第2章双极型三极管及其放大电路 (2)由Q1和Q2两点(c=6V)得 M(2.3-1.5)mA B= 0.06-0.04nm440 上述可见，在输出特性曲线近于平行等距并且1C0较小的情况下，B和B的数 值较为接近。今后在估算时，常用B=B这个近似关系。 (3)共基极接法的直流电流放大系数α 共基极接法是指输入回路和输出回路的公共端为基极，发射极作为输入，集电 极作为输出，：近似等于集电极直流电流c与发射极直流电流压之比。 a-吃 (2.1.14) (4)共基极接法的交流电流放大系数α α定义为集电极电流的变化量△c与发射极电流的变化量△的比值。 a=益 (2.1.15) 根据α和B的定义，可以得出两者的关系 a-M .B (2.1.16) iE△+△ig(△e+△iB)/△iB1+B 同一个三极管的a与α数字差别不大，在估算时，常用a=a这个近似关系。 2.极间反向电流 (1)集电极和基极之间的反向饱和电流1c0 10表示当发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流值。测量电路如图 2.1.13所示。在室温下，小功率锗管的1c0约为儿微安到几十微安，小功率硅管在 1微安以下。co越小越好，因为co是少数载流子的运动形成的，大约温度每升 高I0℃，1co增大一倍，所以1cBo受温度的影响非常大。硅管的温度稳定性优于 锗管。 51
第 2 章 双极型三极管及其放大电路 51 (2)由 Q1 和 Q2 两点(uCE =6V)得 B C i i ∆ ∆ β = = mA mA (0.06 0.04) (2.3 1.5) − − =40 上述可见，在输出特性曲线近于平行等距并且 ICEO较小的情况下，_ β 和 β 的数 值较为接近。今后在估算时，常用 _ β =β 这个近似关系。 (3)共基极接法的直流电流放大系数 _ α 共基极接法是指输入回路和输出回路的公共端为基极，发射极作为输入，集电 极作为输出， _ α 近似等于集电极直流电流 IC与发射极直流电流 IE之比。 E C I I = _ α (2.1.14) (4)共基极接法的交流电流放大系数α α 定义为集电极电流的变化量△iC与发射极电流的变化量△iE的比值。 E C i i ∆ ∆ α = (2.1.15) 根据α 和 β 的定义，可以得出两者的关系 β β α + = ∆ + ∆ ∆ ∆ ∆ = ∆ + ∆ ∆ = ∆ ∆ = ( )/ 1 / C B B C B C B C E C i i i i i i i i i i (2.1.16) 同一个三极管的 _ α 与α 数字差别不大，在估算时，常用 _ α =α 这个近似关系。 2. 极间反向电流 (1)集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO ICBO 表示当发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流值。测量电路如图 2.1.13 所示。在室温下，小功率锗管的 ICBO约为几微安到几十微安，小功率硅管在 1 微安以下。ICBO越小越好，因为 ICBO是少数载流子的运动形成的，大约温度每升 高 10℃，ICBO 增大一倍，所以 ICBO 受温度的影响非常大。硅管的温度稳定性优于 锗管
第2章双极型三极管及其放大电路 图2.1,13测量c0的电路 图2.1,14测量o的电路 (2)集电极和发射极之间的穿透电流lc0 1o表示当基极开路时，集电极和发射极之间的电流，测量电路如图2.114所 示。 由式2.1.7可知，lco和lco的关系为 ICEO=(1+B)/CBo 而集电极电流k则为 Ic=Bls+lcgo 由于1co对温度非常敏感，当温度升高时，1o增高很快，所以1co增加得也 很快，也就相应增加。所以三极管的温度稳定性较差，这是它的一个主要缺点。 1Co越大、B越高的管子，稳定性越差。因此，在选管时，要求IcBo尽可能小些， 而B以不超过100为宜。 3特征频率斤 由于三极管中N结结电容的存在，三极管的交流电流放大系数是所加信号频 率的函数，当信号频率高到一定程度时，集电极电流与基极电流之比数值将下降， 因此，当共射放大系数数值下降到1时的信号频率称为特征频率。 4.极限参数 (1)集电极最大允许电流ICM 当集电极电流超过一定值时，三极管的B值会下降，当B值下降到正常数 值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许电流。因此，在使用三极 管时，集电极电流超过1cM并不一定会使三极管损坏，但这是以降低B值为代价的。 (2)反向击穿电压 52
