晶体三极管输入和输出特性共22页文档

三极管讲解三极管，也称为晶体三极管（Bipolar Junction Transistor，简称BJT），是一种半导体器件，用于放大和开关电信号。

它由三个半导体层组成，其中包括两个异种半导体材料（通常是N型和P型硅）和一个绝缘的基底。

三极管有三个电极，分别是发射极（Emitter，E）、基极（Base，B）和集电极（Collector，C）。

三极管的基本工作原理：1.PN结：三极管中的N型和P型半导体层形成两个PN结。

PN结是两种半导体之间的界面，具有整流性质。

2.工作状态：•当NPN三极管中的发射结极（N型）接通正电压，基极（P型）接通负电压时，发射极-基极形成正向偏置，而集电极-基极形成反向偏置。

•当PNP三极管中的发射极（P型）接通负电压，基极（N 型）接通正电压时，发射极-基极形成正向偏置，而集电极-基极形成反向偏置。

3.放大作用：当在发射极和基极之间加上一个小信号电压时，这个信号电压会影响PN结的电流，从而控制集电极和发射极之间的电流。

这种调控作用使得三极管可以作为放大器。

4.工作区域：•放大区域：在适当的工作偏置下，三极管可以进入放大工作区域，通过控制小信号电压来放大输入信号。

•截止区域：当三极管的基极电压太低时，三极管截至，电流无法通过，处于关闭状态。

•饱和区域：当三极管的基极电压适当时，电流可以通过，但达到最大值，三极管处于饱和状态。

三极管的类型：1.NPN型：N型发射极，P型基极，N型集电极。

2.PNP型：P型发射极，N型基极，P型集电极。

三极管的应用：1.放大器：用于放大小信号，如音频信号。

2.开关：用作数字和模拟电路中的开关元件。

3.振荡器：用于产生振荡信号。

4.放大电路：在无线通信和射频电路中使用。

三极管在电子领域中有广泛的应用，是许多电子设备和系统的基础元件之一。

晶体管的输入输出特性曲线详解届别系别专业班级姓名指导老师二零一二年十月晶体管的输入输出特性曲线详解学生姓名：指导老师：摘要：晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP 型晶体管。

依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。

晶体管的性能可以有三个电极之间的电压和电流关系来反映，通常称为伏安特性。

生产厂家还给出了各种管子型号的参数也能表示晶体管的性能。

利用晶体管制成的放大电路的可以是把微弱的信号放大到负载所需的数值晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。

晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。

由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。

晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。

关键字：晶体管、输入输出曲线、放大电路的静态分析和动态分析。

【Keywords】The transistor, the input/output curve, amplifying circuit static analysis and dynamic analysis.一、晶体管的基本结构晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图1-1(a)、(b)所示。

从三个区引出相应的电极，发射极，基极，集电极，各用“E”（或“e”）、“B”(或“b”)、“C”(或“c”)表示。

发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。

基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。

三极管的开关特性在脉冲与数字电路中，三极管作为最基本的开关元件得到了普遍的应用。

三极管工作在饱和状态时，其UCES≈0，相当于开关的接通状态；工作在截止状态时，IC≈0，相当于开关的断开状态，因此，三极管可当做开关器件使用。

结型场效应管场效应管（Fjeld Effect Transistor简称FET ）是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件，故因此而得名。

场效应管是一种电压控制器件，只依靠一种载流子参与导电，故又称为单极型晶体管。

与双极型晶体三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等优点。

场效应管有两大类，结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管IGFET，后者性能更为优越，发展迅速，应用广泛。

图Z0121 为场效应管的类型及图形、符号。

一、结构与分类图 Z0122为N沟道结型场效应管结构示意图和它的图形、符号。

它是在同一块N型硅片的两侧分别制作掺杂浓度较高的P型区（用P+表示），形成两个对称的PN结，将两个P区的引出线连在一起作为一个电极，称为栅极（g），在N型硅片两端各引出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。

在形成PN结过程中，由于P+区是重掺杂区，所以N一区侧的空间电荷层宽度远大二、工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，只是偏置电压的极性和载流子的类型不同而已。

