深度剖析三極管的工作原理

三極管是最重要的電子元器件之一，成功制作世界上第一只半導(dǎo)體三極管的美國物理學(xué)家約翰·巴丁(John Bardeen)和他的同事布拉頓（Brattain）并獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。三極管的看家本領(lǐng)，是可以以小電流控制大電流，頗似武俠中的四兩撥千斤。

下圖是2種類型的三極管NPN和PNP的結(jié)構(gòu)和電路圖符號(hào)示意。

positive 正極 [?p?z?t?v]

negative 負(fù)極[?neg?t?v]

很多初學(xué)者都會(huì)認(rèn)為三極管是兩個(gè) PN 結(jié)的簡單湊合。這種想法是錯(cuò)誤的，兩個(gè)二極管的組合不能形成一個(gè)三極管。我們以 NPN 型三極管為例（見圖 2 ），兩個(gè) PN 結(jié)共用了一個(gè) P 區(qū) —— 基區(qū)，基區(qū)做得極薄，只有幾微米到幾十微米，正是靠著它把兩個(gè) PN 結(jié)有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)不可分割的整體，它們之間存在著相互聯(lián)系和相互影響，使三極管完全不同于兩個(gè)單獨(dú)的 PN 結(jié)的特性。三極管在外加電壓的作用下，形成基極電流、集電極電流和發(fā)射極電流，成為電流放大器件。

、三極管的電流放大作用與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，三極管內(nèi)部進(jìn)行的物理過程是十分復(fù)雜的，初學(xué)者暫時(shí)不必去深入探討。從應(yīng)用的角度來講，可以把三極管看作是一個(gè)電流分配器。一個(gè)三極管制成后，它的三個(gè)電流之間的比例關(guān)系就大體上確定了（見圖 3 ），用式子來表示就是

β 和 α 稱為三極管的電流分配系數(shù)，其中 β 值大家比較熟悉，都管它叫電流放大系數(shù)。三個(gè)電流中，有一個(gè)電流發(fā)生變化，另外兩個(gè)電流也會(huì)隨著按比例地變化。例如，基極電流的變化量 ΔI b ＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根據(jù) ΔI c ＝ βΔI b 的關(guān)系式，集電極電流的變化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝ 500μA ，實(shí)現(xiàn)了電流放大。三極管自身并不能把小電流變成大電流，它僅僅起著一種控制作用，控制著電路里的電源，按確定的比例向三極管提供 I b 、 I c 和 I e 這三個(gè)電流。為了容易理解，我們還是用水流比喻電流（見圖 4 ）。這是粗、細(xì)兩根水管，粗的管子內(nèi)裝有閘門，這個(gè)閘門是由細(xì)的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細(xì)管子中沒有水流，粗管子中的閘門就會(huì)關(guān)閉。注入細(xì)管子中的水量越大，閘門就開得越大，相應(yīng)地流過粗管子的水就越多，這就體現(xiàn)出“以小控制大，以弱控制強(qiáng)”的道理。由圖可見，細(xì)管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。三極管的基極 b 、集電極 c 和發(fā)射極 e 就對應(yīng)著圖 4 中的細(xì)管、粗管和粗細(xì)交匯的管子。電路見圖 5 ，若給三極管外加一定的電壓，就會(huì)產(chǎn)生電流 I b 、 I c 和 I e 。調(diào)節(jié)電位器 RP 改變基極電流 I b ， I c 也隨之變化。由于 I c ＝ βI b ，所以很小的 I b 控制著比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三極管產(chǎn)生的，是由電源 VCC 在 I b 的控制下提供的，所以說三極管起著能量轉(zhuǎn)換作用。

如圖，假設(shè)三極管的β=100，RP=200K，此時(shí)的Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=βI b=2mA當(dāng)RP=0時(shí)，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=βI b=2mA。以上兩種狀態(tài)都符合Ic=βI b，我們說，三極管處于"放大區(qū)"。假設(shè)RP=0,Rb=1k,此時(shí)，Ib=6v/1k=6mA按Ic=βI b計(jì)算，Ic應(yīng)等于600mA，而實(shí)際上，由于圖中300歐姆限流電阻（Rc）的存在，實(shí)際上Ic=(6v/300)≈20mA,此時(shí)，Ic≠βI b，而且，Ic不再受Ib控制，即處于"飽和區(qū)"，當(dāng)RP和Rb大到一定程度，使Ube<死區(qū)電壓(硅管約0.5V，鍺管約0.3）此時(shí)be結(jié)處于不導(dǎo)通狀態(tài)，Ib=0，則Ic=0，處于"截止區(qū)"。

