三極管的特性

模擬電子技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)網(wǎng)：50:5481/三極管的型號(hào)、結(jié)構(gòu)三極管的特性六三極管的特性、識(shí)別1、三極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào)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(cè)判別三極管極性EBCECBEBCBECEBC分類(lèi)：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(wú)論是NPN型或是PNP型的三極管,它們均包含三個(gè)區(qū):發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū),并相應(yīng)地引出三個(gè)電極：發(fā)射極（e)、基極(b)和集電極(c)。同時(shí),在三個(gè)區(qū)的兩兩交界處,形成兩個(gè)PN結(jié),分別稱(chēng)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(lèi)型。它們對(duì)應(yīng)的型號(hào)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(mǎn)足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極實(shí)現(xiàn)電路:（3）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)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(kuò)散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBN基區(qū)空穴來(lái)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(dá)基區(qū)后(基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略)

3)

集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)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(dāng)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(shí)別和檢測(cè)（1）三極管極性的判別（2）三極管性能的檢測(cè)●用指針式萬(wàn)用表判別極性●用萬(wàn)用表的hFE擋檢測(cè)值●用晶體管圖示儀或直流參數(shù)測(cè)試表檢測(cè)(略)●目測(cè)判別極性●用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)穿透電流的檢測(cè)反向擊穿電壓的檢測(cè)放大能力的檢測(cè)

用指針式萬(wàn)用表判斷三極管極性紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極黑表筆是(表內(nèi)電源)正極基極B的判斷：當(dāng)黑（紅）表筆接觸某一極，紅（黑）表筆分別接觸另兩個(gè)極時(shí)，萬(wàn)用表指示為低阻，則該極為基極，該管為NPN（PNP）。在R100或

R1k

擋測(cè)量測(cè)量時(shí)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(gè)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(wàn)用表的

hFE擋檢測(cè)值●

若有ADJ擋，先置于ADJ擋進(jìn)行調(diào)零?！駬艿絟FE擋。●將被測(cè)晶體管的C、B、E三個(gè)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(gè)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(cè)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(qiáng)用萬(wàn)用表檢測(cè)穿透電流ICEO通過(guò)測(cè)量C、E間的電阻來(lái)估計(jì)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(cè)量）。1k01k0檢測(cè)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(cè)。39k5.1kLED10~50VAB2SA1015

增大電源電壓，當(dāng)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(cè)試一、任務(wù)的描述

1、項(xiàng)目任務(wù)編號(hào)：1.4.2

2、項(xiàng)目任務(wù)名稱(chēng)：晶體三極管的輸入、輸出特性曲線的測(cè)試

3、項(xiàng)目任務(wù)的內(nèi)容：按圖1.4.3所示的電路聯(lián)接，通過(guò)改變RP1和RP2電位器的阻值，畫(huà)出晶體管的特性曲線，從而學(xué)會(huì)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(xiàng)目任務(wù)的目的：通過(guò)對(duì)晶體管的特性曲線的簡(jiǎn)單測(cè)試，學(xué)會(huì)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(shí)學(xué)會(huì)正確選用合適的電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行參數(shù)測(cè)試。

5、需要的相關(guān)知識(shí)：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(shí)別與檢測(cè)方法介紹介紹Rb≈100kΩ，Rc≈3kΩ

圖1.4.3逐點(diǎn)法測(cè)繪特性曲線的測(cè)量電路二、計(jì)劃準(zhǔn)備雖然萬(wàn)用表可以粗略地測(cè)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(cè)定晶體管的輸入、輸出特性，一般可以通過(guò)兩種方法得出，一是通過(guò)晶體管圖示儀，還有一種方法就是設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路，如圖2.4.3所示的特性曲線測(cè)試電路，它可以分別測(cè)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(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，理解關(guān)于晶體管的特性曲線的基本概念及測(cè)量方法，然后考慮測(cè)量電路如何根據(jù)所給的電路原理圖進(jìn)行接線，如何調(diào)節(jié)電源電壓值，考慮具體實(shí)施的步驟和方法。三、具體實(shí)施具體測(cè)試的方法是，取NPN型晶體管一個(gè)，先通過(guò)測(cè)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(cè)量對(duì)應(yīng)的VBE值，填入表1.4.2輸入特性曲線的測(cè)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(cè)試把表1.4.2中測(cè)得數(shù)據(jù)，在圖1.4.4坐標(biāo)中，畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，然后把它光滑地連接起來(lái)，就得到晶體管的輸入特性曲線。如果要測(cè)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(cè)量對(duì)應(yīng)的IC數(shù)值,填入表2.4.3輸出特性曲線的測(cè)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(cè)得數(shù)據(jù)，在圖1.4.5的坐標(biāo)中，每一行的數(shù)據(jù)可以畫(huà)出一條輸出特性曲線，有幾行數(shù)據(jù)可以畫(huà)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(cè)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(gè)大約有0.5V的門(mén)坎電壓，當(dāng)電流超過(guò)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(dāng)輸入電流IB保持不變時(shí)，UCE從0開(kāi)始增大時(shí)，集電極電流IC增加很快，但隨后UCE的繼續(xù)增加時(shí)，集電極電流IC幾乎不變。（3）在一定的條件下，當(dāng)UCE一定時(shí)，基極電流IB的增大，會(huì)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?jiàn)晶體管具有基極小電流控制集電極較大變化的能力。四、問(wèn)題研究

1、從測(cè)試畫(huà)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(gè)區(qū)？他們有何特點(diǎn)？條件如何？可以得出哪些結(jié)論？

2、如果兩個(gè)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(jìn)行測(cè)試？

4、試說(shuō)明晶體三極管處于放大、飽和和截止工作狀態(tài)的特點(diǎn)。

5、測(cè)得某三極管各極電流如圖P2.3所示，試判斷①、②、③中哪個(gè)是基極、發(fā)射極和集電極，并說(shuō)明該管是NPN型還是PNP型，它的β＝？五、研究報(bào)告的撰寫(xiě)根據(jù)以上的儀器使用、參數(shù)的測(cè)試及處理、問(wèn)題的研究，對(duì)實(shí)踐結(jié)果及問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，寫(xiě)出研究報(bào)告。本項(xiàng)目小結(jié)一、三極管的特性參數(shù)的測(cè)試二、三極管的特性參數(shù)的研究課外作業(yè)：寫(xiě)實(shí)踐報(bào)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(kāi)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(gè)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(diǎn)：

水平、等間隔ICEOiC

/mAuCE

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

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：IC

IB臨界飽和時(shí)：

uCE

=uBE深度飽和時(shí)：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(shí)，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(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓。此時(shí)，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(shuō)明iC主要受iB控制此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。3、溫度對(duì)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(guò)時(shí)

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(kāi)路時(shí)C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開(kāi)路時(shí)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(dāng)UCE

=

10V時(shí)，IC<

mA當(dāng)UCE

=

1V，則IC<

mA當(dāng)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(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈、≈，可以不加區(qū)分。hreucehfeubehie1/hoeibic+ube-+uce-+ube-ibic+uce-

補(bǔ)充：H參數(shù)等效電路對(duì)于共射電路

Q·ubeibubeibIBΔuBEΔuCE輸入端交流開(kāi)路時(shí)，輸入電壓ube隨輸出電壓uce的變化之比，反映了輸出回路對(duì)輸入回路影響，稱(chēng)內(nèi)部電壓反饋參數(shù)，由輸入特性曲線可見(jiàn)，輸出電壓對(duì)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