1 半导体三极管

半导体三极管是双极型晶体管(
晶体管 )的别名，常用的有硅晶体管和锗晶体管两种。

晶体管由两个PN结构成，可分为PNP和NPN两种类型。外部有三个引脚分别对应晶体管的基极、发射极和集电极。内部结构为三个半导体（从上到下为P区，N区，P区或者为N区，P区，N区
）材料区域构成两个反向连接的PN结。中间的一个区是两个PN结公用的，叫做基区，由此可构成两个PN结。如下图

图 1 PNP晶体管内部模拟结构图

发射区与基区之间的PN结称为发射结，基区与集电区之间PN结称为集电结。实际应用的晶体管实物的外观可谷歌百度看一番。

由于晶体管内部可被看成两个PN结的模拟结合，则

先想一下PN结的形成：P区（
掺入3价杂质元素
）的多子空穴向N区扩散的同时N区（掺入5价杂质元素
）的多子电子向P区扩撒，扩散的结果使P区不能移动的负离子（
空穴的形成是因为共价键处的一个电子给了4价元素，掺入的3价杂质元素多了一个电子自然是负离子了
）与N区不能移动的正离子（
掺入的5价元素掉了一个电子
）形成空间自建电场，最后多子扩散与少子漂移（
由于自建电场的作用力
）达成动态平衡。

再想一下给PN结或者二极管加正向电压时PN结内部反应情况：当给PN结偏置正向电压（
电压值大于自建电场值即门槛电压
）时，会继续引起多子的移动而形成流向P极的电流（ N区的多子电子向P区移动
）。

顺便想一下PN结加反向电压时PN结的内部反应情况：当所加电压没超过反向击穿电压时，电流的值可以被忽略不计（
虽然温度每增加10℃，反向电流会增加一倍左右
）。当反向电压将PN结击穿时，反向电流就大了。

但是作为晶体管，每个结的物理结构和掺杂情况与单纯的二极管有所不同。根据电压分析晶体管电流的时候主要是分析内部电子的流动情况，在分析晶体管电子运动时，除结合一般的电力学之下还需要结合晶体管本身的物理结构。

晶体管作为一个放大能力的元件，在结构上必须要有以下两点：

（1）发射区掺杂浓度远大于集电区掺杂浓度，集电区掺杂浓度远大于基区掺杂浓度。

（2）基区要很薄，一般只有几微米。此结构是晶体管放大的基础。

2 晶体管放大条件及电流放大作用

晶体管的内部结构是晶体管放大作用的内部条件。除此之外，无论是PNP还是NPN晶体管作用于放大电路时，基极与发射极之间需要正偏电压（
PN结
正偏），基极与集电极之间需要接反偏电压（ PN结反偏
）。以“图1 PNP晶体管”为例，基极b与发射极e之间结正偏电压，使eb两级形成的PN结电流由P区流向N区（
这就是PN结接正偏电压的形成正向电流的结果
），采用共射接法（
还有共基接法
）时，就在发射极与集电极之间偏置一个大于基极与发射极之间正向电压的电压，就间接的使基极b的电压高于了集电极c的电压了。由此实现了晶体管放大功能的电压偏置条件：基极与发射极之间正偏，基极与发射极之间反偏。

图 2 晶体管 接电源图

晶体管放大作用的本质是它的电流控制作用，由晶体管内部载流子运动情况可表明（如果 需要深挖则就赶紧翻书看 ）ib对iC的控制作用或者iE对iC的控制作用，且忽略一些微小的因素可得iC = a * ib, iC =  ( a / (a + 1) ) * iE。同理根据各极之间电压偏置要求，NPN晶体管的电压偏置也是一样的。关键是要明确晶体管基极与发射极正偏，基极与集电极反偏含义。

3 晶体管特性

（1）共射输入特性（以NPN
晶体管
结构分析
）

以图1的供射极PNP管模型，当Uce电压值一定时，ib与Ube之间的关系曲线称为共射输入特性。

<1>
当Uce = 0时，相当于集电极与发射极短接，整个晶体管电路可等效的看成是以Ube为电源，两个PN结并联的电路。由此ib与Ube的关系就跟二极管（
单个PN结
）相似：Ube超过二极管的门槛电压过后，随着Ube的微小增加，ib电流差不多成指数增长趋势增长。

<2>
随着Uce电压的增大，Ubc电压将会从Ube降为0然后变为负的过程，Ube电压变化过程中，ib与Ube之间的曲线会后移即在同Ube下的ib会随着Uce的增大而减小，当Ubc变为负值之后，Ubc再变大对基极电流ib的影响就很小了。【电流随Uec电压变化的变化分析：在当Ubc为正时，此时对应基极与集电极的PN结（集电结）正偏<后续>】

（2）共射输出曲线
（
以NPN
晶体管
结构分析
）

基极电流ib一定时，集电极电流ic与Uce之间的曲线，称为共射输出曲线。

<1>截止区

晶体管的截止区指电流集电极电流ic很小，基本不导通。在共射输出曲线特性曲线之上基极电流ib
<= 0 的区域为截止区，晶体管失去放大作用。

<2>饱和区

指在共射输出特性曲线中，集电极电流ic上升部分与纵轴之间的区域。饱和区的特定是基极电流不发生变化时，集电极电流随着Uce的微小变化而急剧增加。饱和区对应Uce
< Ube的情况，此时发射结和集电极都处于正偏状态。

<3>
放大区

介于共射输出特性的截止区和饱和区范围的区域。对应发射结正偏，集电结反偏。此区域的特点是，在基极电流ib固定时，随着Uce的增加集电极ic略有增加。

4 晶体管主要参数

（1）电流放大系数

<1>共射直流电流电流放大系数。

表示Uce一定时，基极电流跟集电极电流的关系系数。

<2>共射交流短路电流放大系数

表示集电极负载短路且Uce保持不变时集电极电流的变化量与相应的基极电流的变化量之比。这个电流放大系数的物理含义是只要基极电流ib有微小的变化就可以引起集电极电流较大的变化。

（2）其它

5 温度对晶体管影响

（1）温度对共射交流短路电流放大系数的影响。

当温度身高时，此系数随之增大。书上说：实验表明，次系数随温度增大的情况是不同的，一般认为：以25℃测得的系数为基数，温度每升高1℃，此系数增大约（0.5
- 1）%

（2）温度对基-射极之间的正向电压Ube的影响

温度升高时，对于同样的发射极电流，晶体管所需的Ube值减小。在保持发射极电流或者基极电流不变的情况下，没升高1℃，可以认为Ube约减小1.8
- 2.5mv

6 晶体管放大作用的利用

基极电流是由基极与发射极电压ube控制的，如果较小的（
微伏或毫伏
）ube电压的变化，通过ib对
iC的控制作用， iC就会相应的变化a倍。在集电极电路中串联一个电阻，则在此电阻两端就可以得到幅度变化较大的电压。由此，通过一些列手段来控制基极电流的较小变化从而控制集电极电流的发生较大变化是从而得到放大的信号利用晶体管的主要思潮。

电路设计中突显此利用。

此次笔记记录完毕。