什么是三极管(三极管知识最详细的版本)？晶体管是半导体的基本元件之一，具有电流放大功能，是电子电路的核心元件

在电子元件家族中，三极管是半导体有源元件中的分立元件。

大体来说，三重奏有很多种，常见的如下图所示。

狭义地说，三极管是指双极型三极管，是最基本、最通用的三极管。

本文描述了狭义三极管。对于其他内容，请单击以下链接:

三极管的发明

在晶体管出现之前，电子晶体管通过放大和开关功能控制电子电路中的电流是真的。

True 空电子管存在重量大、能耗大、响应慢等缺点。

二战期间，军事上迫切需要稳定、可靠、快速、灵敏的电信号放大器，二战后取得了研究成果。

早期由于锗晶体易得，主要开发应用锗晶体管。硅出现后，由于硅管生产工艺的高效率，锗管逐渐被淘汰。

经过半个世纪的发展，出现了多种不同形状的三重奏。

低功率三极管通常是塑料封装的；大功率三极管通常用金属铁壳封装。

晶体管核心结构

是核心的“PN结”。

是两个背靠背的PN结。

可以是NPN组合，也可以是PNP组合。

由于硅NPN晶体管是当前三极管的主流，以下内容主要以硅NPN晶体管为例:

NPN三极管结构示意图

硅氮磷晶体管的制造工艺

模具结构剖视图

技术特点:

高掺杂发射极区:为了便于发射极结发射电子，发射极区的半导体掺杂浓度高于基区，发射极结的面积较小；

基区尺度很薄:3~30m，掺杂浓度低；

大电结面积:集电极区和发射极区是相同性质的掺杂半导体，但集电极区的掺杂浓度要低，面积要大，便于收集电子。

三极管不是两个PN结拼凑而成的。两个二极管不能组成一个三极管！

结构在半导体工业中非常重要。PN结不同的材料成分、尺寸、排列方式、掺杂浓度和几何结构可以制作出包括ic在内的各种元器件。

三极管电路符号

三极管电流控制原理示意图

三极管基本电路

施加的电压使发射极结正向偏置，集电极结反向偏置。

集电极/基极/发射极电流之间的关系:

IE = IB + IC

IC = * IB

如果IB = 0，则IE = IC = 0

晶体管特性曲线

输入特性曲线

集电极-发射极电压UCE为一定值时基极电流IB与基极-发射极电压UBE的关系曲线。

UBER是三极管的临界启动电压，会受到集电极和发射极电压的影响。正常运行时，NPN硅管的启动电压约为0.6V；

UBEUBER，三极管会启动；

当UCE增加时，特征曲线向右移动，但当UCE>1.0V时，特征曲线几乎不再移动。

输出特性曲线

当基极电流IB恒定时，集电极IC和集电极-发射极电压UCE之间的关系曲线是一组曲线。

当IB=0时，IC→0，表示三极管处于关断状态，相当于关断；

当IB>0时，IB的微小变化会以几十倍甚至上百倍的放大显示出IC上的；

当IB很大时，IC变得太大，无法随着IB的增大而继续增大，三极管失去放大功能，说明开关导通。

三极管的核心功能

放大功能:小电流变化小，大电流时可以放大。

功能:用小电流控制大电流的通断。

三极管的放大功能

IC = * IB(其中≈ 10~400)

示例:当基极电流IB=50A时，集电极电流:

IC=IB=120*50A=6000A

微弱的电信号通过三极管放大成波幅大的电信号，如下图所示:

因此，三极管放大信号幅度，但三极管不能放大系统的能量。

你能放大多少？

那得看三极管的放大值！

首先是由三极管的材料和工艺结构决定的:

比如硅三极管值的常用范围是30~200。

锗三极管值的常见范围是:30~100。

值越大，漏电流越大，值太大的晶体管性能不稳定。

其次，它会受到信号频率和电流的影响:

信号频率在一定范围内，数值接近常数。当频率超过一定值时，该值会明显降低。

值随集电极电流IC的变化而变化，IC为毫安级时的值较小。一般来说，小功率管的放大倍数大于大功率管。

三极管的主要性能参数

温度对三极管性能的影响

温度几乎影响三极管的所有参数，其中以下三个参数影响最大。

(1)对放大倍数的影响

当基极输入电流IB恒定时，集电极电流IC将由于温度升高而急剧增加。

(2)对反向饱和电流(漏电流)ICEO的影响

ICEO是少数载流子漂移形成的，与环境温度密切相关，ICEO会随着温度的升高而急剧升高。当温度上升10℃时，ICEO将会翻倍。

虽然硅管的漏电流ICEO在室温下很小，但温度升高后漏电流会高达几百微安。

(3)对发射极结电压UBE的影响

当温度上升1℃时，UBE将下降约2.2毫伏..

当温度上升时，集成电路将增加，UCE将减少。在电路设计中，应采取相应的措施，如远离热源、散热等，以克服温度对三极管性能的影响。

三极管的分类

三极管命名标志

不同的国家/地区有不同的三极管型号名称。也有很多厂商使用自己的命名方式。

例:BC208A硅材料低频低功率三极管

三极管封装和引脚排列

关于包装

三极管的设计额定功率越大，其体积越大。由于封装技术的不断更新和发展，三极管的封装形式也多种多样。

目前三极管的主流封装形式是塑料封装，其中以“TO”和“SOT”封装形式最为常见。

关于引脚排列

不同品牌、不同封装的三极管引脚定义不完全一样。一般有以上规则:

规则1:对于中高功率三极管，集电极明显较厚，甚至与大面积金属电极相连，多在基极和发射极之间；

规则二:对于芯片晶体管，面对标识时，左边是基极，右边是发射极，集电极在另一边；

基极-b集电极-c发射极-e

三极管的选择原则

考虑三极管的性能极限，根据“2/3”安全原则选择合适的性能参数。：

集电极电流集成电路:

集成电路ICM集电极最大允许电流

当集成电路>；ICM，三极管值降低，放大功能丧失。

集电极功率PW:

PWPCM收集器最大允许功率。

当PW > PCM时，三极管会烧坏。

集电极-发射极反向电压UCE:

当UCEUBVCEO的基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。

当集电极/发射极电压UCE>UBVCEO时，三极管产生较大的集电极电流击穿，造成永久性损伤。

工作频率:

=15%*T

t-特征频率

随着工作频率的增加，三极管的放大能力会降低，与=1对应的频率t称为三极管的特征频率。

此外，还应考虑体积成本，优先选择芯片晶体管。