（三）【模电】（常用半导体器件）晶体三极管

[模电专栏]

A 晶体三极管

A.a 晶体管的结构和符号

• 中大功率管为什么有孔？
  增大表面积,利于散热；还便于安装散热装置。

• 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
  

A.b 晶体管的放大原理（内部）

$V_{BB}$：为了使得发射结正偏，能够导通
$V_{CC}$：要比 $V_{BB}$大，是为了使得 $u_{CB}\gt 0$，使得集电结反偏。
ps：正偏即两极间加的电压与PN结的导通方向一致，如NPN管，B、E结，B极电位高于E极电位，就叫正偏，相反则叫反偏！

内部图：

扩散运动形成发射极电流 $I_E$
复合运动形成基极电流 $I_B$
漂移运动（即使基区自由电子数比空穴多，少子依然是自由电子）形成集电极电流 $I_E$
$I_E=I_B+I_C$
直流电流放大系数 ： $\overline{\beta}=\frac{I_C}{I_B}$：没有 $\Delta u_1$时

交流电流放大系数： $\beta=\frac{\Delta i_C}{\Delta i_B}$：有 $\Delta u_1$时

集电结反向电流 $I_{CBO}$: 发射极e开路时，集电结的反向电流。

穿透电流 $I_{CEO}$ : 基极B开路时，C、E间的电流。

$I_{CEO} = （1+\overline{\beta}）I_{CBO}$

A.c 晶体管的共射输入特性和输出特性（外部）

A.c.a 输入特性

C、E之间的电压不变时，B、E之间所加的电压与i_B之间的关系： $i_B = f(u_{BE})|_{U_{CE}}$

• 为什么像PN结的伏安特性？
  $U_{CE}$等于0，即短路CE，相当于两个PN结并联。所以像PN结的伏安特性。

• 为什么 $U_{CE}$增大曲线右移？
  $U_{CE}$增大，集电极C抢了基极B的电子，抑制 $i_B$，所以要增大 $u_{BE}$，来增大 $i_B$。

• 为什么 $U_{CE}$增大到一定值曲线右移就不明显了？
  $U_{CE}$增大，即C收集电子的能力增强，增大到一定程度就饱和了。因此，对于小功率晶体管， $U_{CE}$大于1V的一条输入特性曲线可以取代 $U_{CE}$大于1V的所有输入特性曲线。

A.c.b 输出特性

$i_B$不变时，C、E之间所加的电压与I_C之间的关系：
$i_C=f(u_{CE})|_{i_b}$
对应于一个 $I_B$就有一条 $i_C$随 $u_{CE}$变化的曲线。

• 为什么 $u_{CE}$较小时 $i_C$随 $u_{CE}$变化很大，而进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？
  C收集电子能力增强，表现就是 $i_C$增大，当C收集能力达到饱和时， $i_C$增大就不明显了。
• $\beta$是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 $\beta=\overline{\beta}$?
  不是常量。理想：没有穿透电流， $\beta$处处相等。理想情况下。

晶体管的三个工作区域：

晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 $i_C$几乎仅仅决定于输入回路的电流 $i_B$，即可将输出回路等效为电流 $i_B$控制的电流源 $i_C$。

A.d 温度对晶体管特性的影响

温度升高，集电极电流增大。

A.e 主要参数

• 直流参数： $\overline{\beta}、\overline{\alpha}=\frac{I_C}{I_E}、I_{CBO}、I_{CEO}$
• 交流参数： $\beta、\alpha、f_T(特征频率：使得\beta=1的信号频率，使得晶体管丧失放大功能的频率)$
• 极限参数： $I_{CM}（最大集电极电流）、P_{CM}（最大集电极耗散功率，P_{CM}=i_C u_{CE}）、U_{(BR)CEO}（c-e间击穿电压）$

A.f 讨论

• 判断二极管工作状态的方法？
  求每一个二极管的开路电压，看它电压的方向。
• 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
  如图，与V和 $u_D$关系有关。