下面以N沟道结型场效应管为例来分析其工作原理。

电路如图Z0123所示。

由于栅源间加反向电压，所以两侧PN结均处于反向偏置，栅源电流几乎为零。

漏源之间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发，经过沟道到达漏极形成漏极电流ID。

1．栅源电压UGS对导电沟道的影响（设UDS＝0）在图Z0123所示电路中，UGS ＜0，两个PN结处于反向偏置，耗尽层有一定宽度，ID=0。

若|UGS| 增大，耗尽层变宽，沟道被压缩，截面积减小，沟道电阻增大；若|UGS| 减小，耗尽层变窄，沟道变宽，电阻减小。

三极管的特征三极管，也被称为双极型晶体管（bipolar junction transistor，简称BJT），是一种常见的半导体器件。

它具有三个区域：发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

三极管具有许多特征，下面将逐一介绍。

1. 放大作用三极管的主要功能是放大电流和电压信号。

当在基极-发射极电流（IB）的作用下，由发射极-集电极电流（IC）的增大，即电流放大效应。

这使得三极管可以用作放大器，将弱信号放大为强信号，从而实现信号处理和传输。

2. 开关作用三极管还可以用作开关。

当输入信号的电压或电流超过一定的阈值时，三极管可以处于饱和状态，导通集电极和发射极之间的电流。

反之，当输入信号的电压或电流低于阈值时，三极管处于截止状态，不导通。

这种开关特性使得三极管广泛应用于数字电路和开关电源等领域。

3. 电流放大倍数三极管的电流放大倍数（或称为电流放大系数）是指集电极-发射极电流（IC）与基极-发射极电流（IB）之间的比值，用β表示。

β的数值通常在几十到几百之间。

电流放大倍数决定了三极管的放大能力，也是设计电路时需要考虑的重要参数之一。

4. 输入/输出阻抗三极管具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。

输入阻抗决定了信号源与三极管之间的匹配程度，输出阻抗决定了三极管与负载电路之间的匹配程度。

较高的输入阻抗可以减少信号源的负载效应，较低的输出阻抗可以提供更好的信号传输能力。

5. 频率响应三极管的频率响应是指其对不同频率信号的放大能力。

一般来说，三极管在低频时具有较好的放大能力，但在高频时可能会出现衰减。

这是由于三极管内部结构和材料特性所致。

为了实现更高的频率响应，可以采用特殊工艺和结构设计。

6. 温度特性三极管的工作性能会受到温度的影响。

一般情况下，三极管的电流放大倍数会随着温度的升高而下降，而饱和电压会随温度的升高而增加。

这需要在设计电路时考虑温度补偿和稳定性。

7. 噪声三极管的工作过程中会产生一定的噪声。

晶体管是半导体三极管中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。

晶体管是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。

它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。

一、晶体管的种类晶体管有多种分类方法。

（一）按半导体材料和极性分类按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管管。

按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。

（二）按结构及制造工艺分类晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。

（三）按电流容量分类晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。

（四）按工作频率分类晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。

（五）按封装结构分类晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。

其封装外形多种多样。

（六）按功能和用途分类晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。

二、晶体管的主要参数晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

（一）电流放大系数电流放大系数也称电流放大倍数，用来表示晶体管放大能力。

根据晶体管工作状态的不同，电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。

1．直流电流放大系数直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或β表示。

2．交流电流放大系数交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。

晶体三极管及其特性摘要晶体三极管三个区的工作状态特点可概括为以下三句话：三极管工作在饱和状态时发射结正偏，集电结也正偏；工作在放大状态时发射结正偏、集电结反偏；工作在截止状态时发射结反偏，集电结也反偏。

晶体三极管是电子技术最基本、最重要的器件之一，也是模拟电子技术教学的重点内容。

关键词三极管的结构；输出特性；工作状态；偏置条件晶体三极管在电子线路中起到很大的作用，是其他元器不可替代的。

在实际应用中有三种由三极管组成的放大电路，其中共发射极电路是三种基本电路中最常用的放大电路。

首先了解晶体三极管的结构。

1三极管的结构与作用1.1三极管的结构晶体三极管的结构和类型：晶体三极管是半导体中的一个基本元器件，它在放大状态下有很强的电流放大能力，是电子电路中的最主要的元器件。