單純從“放大”的角度來看，我們希望 β 值越大越好?？墒牵龢O管接成共發(fā)射極放大電路（圖 6 ）時(shí)，從管子的集電極 c 到發(fā)射極 e 總會(huì)產(chǎn)生一有害的漏電流，稱為穿透電流 I ceo，它的大小與 β 值近似成正比， β 值越大， I ceo 就越大。 I ceo 這種寄生電流不受 I b 控制，卻成為集電極電流 I c 的一部分， I c ＝ βI b ＋ I ceo 。值得注意的是， I ceo 跟溫度有密切的關(guān)系，溫度升高， I ceo 急劇變大，破壞了放大電路工作的穩(wěn)定性。所以，選擇三極管時(shí)，并不是 β 越大越好，一般建議取硅管 β 為 40 ～150 ，鍺管取 40 ～ 80 。

在常溫下，鍺管的穿透電流比較大，一般由幾十微安到幾百微安，硅管的穿透電流就比較小，一般只有零點(diǎn)幾微安到幾微安。I ceo 雖然不大，卻與溫度有著密切的關(guān)系，它們遵循著所謂的“加倍規(guī)則”，這就是溫度每升高 10℃ ， I ceo 約增大一倍。例如，某鍺管在常溫 20℃ 時(shí)， I ceo 為 20μA ，在使用中管芯溫度上升到 50℃ ， I ceo 就增大到 160μA 左右。測量 I ceo 的電路很簡單（圖 7 ），三極管的基極開路，在集電極與發(fā)射極之間接入電源 V CC （ 6V ），串聯(lián)在電路中的電流表（可用萬用表中的 0.1mA 擋）所指示的電流值就是 I ceo 。

嚴(yán)格地說，三極管的 β 值不是一個(gè)不變的常數(shù)。在實(shí)際使用中，調(diào)整三極管的集電極電流 I ， β 值會(huì)隨著發(fā)生變化（圖 8 ）。一般說來，在 I c 很?。ɡ鐜资玻┗蚝艽螅唇咏姌O最大允電流 I CM ）時(shí)， β 值都比較小，在 1mA 以上相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，小功率管的 β 值都比較大，所以，同學(xué)們在調(diào)試放大電路時(shí)，要確定合適的工作電流 I c ，以獲得最佳放大狀態(tài)。另外， β 值也和三極管的其它參數(shù)一樣，跟溫度有密切的關(guān)系。溫度升高， β 值相應(yīng)變大。一般溫度每升高 1℃ ， β 值增加 0.5 ％～ 1 ％。

器件為BC847

溫度為-20℃時(shí)，Ic等于3.745mA, 溫度為50℃時(shí)，Ic等于5.897mA。

從-20℃變到50℃

?變化=（5.897mA-3.745mA)/3.745mA=57.46%。

?呈線性變化

變化率=57.46%/70℃=0.821%/℃。

換用40239時(shí)，?變化為67.24%。

溫度為-20℃時(shí)，IB等于9.27uA,溫度為50℃時(shí)

IB等于10.4uA。

從-20℃變到50℃

IB變化=（10.4uA-9.27uA)/9.27uA=12.19%。

IB呈線性變化

IB變化率=12.19%/70℃=0.174%/℃。

三極管有一個(gè)極限參數(shù)叫集電極最大允許電流，用 I CM 表示。 I CM 常稱為三極管的額定電流，所以人們常常誤認(rèn)為超過了 I CM 值，由于過熱會(huì)把管子燒壞。實(shí)際上，規(guī)定 I CM 值是為避免集電極電流太大時(shí)引起 β 值下降過多。一般把 β 值降低到它的最大值一半左右時(shí)的集電極電流定為集電極最大允許電流

