多图详解三极管基本知识及电子电路图！.docx

广义上，三极管有多种，常见如下图所示。广义亍极管J双极型三极管JBJT达林顿曾品闸管（可控砂）FETM变型场效应管一绝缘栅双极数晶体旬IGBl狭义上，三极管指双极型三极管，是最基础最通用的三极管。本文所述的是狭义三极管，它有很多别称:三极管的别称半导体三极管双极型三极管1晶体三极管;三极BJTIVTT、Q、BQ等三极管的发明晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。二战时，军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件，研窕成果在二战结束后获得。晶体三极管的发明发明时间：战后的1947年发明机构：美国贝尔实验室发明人（3人共同）：巴布肖丁菜克顿利第一只品体.极管是错材料做的压力弹簧表而金滔楔了N型储晶体早期，由于错晶体较易获得，主要研制应用的是铅晶体三极管。硅晶体出现后，由于硅管生产工艺很高效，错管逐渐被淘汰。经半个世纪的发展，三极管种类繁多，形貌各异。各种各样的三极管外观小功率三极管一般为塑料包封；大功率三极管一般为金属铁壳包封。三极管核心结构核心是“PN”结是两个背对背的PN结可以是NPN组合，也或以是PNP组合由于硅NPN型是当下三极管的主流，以下内容主要以硅NPN型三极管为例!NPN型三极管结构示意图E发射极硅NPN型三极管的制造流程NPN硅平面型三极管制造流程光敏胶层硅基片衰面轼化清洗Gl从片，A1200匕氧，狄热处押形成M化R层涂布光敏胶光收胶涂检4件基因衣血.紫光照射光刻JJ紫光照射,无光掩模遮打M城兆域股取光后通过“影定影I艺被清除，踞出Si。2层.用刻惶液将无光刻般殿相前的强化以腐蚀掉，由光刻胶池前的区域保M卜火.硼扩散制作基区IIooX:*I氛中蝴于故,同时牛成H北乐Si02掺硼MIXI避打发射HI通过克刻-瞰咒-刻蚀一磅如ft(950T)t愉作眩成的浓度的N型砰发射区，刻蚀出基区窗口磷扩散制作发射区引出电极集电M第电极C城区一集电极B发射IX-发射极E管芯结构切面图平面技术NPN三极管Eo-I发射区NI-面积大，掺杂浓度低一很薄3-30um一面积小，掺杂浓度高工艺结构特点:发射区高掺杂：为了便于发射结发射电子，发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度，且发射结的面积较小；基区尺度很薄:330um,掺杂浓度低；集电结面积大：集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体，但集电区的掺杂浓度要低，面积要大，便于收集电子。三极管不是两个PN结的间单拼凑，两个二极管是组成不了一个三极管的！工艺结构在半导体产业相当重要，PN结不同材料成份、尺寸、排布、掺杂浓度和几何结构，能制成各样各样的元件，包括IC。三极管电路符号CCNPN型9PNP型9BOrBO三极管电流控制原理示意图B基极发射八结集电极当集射基极间没有外加电压时B发射区如堆集电区eeeeeeeeeeeeee /*¥ e e c e c eE eecccee诵eeeee : LLULLb C自由电子很多自由电子较少发射M浓肛的电，波构X势堆挡住4、能流到柴电H当集电极C与发射极E之间加上电压时U-E发射区 f 集电区eeeeeeceeeeeee Xjeeeeeeeeeeeeee/ CCCCCC,一，、；、e e e e e e也子电势上升 电厂电刃5电子电势卜降U+C刚开始,会由极少壮发射M in r会流刊集电区JlI整区势堆仍然挡住绝大多散的发射N电产流到集电仅当集-射极加上电质同时,在基极加 正电压BIU+发射区e e集电区eeeeeeeeeeeeee e UUeeeLeeeeeceee/ r x e e e e e e电子电势上升、电子电势卜降Uc+C/1刈会跌入列势堆集电M 测,由此产午渊源不断 的电流.可通过控制基极电压的“有无”来实现集射 电路上电流的通断（开关）；鼐翟喘舞压的“大小”来咽蠹翦三极管基本电路外加电压使发射结正向偏置，集电结反向偏置。微弱信号源系统电源偏压电源/T集/基/射电流关系:IE=IB+ICIC=*IB如果IB=0,那么IE=IC=O三极管特性曲线输入特性曲线集-射极电压UCE为某特定值时,基极电流IB与基-射电压UBE的关系曲线。三极管输入特性曲线UBER是三极管启动的临界电压，它会受集射极电压大小的影响，正常工作时，NPN硅管启动电压约为0.6V；UBEdber时，三极管高绝缘，Ube>UBER时，三极管才会启动；GUber时，三极管高绝缘，ube>UCE增大，特性曲线右移，但当UCE>1.0V后，特性曲线几乎不再移动。输出特性曲线基极电流IB一定时，集极IC与集-射电压UCE之间的关系曲线，是一组曲线。三极管输出特性曲线截止区（存在穿透漏电流ICEO）当IB=O时，ICf0,称为三极管处于截止状态，相当于开关断开；当IB>0时，IB轻微的变化,会在IC上以几十甚至百多倍放大表现出来；当IB很大时，IC变得很大，不能继续随IB的增大而增大，三极管失去放大功能，表现为开关导通。三极管核心功能：放大功能：小电流微量变化，在大电流上放大表现出来。开关功能：以小电流控制大电流的通断。三极管的放大功能IC=*IB（其中10400）例：当基极通电流IB=50A时，集极电流：IC=IB=120*50A=6000A微弱变化的电信号通过三极管放大成波幅度很大的电信号，如下图所示:系统电源所以，三极管放大的是信号波幅，三极管并不能放大系统的能量。