电子元器件知识三极管Word文档格式.docx

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　　1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管.锗材料的NPN与PNP三极管。

　　2）按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。

　　3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。

　　4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。

　　5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。

6）按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。

电流放大原理

（1）放大条件

内部条件：

外部条件：

发射结（e结）加正向偏置电压，集电结（c结）加反向偏置电压。

电位条件：

NPN型：

Vc＞Vb＞Ve；

PNP型：

Vc＜Vb＜Ve

电压数值：

UBE：

硅0.5-0.8V, 

锗0.1-0.3V

UCB：

几伏——十几伏

UCE：

UCE＝UCB＋UBE　几伏——+几伏　

（2）三极管内部（NPN型为例） 

1）发射区不断向基区注入多子（电子），形成发射极电流IE。

2）向发射区扩散的基区多子（空穴）因数量小被忽略。

这样，到达基区的电子多数向BC结方向扩散形成ICN。

少数与空穴复合，形成IBN。

基区空穴来源主要来自基极电源提供（IB）和集电区少子漂移（ICBO）。

即IBNIB+ICBO，IB=IBN–ICBO

3）集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流IC，IC=ICN+ICBO。

（4）三极管各极电流之间的分配关系 

IB=IBNICBO，IC=ICN+ICBO

当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：

晶体三极管的特性曲线

1.输入特性曲线：

由输入回路可写出三极管的输入特性的函数式为iB=f（uBE），uCE=常数。

实测的某NPN型硅三极管的输入特性曲线如下图（b）所示，由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似，不过，它与uCE有关，uCE=1V的输入特性曲线比uCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即uCE增大曲线向右移，但当uCE＞1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与uCE=1V时的曲线重合，所以下图（b）中只画出两条曲线，在实际使用中，uCE总是大于1V的。

由图可见，只有uBE大于05V（该电压称为死区电压）后，iB才随uBE的增大迅速增大，正常工作时管压降uBE约为0.6～0.8V，通常取0.7V，称之为导通电压uBE（on）。

对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降uBE的值约为0.2～0.3V，导通电压uBE（on）≈0.2V。

2.输出特性曲线

输出回路的输出特性方程为：

iC=f（uCE），iB=常数；

晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：

（1）截止区：

IB≤0，IC=ICEO≈0，此时两个PN结均反向偏置。

（2）放大区：

IC=βIB+ICEO 

，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距。

Ic受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE而变化。

（3）饱和区：

uCE<

uBE，uCB=uCEuBE<

0，此时两个PN结均正向偏置，ICIB，IC不受IB控制，失去放大作用。

曲线上升部分uCE很小，uCE=uBE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管UCE（SAT）=0.3V，锗管UCE（SAT）=0.1V。

3.温度对特性曲线的影响

（1）温度升高，输入特性曲线向左移。

温度每升高1C，UBE（22.5）mV。

温度每升高10C，ICBO约增大1倍。

（2）温度升高，输出特性曲线向上移。

温度每升高1C，（0.51）%。

输出特性曲线间距增大。

晶体三极管的主要参数

1.电流放大系数

（1）共发射极电流放大系数:

β（β）为直流（交流）电流放大系数β=IC/IB（β=ΔiC/ΔiB）。

（2）共基极电流放大系数:

α=β/（1+β），1一般在0.98以上。

2.极间反向饱和电流：

CB极间反向饱和电流ICBO，CE极间反向饱和电流ICEO。

ICBO、ICEO均随温度的升高而增大。

3.极限参数：

ICM：

集电极最大允许电流，超过时值明显降低；

PCM：

集电极最大允许功率损耗；

U（BR）CEO：

基极开路时C、E极间反向击穿电压；

U（BR）CBO：

发射极开路时C、B极间反向击穿电压。

U（BR）EBO：

集电极极开路时E、B极间反向击穿电压；

U（BR）CBO>

U（BR）CEO>

U（BR）EBO 

三极管电路的基本分析方法

三极管为非线型器件，对含有这些器件的电路进行分析时，可采用适当的近似方法，按线性电路来处理。

利用叠加定理可对电路中的交、直流成分分别进行分析。

直流分析（静态分析）：

只研究在直流电源作用下，电路中各直流量的大小称为直流分析（或称为静态

分析），由此而确定的各极直流电压和电流称为直流工作点（或称静态工作点）参量。

交流分析（动态分析）：

当外电路接入交流信号后，为了确定叠加在静态工作点上的各交流量而进行的分析，称为交流分析（或称为动态分析）。

方法：

图解法：

在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求静态工作点“Q”，分析动态波形及失真等。

微变等效电路法 

根据发射结导通压降估算“Q”。

再用等效电路法分析计算小信号交流通路的电路动态参数。

电量参数的表示：

BB，B表示主要符号，大写表示该电量是与时间无关的量（直流、平均值、有效值），小写表示该电量是随时间而变化的量（瞬时值）。

B为下标符号，大写表示直流量或总电量（总最大值，总瞬时值）；

小写表示交流分量。

直流分析

1.图解分析法：

在三极管的特性曲线上用作图的方法求得电路中各直流电流、电压量大小的方法，称

为图解分析法。

晶体三极管电路如下图（a）所示，三极管的输入、输出特性曲线分别示于下图（b）、（c）中。

2.工程近似分析法

交流分析

1.动态图解分析：

三极管电路动态工作时的电流、电压、可利用三极管特性曲线，通过作图来求得。

现通过例题来说明动态图解分析过程。

例.三极管电路如下图（a）所示，交流电压ui通过电容C加到三极管的基极，设C对交流〖ＪＰ２〗信号的容抗为零；

三极管采用硅管，其输入、输出特性曲线如下图b）所示。

已知ui=10sinωt（mV），试用图解法求该电路各交流电压和电流值。

解：

（1）输入回路图解先令ui=0，由图（a）可得IBQ=（VBB-UBE（on））/RB＝（6V-0.7V）/176kΩ=0.03mA=30μA由此可在图（b）的输入特性曲线上确定基极回路的静态工作点Q。