I CM 。

三極管的電流放大系數(shù) β 值還與電路的工作頻率有關(guān)。在一定的頻率范圍內(nèi)，可以認(rèn)為 β 值是不隨頻率變化的（圖 9 ），可是當(dāng)頻率升高到超過某一數(shù)值后， β 值就會(huì)明顯下降。為了保證三極管在高頻時(shí)仍然具有足夠的放大能力，人們規(guī)定：當(dāng)頻率升高到使 β 值下降到低頻（ 1000Hz ）值 β 0 的 0.707 倍時(shí)，所對應(yīng)的頻率稱為 β 截止頻率，用 f β 表示。 f β 就是三極管接成共發(fā)射極電路時(shí)所允許的最高工作頻率。

三極管 β 截止頻率 f β 是在三極管接成共發(fā)射極放大電路時(shí)測定的。如果三極管接成共基極電路，隨著頻率的升高，其電流放大系數(shù) α （ α ＝ I c ／ I e ）值下降到低頻（ 1000Hz ）值 α o 的 0.707 倍時(shí)，所對應(yīng)的頻率稱為 α 截止頻率，用 f α 表示（圖 10 ）。 f α 反映了三極管共基極運(yùn)用時(shí)的頻率限制。在三極管產(chǎn)品系列中，常根據(jù) f α 的大小劃分低頻管和高頻管。國家規(guī)定， f α ＜ 3MHz 的為低頻管， f α ＞ 3MHz 的為高頻管。

當(dāng)頻率高于 f β 值后，繼續(xù)升高頻率， β 值將隨之下降，直到 β ＝ 1 ，三極管就失去了放大能力。為此，人們規(guī)定：在高頻條件下， β ＝ 1 時(shí)所對應(yīng)的頻率，稱為特征頻率，用 f T 表示。 f T 常作為標(biāo)志三極管頻率特性好壞的重要參數(shù)。在選擇三極管時(shí)，應(yīng)使管子的特征頻率 f T 比實(shí)際工作頻率高出 3 ～ 5 倍。

f α 與 f β 的物理意義是相同的，僅僅是放大電路連接方式不同。理論分析和實(shí)驗(yàn)都可以證明，同一只三極管的 f β 值遠(yuǎn)比 f α 值要小，它們之間的關(guān)系為f β ＝（ 1 － α ） f α

這就說明了共發(fā)射極電路的極限工作頻率比共基極電路低得多。所以，高頻放大和振蕩電路大多采用共基極連接。

先講二極管

要想很自然地說明問題，就要選擇恰當(dāng)?shù)厍腥朦c(diǎn)。講三極管的原理我們從二極管的原理入手講起。二極管的結(jié)構(gòu)與原理都很簡單，內(nèi)部一個(gè)PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，如示意圖B。很明顯圖示二極管處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)截止。我們要特別注意這里的截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)際上PN結(jié)截止時(shí)，總是會(huì)有很小的漏電流存在，也就是說PN結(jié)總是存在著反向關(guān)不斷的現(xiàn)象，PN結(jié)的單向?qū)щ娦圆⒉皇前俜种佟?/p>

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這主要是因?yàn)镻區(qū)除了因“摻雜”而產(chǎn)生的多數(shù)載流子“空穴”之外，還總是會(huì)有極少數(shù)的本征載流子“電子”出現(xiàn)。N區(qū)也是一樣，除了多數(shù)載流子電子之外，也會(huì)有極少數(shù)的載流子空穴存在。PN結(jié)反偏時(shí)，能夠正向?qū)щ姷亩鄶?shù)載流子被拉向電源，使PN結(jié)變厚，多數(shù)載流子不能再通過PN結(jié)承擔(dān)起載流導(dǎo)電的功能。所以，此時(shí)漏電流的形成主要靠的是少數(shù)載流子，是少數(shù)載流子在起導(dǎo)電作用。反偏時(shí)，少數(shù)載流子在電源的作用下能夠很容易地反向穿過PN結(jié)形成漏電流。漏電流只所以很小，是因?yàn)樯贁?shù)載流子的數(shù)量太少。很明顯，此時(shí)漏電流的大小主要取決于少數(shù)載流子的數(shù)量。如果要想人為地增加漏電流，只要想辦法增加反偏時(shí)少數(shù)載流子的數(shù)量即可。所以，如圖B，如果能夠在P區(qū)或N區(qū)人為地增加少數(shù)載流子的數(shù)量，很自然的漏電流就會(huì)人為地增加。其實(shí)，光敏二極管的原理就是如此。光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。因此，光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓，如圖所示。當(dāng)無光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1×10-8 —1×10 -9A(稱為暗電流)，此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止；當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對，這些載流子的數(shù)目，對于多數(shù)載流子影響不大，但對P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來說，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過負(fù)載RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號(hào)。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。

