，三极管处于截止状态；3．当VBE大于门槛电压（硅管约0.5V，锗管约0.2V）时，IB逐渐增大，三极管开始导通。4．三极管导通后，VBE基本不变。硅管约为0.7V，锗管约为0.3V，称为三极管的导通电压。图2.1.9共发射极输入特性曲线二、晶体三极管的输出特性曲线基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流的关系曲线。动画三极管的输出特性在放大状态，当IB一定时，IC不随VCE变化，即放大状态的三极管具有恒流特性。输出特性曲线可分为三个工作区:1.截止区CEOCB,0III条件：发射结反偏或两端电压为零。特点：。2.饱和区条件：发射结和集电结均为正偏。特点：。CESCEVV称为饱和管压降，小功率硅管约0.3V，锗管约为0.1V。CESV3.放大区BCII条件：发射结正偏，集电结反偏特点：IC受IB控制，即。三极管的参数是表征管子的性能和适用范围的参考数据。2.1.5三极管主要参数电流放大系数一般在10~100之间。太小，放大能力弱，太大易使管子性能不稳定。一般取30~80为宜。2.交流放大系数1.直流放大系数一、共发射极电流放大系数1.集电极——基极反向饱和电流ICBO。反向饱和电流随温度增加而增加，是管子工作状态不稳定的主要因素。因此，常把它作为判断管子性能的重要依据。硅管反向饱和电流远小于锗管，在温度变化范围大的工作环境应选用硅管。二、极间反向饱和电流CBOCEO)1(II2.集电极——发射极反向饱和电流ICEO。(2.1.7)三、极限参数管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿导致热击穿会损坏管子。3.集电极——发射极间反向击穿电压V(BR)CEO2.集电极最大允许耗散功率PCM1.集电极最大允许电流ICM三极管工作时，当集电极电流超过ICM时，管子性能将显著下降，并有可能烧坏管子。当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时，管子性能变坏或烧毁。图2.1.11判别硅管和锗管的测试电路2.1.6三极管的简单测试一、硅管或锗管的判别当V=0.1~0.3V时为锗管。当V=0.6~0.7V时，为硅管图2.1.12估测β的电路二、估计比较的大小NPN管估测电路如图2.1.12所示。万用表设置在挡，测量并比较开关S断开和接通时的电阻值。前后两个读数相差越大，说明管子的β越高，即电流放大能力越大。估测PNP管时，将万用表两只表笔对换位置。1RNPN管估测电路如图2.1.13所示。所测阻值越大，说明管子的越小。若阻值无穷大，三极管开路；若阻值为零，三极管短路。CEOI三、估测ICEO测PNP型管时，红、黑表笔对调，方法同前。图2.1.13ICEO的估测100Rk1R将万用表设置在或挡，用黑表笔和任一管脚相接（假设它是基极b），红表笔分别和另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。如图2.1.14（a）所示。如果按上述方法测得的结果均为高阻值，则黑表笔所连接的是PNP管的基极。如图2.1.14（b）所示。四、NPN管型和PNP管型的判断图2.1.14基极b的判断首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测β值的方法判断c、e极。方法是先假定一个待定电极为集电极（另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧姆表的摆动幅度。摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管脚是集电极c，红表笔所连接的管脚为发射极e，如图2.1.12所示。测PNP管时，只要把图2.1.12电路中红、黑表笔对调位置，仍照上述方法测试。五、e、b、c三个管脚的判断图2.1.12估测β的电路