第 2 章 双极型三极管及其放大电路 52 图 2.1.13 测量 ICBO 的电路 图 2.1.14 测量 ICEO 的电路 (2)集电极和发射极之间的穿透电流 ICEO ICEO表示当基极开路时，集电极和发射极之间的电流，测量电路如图 2.1.14 所 示。 由式 2.1.7 可知，ICEO 和 ICBO的关系为 ICEO=(1+β)ICBO 而集电极电流 IC则为 IC=βIB+ICEO 由于 ICBO对温度非常敏感，当温度升高时，ICBO增高很快，所以 ICEO增加得也 很快，IC也就相应增加。所以三极管的温度稳定性较差，这是它的一个主要缺点。 ICBO越大、β 越高的管子，稳定性越差。因此，在选管时，要求 ICBO尽可能小些， 而 β 以不超过 100 为宜。 3.特征频率 fT 由于三极管中 PN 结结电容的存在，三极管的交流电流放大系数是所加信号频 率的函数，当信号频率高到一定程度时，集电极电流与基极电流之比数值将下降， 因此，当共射放大系数数值下降到 1 时的信号频率称为特征频率。 4. 极限参数 (1)集电极最大允许电流 ICM 当集电极电流 iC 超过一定值时，三极管的 β 值会下降，当 β 值下降到正常数 值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许电流 ICM。因此，在使用三极 管时，集电极电流超过 ICM并不一定会使三极管损坏，但这是以降低 β 值为代价的。 (2)反向击穿电压
第2章双极型三极管及其放大电路 三极管的两个PN结，如果反向电压超过规定值，也会发生击穿。其击穿原理 与PN结的击穿原理是类似的，但三极管的击穿电压不仅与管子本身特性有关，而 且还取决于外部电路的接法，常用的有UBRXCEO、UBRCBO、UBRYEBO等。 UBR,CE0是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。当三极管 的集电极和发射极电压UcE大于UBRXEO时，三极管就会被击穿而损坏。三极管在 高温下，U®RCO的值将要降低，使用时应特别注意。 UB职0是指发射极开路时，集电极和基极间的反向击穿电压。这是集电结所 允许加的最高反向电压。 UB取0是指集电极开路时发射极和基极间的反向击穿电压。在放大状态，发 射结是正偏的，而在某些场合，例如工作在大信号或者开关状态时，发射结就有 可能承受到较大的反向电压。 (3)集电极最大允许耗散功率PcM 由于集电极电流在流经集电结时将产生热量，使结温升高，从而会引起三极管 参数变化。当三极管因受热而引起三极管参数变化不超过允许值时，集电极所消 耗的最大功率，称为集电极最大允许耗散功率P©M。超过此值会使管子性能变坏或 烧毁。 Pc主要受结温的限制，一般来说，锗管允许的结温约为70~90℃，硅管约为 150℃左右，根据管子的PcM值，有 PCM=icUcE (2.1.17) 由上式可在三极管的输出特性曲线上做出PcM曲线，它是一条双曲线.由ICM、 U(BRKCEO、PC三者共同确定三极管的安全工作区，在曲线的左下方是安全工作区， 即iccE<PcM。在右上方是过损耗区（或非安全区），即iccE>PcM,如图2.L.l5所 示。当大功率三极管按额定值使用时，应加规定的散热片，否则要降低额定值使 用。 53
第 2 章 双极型三极管及其放大电路 53 三极管的两个 PN 结，如果反向电压超过规定值，也会发生击穿。其击穿原理 与 PN 结的击穿原理是类似的，但三极管的击穿电压不仅与管子本身特性有关，而 且还取决于外部电路的接法，常用的有 U(BR)CEO、U(BR)CBO、U(BR)EBO 等。 U(BR)CEO 是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。当三极管 的集电极和发射极电压 UCE大于 U(BR)CEO 时，三极管就会被击穿而损坏。三极管在 高温下，U(BR)CEO的值将要降低，使用时应特别注意。 U(BR)CBO 是指发射极开路时，集电极和基极间的反向击穿电压。这是集电结所 允许加的最高反向电压。 U(BR)EBO 是指集电极开路时发射极和基极间的反向击穿电压。在放大状态，发 射结是正偏的，而在某些场合，例如工作在大信号或者开关状态时，发射结就有 可能承受到较大的反向电压。 (3)集电极最大允许耗散功率 PCM 由于集电极电流在流经集电结时将产生热量，使结温升高，从而会引起三极管 参数变化。当三极管因受热而引起三极管参数变化不超过允许值时，集电极所消 耗的最大功率，称为集电极最大允许耗散功率 PCM。超过此值会使管子性能变坏或 烧毁。 PCM主要受结温的限制，一般来说，锗管允许的结温约为 70～90℃，硅管约为 150℃左右，根据管子的 PCM值，有 PCM =iCuCE (2.1.17) 由上式可在三极管的输出特性曲线上做出 PCM曲线，它是一条双曲线。由 ICM 、 U(BR)CEO、PCM三者共同确定三极管的安全工作区，在曲线的左下方是安全工作区， 即 iCuCE＜PCM。在右上方是过损耗区(或非安全区)，即 iCuCE>PCM，如图 2.1.15 所 示。当大功率三极管按额定值使用时，应加规定的散热片，否则要降低额定值使 用
