第二章半导体三极管及其基本放大电路

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第2章 2.1 2.2 2.3

半导体三极管及其基本放大电路半导体三极管三极管基本放大点路分压偏置式放大器

2.4其他组态放大器 2.5多级放大器 2.6多级放大器的频率响应 2.7场效应晶体管及其基本放大电路

2.1 半导体三极管

2.1.1三极管的结构与分类三极管按其结构可分为NPN和PNP两类。 NPN型三极管的结构与电路符号如图2-1所示。从图2-1(a)中可

以看出，它是由两层N型的半导体中间夹着一层P型半导体构成的管子， P型半导体与其两侧的N型半导体分别形成PN结，整个三极管是两个背靠背PN结的三层半导体。中间的一层称为基区，两边的区分别称为发射区和集电区，从这三个区引出的电极分别称为基极b、发射极e和集电极c。基区与集电区之间的PN结称为集电结，发射区与基区之间的PN结称为发射结。发射区的作用是向基区发射载流子，基区是传送和控制载流子，

而集电区是收集载流子。

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2.1 半导体三极管

NPN型三极管电路符号中，发射极箭头方向表示发射结正偏

时发射极电流的实际方向。

PNP型三极管的结构与NPN型相似，也是两个背靠背PN结的三

层半导体，不过这种管子是两层P型的半导体中间夹着一层N型半导体，如图2-2所示。

2.1.2三极管的电流分配关系和电流放大作用为简要说明三极管的电流分配关系和放大作用，忽略一些次

要因素，以NPN型三极管为例，通过实验来了解三极管的电流分配情况和放大原理，实验电路如图2-3所示。上一页下一页返回

图常见三极管及其电路引脚排列

2.1 半导体三极管

在图2-3中，RB(通常为几百千欧的可调电阻)称为基极偏

置电阻，UBB为基极偏置电源。 UBB 、 RB 、三极管的基极和发射

极构成三极管的基极回路，也称基极偏置电路，基极偏置电路使发射结为正偏。UCC、集电极电阻Rc、集电极和发射极构成集电极回路，集电极回路使集电结为反偏。发射极是两个回路所共用的

电极，所以这种接法称为共发射极电路。

改变可变电阻RB的阻值，使基极电流IB为不同的值，测出相

应的集电极电流IC和发射极电流IE。电流方向如图中所示。测量结果列于表2-1中。上一页下一页返回

2.1 半导体三极管

将表中数据进行比较分析，可得出如下结论： (1)基极电流IB与集电极电流IC之和等于发射极电流，即 IE= IB+ IC 三个电流之间的关系符合基尔霍夫电流定律。 (2)基极电流IB比集电极电流IC和发射极电流小得多，通常可认

为发射极电流约等于集电极电流，即

IE≈IC>>IB (3)从第三列和第四列的数据中可以看到，半导体三极管

有电流

2.1 半导体三极管

综合上述，要使三极管能起正常的放大作用，发射结必须加

正向偏置，集电结必须加反向偏置。对于PNP型三极管所接电源

极性正好与NPN相反。

NPN型： PNP型：

VC V B V E

V E V B VC

2.1.3 三极管的伏安特性三极管的特性曲线是各电极电压与电流之间的关系曲线。它

反映了三极管的外部性能，是分析放大电路的重要依据。特性曲线主要有输入特性曲线和输出特性曲线。上一页下一页返回

2.1 半导体三极管

1.输入特性曲线输入特性曲线是指当集射极电压UCE为一定值时，基极电流IB

与基射极电压UBE之间的关系曲线。即

IB=f(UBE)︳UCE=常数三极管输入特性曲线如图2-5所示。其特点是：当UCE=0V时，集电极与发射极短接，相当于两个二极管并联，

输入特性类似于二极管的正向伏安特性。

2.1 半导体三极管

当UCE>1V时，特性曲线右移，如图所示。从图2-5可见，三极管的输入特性曲线和二极管的

伏安特性曲线一样，也有一段死区。只有当发射结的外加电压大于死区电压时，三极管才会有基极电流IB。

硅管的死区电压约为0.5伏,锗管约为0.1~0.2伏。在正常工作情况下，硅管的发射结电压UBE=0.7伏，锗管的发射结电压UBE=0.3伏。上一页下一页返回

2.1 半导体三极管

2.输出特性曲线

输出特性曲线是指基极电流IB为一定值时，集电极电流IC与

集射极电压UCE之间的关系曲线。即

IC =f(UCE)︳IB=常数当IB为不同值时，可得到不同的特性曲线，所以三极管输出

特性曲线是一簇曲线，如图2-6所示。

根据三极管的工作状态不同，输出的特性曲线可分为三个区

域：

(1)截止区

IB=0的曲线以下的区域称为截止区。这时集电结为反向偏置，上一页下一页返回

2.1半导体三极管

发射结也为反向偏置，故IB≈0,IC≈0,此时集电极与发射极之间

相当于一个开关的断开状态。

(2) 饱和区(图2-6) 输出特性曲线的近似垂直上升部分与IC轴之间的区域称为饱和区。

这时，UCE <UBE,集电结为正向偏置，发射结也为正向偏置，都呈现低电阻状态。UCE =UBE称为临界饱和状态，所有临界拐点的连线即为临界饱和线。饱和时集电极与发射极之间的电压UCES称为饱和压降。它的数值很小，特别是在深度饱和时，小功率管通常小于0.3V。在饱和区IC不受IB的控制，当IB变化时，IC基本不变，而由外电路参数所决定，三极管失去电流放大作用。上一页下一页返回

2.1半导体三极管

(3)放大区拐点的连线以右及IB=0曲

线以上的区域为放大区。在此区域，

特性曲线近似于水平线，IC几乎与UCE无关，IC与IB成β 倍关系，故放大区也称为线性区。三极管工作在放大区时，发射极为正向偏置，集电极为反向偏置。

2.1.4 三极管的主要参数1.电流放大系数

电流放大系数是表征三极管放大能力的参数。如前所述，三上一页下一页返回

极管的共射极直流电流放大系数与交流电流放大系数两者数值相近，即。

2.1 半导体三极管

由于制造工艺的分散性，即使同一型号的三极管，β 值也有很

大的差别，常用的β 值在20~100之间。在选择三极管时，如果β 值太小，电流放大能力差；β 值太大，对温度的稳定性又太差。

极间反向电流 ①集-基极反向饱和电流ICBO 指发射极开路时，集电极与基极间的反向电流。 ②集-射极反向饱和电流ICEO 指基极开路时，集电极与发射极间的反向电流，也称为穿透电

流。