光敏二極管工作在反偏狀態(tài)，因?yàn)楣庹湛梢栽黾由贁?shù)載流子的數(shù)量，因而光照就會(huì)導(dǎo)致反向漏電流的改變，人們就是利用這樣的道理制作出了光敏二極管。既然此時(shí)漏電流的增加是人為的，那么漏電流的增加部分也就很容易能夠?qū)崿F(xiàn)人為地控制。

強(qiáng)調(diào)一個(gè)結(jié)論：

講到這里，一定要重點(diǎn)地說明PN結(jié)正、反偏時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子所充當(dāng)?shù)慕巧捌湫再|(zhì)。正偏時(shí)是多數(shù)載流子載流導(dǎo)電，反偏時(shí)是少數(shù)載流子載流導(dǎo)電。所以，正偏電流大，反偏電流小，PN結(jié)顯示出單向電性。特別是要重點(diǎn)說明，反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)是很容易的，甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)還要容易。為什么呢？大家知道PN結(jié)內(nèi)部存在有一個(gè)因多數(shù)載流子相互擴(kuò)散而產(chǎn)生的內(nèi)電場，而內(nèi)電場的作用方向總是阻礙多數(shù)載流子的正向通過，所以，多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)時(shí)就需要克服內(nèi)電場的作用，需要約0.7伏的外加電壓，這是PN結(jié)正向?qū)ǖ拈T電壓。而反偏時(shí)，內(nèi)電場在電源作用下會(huì)被加強(qiáng)也就是PN結(jié)加厚，少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)時(shí)，內(nèi)電場作用方向和少數(shù)載流子通過PN結(jié)的方向一致，也就是說此時(shí)的內(nèi)電場對于少數(shù)載流子的反向通過不僅不會(huì)有阻礙作用，甚至還會(huì)有幫助作用。這就導(dǎo)致了以上我們所說的結(jié)論：反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)是很容易的，甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)還要容易。這個(gè)結(jié)論可以很好解釋前面提到的“問題2”，也就是教材后續(xù)內(nèi)容要講到的三極管的飽和狀態(tài)。三極管在飽和狀態(tài)下，集電極電位很低甚至?xí)咏蛏缘陀诨鶚O電位，集電結(jié)處于零偏置，但仍然會(huì)有較大的集電結(jié)的反向電流Ic產(chǎn)生。

自然過渡：

繼續(xù)討論圖B，PN結(jié)的反偏狀態(tài)。利用光照控制少數(shù)載流子的產(chǎn)生數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)人為地控制漏電流的大小。既然如此，人們自然也會(huì)想到能否把控制的方法改變一下，不用光照而是用電注入的方法來增加N區(qū)或者是P區(qū)少數(shù)載流子的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)對PN結(jié)的漏電流的控制。也就是不用“光”的方法，而是用“電”的方法來實(shí)現(xiàn)對電流的控制（注2）。接下來重點(diǎn)討論P(yáng)區(qū)，P區(qū)的少數(shù)載流子是電子，要想用電注入的方法向P區(qū)注入電子，最好的方法就是如圖C所示，在P區(qū)下面再用特殊工藝加一塊N型半導(dǎo)體（注3）。

圖C所示其實(shí)就是NPN型晶體三極管的雛形，其相應(yīng)各部分的名稱以及功能與三極管完全相同。為方便討論，以下我們對圖C中所示的各個(gè)部分的名稱直接采用與三極管相應(yīng)的名稱（如“發(fā)射結(jié)”，“集電極”等）。再看示意圖C，圖中最下面的發(fā)射區(qū)N型半導(dǎo)體內(nèi)電子作為多數(shù)載流子大量存在，而且，如圖C中所示，要將發(fā)射區(qū)的電子注入或者說是發(fā)射到P區(qū)（基區(qū)）是很容易的，只要使發(fā)射結(jié)正偏即可。具體說就是在基極與發(fā)射極之間加上一個(gè)足夠的正向的門電壓（約為0.7伏）就可以了。在外加門電壓作用下，發(fā)射區(qū)的電子就會(huì)很容易地被發(fā)射注入到基區(qū)，這樣就實(shí)現(xiàn)對基區(qū)少數(shù)載流子“電子”在數(shù)量上的改變。