第2章双极型三极管及其放大电路 c1过区 全 工作区 压 UCE 图2.1.15三极管的安全工作区 2.1.6温度对三极管参数的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现 (I)温度对UBE的影响 当温度升高时，输入特性曲线将向左移动，如图2.1.16所示，反之将向右移 动。也就是说，在相同的B值下，当温度升高后，对应的发射结正向压降U雕的 数值会下降，其温度系数约为-(22.5)mV/℃。如UE的温度系数为-2mV/℃，即 温度每升高1℃，Ue约下降2mV。 (2)温度对1cBo的影响 CB0是集电结加反向电压时，集电区中的少子漂移形成的。当温度上升时、少 数载流子数增加，故lco上升，其变化规律是，温度每升高10℃，Ico大致将增 加一倍，说明1co将随温度按指数规律上升，反之，当温度降低时，1cso减小。 硅管的o比锗管的小，因此硅管比锗管受温度的影响要小。 由式2.1.7和式2.1.8可知 IcEo=(1+B)/cBo:Ic-BlB+lcEo, 温度T↑→IcBot-→lcof→le1 54
第 2 章 双极型三极管及其放大电路 54 图 2.1.15 三极管的安全工作区 2.1.6 温度对三极管参数的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现 有： (1)温度对 UBE的影响 当温度升高时，输入特性曲线将向左移动，如图 2.1.16 所示，反之将向右移 动。也就是说，在相同的 IB 值下，当温度升高后，对应的发射结正向压降 UBE 的 数值会下降，其温度系数约为-(2～2.5)mV/℃。如 UBE 的温度系数为–2mV/℃，即 温度每升高 1℃，UBE约下降 2mV。 (2)温度对 ICBO的影响 ICBO是集电结加反向电压时，集电区中的少子漂移形成的。当温度上升时、少 数载流子数增加，故 ICBO 上升，其变化规律是，温度每升高 10℃，ICBO 大致将增 加一倍，说明 ICBO 将随温度按指数规律上升，反之，当温度降低时，ICBO 减小。 硅管的 ICBO比锗管的小，因此硅管比锗管受温度的影响要小。 由式 2.1.7 和式 2.1.8 可知 ICEO=(1+β)ICBO，IC=βIB+ICEO，有 温度 T↑→ICBO↑→ICEO↑→IC↑
第2章双极型三极管及其放大电路 500250 0 C 图2.1,16温度对输入特性曲线的影响 图2.1,17温度对输出特性曲线的影响 (3)温度对B的影响 当温度升高时，输出特性曲线的距离随温度的升高而增大，如图2.1.17所示。 图中实线为25℃的输出特性曲线，图中虚线为50℃的输出特性曲线，其中 B1=B1,B=2,在同样的基极电流的变化量△B=1一2=B1一1'，对应的△。 表示温度为25℃集电极电流的变化量，△。表示温度为50℃集电极电流的变化量， △>△i,因此，当温度升高时，B将增大。 综上所述：温度对UE,1cO,B的影响，均将使c随温度上升而增加，这将 严重地影响三极管的工作状态，其后果如何以及如何克服温度的影响，将在以后 的相关章节讲述。 2.1.7三极管的类型、型号和选用原则 1.类型 半导体三极管的种类很多，按半导体三极管耗散功率来分，有小功率三极管、 中功率三极管和大功率三极管等：按半导体三极管的功能及用途来分，有放大管、 开关管、复合管（达林顿管）和高反压管等：若按半导体三极管的工作频率来分，有 低频管、高频管及超高频管等：就所用的材料而言，分为硅管和储管：就三个区 的掺杂方式而言，分为NPN和PNP管 2.型号 国家标准对半导体器件型号的命名方法及符号规定见教材附录表A1所示。 命名举例如下： 55
第 2 章 双极型三极管及其放大电路 55 图 2.1.16 温度对输入特性曲线的影响 图 2.1.17 温度对输出特性曲线的影响 (3)温度对 β 的影响 当温度升高时，输出特性曲线的距离随温度的升高而增大，如图 2.1.17 所示。 图中实线为 25o C 的输出特性曲线，图中虚线为 50o C 的输出特性曲线，其中 IB1=IB1’ ,IB2=IB2’ ，在同样的基极电流的变化量△iB=IB1－IB2=IB1’ －IB2’ ，对应的△ic 表示温度为25o C集电极电流的变化量，△ic ’ 表示温度为50o C集电极电流的变化量， △ic ’ >△ic，因此，当温度升高时，β 将增大。 综上所述：温度对 UBE，ICBO，β 的影响，均将使 IC随温度上升而增加，这将 严重地影响三极管的工作状态，其后果如何以及如何克服温度的影响，将在以后 的相关章节讲述。 2.1.7 三极管的类型、型号和选用原则 1．类型 半导体三极管的种类很多，按半导体三极管耗散功率来分，有小功率三极管、 中功率三极管和大功率三极管等；按半导体三极管的功能及用途来分，有放大管、 开关管、复合管(达林顿管)和高反压管等；若按半导体三极管的工作频率来分，有 低频管、高频管及超高频管等；就所用的材料而言，分为硅管和锗管；就三个区 的掺杂方式而言，分为 NPN 和 PNP 管。 2．型号 国家标准对半导体器件型号的命名方法及符号规定见教材附录表 A-1 所示。 命名举例如下：