1
第四章晶体管及其小信号放大 (1)
电子电路基础
2
§ 1 双极型晶体管（ BJT）
§ 1.1 基本结构
B
E
C
N
N
P
基极发射极集电极NPN型
P
N
P
集电极基极发射极
B
C
E
PNP型发射结集电结
3
B
E
C
N
N
P
基极发射极集电极基区：较薄，
掺杂浓度低集电区：
面积较大发射区：掺杂浓度较高制造工艺上的特点
4
电路符号两种类型的三极管
5
§ 1.2 BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。
（ 1）工作在放大状态的外部条件：
发射结正偏，集电结反偏。
（ 2）三种组态共发射极接法,共集电极接法,共基极接法
6
1 内部载流子的传输过程 （ 以 NPN为例 ）
发射区：发射载流子 集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子
7
（ 1） IE= IEN+ IEP 且有 IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有 IEN>> IBN,ICN>>IBN
（ 2） IC=ICN+ ICBO
（ 3） IB=IEP+ IBN－ ICBO
（ 4） IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ ICBO)
（ 5） IE =IC+IB
2 电流分配关系式
8
3 三极管的电流放大系数
ECN / II
11
C B OBC III
IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO
(1) 共基极电流放大系数,
只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关 。一般 = 0.9?0.99
在放大区的相当大的范围内
E
C II
－ 共基极交流电流放大系数
－ 共基极直流电流放大系数
9
B
CBOB
B
C 1)
11( I
II
I
I
B
B 1)
1( I
I
1
因 ≈1,所以 >>1?
定义,=IC /IB=(ICN+ ICBO )/IB
(2) 共射极直流电流放大系数,
－ 共射极直流电流放大系数
E
C II
－ 共射极交流电流放大系数在放大区的相当大的范围内
10
B
E
C
IB I
E
IC
NPN型三极管
B
E
C
IB I
E
IC
PNP型三极管
11
§ 1.2 晶体管的共射极特性曲线
+
-
b
c
e
共射极放大电路
VBB
VCCUBE
IC
IB +
-
UCE
IB=f(UBE)? UCE=const1,输入特性曲线
12
UCE?1V
IB(?A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4 0.8
工作压降,硅管
UBE?0.6~0.7V,锗管 UBE?0.2~0.3V。
UCE=0V
UCE =0.5V
死区电压，硅管
0.5V，锗管 0.2V。
13
2,输出特性曲线
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A
此区域满足 IC=?IB
称为线性区（放大区）。
当 UCE大于一定的数值时，
IC只与 IB有关，
IC=?IB。
IC=f(UCE)? IB=const
14
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A此区域中 UCE?UBE,
集电结正偏，
IB>IC,UCE?0.3V
称为饱和区。
15
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A此区域中,
IB=0,IC=ICEO
,UBE< 死区电压，称为截止区。
16
输出特性三个区域的特点,
(1)放大区,发射结正偏，集电结反偏。
即,IC=?IB,且?IC =IB
(2) 饱和区,发射结正偏，集电结正偏。
即,UCE?UBE,?IB>IC,UCE?0.3V
(3) 截止区,UBE< 死区电压,IB=0,IC=ICEO?0
17
例 1：试判断三极管的工作状态
18
例 2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位,试判断晶体管的类型（为 NPN
型还是 PNP型，硅管还是锗管，分别标上 B、
E,C。
19
例 3,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
当 USB =-2V时：
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
mA2612m a x
C
SC
C R
UI
IB=0,IC=0
IC最大饱和电流：
Q位于截止区
20
例,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
IC< ICmax (=2mA),Q位于放大区 。
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
USB =2V时：
9 m A01070 702,.R UUI
B
BESB
B?
0,9 5 m A9 m A01050,II BC?
21
USB =5V时,
例,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
IC> Icmax(=2 mA),Q位于饱和区。 (实际上，此时 IC
和 IB已不是?的关系）
mA061070 705,.R UUI
B
BESB
B?
