三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结,两个 PN 结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有 PNP 和 NPN 两种。

 

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三极管的基本结构

晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有 NPN 和 PNP 两种结构形式,但使用最多的是硅 NPN 和锗 PNP 两种三极管,(其中,N 是负极的意思(代表英文中 Negative),N 型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而 P 是正极的意思(Positive)是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的。

 

对于 NPN 管,它是由 2 块 N 型半导体中间夹着一块 P 型半导体所组成,发射区与基区之间形成的 PN 结称为发射结,而集电区与基区形成的 PN 结称为集电结,三条引线分别称为发射极 e (Emitter)、基极 b (Base)和集电极 c (Collector)。

 

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三极管的基本分类

a. 按材质分: 硅管、锗管

 

b. 按结构分: NPN 、 PNP

 

c. 按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等 .

 

d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管

 

e. 按工作频率分:低频管、高频管、超频管

 

f. 按结构工艺分:合金管、平面管

 

g. 按安装方式:插件三极管、贴片三极管

 

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三极管的主要参数

三极管的参数有很多,可以分成三大类:直流参数、交流参数、极限参数。

 

1.直流参数

(1)集电极—基极反向饱和电流 Icbo

集电极—基极反向饱和电流是指发射极开路时,基极和集电极之间加上规定的反向电压 Ucb 时的集电极反向电流。

 

(2)集电极—发射极反向电流 Iceo

集电极—发射极反向电流也称穿透电流,是指基极开路时,集电极和发射极之间加上规定电压 Vce 时的集电极电流。

 

(3)发射极—基极反向电流 Iebo

发射极—基极反向电流是指集电极开路时,在发射极与基极之间加上规定的反向电压时发射极的电流,它实际上是发射结的反向饱和电流。

 

(4)直流电流放大系数(或 hFE)

直流电流放大系数是指采用共发射极接法,没有交流信号输入时,集电极的直流电流与基极的直流电流的比值。

 

2.交流参数

(1)交流电流放大系数β(或 hFE)

交流电流放大系数是指采用共发射极接法时,集电极输出电流的变化量ΔIC 与基极输入电流的变化量ΔIB 之比。

 

(2)截止频率 fβ、fα

晶体管的频率参数描述晶体管的电流放大系数对高频信号的适应能力。根据 fβ的定义,所谓共射截止频率,并非说明此时晶体管已经完全失去放大作用,而只是共射电流放大系数的幅频特性下降了 3dB。

 

(3)特征频率因为信号频率ƒ上升时,晶体管的β就下降,当β下降到 1 时,所对应的信号频率称为共发射极特征频率,是表征晶体管高频特性的重要参数。

 

3.极限参数

(1)集电极最大允许电流 ICM

集电极最大允许电流是指当集电极电流 IC 增加到某一数值,引起β值下降到额定值的 2/3 或 1/2 时的 IC 值。所以当集电极电流超过集电极最大允许电流时,虽然不致使管子损坏,但β值显著下降,影响放大质量。

 

(2)集电极—基极击穿电压 U(BR)CBO

集电极—基极击穿电压是指当发射极开路时,集电结的反向击穿电压。

 

(3)发射极—基极反向击穿电压 U(BR)EBO

发射极—基极反向击穿电压是指当集电极开路时,发射结的反向击穿电压。

 

(4)集电极—发射极击穿电压 U(BR)CEO

集电极—发射极击穿电压是指当基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压,使用时如果 UCE>U(BR)CEO,管子就会被击穿。

 

(5)集电极最大允许耗散功率 PCM

集电极最大允许耗散功率是指管子因受热而引起参数的变化不超过允许值时的最大集电极耗散功率。