三極管的特性

模擬電子技術(shù)的實踐教學(xué)互動平臺網(wǎng)：50:5481/三極管的型號、結(jié)構(gòu)三極管的特性六三極管的特性、識別1、三極管的結(jié)構(gòu)與型號NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型ECBECB第5課集成電路中典型NPN型BJT的截面圖目測判別三極管極性EBCECBEBCBECEBC分類：按材料分：硅管、鍺管按功率分：小功率管<500mW按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP按使用頻率分：低頻管、高頻管大功率管>1W中功率管0.51W

無論是NPN型或是PNP型的三極管,它們均包含三個區(qū):發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū),并相應(yīng)地引出三個電極：發(fā)射極（e)、基極(b)和集電極(c)。同時,在三個區(qū)的兩兩交界處,形成兩個PN結(jié),分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。常用的半導(dǎo)體材料有硅和鍺,因此共有四種三極管類型。它們對應(yīng)的型號分別為：3A(鍺PNP)、3B(鍺NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四種系列。2、電流放大原理（1）三極管放大的條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏（2）滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極實現(xiàn)電路:（3）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程1)

發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子，形成發(fā)射極電流

IE。ICN多數(shù)向BC結(jié)方向擴散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBN基區(qū)空穴來源基極電源提供(IB)集電區(qū)少子漂移(ICBO)I

CBOIBIBN

IB+ICBO即：IB=IBN

–

ICBO2)電子到達基區(qū)后(基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略)

3)

集電區(qū)收集擴散過來的載流子形成集電極電流ICIC=ICN+ICBOIBICI

CBOICNIBNIE（4）三極管的電流分配關(guān)系當管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB=I

BN

ICBOIC=ICN+ICBO穿透電流IE=IC+IB3、三極管的識別和檢測（1）三極管極性的判別（2）三極管性能的檢測●用指針式萬用表判別極性●用萬用表的hFE擋檢測值●用晶體管圖示儀或直流參數(shù)測試表檢測(略)●目測判別極性●用指針式萬用表檢測穿透電流的檢測反向擊穿電壓的檢測放大能力的檢測

用指針式萬用表判斷三極管極性紅表筆是(表內(nèi)電源)負極黑表筆是(表內(nèi)電源)正極基極B的判斷：當黑（紅）表筆接觸某一極，紅（黑）表筆分別接觸另兩個極時，萬用表指示為低阻，則該極為基極，該管為NPN（PNP）。在R100或

R1k

擋測量測量時手不要接觸引腳C、E極的判斷：基極確定后，比較B與另外兩個極間的正向電阻，較大者為發(fā)射極E，較小者為集電極C。用萬用表的

hFE擋檢測值●

若有ADJ擋，先置于ADJ擋進行調(diào)零?！駬艿絟FE擋。●將被測晶體管的C、B、E三個引腳分別插入相應(yīng)的插孔中（TO-3封裝的大功率管，可將其3個電極接出3根引線，再插入插孔）?！駨谋眍^或顯示屏讀出該管的電流放大系數(shù)

。三極管放大能力的檢測1k硅管：100k鍺管：20k01k硅管：100k鍺管：20k0PNPNPN指針偏轉(zhuǎn)角度越大，則放大能力越強用萬用表檢測穿透電流ICEO通過測量C、E間的電阻來估計穿透電流

ICEO的大小。一般情況下，中、小功率鍺管C、E間的電阻>10k；大功率鍺管C、E間的電阻>1.5k；硅管C、E間的電阻>100k（在R10k擋測量）。1k01k0檢測反向擊穿電壓U(BR)CEO反向擊穿電壓低于50V的晶體管,可按圖示電路檢測。39k5.1kLED10~50VAB2SA1015

增大電源電壓，當發(fā)光二極管LED亮?xí)r，A、B之間的電壓即為晶體管的反向擊穿電壓。39k5.1kLED10~50VAB2SA10151.4.2晶體三極管的輸入、輸出特性曲線的測試一、任務(wù)的描述

1、項目任務(wù)編號：1.4.2

2、項目任務(wù)名稱：晶體三極管的輸入、輸出特性曲線的測試

3、項目任務(wù)的內(nèi)容：按圖1.4.3所示的電路聯(lián)接，通過改變RP1和RP2電位器的阻值，畫出晶體管的特性曲線，從而學(xué)會研究晶體三極管放大特性的一種方法，為今后分析放大電路打下基礎(chǔ)。

