1.2.1半導(dǎo)體三極管的基本結(jié)構(gòu)與分類

1．結(jié)構(gòu)及符號三極：發(fā)射極E、基極B、集電極

C。三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。1.2半導(dǎo)體三極管

PNP型及NPN型三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號如圖所示。

實際上發(fā)射極箭頭方向就是發(fā)射結(jié)正向電流方向。

兩結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)。三極管內(nèi)部的區(qū)域具有以下特點（1）集電區(qū)與發(fā)射區(qū)是由同種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的，基區(qū)的半導(dǎo)體材料與集電區(qū)、發(fā)射區(qū)的不同，這樣才能構(gòu)成兩個PN結(jié)。（2）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于集電區(qū)，以利于發(fā)射區(qū)載流子和集電區(qū)吸收載流子。（3）基區(qū)的摻雜濃度特別低，而且基區(qū)也很薄，這樣才能使三極管具有較大的電流放大作用。

（1）按半導(dǎo)體基片材料不同：NPN型和PNP型。

（2）按功率分：小功率管和大功率管。

（3）按工作頻率分：低頻管和高頻管。

（4）按管芯所用半導(dǎo)體材料分：鍺管和硅管。

（5）按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管和平面管。

（6）按用途分：放大管和開關(guān)管。

2．分類1.2半導(dǎo)體三極管三極管常采用金屬、玻璃或塑料封裝。常用的外形及封裝形式如圖所示。

3．外形及封裝形式1.2半導(dǎo)體三極管

1．三極管各電極上的電流分配

三極管電流分配實驗電路如圖所示。1.2.2

三極管的電流放大作用1.2半導(dǎo)體三極管

實驗數(shù)據(jù)

表1-1三極管三個電極上的電流分配IB/mA00.010.020.030.040.05IC/mA0.010.561.141.742.332.91IE/mA0.010.571.161.772.372.96

結(jié)論：IE=IB+IC

三極管的電流分配規(guī)律：發(fā)射極電流等于基極電流和極電極電流之和。1.2半導(dǎo)體三極管

2．三極管的電流放大作用

由表1-1的數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)基極電流

IB由0.03mA變到0.04mA時，集電極電流IC

由1.74mA變到2.23mA。上面兩個變化量之比為1.2半導(dǎo)體三極管

（1）三極管的電流放大作用，實質(zhì)上是用較小的基極電流信號控制集電極的大電流信號，是“以小控大”的作用,是一種電流控制器件。

由此可見，基極電流的微小變化控制了集電極電流較大的變化，這就是三極管的電流放大原理。

結(jié)論：要使三極管起放大作用，必須保證發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓,即NPN管，UC>UB>UE;PNP管，UC<UB<UE。

（2）三極管的放大作用，需要一定的外部條件。

注意：1.2半導(dǎo)體三極管例題用直流電壓表測量某放大電路中某個三極管各極對地的電位分別是U1=2V,U2=6V,U3=2.7V,試判斷三極管各對應(yīng)電極與三極管管型。

利用三極管的電流放大作用，可以用來構(gòu)成放大器，其方框圖如圖所示。

（1）共發(fā)射極電路（CE）：把三極管的發(fā)射極作為公共端子。

三極管在構(gòu)成放大器時，有三種基本連接方式：1.2.3

三極管的基本連接方式1.2半導(dǎo)體三極管（2）共基極電路（CB）：把三極管的基極作為公共端子。（3）共集電極電路（CC）：把三極管的集電極作為公共端子。1.2半導(dǎo)體三極管

輸入特性：在VCE一定的條件下，加在三極管基極與發(fā)射極之間的電壓VBE和它產(chǎn)生的基極電流IB

之間的關(guān)系。

1．輸入特性曲線1.2.4

三極管的特性曲線1.2半導(dǎo)體三極管

改變RP2可改變VCE，VCE一定后，改變RP1可得到不同的VBE和IB

。由圖可見：（1）當(dāng)V

CE

≥1V時，特性曲線基本重合。（2）當(dāng)VBE

很小時，IB等于零，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。1.2半導(dǎo)體三極管（4）三極管導(dǎo)通后，VBE基本不變。硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V，稱為三極管的導(dǎo)通電壓。（5）VBE與IB

成非線性關(guān)系。（3）當(dāng)VBE大于門檻電壓（硅管約0.5V，鍺管約0.2V）時，IB逐漸增大，三極管開始導(dǎo)通。1.2半導(dǎo)體三極管