能放大多少？哪要看三极管的放大倍数B值了！首先B由三极管的材料和工艺结构决定：如硅三极管B值常用范围为：30200错三极管B值常用范围为：30100B值越大，漏电流越大，B值过大的三极管性能不稳定。其次B会受信号频率和电流大小影响：信号频率在某一范围内，B值接近一常数，当频率越过某一数值后，B值会明显减少。B值随集电极电流IC的变化而变化，IC为mA级别时B值较小。一般地，小功率管的放大倍数比大功率管的大。三极管主要性能参数三极管性能参数较多，有直流、交流和极限参数之分：。数项桁号意义共射直流无交交信号输入，共射电路恁直流参数放大系数基电融比值.=CB共基直流放大系敷无交交信号输入，共基极后路箧射的比（1集七基板开路，集充极间反向电流，ICEO反向电流又称漏电流.务冷电流.集极射极开路时，电括反向电流（三电淙）ICBO反向电流ICEO=lCBO交流参数放大系数共射电图，集基电融化量比:=cpl共基交流放大系数三益电路，集射电流变化量比宜:共射假止频索B因触升高3d8对应的两率共基酸止/a频率a因频率升高而下降3dB对应泡顷频率升高，B下降到1町O应的频待薛率 /T极限管数焦校最大电流ICM极力许通过的最大电流极最大功率PCM实际功率过大，三极坏.集军极击穿电压UCEO基板开路时，集-射板翻电压值.=1ClE温度对三极管性能的影响温度几乎影响三极管所有的参数，其中对以下三个参数影响最大。(1)对放大倍数B的影响:油要时三极管电流放大倍数的影向在基极输入电流IB不变的情况下，集极电流IC会因温度上升而急剧增大。(2)对反向饱和电流(漏电流)ICEO的影响：ICEo是由少数载流子漂移运动形成的，它与环境温度关系很大，ICEO随温度上升会急剧增加。温度上升10°C,ICEO将增加一倍。温度对三极管身谢漏电流的影向虽然常温下硅管的漏电流ICEO很小，但温度升高后，漏电流会高达几百微安以上。(3)对发射结电压UBE的影响:温度上升1,UBE将下降约2.2mV0温度上升，8、IC将增大，UCE将下降，在电路设计时应考虑采取相应的措施，如远离热源、散热等,克服温度对三极管性能的影响。三极管的分类分类角度从技术工三在三极06V第三极管O3VTBftS：aePNP话爸为NPNSJPNP按结沟NPNS按制造工艺平面型台金型rr从性鸵高套管多为犷散型低扬.多为合金型住方首v3MHZ3-30(MHZ)高频30500(MHZ)超高案W>500MHZ<h%PCM<0.5W中功率功鎏超大体积越大，敢热要求超接功萍05<PCM<1w高.大功窣PCM>1W放大堂开关堂功能高SE管光电管用途南阻尼数字管金星我融读封装期封装为主流形陶蚂装室毡封装金厘封装成本较落!K封装高接封装形式引蛔TO贴片式正逐步取代引残式.魅片式SOT三极管命名标识不同的国家/地区对三极管型号命名方式不同。还有很多厂家使用自己的命名方式中国大陆三极管命名方式12A：PNP褚X：彳砌小功率B：NPN铸G：高频小功率C:PNP硅D：低频大功率D：NPN硅A:高频大功率2：二极管序号3：三极管规格号例：3DD12XNPN型低频大功率硅三极管日本三极管型号命名方式D13BA：PNP高频管0：光电管B：PNP低频管1：二板管注册标识电子协会登记顺序改进型号C:NPN高频管2：三极管D：NPN磁管例：2SC1895高频NPN型三极管美国电子工业协会（EIA）三极管命名方式JANS2N2904AJANTX：特军级1：二极管JANTXV:超特车EIA注册标识EIA登记顺序号不同档别2:三极管JANS：宇航级n:n个PN结元件（无）：三任用品例：JANS2N2904宇航级三极管欧洲三极管命名方式BC208C：低频小功率A:褚管D：低频大功率登记顺序号B：徒管F：高频小功率1.：高频大功率例：BC208A硅材料低频小功率三极管三极管封装及管脚排列方式关于封装：三极管设计额定功率越大,其体积就越大，又由于封装技术的不断更新发展,所以三极管有多种多样的封装形式。当前，塑料封装是三极管的主流封装形式，其中“TO”和“SOT”形式封装最为常见。关于管脚排列：不同品牌、不同封装的三极管管脚定义不完全一样的，一般地,有以上规律：规律一:对中大功率三极管,集电极明显较粗大甚至以大面积金属电极相连,多处于基极和发射极之间；规律二：对贴片三极管，面向标识时，左为基极，右为发射极，集电极在另一边;T。封装(Transistor Outline)EBC ECBSoT封装(Small Outline Transistor)由于电流较大或散热需要.功率较大的极管集电极引脚般较大或面积较大,较好辨认.基极一B集电极一C发射极一E三极管的选用原则考虑三极管的性能极限，按“2/3”安全原则选择合适的性能参数。集极电流IC:IC<2/3*ICMICM集极最大允许电流当IOICM时，三极管B值减小，失去放大功能。集极功率PMPW<2/3*PCMPCM集极最大允许功率。当PW>PCM三极管将烧坏。集一射反向电压UCE:UCE<2/3*UBVCEOUBVCEO基极开路时,集-射反向击穿电压集/射极间电压UCE>UBVCE0时，三极管产生很大的集电极电流击穿,造成永久性损坏。工作频率力/=15%*/T/T-特征频率随着工作频率的升高，三极管的放大能力将会下降，对应于B=I时的频率/T叫作三极管的特征频率。此外，还应考虑体积成本，优先选用贴片式三极管。