5 m A03mA0 6 1050,.II BC
22
1,电流放大倍数?___?
§ 1.3 晶体管的主要参数
2.集 -基极反向截止电流 ICBO
ICEO=? IB+ICBO
3,集 -射极反向截止电流 ICEO
4.集电极最大电流 ICM
集电极电流 IC上升会导致三极管的?值的下降，
当?值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。
23
5.反向击穿电压
（ 1） U(BR)CBO—— 发射极开路时的集电结击穿电压
（ 2） U(BR) EBO—— 集电极开路时发射结的击穿电压
（ 3） U(BR)CEO—— 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压几个击穿电压在大小上有如下关系
U(BR)CBO≈U(BR)CES＞ U(BR)CEO＞ U(BR) EBO
24
6,集电极最大允许功耗 PCM
集电极电流 IC
流过三极管，
所发出的焦耳热为：
PC =ICUCE
必定导致结温上升，所以 PC
有限制。
PC?PCM
IC
UCE
ICUCE=PCM
ICM
U(BR)CEO
安全工作区
25
由 PCM,ICM和 V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。
26
§ 1.4 晶体管的温度特性
1 对 UBE的影响温度每升高 1oC,UBE减小 2－ 2.5mv
2 对 ICBO的影响温度每升高 10oC,ICBO增大一倍
3 对 的影响温度每升高 1oC,增大 0.5－ 1％
最终使 IC随温度升高而增大
27
国家标准对半导体晶体管的命名如下,
3 D G 110 B
第二位,A锗 PNP管,B锗 NPN管、
C硅 PNP管,D硅 NPN管第三位,X低频小功率管,D低频大功率管、
G高频小功率管,A高频大功率管,K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管
§ 1.5 半导体晶体管的型号
第四章晶体管及其小信号放大 (1)
电子电路基础
2
§ 1 双极型晶体管（ BJT）
§ 1.1 基本结构
B
E
C
N
N
P
基极发射极集电极NPN型
P
N
P
集电极基极发射极
B
C
E
PNP型发射结集电结
3
B
E
C
N
N
P
基极发射极集电极基区：较薄，
掺杂浓度低集电区：
面积较大发射区：掺杂浓度较高制造工艺上的特点
4
电路符号两种类型的三极管
5
§ 1.2 BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。
（ 1）工作在放大状态的外部条件：
发射结正偏，集电结反偏。
（ 2）三种组态共发射极接法,共集电极接法,共基极接法
6
1 内部载流子的传输过程 （ 以 NPN为例 ）
发射区：发射载流子 集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子
7
（ 1） IE= IEN+ IEP 且有 IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有 IEN>> IBN,ICN>>IBN
（ 2） IC=ICN+ ICBO
（ 3） IB=IEP+ IBN－ ICBO
（ 4） IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ ICBO)
（ 5） IE =IC+IB
2 电流分配关系式
8
3 三极管的电流放大系数
ECN / II
11
C B OBC III
IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO
(1) 共基极电流放大系数,
只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关 。一般 = 0.9?0.99
在放大区的相当大的范围内
E
C II
－ 共基极交流电流放大系数
－ 共基极直流电流放大系数
9
B
CBOB
B
C 1)
11( I
II
I
I
B
B 1)
1( I
I
1
因 ≈1,所以 >>1?