4、項目任務(wù)的目的：通過對晶體管的特性曲線的簡單測試，學(xué)會放大電路的研究方法，深入理解晶體管的電流放大特性。同時學(xué)會正確選用合適的電子測量儀器進行參數(shù)測試。

5、需要的相關(guān)知識：晶體三極管的輸入、輸出特性曲線，電路的連接，電子儀器的使用等。1.4晶體三極管識別與檢測方法介紹介紹Rb≈100kΩ，Rc≈3kΩ

圖1.4.3逐點法測繪特性曲線的測量電路二、計劃準備雖然萬用表可以粗略地測出管子的β值的大小，但結(jié)果誤差很大，而且管子的其它特性很難確定。為了測定晶體管的輸入、輸出特性，一般可以通過兩種方法得出，一是通過晶體管圖示儀，還有一種方法就是設(shè)計一個測量電路，如圖2.4.3所示的特性曲線測試電路，它可以分別測出共射電路的輸入、輸出特性曲線。根據(jù)所給定的學(xué)習(xí)任務(wù)，閱讀相關(guān)知識點的內(nèi)容，理解關(guān)于晶體管的特性曲線的基本概念及測量方法，然后考慮測量電路如何根據(jù)所給的電路原理圖進行接線，如何調(diào)節(jié)電源電壓值，考慮具體實施的步驟和方法。三、具體實施具體測試的方法是，取NPN型晶體管一個，先通過測試判定各管腳的極性（即確定b、c、e極）。然后聯(lián)接電路如圖1.4.3所示，調(diào)節(jié)RP1，使VCE＝0V調(diào)節(jié)RP2，分別使IB=0μA、5μA、10μA、20μA、……測量對應(yīng)的VBE值，填入表1.4.2輸入特性曲線的測試。

調(diào)節(jié)RP1，使VCE＝5V。重復(fù)上述步驟可得輸入特性曲線。條件IB（μA）0102030405060……VCE＝0VVBE（V）VCE＝5VVBE（V）表1.4.2輸入特性曲線的測試把表1.4.2中測得數(shù)據(jù)，在圖1.4.4坐標中，畫出相應(yīng)的點，然后把它光滑地連接起來，就得到晶體管的輸入特性曲線。如果要測試晶體管的輸出特性曲線，可以調(diào)節(jié)RP2,使IB=0μA。調(diào)節(jié)RP1，分別使VCE＝0V、0.3V、0.5V、1V、5V、10V、……測量對應(yīng)的IC數(shù)值,填入表2.4.3輸出特性曲線的測試。調(diào)節(jié)RP2，使IB＝20μA、40μA、60μA、……重復(fù)上述步驟可得輸出特性曲線。條件VCE(V)00.30.5123……IB=0μAIC(mA)IB=20μAIC(mA)IB=40μAIC(mA)IB=60μAIC(mA)把表1.4.3中測得數(shù)據(jù)，在圖1.4.5的坐標中，每一行的數(shù)據(jù)可以畫出一條輸出特性曲線，有幾行數(shù)據(jù)可以畫出幾條輸出特性曲線。這樣就可獲得晶體管的輸出特性曲線族。表1.4.3輸出特性曲線的測試IB/μAUBE/VIC/mAUCE/V

圖1.4.4輸入特性曲線的繪制圖1.4.5輸出特性曲線的繪制可以得到如下結(jié)論：（1）輸入特性曲線與晶體二極管的特性曲線相似，有一個大約有0.5V的門坎電壓，當電流超過一定數(shù)值后，電壓與電流間基本成線性的關(guān)系。（2）從輸出特性曲線可以知道，當輸入電流IB保持不變時，UCE從0開始增大時，集電極電流IC增加很快，但隨后UCE的繼續(xù)增加時，集電極電流IC幾乎不變。（3）在一定的條件下，當UCE一定時，基極電流IB的增大，會引起集電極電流IC的成比例增加，其比值的大小即為晶體管的交流電流放大倍數(shù)β＝△IC／△IB（β＝IC／IB為直流電流放大倍數(shù)，一般不作區(qū)別）?？梢娋w管具有基極小電流控制集電極較大變化的能力。四、問題研究

