1、双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体三极管。它由两个 PN 结组合而成，有两种载流子参与导电，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。,晶体管英文为Transister，有两大类型:双极型晶体管(BJT)；场效应晶体管(FET)。,引言,场效应型晶体管仅由一种载流子参与导电，是一种电压控制电流源器件（VCCS）。,第2章 双极型晶体管 及其基本放大电路,晶体管的两种结构,1 晶体管的结构和类型,NPN型,PNP型,晶体管符号中的短粗线代表基极，发射极的箭头方向，代表发射极加正向偏置时电流的方向。,双极型晶体管有两种结构，NPN型和PNP型。,一、 双极型晶体管,2 晶体管的三种组态,双极型晶体管
2、有三个电极，其中两个可以作为输入，两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，如共发射极接法，也称共发射极组态，简称共射组态，发射极是公共电极。,晶体管的三种组态,共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表； 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示； 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。,双极型晶体管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。从结构上看双极型晶体管是对称的，但发射极和集电极不能互换。,双极型晶体管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电
3、压。现以NPN型晶体管的放大状态为例，来说明晶体管内部的电流关系。,（1） 晶体管内部载流子的传输,3 晶体管的电流放大作用,IEN,IEP,ICBO,IE,IC,IB,IBN,IE=IEN + IEP 且IEN IEP,IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN,IB= IEP + IBN - ICBO,注意：图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。由此可确定三个电极的电流。,ICN,如何保证注入的载流子尽可能地到达集电区？,发射极电流：IE= IEN+IEP 且有IENIEP集电极电流：IC=ICN+ICBO ICN=IEN-IBN 且有IEN
4、 IBN ， ICNIBN 基极电流： IB=IEP+IBN-ICBO,（2）晶体管电极电流的关系,所以，发射极电流又可以写成IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO)=IC+IB,称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。,（3）晶体管的电流放大系数,1) 共基极直流电流放大系数,IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO,ICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以,2) 共发射极直流电流放大系数,称为共射极直流电流放大系数。,则,其中 很小，可以忽略,，它
5、描述了晶体管的电流放大作用。,令,4 晶体管的共射特性曲线,iB是输入电流，uBE是输入电压。iC是输出电流，uCE是输出电压。,输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,共发射极接法晶体管的特性曲线包括：,共发射极接法的电压-电流关系,（1） 输入特性曲线,1) UCE=0V，iB和uBE和呈指数关系，类似于半导体二极管的特性。 2) 当UCE增加时，集电结收集电子能力增加，曲线右移。 3) UCE1V，曲线右移不明显。近似用UCE=1V曲线代替 。,NPN型晶体管的共射输入特性曲线,输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=co
6、nst,它是以IB为参变量的一族特性曲线。,NPN型晶体管的共射输出特性曲线,（2） 输出特性曲线,当UCE稍增大时，IC随着UCE 增加而增加。,当UCE=0 V时，集电极无收集作用， IC=0。,当UCE继续增加使集电结反偏电压较大时， UCE再增加，电流也没有明显的增加。,输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,输出特性曲线可以分为三个区域:,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE的数值较小，一般UCE0.7 V(硅管)。此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏， 集电结反偏。,放大区iC平行于u
7、CE轴的区域，曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集电结反偏，电压大于0.7 V左右(硅管) 。,输出特性曲线的分区,晶体的参数分为三大类:直流参数、交流参数、极限参数,1) 直流电流放大系数共发射极组态直流电流放大系数,（1）直流参数,对共射组态的电流放大系数，在UCE不变的条件下，输出集电极电流ICQ与输入基极电流IBQ之比，定义：,5 晶体管的主要参数,输出特性曲线, 集电结的反向饱和电流ICBO ICBO是发射极开路时集电结的反向饱和电流。,共基极组态直流电流放大系数,称为共基极直流电流放大系数。, 穿透电流ICEOICEO是基极开路时集电极与发射极之间的穿透电流。 ICEO=（1+
8、 ）ICBO,2) 极间反向电流,在共射接法输出特性曲线上，通过垂直于 X 轴的直线求取iC/iB。,在输出特性曲线上求,（2） 交流参数,1) 交流电流放大系数 共发射极交流电流放大系数,Q, 共基极交流电流放大系数,2) 特征频率fT晶体管的 值不仅仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，晶体管的 值将会下降。当 下降到 1 时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。,当ICBO和ICEO很小时， 、 ，可以不加区分。,3) 共射截止频率f 低频时共发射极交流电流放大系数为0。下降到0/ 时所对应的信号频率称为晶体管的共射截止频率，用f表示。,4) 共基截止
9、频率f 低频时共基极交流电流放大系数为0。下降到0/ 时所对应的信号频率称为晶体管的共基截止频率，用f表示。,特征频率、共射截止频率和共基截止频率三者之间大致满足如下关系：,1) 集电极最大允许电流ICM,pC= iCuCE ，PCM表示集电结上最大允许耗散功率。,（3）极限参数,当集电极电流增加到一定程度， 就要下降，使 值明显减小所对应的IC称为集电极最大允许电流ICM。,2) 集电极最大允许功率损耗PCM,3) 反向击穿电压,反向击穿电压表示晶体管电极间承受反向电压的能力。,晶体管击穿电压的测试电路,1.U(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。下标 BR代表击穿之意，是Breakd
10、own的字头，CB代表集电 极和基极，O代表第三个电极E开路。,2.U(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压。,3.U(BR)CEO基极开路集电极和发射极间的击穿电压。,U(BR)CBO,U(BR)EBO,U(BR)CEO,对于U(BR)CER表示BE间接有电阻，U(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 U(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERU(BR)CEOU(BR) EBO,由晶体管的极限参数 PCM、ICM和U(BR)CEO确定了晶体管的过损耗区、过流区和击穿区。使用晶体管时，应避免使其进入上述三个区域，保证晶体管工作在安全工作区。,输出特性曲线的
11、安全工作区,过电流区是集电极电流达到ICM和超过ICM以上的部分。,过损耗区由晶体管的集电极最大功率损耗值确定，是一条曲线。,过电压区由U (BR)CEO决定。,曲线中间部分为安全工作区。,（1） 温度对ICBO的影响,温度升高，半导体的本征激发增大，漂移电流增大，ICBO随之增大。经验数据表明，温度每升高10， ICBO增加约一倍。,6 晶体管的温度特性,（2） 温度对输入特性曲线的影响,当温度升高时，输入特性曲线左移， uBE减小，大约温度每增加1，uBE的绝对值减小22.5mV。,（3）温度对输出特性曲线的影响,当温度升高时，晶体管的输出特性曲线上移且间距变大，,穿透电流 ICEO增加，增加， IC增加。,7 晶体管的型号及封装,国家标准对半导体三极管的命名如下: 3 D G 110 B,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,用字母表示材料,用字母表示器件的种类,用数字表示同种器件型号的序号,用字母表示同一型号中的不同规格,三极管,（1）晶体管的型号,双极型晶体管的型号和主要参数,小、中功率晶体管图片(金属圆壳封装),（2） 晶体管的封装,小、中功率晶体管图片(塑封),大功率晶体管图片,