定义,=IC /IB=(ICN+ ICBO )/IB
(2) 共射极直流电流放大系数,
－ 共射极直流电流放大系数
E
C II
－ 共射极交流电流放大系数在放大区的相当大的范围内
10
B
E
C
IB I
E
IC
NPN型三极管
B
E
C
IB I
E
IC
PNP型三极管
11
§ 1.2 晶体管的共射极特性曲线
+
-
b
c
e
共射极放大电路
VBB
VCCUBE
IC
IB +
-
UCE
IB=f(UBE)? UCE=const1,输入特性曲线
12
UCE?1V
IB(?A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4 0.8
工作压降,硅管
UBE?0.6~0.7V,锗管 UBE?0.2~0.3V。
UCE=0V
UCE =0.5V
死区电压，硅管
0.5V，锗管 0.2V。
13
2,输出特性曲线
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A
此区域满足 IC=?IB
称为线性区（放大区）。
当 UCE大于一定的数值时，
IC只与 IB有关，
IC=?IB。
IC=f(UCE)? IB=const
14
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A此区域中 UCE?UBE,
集电结正偏，
IB>IC,UCE?0.3V
称为饱和区。
15
IC(mA )
1
2
3
4
UCE(V)3 6 9 12
IB=0
20?A
40?A
60?A
80?A
100?A此区域中,
IB=0,IC=ICEO
,UBE< 死区电压，称为截止区。
16
输出特性三个区域的特点,
(1)放大区,发射结正偏，集电结反偏。
即,IC=?IB,且?IC =IB
(2) 饱和区,发射结正偏，集电结正偏。
即,UCE?UBE,?IB>IC,UCE?0.3V
(3) 截止区,UBE< 死区电压,IB=0,IC=ICEO?0
17
例 1：试判断三极管的工作状态
18
例 2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位,试判断晶体管的类型（为 NPN
型还是 PNP型，硅管还是锗管，分别标上 B、
E,C。
19
例 3,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
当 USB =-2V时：
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
mA2612m a x
C
SC
C R
UI
IB=0,IC=0
IC最大饱和电流：
Q位于截止区
20
例,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
IC< ICmax (=2mA),Q位于放大区 。
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
USB =2V时：
9 m A01070 702,.R UUI
B
BESB
B?
0,9 5 m A9 m A01050,II BC?
21
USB =5V时,
例,?=50,USC =12V，
RB =70k?,RC =6k?
当 USB = -2V,2V,5V时，
晶体管的静态工作点 Q位于哪个区？
IC
UCE
IB
USC
RB
USB
C
B
E
RC
UBE
IC> Icmax(=2 mA),Q位于饱和区。 (实际上，此时 IC
和 IB已不是?的关系）
mA061070 705,.R UUI
B
BESB
B?
5 m A03mA0 6 1050,.II BC
22
1,电流放大倍数?___?
§ 1.3 晶体管的主要参数
2.集 -基极反向截止电流 ICBO
ICEO=? IB+ICBO
3,集 -射极反向截止电流 ICEO
4.集电极最大电流 ICM
集电极电流 IC上升会导致三极管的?值的下降，
当?值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。
23
5.反向击穿电压
（ 1） U(BR)CBO—— 发射极开路时的集电结击穿电压
（ 2） U(BR) EBO—— 集电极开路时发射结的击穿电压
（ 3） U(BR)CEO—— 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压几个击穿电压在大小上有如下关系
U(BR)CBO≈U(BR)CES＞ U(BR)CEO＞ U(BR) EBO
24
6,集电极最大允许功耗 PCM
集电极电流 IC
流过三极管，
所发出的焦耳热为：
PC =ICUCE
必定导致结温上升，所以 PC
有限制。
PC?PCM
IC
UCE
ICUCE=PCM
ICM
U(BR)CEO
安全工作区
25
由 PCM,ICM和 V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。
26
§ 1.4 晶体管的温度特性
1 对 UBE的影响温度每升高 1oC,UBE减小 2－ 2.5mv
2 对 ICBO的影响温度每升高 10oC,ICBO增大一倍
3 对 的影响温度每升高 1oC,增大 0.5－ 1％
最终使 IC随温度升高而增大
27
国家标准对半导体晶体管的命名如下,
3 D G 110 B
第二位,A锗 PNP管,B锗 NPN管、
C硅 PNP管,D硅 NPN管第三位,X低频小功率管,D低频大功率管、
G高频小功率管,A高频大功率管,K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管
§ 1.5 半导体晶体管的型号