輸出特性：在

IB

一定條件下時，集電極與發(fā)射極之間的電壓VCE和集電極電流IC

之間的關(guān)系。

2．輸出特性曲線1.2半導(dǎo)體三極管先調(diào)節(jié)RP1，使IB為一定值，再調(diào)節(jié)RP2得到不同的VCE、IC。測試電路如圖所示。輸出特性曲線1.2半導(dǎo)體三極管條件：發(fā)射結(jié)反偏或兩端電壓為零。（2）放大區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。特點：

IC受IB控制，即

IC=

IB

。在放大狀態(tài)，當(dāng)IB一定時，IC不隨VCE變化，即放大狀態(tài)的三極管具有恒流特性。

（3）飽和區(qū)條件：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。

VCES

稱為飽和管壓降，小功率硅管約0.3V，鍺管約為0.1V。輸出特性曲線族可分三個區(qū)：特點：VCE=VCES。（1）截止區(qū)

特點：IB=0，IC=ICEO。1.2半導(dǎo)體三極管

3．三極管的主要參數(shù)：②集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO。

①集電極—基極反向飽和電流ICBO。（2）極間反向飽和電流

選用管子時，

值應(yīng)恰當(dāng)，一般說來，

值太大的管子工作穩(wěn)定性差。（1）共射極電流放大倍數(shù)

兩者關(guān)系：

ICEO=（1+

）ICBO1.2半導(dǎo)體三極管（3）極限參數(shù)②反向擊穿電壓。

當(dāng)基極開路時，集電極與發(fā)射極之間所能承受的最高反向電壓—V（BR）CEO。

當(dāng)發(fā)射極開路時，集電極與基極之間所能承受的最高反向電壓—V（BR）CBO。

當(dāng)集電極開路時，發(fā)射極與基極之間所能承受的最高反向電壓—V（BR）EBO。1.2半導(dǎo)體三極管

當(dāng)IC過大時，電流放大系數(shù)

將下降。在技術(shù)上規(guī)定，

下降到正常值的2/3時的集電極電流稱集電極最大允許電流。①集電極最大允許電流ICM。

在三極管因溫度升高而引起的參數(shù)變化不超過允許值時，集電極所消耗的最大功率稱集電極最大允許耗散功率。

三極管應(yīng)工作在三極管最大損耗曲線圖中的安全工作區(qū)。三極管最大損耗曲線如圖所示。③集電極最大允許耗散功率PCM1.2半導(dǎo)體三極管

1．用萬用表判別三極管的管型和管腳方法：

①黑表筆和三極管任一管腳相連，紅表筆分別和另外兩個管腳相連測其阻值，若阻值一大一小，則將黑表筆所接的管腳調(diào)換重新測量，直至兩個阻值接近。如果阻值都很小，則黑表筆所接的為NPN型三極管的基極。若測得的阻值都很大，則黑表筆所接的是PNP型三極管的基極。1.2.5

三極管的簡易測試1.2半導(dǎo)體三極管

②若為NPN型三極管，將黑紅表筆分別接另兩個引腳，用手指捏住基極和假設(shè)的集電極，觀察表針擺動。再將假設(shè)的集電極和發(fā)射極互換，按上述方法重測。比較兩次表針擺幅，擺幅較大的一次黑表筆所接的管腳為集電極，紅表筆所接的管腳為發(fā)射極。

③若為PNP型三極管，只要將紅表筆和黑表筆對換再按上述方法測試即可。1.2半導(dǎo)體三極管

2．判斷三極管的好壞

（1）萬用表置于“R

1k”擋或“R

100”擋位。

（2）方法：分別測量三極管集電結(jié)與發(fā)射結(jié)的正向電阻和反向電阻，只要有一個PN結(jié)的正、反向電阻異常，就可判斷三極管已壞。1.2半導(dǎo)體三極管

1．片狀三極管的封裝

小功率三極管：額定功率在100mW~200mW的小功率三極管，一般采用SOT-23形式封裝。如圖所示。

1—基極，2—發(fā)射極，3—集電極。1.2.6

片狀三極管1.2半導(dǎo)體三極管

3．判斷三極管

的大小

將兩個NPN管接入判斷三極管C腳和E腳的測試電路，如圖所示，萬用表顯示阻值小的管子的

值大。

4．判斷三極管ICEO的大小

以NPN型為例，用萬用表測試C、E間的阻值，阻值越大，表示ICEO越小。1.2半導(dǎo)體三極管

②若為NPN型三極管，將黑紅表筆分別接另兩個引腳，用手指捏住基極和假設(shè)的集電極，觀察表針擺動。再將假設(shè)的集電極和發(fā)射極互換，按上述方法重測。比較兩次表針擺幅，擺幅較大的一次黑表筆所接的管腳為集電極，紅表筆所接的管腳為發(fā)射極。

