第12章 基本电子组件和器件(4)

（1）晶体三极管的基本特性。晶体三极管简称晶体管，常用字母BG表示。晶体三极管是由两个靠得非常近的PN结构成的，它有3个电极：发射极e、基极b和集电极c。三极管有PNP型和NPN型，它们的结构和符号如图2-10所示。其中基极和发射极形成的PN结叫做发射结，基极和集电极形成的PN结叫做集电结。图2-10晶体三极管的结构和符号

①放大特性。晶体三极管的基本特性是具有放大作用。如果把PNP型或者NPN型三极管按照图2-11那样接入电路，发射结加正向电压，集电结加反向电压，就形成了基极电流Ib、集电极电流Ic和发射极电流Ie。这三个电流的关系是：Ie=Ib+Ic，这种关系通常叫做晶体三极管的电流分配。图2-11晶体三极管的电流分配

如果在基极回路图中串入微安表，在集电极回路中串入毫安表，如图2-12所示。调节电位器W，从两个电表的读数可以看到。基极电流Ib有微小的变化，集电极电流Ic就有较大的变化。这就是三极管的放大作用。比如：基极电流Ib从0.01毫安变到0.02毫安，集电极电流Ic从1毫安变到2毫安，那么基极电流的变化量ΔIb是0.01毫安，集电极电流的变化量ΔIc是1毫安。结果集电极电流的变化量ΔIc是基极电流的变化量ΔIb的100倍。

利用晶体三极管的放大作用，可以组成各种各样的放大电路。图2-12晶体三极管的放大作用晶体三极管还有恒流特性。当三极管的集电极电压Uce大于1伏以后，集电极电流Ib只受基极电流Ib控制，同集电极电压Uce基本上没有关系。也就是说，确定一个Ib就可以得到一个对应的Ic，即使Uce在大范围内变化，Ic也基本上保持不变，这就是三极管的恒流特性。图2-13晶体三极管的输出特性曲线

②特性曲线。从晶体三极管的输出特性曲线上可以很清楚地看出晶体三极管的放大作用和恒流特性来。图2-13是某晶体三极管的输出特性曲线。坐标横轴代表集电极发射极之间的电压Uce，坐标纵轴代表集电极电流Ic每一条曲线表示Ib等于一个固定值时，Uce同Ic之间的关系。

从特性曲线可以看出，当Ib=0时（相当基极开路），Ic并不等于零。这时的Ic值叫做穿透电流Iceo。Ib=0曲线以下部分叫做晶体管的截止区。当Uce小时，多条曲线密集在一起，即使Lb很大，也得不到对应的Ic，密集曲线同纵轴之间的区域叫做晶体管的饱和区。饱和区对应的Uce值叫做晶体管的饱和电压Uces。其他部分有一个Ib就对应一个Ic，叫做晶体管的放大区。晶体管作放大器使用的时候，晶体管应该工作在放大区域内。从两条相邻曲线可以看到基极电流Ib的变化量ΔIb，可以看到集电极电流Ic的变化量ΔIc，所以特性曲线可以反映出晶体三极管的放大作用。每一条曲线基本上都是同横轴平行的，说明Ic不随Uoe变化，它反映了晶体管的恒流特性。

（2）晶体三极管的种类。按构成晶体管的材料区分有锗管和硅管；按极性区分，有PNP型和NPN型；按功率区分，PCM<1瓦的叫做小功率管，PCM≥1瓦的叫做大功率管；按工作频率区分，有高频管和低频管，fβ≥3兆赫的为高频管，fβ<3兆赫的为低频管。另外还有一种开关管，已属于高频管的范畴，主要用在开关电路中。

不同特性的三极管可以从构成它们型号的前三个字来区分，如表2-1所示。

表2-1晶体二极管的型号、极性和特性型号极性特性3AGPNP锗材料，高频小功率管3AXPNP锗材料，低频小功率管3CGPNP硅材料，高频小功率管3CDPNP硅材料，低频大功率管3AAPNP锗材料，高频大功率管3ADPNP锗材料，低频大功率管3AKPNP锗材料，开关管3DGNPN硅材料，高频小功率管3DXNPN硅材料，低频小功率管续表

型号极性特性3BXNPN锗材料，低频小功率管3DDNPN硅材料，低频小功率管3DANPN硅材料，高频大功率管3DKNPN硅材料，开关管。

（3）晶体三极管的偏置电路。为了使三极管的发射结得到正向电压，集电结得到反向电压，而且使用一个源，这就需要给晶体管设置偏置电路。

最简单的偏置电路如图2-14a所示，它只使用一个偏流电阻Rb。这种偏置电路的缺点是温度升高的时候集电极电流会有较大变化，也就是热稳定性差。另外，更换不同的晶体管时还须重新调整偏流电阻Rb。

图2-14b所示的是采用电流负反馈分压式的偏置电路。Rb1和Rb2分压提供基极偏置电压，发射极电阻Re起电流负馈作用。当温度变化的时候，集电极电流可以保持基本不变，更换晶体管时一般也不必重新调整偏流电阻。因此这偏置电路使用最广泛。为了不降低对信号电压的放大倍数，在Re上常并联有电容Ce，称为旁路电容。Ce的大小同信号频率有关。

（4）晶体三极管的三种基本放大电路。由于输入信号和输出信号的公共端选择不同，在偏置电路的基础上，晶体三极管可以组成三种基本的放大电路，如图2-15所示。图2-15a是共发射极电路，信号从基极和发射极输入，从集电极和发射极输出，发射极是公共端。这是最常用的放大电路。图2-15b是共基极电路，信号从发射极和基极输入，从集电极和基极输出，基极公共端。基极是通过电容Cb同地相连的。图2-15c是共集极电路，也叫做射极输出器或射极跟随器。信号从基极和集电极输入，从发射极和集电极输出。从上面所述可以看到，三种放大电路的公共端都是对信号而言的，而偏置电路是相同的，都是给发射结提供正向偏压，给集电结提供反向偏压的。

（5）晶体三极管的主要参数。晶体三极管的参数是用来表示晶体管性能和适用范围的。选用晶体管必须了解它的参数。

①电流放大系数β和β。晶体管集电极电流Ic同基极电流Ib的比值叫做共发射极直流电流放大系数，或者叫做静态电流放大系数；常用β表示，在手册中常用hpb表示：

β（hpb）=IcIb

在分析直流量关系以及大信号计算的时候，常用β。集电极电流的变化量△Ic同基极电流的变化量ΔIb的比值叫做共发射极交流电流放大系数，或者动态电流放大系数，一般用β表示（在手册中常用hfe表示）：

β（hfc）=ΔIcΔIb

在分析小信号放大器的时候，常用β计算。当晶体管输出特性曲线平行、而且间距相等的时候，β≈β。晶体管的β在20~200之间。小功率锗三极管，β在40~100之间比较好；小功率硅三极管，β在80~150之间比较好。