三极管是由二个PN结组成，这二个PN结相距很近，两个相距较近的PN结把整块半导体划分为三个依次是发射区、基区和集电区，根据组合方式的不同分为PNP和NPN两种，NPN型管射区内”发射”的是负电子，移动方向与电流方向是不同的，所以发射极方向指向外部；而PNP型管射区内发射出的是正电子，移动方向与电流方向是相同的，所以发射极方向指向内部。

管型的不同在正向电压下的导通方向也不同，发射极方向指向代表着它的导通方向。

1.2 三极管的作用1.2.1晶体三极管可以实现电流放大的作用三极管实现电流放大作用的原理是：三极管能用基极电流的变化来控制集电极电流的变化，基极电流变化很小，导致集电极电流发生很大的变化。

这也是三极管非常重要的特性。

我们把集电极电流变化量与基极电流变化量的比值用符号“β”表示，一般来说“β”是一个定值，但有时ΔIb也可能会有所改变。

晶体三极管有以下三种状态：饱和状态、截止状态和放大状态。

如果加在发射结的电压比PN结的导通电压小，基极中无电流，集电极和发射极也都无电流，在电路中相当于一个断开的开关，三极管就不再有电流放大作用，即为三极管的截止状态。

全系列三极管参数三极管是一种常用的电子元件，主要由三个控制电极组成：基极、发射极和集电极。

它可以将小信号放大成大信号，并具有放大和开关两种应用。

下面将详细介绍三极管的各种参数。

1.DC参数：（1）E-B击穿电压：控制电极到基极之间的击穿电压，通常是5V。

（2）集电极饱和电压：集电极电压和基极电压之间的差，通常是0.2V。

（3）极化电压：基极与发射极之间的电压，一般为0.6V。

（4）漂移电流：无输入信号时集电极电流，通常为1μA。

2.小信号参数：（1）共射放大参数：-电流放大倍数：基极电流和集电极电流之比，通常为20。

-输入电阻：基极电阻，通常为50kΩ。

-输出电阻：发射极电阻，通常为100Ω。

-最大功率增益：集电极功率和输入功率之比，通常为300。

-频率响应：放大器对不同频率信号的放大能力。

-带宽：能够通过的频率范围。

（2）共集放大参数：-电流放大倍数：发射极电流和集电极电流之比，通常为1-输入电阻：发射极电阻，通常为10Ω。

-输出电阻：集电极电阻，通常为10kΩ。

-最大功率增益：集电极功率和输入功率之比，通常为1-频率响应：放大器对不同频率信号的放大能力。

-带宽：能够通过的频率范围。

（3）共基放大参数：-电流放大倍数：基极和集电极电流之比，通常为0.99-输入电阻：集电极电阻，通常为10kΩ。

-输出电阻：发射极电阻，通常为0.1Ω。

-最大功率增益：集电极功率和输入功率之比，通常为0.99-频率响应：放大器对不同频率信号的放大能力。

-带宽：能够通过的频率范围。

3.大信号参数：（1）最大集电极电流：集电极电流的最大值。

（2）最大功率：集电极电流和集电极电压之积的最大值。

（3）最大集电极电压：集电极电压的最大值。

（4）开关时间：从信号输入到放大器开关的时间，一般小于1μs。

4.噪声参数：（1）噪声系数：直流电流吸收后引起的输出噪声。

（2）输出噪声电压：由于内部噪声而引起的输出电压。

以上是三极管的一些重要参数，这些参数可以帮助我们了解三极管的性能和适用范围。

晶体三极管的输入、输出特性曲线三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能的外部表现。

从使用三极管的角度来说，了解它的特性曲线是重要的。

由于三极管有两个PN结，因此它的特性曲线不像二极管那样简单。

最常用的有输入特性和输出特性曲线两种，在实际应用中，通常利用晶体管特性图示仪直接观察，也可用图1的电路开展测试逐点描绘。

（一）输入特性曲线输入特性是指，当三极管的集电极与发射极之间电压UCE保持为某一固定值时，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE与基极电流IB之间的关系。

