晶体管的分类与外形、命名方法

晶体管又叫半导体晶体管、三极管或晶体三极管，具有放大、电子开关、控制等作用，在电子电路中应用极其广泛，具有结构牢固、体积小、寿命长、耗电省等优点。它是各种电子设备及电力电子设备中不可缺少的一种电子器件。

半导体晶体管由两个PN结组成，有PNP及NPN两种结构。这类半导体晶体管工作时，半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主要的作用，所以又叫双极型半导体晶体管。晶体管有三个电极，分别叫做发射极e、基极b和集电极c。晶体管的引脚排列比较复杂，在使用时一定要先检测引脚排列，以避免装错，造成人为故障。常见的晶体管有金属封装和塑料封装等形式；其实物外形如图2-44所示。

1.晶体管的分类与外形

按所用的半导体材料分有硅管和锗管（硅管多为NPN型，锗管多为PNP型）；按结构分有PNP管和NPN管；按其用途又分为低频管、中频管、高频管、超高频管、小功率管（功率小于1W）、中功率管、大功率管和开关管等；按封装形式分有玻璃壳封装管、金属壳封装管、塑料封装管等。半导体晶体管符号和外形等如图2-45～图2-47所示。

图2-44 晶体管

图2-45 半导体晶体管符号

2.晶体管的命名方法

（1）国产普通晶体管的型号命名

由五部分组成，各部分的含义如表2-6所示。

第一部分用数字“3”表示主称和晶体管。

第二部分用字母表示晶体管的材料和极性。

图2-46 金属壳与塑料壳晶体管外形引脚

图2-47 常用晶体管的封装外形

表2-6 国产晶体管的型号命名方法

第三部分用字母表示晶体管的类别。

第四部分用数字表示同一类型产品的序号。

第五部分用字母表示规格号。

例如：晶体管3DG6B的型号意义如下所示。

（2）片状晶体管的型号识别

我国晶体管型号以3A～3E开头，美国以2N开头，日本以2S开头，目前市场上以2S开头的晶体管占多数。

欧洲常采用国际电子联合会制定的标准，对晶体管的命名方法是：

第一部分用A或B开头（A表示锗管，B表示硅管）；

第二部分用C表示低频小功率管，F表示高频小功率管，D表示低频大功率管，L表示高频大功率管，S和U分别表示小功率开关管和大功率开关管；

第三部分用三位数表示登记序号。

例如：BC87表示硅低频小功率晶体管。

3.晶体管的特性曲线和主要参数

（1）特性曲线

1）输入特性曲线。由晶体管的输入特性曲线可看出：晶体管的输入特性曲线是非线性的，输入电压小于某一值时，晶体管不导通，基极b电流为零，该电压为开启电压，又称为阈值电压。对于硅管，其阈值电压约为0.5V，锗管约为0.1～0.2V。当晶体管正常工作时，发射极e压降变化不大，对于硅管约为0.6～0.7V，对于锗管约为0.2～0.3V。U_ce=0时，晶体管测试电路和等效电路如图2-48所示，输入特性曲线如图2-49所示。

图2-48 测试电路和等效电路

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图2-49 输入特性

2）输出特性曲线。当I_b不变时，输出回路中的电流I_c与电压U_ce之间的关系曲线称为输出特性曲线。I_b值固定，可得到一条输出特性曲线，改变I_b值，可得到一簇输出特性曲线，如图2-50所示。

如图2-50所示，在输出特性曲线上可划分3个区：放大区、截止区、饱和区。

放大区：当U_ce﹥1V时，I_c与I_b成正比而与U_ce关系不大，所以输出特性曲线几乎与横轴平行。当I_b一定时，I_c的值基本不随U_ce变化，具有恒流特性；I_b等量增加时，输出特性曲线等间隔地平行上移。这个区域的工作特点是发射极e正向偏置，集电极c反向偏置。由于工作在这一区域的晶体管具有放大作用，因而把该区域称为放大区。

