三极管原理

第一节 三极管结构与操作原理

三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn
两种组合。三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集
极（collector, C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出
npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体，
和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中
性的p型区和n型区隔开。

图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号

三极管电流关系

Ie ＝ Ib ＋Ic

当三极管工作在放大区时，Ib 很小，Ie很大。Ic/Ib的比值固定，称为三极管的放大系数。（注意：交流和直流放大系数不同，见下面的“三极管的主要参数”）

第二节 三极管的特性曲线

1、输入特性
图2(b)是三极管的输入特性曲线，它表示Ib随Ube的变化关系，其特点是：

（1）当Uce在0-2伏范围内，曲线位置和形状与Uce有关，但当Uce高于2伏后，曲线Uce基本无关通常输入特性由两条曲线（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。

（2）当Ube＜UbeR时，Ib≈O称（0～UbeR)的区段为“死区”当Ube＞UbeR时，Ib随Ube增加而增加，放大时，三极管工作在较直线的区段。

（3）三极管输入电阻，定义为:

rbe=(△Ube/△Ib)Q点，其估算公式为：
rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）
rb为三极管的基区电阻，对低频小功率管，rb约为300欧。

2、输出特性
输出特性表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数）从图2(c)所示的输出特性可见，它分为三区域：截止区、放大区和饱和区。

截止区  当Ube＜0时，则Ib≈0，发射区没有电子注入基区，但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为几微安，锗管约为几十微安至几百微安，它与集电极反向电流Icbo的关系是：
    Icbo=(1+β)Icbo
常温时硅管的Icbo小于1微安，锗管的Icbo约为10微安，对于锗管，温度每升高12℃，Icbo数值增加一倍，而对于硅管温度每升高8℃，Icbo 数值增大一倍，虽然硅管的Icbo随温度变化更剧烈，但由于锗管的Icbo值本身比硅管大，所以锗管仍然受温度影响较严重的管。

放大区  当晶体三极管发射结处于正偏而集电结于反偏工作时，Ic随Ib近似作线性变化，放大区是三极管工作在放大状态的区域。

饱和区  当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。根据三极管发射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。

                  图2 三极管特征曲线

第三节 三极管的主要参数

直流参数
直流电流放大系数β1（或hEF）这是指共发射接法，没有交流信号输入时，集电极输出的直流电流与基极输入的直流电流的比值，即：
β1=Ic/Ib

交流参数
交流电流放大系数β（或hfe）这是指共发射极接法，集电极输出电流的变化量△Ic与基极输入电流的变化量△Ib之比，即：
β= △Ic/△Ib

附录1 参考文档

1. "三极管的工作原理",  \
2. “三极管放大电路原理”，
3. “三极管的工作原理”， http://www.838dz.com/jicu/changsi/161.html （1的补充）