晶体三极管：结构与特性简介

1）三极管的外形

图4.9是几种常见的三极管实物图，从封装形式来分，三极管一般分为塑料封装、金属封装即片状封装。

图4.9　常见三极管实物图

2）三极管的种类与符号

三极管内部有集电区、发射区、基区3个区，有2个PN结，根据三极管内部结构的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两大类，其结构、符号见和特点表4.3。

表4.3　三极管的种类、结构、符号和特点

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有箭头的电极是发射极，箭头方向表示发射极正向电流的方向，由此可以判断三极管是NPN型还是PNP型。三极管按材料分还可分为锗三极管和硅三极管。

3）三极管的放大原理与电流分配

三极管要具有放大作用，除了要满足内部结构特点外，还必须满足外部电路条件。其外部条件是：发射结正偏，集电结反偏；对于NPN型管，3个电极上的电位分配必须符合Uc＞Ub＞Ue；对于PNP型管，应满足Ue＞Ub＞Uc才能起放大作用。加在基极与发射极之间的正向电压Ube称为正向偏压，其数值应大于发射结的死区电压。

下面用实验来研究三极管的放大原理和电流分配。

（1）电路连接

按图4.10所示连接电路。

图4.10　三极管电流放大电路

（2）测量

调节电位器RP，以改变基极电流Ib、Ic、Ie，该实验所取数据如表4.4所示。

表4.4　三极管电流测试数据

（3）电流放大原理

以实验参考数据为例进行分析，可得到以下结论：

基极电流为0时，集电极电流也为0。当基极电流Ib从0.01mA增大到0.02mA时，集电极电流Ic从0.56mA增大到1.14mA。将这两个电流的变化量相比得

这表明，基极电流的一个微小变化，将引起集电极电流有一个较大的变化。这两个电流变化量的比值称为三极管的交流放大倍数β，即

通过数据分析还可以看出，基极电流Ib和集电极电流Ic有着基本的倍数关系，即Ic/Ib约为58。通常集电极电流为基极电流的几十到几百倍，把Ib与Ic的比值称为三极管的直流放大倍数。即=Ic/Ib。

综上所述，基极电流Ib的变化使集电极电流Ic发生了更大的变化，即基极电流Ib的微小变化控制了集电极电流Ic的较大变化，这就是三极管的放大原理。(www.xing528.com)

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三极管经过放大后的电流Ic是由电源Ec提供的，并不是Ib提供的。这是一种以小电流控制大电流的作用，这才是三极管起电流放大作用的实质，而不是把Ib真正放大为Ic，三极管并没有创造能量。

（4）电流分配关系

通过表4.4的数据分析可得到下列关系

4）三极管的接法（组态）

三极管在电路中的连接方式有3种，即共发射极接法、共基极接法、共集电极接法。共什么极指电路的输入端及输出端以这个极作为公共端，如图4.11所示。

图4.11　三极管的3种组态

5）三极管的特性曲线

三极管外部各极电压与电流的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称为伏安特性曲线。它不仅能反映三极管的质量与特性，还能估算出三极管的某些参数，是分析和设计三极管电路的重要依据。

（1）共发射极输入特性曲线

图4.12所示的共发射极输入特性曲线是指当Uce为某一定值时，基极电流Ib与发射结电压Ube之间的关系曲线。由输入特性曲线可知三极管的输入特性，如表4.5所示。

表4.5　三极管的输入特性

（2）共发射极输出特性曲线

共发射极输出特性曲线是在基极电流Ib为一常量的情况下，集电极电流ic和管压降uce之间的关系曲线，如图4.13所示。通常三极管的输出特性曲线分为截止、饱和、放大和过损耗4个区域，分别反映三极管不同的工作状态，见表4.6。

图4.12　输入特性曲线

图4.13　共发射极输出特性曲线

表4.6　三极管输出特性曲线的4个区域

【友情提示】

三极管工作在放大状态时，可在模拟电路中作放大管，用来控制电流的大小；工作在饱和和截止状态时，具有开关特性，常作为开关应用在自动控制和传感装置中。

6）主要参数

三极管的主要参数有质量参数和极限参数两大类，如表4.7所示。

表4.7　三极管的主要参数