5.3半導(dǎo)體三極管（內(nèi)容）

新課內(nèi)容（分鐘）備注PAGE學(xué)年第學(xué)期第頁(yè)晶體三極管是具有放大作用的半導(dǎo)體器件，由三極管組成的放大電路廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，例如收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)、測(cè)量?jī)x器及自動(dòng)控制裝置等。本章介紹三極管應(yīng)用的必備知識(shí)及由它構(gòu)成的基本放大電路的工作原理和一般分析方法。5.3半導(dǎo)體三極管晶體三極管是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件，它由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，在電路中主要作為放大和開(kāi)關(guān)元件使用。一、結(jié)構(gòu)與分類1．外形近年來(lái)生產(chǎn)的小、中功率管多采用硅酮塑料封裝；大功率三極管多采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，有的大功率管制成螺栓形狀。（P.36圖2-1半導(dǎo)體材料、管殼以及三個(gè)引腳）2.結(jié)構(gòu)

三極管的核心是兩個(gè)互相聯(lián)系的PN結(jié)，按兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同，可分為NPN型和PNP型兩類。（P.37圖2-2）PNP型三極管NPN型三極管三極管內(nèi)部有發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，引出電極分別為發(fā)射極e、基極b、集電極c。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。3.分類三極管的種類很多，通常按以下方法進(jìn)行分類：?按半導(dǎo)體制造材料可分為：硅管和鍺管。硅管受溫度影響較小、工作穩(wěn)定，因此在自動(dòng)控制設(shè)備中常用硅管。?按三極管內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型兩類。目前我國(guó)制造的硅管多為NPN型(也有少量PNP型)，鍺管多為PNP型。?按工作頻率可分為：高頻管和低頻管。工作頻率高于3MHz為高頻管，工作頻率在3MHz以下為低頻管。?按功率可分為：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W為小功率管，耗散功率大于1W為大功率管。?按用途可分為：普通放大三極管和開(kāi)關(guān)三極管等。二、三極管的電流放大作用1．三極管放大條件要使三極管能夠正常放大信號(hào)，發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓，集電結(jié)應(yīng)加反向電壓。NPN偏置電路PNP偏置電路電源VCC通過(guò)偏置電阻Rb為發(fā)射結(jié)提供正向偏置。RC為負(fù)載電阻，為管子的集電極提供電壓。（提問(wèn)：由于要使三極管正常放大信號(hào)，必然給發(fā)射結(jié)加正偏、集電結(jié)加反偏，那么從圖上看發(fā)射結(jié)是加了正偏，集電結(jié)加了反偏嗎？需要怎樣的條件嗎？）只有讓Rc阻值小于Rb阻值，集電極電壓高于基極電壓，集電結(jié)才會(huì)反偏。2．三極管的電流放大作用（1）三極管電流分配關(guān)系：IE=IC+IB（服從基爾霍夫第一定律）由于基極電流IB很小因而IC≈IE。（2）三極管電流放大倍數(shù)：β=ΔIC/ΔIB當(dāng)ΔIB有一微小變化，就能引起ΔIC較大的變化，這種現(xiàn)象稱為三極管的電流放大作用。（3）在實(shí)際放大電路中，除了共發(fā)射極聯(lián)接方式外，還有共集電極和共基極聯(lián)接方式。三、三極管的特性曲線1．輸入特性曲線輸入特性曲線是反映三極管輸入回路電壓和電流關(guān)系的曲線，它是在輸出電壓VCE為定值時(shí)，iB與vBE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。?當(dāng)輸入電壓vBE較小時(shí)，基極電流iB很小，通常近似為零。?當(dāng)vBE大于三極管的死區(qū)電壓vth后，iC開(kāi)始上升。?三極管正常導(dǎo)通時(shí)，硅管VBE約為0.7V，鍺管約為0.3V，此時(shí)的VBE值稱為三極管工作時(shí)的發(fā)射結(jié)正向壓降。2．輸出特性曲線

輸出特性曲線是反映三極管輸出回路電壓與電流關(guān)系的曲線，是指基極電流IB為某一定值時(shí)，集電極電流IC與集電極電壓VCE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

?截止區(qū)習(xí)慣把IB=0曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于三極管內(nèi)部各極開(kāi)路。在截止區(qū)，三極管發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏。?放大區(qū)它是三極管發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏時(shí)的工作區(qū)域。最主要特點(diǎn)是IC受IB控制，具有電流放大作用。?飽和區(qū)當(dāng)VCE小于VBE時(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正偏，此時(shí)IC已不再受IB控制。此時(shí)管子的集電極—發(fā)射極間呈現(xiàn)低電阻，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。#P.40工程應(yīng)用四、三極管器件手冊(cè)的使用

三極管的類型非常多，從晶體管手冊(cè)可以查找到三極管的型號(hào)，主要用途、主要參數(shù)和器件外形等，這些技術(shù)資料是正確使用三極管的依據(jù)。1．三極管型號(hào)國(guó)產(chǎn)三極管的型號(hào)由五部分組成。?第一部分是數(shù)字“3”，表示三極管。

?第二部分是用拼音字母表示管子的材料和極性。

A——PNP鍺材料，B——NPN鍺材料，

C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。

?第三部分是用拼音字母表示管子的類型。X——低頻小功率管，G——高頻小功率管，D——低頻大功率管，A——高頻大功率管。?第四部分用數(shù)字表示器件的序號(hào)。

?第五部分用拼音字母表示規(guī)格號(hào)。2．三極管的主要參數(shù)（1）直流參數(shù)：反映三極管在直流狀態(tài)下的特性。?直流電流放大系數(shù)hFE：用于表征管子IC與IB的分配比例。?集—基反向飽和電流ICBO：它是指三極管發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，流過(guò)集電結(jié)的反向漏電電流。ICBO大的三極管工作的穩(wěn)定性較差。ICBO測(cè)量電路ICEO測(cè)量電路?集—射反向飽和電流ICEO：它是指三極管的基極開(kāi)路，集電極與發(fā)射極之間加上一定電壓時(shí)的集電極電流。ICEO是ICBO的(1+β)倍，所以它受溫度影響不可忽視。（2）交流參數(shù)：是反映三極管交流特性的主要指標(biāo)。

?交流電流放大倍數(shù)hfe：通常也寫(xiě)為?，用于表征管子對(duì)交流信號(hào)的電流放大能力。

?共發(fā)射極特征頻率fT：三極管的?值下降到1時(shí)，所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率稱為共發(fā)射極特征頻率，它是表征三極管高頻特性的重要參數(shù)。（3）極限參數(shù)：三極管有使用極限值，如果超出范圍則無(wú)法保證管子正常工作。

?集電極最大允許電流ICM：若三極管的工作電流超過(guò)