集電極電流Ic的形成：

如圖C，發(fā)射結(jié)加上正偏電壓導(dǎo)通后，在外加電壓的作用下，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子——電子就會(huì)很容易地被大量發(fā)射進(jìn)入基區(qū)。這些載流子一旦進(jìn)入基區(qū)，它們在基區(qū)（P區(qū)）的性質(zhì)仍然屬于少數(shù)載流子的性質(zhì)。如前所述，少數(shù)載流子很容易反向穿過處于反偏狀態(tài)的PN結(jié)，所以，這些載流子——電子就會(huì)很容易向上穿過處于反偏狀態(tài)的集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)形成集電極電流Ic。由此可見，集電極電流的形成并不是一定要靠集電極的高電位。集電極電流的大小更主要的要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的發(fā)射與注入，取決于這種發(fā)射與注入的程度。這種載流子的發(fā)射注入程度及乎與集電極電位的高低沒有什么關(guān)系。這正好能自然地說明，為什么三極管在放大狀態(tài)下，集電極電流Ic與集電極電位Vc的大小無關(guān)的原因。放大狀態(tài)下Ic并不受控于Vc，Vc的作用主要是維持集電結(jié)的反偏狀態(tài)，以此來滿足三極管放大態(tài)下所需要外部電路條件。對于Ic還可以做如下結(jié)論：Ic的本質(zhì)是“少子”電流，是通過電子注入而實(shí)現(xiàn)的人為可控的集電結(jié)“漏”電流，因此它就可以很容易地反向通過集電結(jié)。

Ic與Ib的關(guān)系：

很明顯，對于三極管的內(nèi)部電路來說，圖C與圖D是完全等效的。圖D就是教科書上常用的三極管電流放大原理示意圖?？磮DD，接著上面的討論，集電極電流Ic與集電極電位Vc的大小無關(guān)，主要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的發(fā)射注入程度。

通過上面的討論，現(xiàn)在已經(jīng)明白，三極管在電流放大狀態(tài)下，內(nèi)部的主要電流就是由載流子電子由發(fā)射區(qū)經(jīng)基區(qū)再到集電區(qū)貫穿三極管所形成。也就是貫穿三極管的電流Ic主要是電子流。這種貫穿的電子流與歷史上的電子三極管非常類似。如圖E，圖E就是電子三極管的原理示意圖。電子三極管的電流放大原理因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的直觀形象，可以很自然得到解釋。

如圖E所示，很容易理解，電子三極管Ib與Ic之間的固定比例關(guān)系，主要取決于電子管柵極（基極）的構(gòu)造。當(dāng)外部電路條件滿足時(shí)，電子三極管工作在放大狀態(tài)。在放大狀態(tài)下，穿過管子的電流主要是由發(fā)射極經(jīng)柵極再到集電極的電子流。電子流在穿越柵極時(shí)，很顯然柵極會(huì)對其進(jìn)行截流，截流時(shí)就存在著一個(gè)截流比問題。截流比的大小，則主要與柵極的疏密度有關(guān)，如果柵極做的密，它的等效截流面積就大，截流比例自然就大，攔截下來的電子流就多。反之截流比小，攔截下來的電子流就少。柵極攔截下來的電子流其實(shí)就是電流Ib，其余的穿過柵極到達(dá)集電極的電子流就是Ic。從圖中可以看出，只要柵極的結(jié)構(gòu)尺寸確定，那么截流比例就確定，也就是Ic與Ib的比值確定。所以，只要管子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，的值就確定，這個(gè)比值就固定不變。由此可知，電流放大倍數(shù)的β值主要與柵極的疏密度有關(guān)。柵極越密則截流比例越大，相應(yīng)的β值越低，柵極越疏則截流比例越小，相應(yīng)的β值越高。