截止区：当U_be﹤0、I_b=0时，I_c=I_ceo，由于穿透电流I_ceo很小，输出特性曲线是一条几乎与横轴重合的直线。

饱和区：当U_ce﹤U_be时，I_c与Ib不成比例，它随U_ce的增加而迅速上升，这一区域称为饱和区，U_ce=Ube称为临界饱和。

综上所述，对于NPN型晶体管，工作于放大区时，U_c﹥U_b﹥U_e；工作于截止区时，U_c﹥U_e﹥U_b；工作于饱和区时，U_b﹥U_c﹥U_e。

图2-50 NPN管共发射极输出特性曲线

晶体管参数是反映晶体管各种性能的指标数值，是放大电路分析和设计时要参考的数据，也是选用晶体管的依据，因此，必须了解晶体管参数。

（2）电流参数

1）共发射极电流放大系数β是指晶体管共射极连接且U_ce恒定时，集电极c电流变化量ΔI_c与基极b电流变化量ΔI_b之比。

β的大小体现了共射接法时晶体管的放大能力，晶体管的β值太小时，放大作用差；β值太大时，工作性能不稳定。因此，一般选用β为30～80的晶体管。

2）集电极最大允许电流I_cM是指晶体管参数变化不超过允许值时，允许通过的最大电流，是晶体管的一项安全参数。晶体管在应用中集电极电流绝对不能超过I_cM。晶体管工作时，当集电极电流超过I_cM时，管子性能将显著下降，并有可能烧坏管子。

3）集电极反向饱和电流I_cbO是指发射极e开路，在集电极c与基极b之间加上一定的反向电压时，流过集电极c的反向电流。图2-51所示为测量I_cbO所用电路。

在一定温度下，I_cbO是一个常量，该参数对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。随着温度的升高I_cbO将增大，温度每升高10℃，I_cbO增大1倍，它是晶体管工作不稳定的主要因素。在相同环境温度下，硅管的I_cbO比锗管的I_cbO小得多。

图2-51 测量I_cbO电路

4）集电极—发射极间穿透电流I_ceO是指基极b开路，集电极c与发射极e之间加一定反向电压时，集电极—发射极间导通的电流。图2-52所示为测量I_ceO所用电路。

I_ceO=I_cbO+βI_cbO=（1+β）I_cbO，I_ceO也是衡量晶体管质量好坏的一个标准，其值越小越好，晶体管工作越稳定，质量越好。I_ceO和I_cbO一样，也是衡量晶体管热稳定性的重要参数。

图2-52 测量I_ceO电路

5）发射极反向饱和电流I_ebO是指集电极c开路，发射极e加规定电压时，流过发射极e的反向电流。图2-53所示为测量I_ebO所用电路。

发射极反向饱和电流I_ebO也是评价晶体管好坏的一项参数。

（3）集电极最大允许耗散功率P_cM

是指晶体管集电极c温度未超过允许值（硅管为150℃，锗管为70℃），参数变化不超过规定允许值时集电极c的最大耗散功率。晶体管工作时，U_ce的大部分参数值降在集电极c上，集电极功率损耗P_c=U_ceI_c。当管子集电极c两端电压与通过电流的乘积超过此值时，管子性能变差或烧毁。

图2-53 测量I_ebO电路

耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。

通常耗散功率小于1W的晶体管称为小功率晶体管，大于或等于1W、小于5W的晶体管称为中功率晶体管，大于或等于5W的晶体管称为大功率晶体管。

（4）集电极—发射极间反向击穿电压U_（BR）ceO

管子基极b开路时，集电极c和发射极e之间的最大允许电压。当电压超过此值时，管子将发生电击穿，若电击穿则会导致热击穿进而损坏管子。

（5）截止频率

晶体管在超过其工作频率范围的情况下，会出现放大能力减弱甚至失去放大作用的现象。

随着工作频率的升高，电流放大系数逐渐下降，当降低到低频的70.7%时，此时所对应的频率称为截止频率。