以3DG130C为例，按图1实验电路测试。

当UCE分别固定在O和1伏两种情况下，调整RPl测得的IB和UBE的值，列于表1。

它的输入特性曲线，如图2所示。

为了说明输入特性，图中画出两种曲线，表示UCE不同的两种情况。

但两条线不会同时存在。

图1晶体三极管输入、输出特性实验电路图2晶体三极管输入特性曲线表1三极管输入特性数据1.当UCE = O伏时，也就是将三极管的集电极与发射极短接，如图3所示，相当于正向接法的两个并联二极管。

图2中曲线A的形状跟二极管的正向伏安特性曲线非常相似，IB和UBE 也是非线性关系。

2.当UCE=I伏时，集电结反偏，产生集电极电流IC, 在一样的UBE条件下，基极电流IB就要减小。

（图2中a点降到b 点），因此曲线B相对曲线A右移一段距离。

可见，UCE 对IB有一定影响。

当UCE>1伏以后，IB与UCE几乎无关，其特性曲线和UCE = I优那条曲线非常接近，通常按UCE = I 伏的输出特性曲线分析。

图3 UCE=O时的等效电路图4 3AX52B的输入特性曲线图4是3AX52B错三极管的输入特性，注意横坐标是一UBE,这是指PNP型错管的基极电位低于发射极电位。

可见，错管和硅管它们的输入特性曲线都是非线性的，都有“死区”, 错管和硅管相比，错管在较小的UBE值下，就可使发射结正偏导通。

晶体三极管工作总结
晶体三极管是一种重要的半导体器件，它在电子设备中起着至关重要的作用。

它的工作原理和特性对于电子工程师来说是非常重要的。

在本文中，我们将对晶体三极管的工作原理和特性进行总结。

晶体三极管是一种三端口的半导体器件，通常包括一个发射极、一个基极和一
个集电极。

它的工作原理是基于PN结的导电特性。

当一个正向偏置电压施加在发
射极和基极之间时，PN结会被击穿，电子会从发射极注入到基极，形成一个电流。

这个电流会被放大并从集电极中输出。

晶体三极管有很多重要的特性。

首先，它具有放大作用。

当一个小的输入信号
施加在基极上时，晶体三极管可以放大这个信号并输出一个更大的信号。

这使得它在放大电路中得到了广泛的应用。

其次，晶体三极管还具有开关作用。

当一个正向偏置电压施加在发射极和基极
之间时，晶体三极管处于导通状态，允许电流通过。

而当一个逆向偏置电压施加在发射极和基极之间时，晶体三极管处于截止状态，电流无法通过。

这使得它在数字电路中得到了广泛的应用。

此外，晶体三极管还具有频率响应特性。

它可以在很高的频率下工作，这使得
它在射频电路中得到了广泛的应用。

总之，晶体三极管是一种非常重要的半导体器件，它在电子设备中起着至关重
要的作用。

它的工作原理和特性对于电子工程师来说是非常重要的。

希望本文对晶体三极管的工作原理和特性有所帮助。

晶体管的输入输出特性曲线详解届别系别专业班级姓名指导老师二零一二年十月晶体管的输入输出特性曲线详解学生姓名：指导老师：摘要：晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP 型晶体管。

依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。

晶体管的性能可以有三个电极之间的电压和电流关系来反映，通常称为伏安特性。

生产厂家还给出了各种管子型号的参数也能表示晶体管的性能。

利用晶体管制成的放大电路的可以是把微弱的信号放大到负载所需的数值晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。

晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。

由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。

晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。

关键字：晶体管、输入输出曲线、放大电路的静态分析和动态分析。

【Keywords】The transistor, the input/output curve, amplifying circuit static analysis and dynamic analysis.一、晶体管的基本结构晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图1-1(a)、(b)所示。

从三个区引出相应的电极，发射极，基极，集电极，各用“E”（或“e”）、“B”(或“b”)、“C”(或“c”)表示。

发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。

基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。