其實(shí)晶體三極管的電流放大關(guān)系與電子三極管類似。晶體三極管的基極就相當(dāng)于電子三極管的柵極，基區(qū)就相當(dāng)于柵網(wǎng)，只不過晶體管的這個(gè)柵網(wǎng)是動(dòng)態(tài)的是不可見的。放大狀態(tài)下，貫穿整個(gè)管子的電子流在通過基區(qū)時(shí)，基區(qū)與電子管的柵網(wǎng)作用相類似，會(huì)對電子流進(jìn)行截流。如果基區(qū)做得薄，摻雜度低，基區(qū)的空穴數(shù)就會(huì)少，那么空穴對電子的截流量就小，這就相當(dāng)于電子管的柵網(wǎng)比較疏一樣。反之截流量就會(huì)大。很明顯只要晶體管三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，這個(gè)截流比也就確定。所以，為了獲大較大的電流放大倍數(shù)，使β值足夠高，在制作三極管時(shí)往往要把基區(qū)做得很薄，而且其摻雜度也要控制得很低。

與電子管不同的是，晶體管的截流主要是靠分布在基區(qū)的帶正電的“空穴”對貫穿的電子流中帶負(fù)電的“電子”中和來實(shí)現(xiàn)。所以，截流的效果主要取決于基區(qū)空穴的數(shù)量。而且，這個(gè)過程是個(gè)動(dòng)態(tài)過程，“空穴”不斷地與“電子”中和，同時(shí)“空穴”又不斷地會(huì)在外部電源作用下得到補(bǔ)充。在這個(gè)動(dòng)態(tài)過程中，空穴的等效總數(shù)量是不變的?；鶇^(qū)空穴的總數(shù)量主要取決于摻“雜”度以及基區(qū)的厚薄，只要晶體管結(jié)構(gòu)確定，基區(qū)空穴的總定額就確定，其相應(yīng)的動(dòng)態(tài)總量就確定。這樣，截流比就確定，晶體管的電流放大倍數(shù)的值就是定值。這就是為什么放大狀態(tài)下，三極管的電流Ic與Ib之間會(huì)有一個(gè)固定的比例關(guān)系的原因。

對于截止?fàn)顟B(tài)的解釋：

比例關(guān)系說明，放大狀態(tài)下電流Ic按一個(gè)固定的比例受控于電流Ib，這個(gè)固定的控制比例主要取決于晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

對于Ib等于0的截止?fàn)顟B(tài)，問題更為簡單。當(dāng)Ib等于0時(shí)，說明外部電壓Ube太小，沒有達(dá)到發(fā)射結(jié)的門電壓值，發(fā)射區(qū)沒有載流子“電子”向基區(qū)的發(fā)射注入，所以，此時(shí)既不會(huì)有電流Ib，也更不可能有電流Ic。另外，從純數(shù)學(xué)的電流放大公式更容易推出結(jié)論，Ic=βIb，Ib為0，很顯然Ic也為0。

三極管封裝與引腳

三極管的封裝形式是指三極管的外形參數(shù)，也就是安裝半導(dǎo)體三極管用的外殼。材料方面，三極管的封裝形式主要有金屬、陶瓷和塑料形式；結(jié)構(gòu)方面，三極管的封裝為TO×××，×××表示三極管的外形；裝配方式有通孔插裝（通孔式）、表面安裝（貼片式）和直接安裝；引腳形狀有長引線直插、短引線或無引線貼裝等。常用三極管的封裝形式有TO－92、TO－126、TO－3、TO－220TO等。

國產(chǎn)晶體管按原部標(biāo)規(guī)定有近30種外形和幾十種規(guī)格，其外形結(jié)構(gòu)和規(guī)格分別用字母和數(shù)字表示，如TO－162、TO－92等。晶體管的外形及尺寸如圖1所示。

圖1 晶體管的外形及尺寸

封裝

1.金屬封裝

（1）B型：B型分為B－1、B－2、…、B－6共6種規(guī)格，主要用于1W及1W以下的高頻小功率晶體管，其中B－1、B－3型最為常用。引腳排列：管底面對自己，由管鍵起，按順時(shí)針方向依次為E、B、C、D（接地極）。其封裝外形如圖2（a）所示。