1、從測試畫出的晶體管輸出特性曲線中，可以把晶體管的工作狀態(tài)分成怎樣三個區(qū)？他們有何特點？條件如何？可以得出哪些結(jié)論？

2、如果兩個晶體管的放大倍數(shù)大小不一樣，在輸出特性曲線中是如何體現(xiàn)？

3、晶體管的特性曲線還可以用什么儀器進行測試？

4、試說明晶體三極管處于放大、飽和和截止工作狀態(tài)的特點。

5、測得某三極管各極電流如圖P2.3所示，試判斷①、②、③中哪個是基極、發(fā)射極和集電極，并說明該管是NPN型還是PNP型，它的β＝？五、研究報告的撰寫根據(jù)以上的儀器使用、參數(shù)的測試及處理、問題的研究，對實踐結(jié)果及問題進行歸納總結(jié)，寫出研究報告。本項目小結(jié)一、三極管的特性參數(shù)的測試二、三極管的特性參數(shù)的研究課外作業(yè)：寫實踐報告三、三極管的等效電路七、晶體三極管的特性曲線1、輸入特性輸入回路輸出回路與二極管特性相似第6課O特性基本重合(電流分配關(guān)系確定)特性右移(因集電結(jié)開始吸引電子)導(dǎo)通電壓UBE(on)硅管：(0.60.8)V鍺管：

(0.20.3)V取0.7V取0.2V2、輸出特性iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321截止區(qū)：

IB0

IC=ICEO0條件：兩個結(jié)反偏截止區(qū)ICEOiC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O246843212.放大區(qū)：放大區(qū)截止區(qū)條件：

發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏特點：

水平、等間隔ICEOiC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O246843213.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個結(jié)正偏特點：IC

IB臨界飽和時：

uCE

=uBE深度飽和時：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(鍺管)放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICEO飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)，

iC不受iB控制。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const輸出特性曲線小結(jié)輸出特性曲線的三個區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓。此時，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距，說明iC主要受iB控制此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。3、溫度對特性曲線的影響（1）溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1C，UBE

(22.5)mV。溫度每升高10C，ICBO

約增大1倍。OT2>T1（2）溫度升高，輸出特性曲線向上移。iCuCET1iB

=0T2>iB

=0iB

=0溫度每升高1C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O八、晶體三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)1.共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數(shù)

—交流電流放大系數(shù)一般為幾十幾百Q(mào)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O246843212.共基極電流放大系數(shù)

1一般在0.98以上。

Q2、極間反向飽和電流CB極間反向飽和電流

ICBO，CE極間反向飽和電流ICEO。3、極限參數(shù)A.ICM

—集電極最大允許電流，超過時

值明顯降低。B.PCM—集電極最大允許功率損耗PC=iC

uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作區(qū)C.U(BR)CEO

—基極開路時C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開路時E、B極間反向擊穿電壓。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO已知:ICM=20mA,PCM

=100mW，U(BR)CEO=20V，當UCE

=

10V時，IC<

mA當UCE

=

1V，則IC<

mA當IC

=

2mA，則UCE<

V

102020

(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.電流放大系數(shù)

與iC的關(guān)系曲線

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBvCE=const小結(jié)

(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=IC/IEvCB=const當ICBO和ICEO很小時，≈、≈，可以不加區(qū)分。hreucehfeubehie1/hoeibic+ube-+uce-+ube-ibic+uce-

補充：H參數(shù)等效電路對于共射電路

Q·ubeibubeibIBΔuBEΔuCE輸入端交流開路時，輸入電壓ube隨輸出電壓uce的變化之比，反映了輸出回路對輸入回路影響，稱內(nèi)部電壓反饋參數(shù)，由輸入特性曲線可見，輸出電壓對輸入特性曲線有調(diào)制作用。

UCEuCEicib1ib2=ib1+ΔiBΔiCicuCEΔuCEΔiCIBhiehiehfeibhfeib1/hoeuceubeubeuceubeucehfeibhie1/hoehreuce返回手工焊接技術(shù)半導(dǎo)體三極管是電子電路的核心