③若為PNP型三極管，只要將紅表筆和黑表筆對換再按上述方法測試即可。1.2半導(dǎo)體三極管

大功率三極管：額定功率在1W~1.5W的大功率三極管，一般采用SOT-89形式封裝。

1—基極，3—發(fā)射極，2、4（內(nèi)部連接在一起）—集電極。1.2半導(dǎo)體三極管

在三極管的管芯內(nèi)加入一只或兩只偏置電阻的片狀三極管稱帶阻片狀三極管。

2．帶阻片狀三極管1.2半導(dǎo)體三極管帶阻片狀三極管型號及極性。表1-2部分帶阻片狀三極管型號和極性型號極性R1/R2型號極性R1/R2DTA114YP10k

/47k

DTC114EN10k

/10k

DTA114EP100k

/100k

DTC124EN22k

/22k

DTA123YP2.2k

/2.2k

DTC114N47k

/47k

DTA143XP4.7k/22k

DTC114WKN47k

/22k

DTC143XN4.7k

/10k

DTC114TNR1=10k

DTC363EN6.8k

/6.8k

DTC124TNR1=22k

1.2半導(dǎo)體三極管

3．復(fù)合雙三極管

在一個封裝內(nèi)包含兩只三極管的新型器件。1.2半導(dǎo)體三極管

常見外型封裝形式如圖所示。

UM—6

SOT—25

SOT—36

1.3場效晶體管

半導(dǎo)體三極管是利用輸入電流控制輸出電流的半導(dǎo)體器件，稱為電流控制型器件。

場效晶體管是利用輸入電壓產(chǎn)生電場效應(yīng)來控制輸出電流的器件，稱為電壓控制器件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同，場效晶體管可分為{結(jié)型（JFET）絕緣柵型（MOSFET）1.3.1

結(jié)型場效晶體管

1．符號和分類結(jié)型場效晶體管的電路符號和外形如圖所示。三個電極：漏極（D），源極（S）和柵極（G），D和S可交換使用，電路符號和外形如圖所示。。

結(jié)型場效晶體管可分為P溝道和N溝道兩種，在電路符號中用箭頭加以區(qū)別。1.3場效晶體管

2．電壓放大作用場效晶體管的放大電路如圖所示。場效晶體管共源極電路中，漏極電流受柵源電壓控制。

場效晶體管是電壓控制器件，具有電壓放大作用。1.3場效晶體管1.3.2

絕緣柵場效晶體管柵極與漏、源極完全絕緣的場效晶體管，稱絕緣柵場效晶體管（MOSFET）。

輸入電阻很大，在1012

以上。

它也有N溝道和P溝道兩大類，每一類中又分為增強型和耗盡型兩種。1.3場效晶體管

1．電路符號和分類①N溝道—箭頭指向內(nèi)。溝道用虛線為增強型，用實線為耗盡型，N溝道稱NMOS管。②P溝道—箭頭指向外。溝道用虛線為增強型，用實線為耗盡型，P溝道稱PMOS管。1.3場效晶體管四種場效晶體管的電路符號如圖所示。

P溝道增強型

N溝道耗盡型

P溝道耗盡型

N溝道增強型

2．結(jié)構(gòu)和工作原理（1）結(jié)構(gòu)1.3場效晶體管

②在源區(qū)和漏區(qū)之間的襯底表面覆蓋一層很薄的絕緣層，再在絕緣層上覆蓋一層金屬薄層，形成柵極（G）。

①N型區(qū)引出兩個電極：漏極（D）、源極（S）。

③從襯底基片上引出一個電極，稱為襯底電極。以N溝道增強型MOSFET為例

。

（2）工作原理

①當(dāng)VGS=0

，在漏、源極間加一正向電壓VDS

時，漏源極之間的電流ID=0

。

②當(dāng)VGS>VT

，在絕緣層和襯底之間感應(yīng)出一個反型層，使漏極和源極之間產(chǎn)生導(dǎo)電溝道。在漏、源極間加一正向電壓VDS

時，將產(chǎn)生電流ID

?？偨Y(jié)：

VGS越大，導(dǎo)電溝道越寬，溝道電阻越小，ID越大。則通過調(diào)節(jié)VGS可控制漏極電流ID

。（3）輸出特性和轉(zhuǎn)移特性（與晶體管類似）。1.3場效晶體管

3．電壓放大作用

MOS場效晶體管放大電路與結(jié)型場效晶體管放大電路的工作原理相似。

N溝道耗盡型場效晶體管的VGS可取負(fù)值，取正值和零均能正常工作。通常將增強型MOS管簡寫為EMOS，耗盡型MOS管簡寫為DMOS。1.3場效晶體管1.3.3

MOSFET和三極管的比較

1．MOSFET溫度穩(wěn)定性好。

2．MOSFET輸入電阻極高，因此，MO