（2）C型：引腳排列與B型相同，主要用于小功率。其封裝外形如圖2（b）所示。

（3）D型：外形結(jié)構(gòu)與B型相同。引腳排列：管底面對自己，等腰三角形的底面朝下，按順時(shí)針方向依次為E、B、C。其封裝外形如圖2（c）所示。

（4）E型：引腳排列與D型相同，封裝外形如圖3（d）所示。

（5）F型：該型分為F－0、F－1～F－4共5種規(guī)格，各規(guī)格外形相同而尺寸不同，主要用于低頻大功率管封裝，使用最多的是F－2型封裝。引腳排列：管底面對自己，小等腰三角形的庵面朝下，左為E，右為B，兩固定孔為C。其封裝外形如圖2（e）所示?！?/p>

（6）G型：分為G－1～G－6共6種規(guī)格，主要用于低頻大功率晶體管封裝，使用最多的是G－3、G－4型。其中G－1、G－2為圓形引出線，G－3～G－6為扁形引出線。引腳排列：管底面對自己，等腰三角形的底面朝下，按順時(shí)針方向依次為E、B、C。其封裝外形如圖2（f）所示。

2.塑料封裝

（1）S－1型、S－2型、S－4型：用于封裝小功率三極管，其中以S－1型應(yīng)用最為普遍。S－1、S－2、S－3型管的封裝外形如圖2（g）、（h）、（i）所示。引腳排列：平面朝外，半圓形朝內(nèi)，引腳朝上時(shí)從左到右為E、B、C。

（2）S－5型：主要用于大功率三極管。引腳排列：平面朝外，半圓形朝內(nèi)，引腳朝上時(shí)從左到右為E、B、C。S－5型的封裝外形如圖2（j）所示。

（3）S－6lA、S－6B、S－7、S－8型：主要用于大功率三極管，其中以S－7型最為常用。S－6A引腳排列：切角面面對自己，引腳朝下，從左到右依次為B、C、E。它們的引腳排列與外形分別如圖5.12（k）、（l）、（m）、（n）所示。

（4）常見進(jìn)口管的外形封裝結(jié)構(gòu)：TO－92與部標(biāo)S－1相似，TO－92L與部標(biāo)S－4相似，TO126與S－5相似，TO-202與部標(biāo)S－7相似。

圖2 晶體管的外形及尺寸（續(xù)）

常見三極管的封裝對照圖如圖3所示。

圖3 常見三極管封裝對照圖

常見三極管封裝實(shí)物圖如圖4所示。

圖4 常見三極管封裝實(shí)物圖

2 引腳

三極管引腳的排列方式具有一定的規(guī)律。對于國產(chǎn)小功率金屬封裝三極管，底視圖位置放置，使三個(gè)引腳構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上，從左向右依次為E、B、C；有管鍵的管子，從管鍵處按順時(shí)針方向依次為E、B、C，其引腳識(shí)別圖如圖5（a）所示。對于國產(chǎn)中小功率塑封三極管，使其平面朝外，半圓形朝內(nèi)，三個(gè)引腳朝上放置，則從左到右依次為E、B、C，其引腳識(shí)別圖如圖5（b）所示。

目前，市場上有各種類型的晶體三極管，引腳的排列不盡相同。在使用中不確定引腳排、列的三極管，必須進(jìn)行測量，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特J跬及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。

現(xiàn)今比較流行的三極管901 I～9018系列為高頻小功率管，除9012和9015為PNP型管外，其余均為NPN型管。

常用9011～9018、C1815系列三極管引腳排列如圖6所示。平面對著自己，引腳朝下，從左至右依次是E、C、B。

圖5 國產(chǎn)小功率三極管引腳識(shí)別圖

圖6 常用C1815等引腳排列圖

貼片式三極管有三個(gè)電極的，也有四個(gè)電極的。一般三個(gè)電極的貼片式三極管從頂端往下看有兩邊，上邊只有一腳的為集電極，下邊的兩腳分別是基極和發(fā)射極。在四個(gè)電極的貼片式三極管中，比較大的一個(gè)引腳是三極管的集電極，另有兩個(gè)引腳相通是發(fā)射極，余下的一個(gè)是基極。常見貼片式三極管引腳外形圖如圖7所示。

圖7 常見貼片式三極管引腳外形圖