晶體三極管

一、三極管的電流放大原理
晶體三極管按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
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二、三極管的特性曲線
1、輸入特性
圖2 （b)是三極管的輸入特性曲線，它表示Ib隨Ube的變化關(guān)系，其特點是：1）當Uce在0-2伏范圍內(nèi)，曲線位置和形狀與Uce 有關(guān)，但當Uce高于2伏后，曲線Uce基本無關(guān)通常輸入特性由兩條曲線（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。
2）當Ube＜UbeR時，Ib≈O稱（0～UbeR)的區(qū)段為“死區(qū)”當Ube＞UbeR時，Ib隨Ube增加而增加，放大時，三極管工作在較直線的區(qū)段。
3）三極管輸入電阻，定義為:
rbe=(△Ube/△Ib)Q點，其估算公式為：
rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）
rb為三極管的基區(qū)電阻，對低頻小功率管，rb約為300歐。
2、輸出特性
輸出特性表示Ic隨Uce的變化關(guān)系（以Ib為參數(shù)）從圖2（C）所示的輸出特性可見，它分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。
截止區(qū)當Ube＜0時，則Ib≈0，發(fā)射區(qū)沒有電子注入基區(qū)，但由于分子的熱運動，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流，常溫時Iceo約為幾微安，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關(guān)系是：Icbo=(1+β)Icbo 常溫時硅管的Icbo小于1微安，鍺管的Icbo約為10微安，對于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數(shù)值增加一倍，而對于硅管溫度每升高8℃，Icbo數(shù)值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴重的管。
放大區(qū)當晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)于反偏工作時，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區(qū)是三極管工作在放大狀態(tài)的區(qū)域。
飽和區(qū)當發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況，可能判別其工作狀態(tài)。
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三、三極管的主要參數(shù)
1、直流參數(shù)
（1）集電極一基極反向飽和電流Icbo，發(fā)射極開路（Ie=0)時，基極和集電極之間加上規(guī)定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流，它只與溫度有關(guān)，在一定溫度下是個常數(shù)，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安，大功率鍺管的Icbo可達數(shù)毫安，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級。
（2）集電極一發(fā)射極反向電流Iceo(穿透電流）基極開路（Ib=0）時，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓Vce時的集電極電流。Iceo大約是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)Icbo o Icbo和Iceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其值越小，性能越穩(wěn)定，小功率鍺管的Iceo比硅管大。
（3）發(fā)射極---基極反向電流Iebo 集電極開路時，在發(fā)射極與基極之間加上規(guī)定的反向電壓時發(fā)射極的電流，它實際上是發(fā)射結(jié)的反向飽和電流。
（4）直流電流放大系數(shù)β1（或hEF） 這是指共發(fā)射接法，沒有交流信號輸入時，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值，即：β1=Ic/Ib
2、交流參數(shù)
（1）交流電流放大系數(shù)β（或hfe） 這是指共發(fā)射極接法，集電極輸出電流的變化量△Ic與基極輸入電流的變化量△Ib之比，即：β= △Ic/△Ib
一般晶體管的β大約在10-200之間，如果β太小，電流放大作用差，如果β太大，電流放大作用雖然大，但性能往往不穩(wěn)定。
（2）共基極交流放大系數(shù)α（或hfb） 這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是△Ic與發(fā)射極電流的變化量△Ie之比，即：α=△Ic/△Ie
因為△Ic＜△Ie，故α＜1。高頻三極管的α＞0.90就可以使用α與β之間的關(guān)系：α= β/（1+β）
β= α/（1-α）≈1/（1-α）
（3）截止頻率fβ、fα 當β下降到低頻時0.707倍的頻率，就是共發(fā)射極的截止頻率fβ；當α下降到低頻時的0.707倍的頻率，就是共基極的截止頻率fαo fβ、fα是表明管子頻率特性的重要參數(shù)，它們之間的關(guān)系為：fβ≈（1-α）fα
（4）特征頻率fT因為頻率f上升時，β就下降，當β下降到1時，對應(yīng)的fT是全面地反映晶體管的高頻放大性能的重要參數(shù)。
3、極限參數(shù)
（1）集電極最大允許電流ICM 當集電極電流Ic增加到某一數(shù)值，引起β值下降到額定值的2/3或1/2，這時的Ic值稱為ICM。所以當Ic超過ICM時，雖然不致使管子損壞，但β值顯著下降，影響放大質(zhì)量。
（2）集電極----基極擊穿電壓BVCBO 當發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO。
（3）發(fā)射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO。
（4）集電極-----發(fā)射極擊穿電壓BVCEO當基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce＞BVceo，管子就會被擊穿。
（5）集電極最大允許耗散功率PCM 集電流過Ic，溫度要升高，管子因受熱而引起參數(shù)的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM。管子實際的耗散功率于集電極直流電壓和電流的乘積，即Pc=Uce×Ic.使用時慶使Pc＜PCM。
PCM與散熱條件有關(guān)，增加散熱片可提高PCM。