若输入交流信号ui，它在基极回路与直流电压UBEQ相叠加，使得三极管B、E极之间的电压uBE在原有直流电压UBEQ的基础上，按ui的变化规律而变化，即uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsinωt，其波形如图（b）中①所示。

根据uBE的变化

（2）输出回路的图解根据VCC及RC值可在上图（b）所示输出特性曲线中作出直流负载线NM，它与iB=ＴＢIBQ=30μA的输出特性曲线相交于Q点，Q点便是集电极回路的直流工作点。

由图可知，其对应的ICQ=3mA、UCEQ=3V。

随着基极电流的变化，负载线MN与输出特性曲线簇的交点也随之变化。

按基极电流iB在不同时间的数值，找出相应的输出特性曲线及其与负载线MN的交点，便可画出集电极电流iC和C、E极间电压uCE的波形，如上图（b）中③、④所示，由图可知，输出电流iC和输出电压uCE都在原来静态直流的基础上叠加了一交流量。

由于输出特性曲线间距近似相等，故ic与ib成正比，因此，有iC=ICQ+ic=ICQ+Icmsinωt，uCE=UCEQ+uce=UCEQ+Ucemsin（ωt-180°

），式中，uce=-icRC，Ucem=IcmRC。

由上图（b）可读出iC的瞬时值在2～4mA之间变动，ic的幅度Icm=1mA；

而uCE的瞬时值在2～4V之间变动，uce的幅度Ucem=1V。

可见，Ucem＞Uim，电路实现了交流电压放大作用。

此外，可看出uce波形与ui波形的相位相差180°

（即反相关系）。

2.小信号等效电路分析法（微变等效）

输入信号过小时，用图解法进行交流分析误差较大，通常采用微变等效电路来分析。

（1）晶体三极管电路小信号等效电路分析方法

晶体三极管H（Hybrid）参数小信号电路模型等效依据：

交流信号很小时，三极管的动态参数呈线性变化，此时，三极管各极交流电压、电流的关系近似为线性关系。

rbe（hie）——三极管输出端交流短路时的输入电阻。

其值与三极管的静态工作点Q有关。

rbb´

——三极管基区体电阻。

对于低频小功率管 

约为200Ω。

输入端口：

从输入端看进去，相当于电阻rbe。

输出端口：

从输出端看进去，相当于一个受ib控制的电流源。

ic=βib，β相当于H参数模型中的Hfe。

晶体三极管电路的交流分析

分析步骤：

A.分析直流电路，求出“Q”点上各直流电压和电流，计算rbe；

B.画出电路的交流通路，并在交流通路上把三极管画成H参数模型。

C.利用叠加定理分析计算“Q”点上各极的交流量。

（2）场效应管电路小信号等效电路分析法

晶体三极管的检测方法

1.用万用表检测晶体三极管的方法

基极判别：

将万用表置于R×

1K挡，用红黑表笔搭接三极管的任意两管脚，如测得阻值大于几百千欧，将红黑表

极为集电极；

如果万用表指针偏转较小，则与红表笔相连的极为集电极。

使用指针式万用表应注意的事项：

R1k挡进行测量；

红表笔是（表内）负极，黑表笔是（表内）正极。

测量时手不要接触引脚。

2.使用数字万用表检测晶体三极管的方法

利用数字万用表不仅能判定晶体管的电极、测量管子的共发射极电流放大系数HFE，还可以鉴别硅管与锗管。

由于数字万用表电阻档的测试电流很小，所以不适用于检测晶体管，应使用二极管档或者HFE进行测试。

　　将数字万用表拨至二极管档，红表笔固定任接某个引脚，用黑表笔依次接触另外两个引脚，如果两次显示值均小于1V或都显示溢出符号“OL”或“1”，若是PNP型三极管，则红表笔所接的引脚就是基极B。

如果在两次测试中，一次显示值小于1V，另外一次显示溢出符号“OL”或“1”（视不同的数字万用表而定），则表明红表笔接的引脚不是基极B，此时应改换其他引脚重新测量，直到找出基极为止。

　　用红表笔接基极，用黑表笔先后接触其他两个引脚，如果显示屏上的数值都显示为0.6-0.8V，则被测管属于硅NPN型中、小功率三极管；

如果显示屏上的数值都显示为0.4-0.6V，则被测管属于硅NPN型大功率三极管。

其中，显示数值较大的一次，黑表笔所接的电极为发射极。

在上述测量过程中，如果显示屏上的数值都显示都小于0.4V，则被测管属于锗三极管。

HFE是三极管的直流电流放大倍数。

用数字万用表可以方便的测出三极管的HFE，将数字万用表置于HFE档，若被测管是NPN型管，则将管子的各个引脚插入NPN插孔相应的插座中，此时屏幕上就会显示出被测管的HFE值。

晶体三极管的选用

1.根据电路工作频率选择高、低频管。

2.根据电路实际工作要求选择管耗PCM、最大集电极电流ICM、反向击穿电压U（BR）CEO及电源电压VCC。

要保证：

PCM>

PCm，ICM>

ＩCm，U（BR）CEO>

VCC

3.三极管值的选择，在40~100之间为好，9013、9014等低噪声、高的管子不受此限制。

4.选用管子的穿透电流ICEO越小越好，硅管比锗管的小。