"晶體(ti) 三極管，是半導體(ti) 基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件"

在電子元件家族中，三極管屬於(yu) 半導體(ti) 主動元件中的分立元件。

廣義(yi) 上，三極管有多種，常見如下圖所示。

狹義(yi) 上，三極管指雙極型三極管，是最基礎最通用的三極管。

本文所述的是狹義(yi) 三極管，它有很多別稱:

三極管的發明

晶體(ti) 三極管出現之前是真空電子三極管在電子電路中以放大、開關(guan) 功能控製電流。

真空電子管存在笨重、耗能、反應慢等缺點。

二戰時，軍(jun) 事上急切需要一種穩定可靠、快速靈敏的電信號放大元件，研究成果在二戰結束後獲得。

早期，由於(yu) 鍺晶體(ti) 較易獲得，主要研製應用的是鍺晶體(ti) 三極管。矽晶體(ti) 出現後，由於(yu) 矽管生產(chan) 工藝很高效，鍺管逐漸被淘汰。

經半個(ge) 世紀的發展，三極管種類繁多，形貌各異。

小功率三極管一般為(wei) 塑料包封；

大功率三極管一般為(wei) 金屬鐵殼包封。

三極管核心結構

核心是“PN”結

是兩(liang) 個(ge) 背對背的PN結

可以是NPN組合，也或以是PNP組合

由於(yu) 矽NPN型是當下三極管的主流，以下內(nei) 容主要以矽NPN型三極管為(wei) 例！

NPN型三極管結構示意圖

矽NPN型三極管的製造流程

管芯結構切麵圖

工藝結構特點：

發射區高摻雜：為(wei) 了便於(yu) 發射結發射電子，發射區半導體(ti) 摻濃度高於(yu) 基區的摻雜濃度，且發射結的麵積較小;

基區尺度很薄:3~30μm，摻雜濃度低;

集電結麵積大：集電區與(yu) 發射區為(wei) 同一性質的摻雜半導體(ti) ，但集電區的摻雜濃度要低，麵積要大，便於(yu) 收集電子。

三極管不是兩(liang) 個(ge) PN結的間單拚湊，兩(liang) 個(ge) 二極管是組成不了一個(ge) 三極管的！

工藝結構在半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 相當重要，PN結不同材料成份、尺寸、排布、摻雜濃度和幾何結構，能製成各樣各樣的元件，包括IC。

三極管電路符號

三極管電流控製原理示意圖

三極管基本電路

外加電壓使發射結正向偏置，集電結反向偏置。

集/基/射電流關(guan) 係：

IE = IB + IC

IC = β * IB

如果 IB = 0, 那麽(me) IE = IC = 0

三極管特性曲線

輸入特性曲線

集-射極電壓UCE為(wei) 某特定值時，基極電流IB與(yu) 基-射電壓UBE的關(guan) 係曲線。

UBER是三極管啟動的臨(lin) 界電壓，它會(hui) 受集射極電壓大小的影響，正常工作時，NPN矽管啟動電壓約為(wei) 0.6V；

UBEUBER時，三極管才會(hui) 啟動；

UCE增大，特性曲線右移，但當UCE>1.0V後，特性曲線幾乎不再移動。

輸出特性曲線

基極電流IB一定時，集極IC與(yu) 集-射電壓UCE之間的關(guan) 係曲線，是一組曲線。

當IB=0時, IC→0 ,稱為(wei) 三極管處於(yu) 截止狀態，相當於(yu) 開關(guan) 斷開;

當IB>0時, IB輕微的變化,會(hui) 在IC上以幾十甚至百多倍放大表現出來;

當IB很大時，IC變得很大，不能繼續隨IB的增大而增大，三極管失去放大功能，表現為(wei) 開關(guan) 導通。

三極管核心功能：

放大功能：小電流微量變化，在大電流上放大表現出來。

開關(guan) 功能：以小電流控製大電流的通斷。

三極管的放大功能

IC = β * IB （其中β≈ 10~400 ）

例：當基極通電流IB=50μA時,集極電流:

IC=βIB=120*50μA=6000μA

微弱變化的電信號通過三極管放大成波幅度很大的電信號，如下圖所示：

所以，三極管放大的是信號波幅，三極管並不能放大係統的能量。

能放大多少？

哪要看三極管的放大倍數β值了！

首先β由三極管的材料和工藝結構決(jue) 定：

如矽三極管β值常用範圍為(wei) ：30~200

鍺三極管β值常用範圍為(wei) ：30~100

β值越大，漏電流越大，β值過大的三極管性能不穩定。

其次β會(hui) 受信號頻率和電流大小影響：

信號頻率在某一範圍內(nei) ，β值接近一常數，當頻率越過某一數值後，β值會(hui) 明顯減少。

β值隨集電極電流IC的變化而變化，IC為(wei) mA級別時β值較小。一般地，小功率管的放大倍數比大功率管的大。

三極管主要性能參數

三極管性能參數較多，有直流、交流和極限參數之分：

類型	參數項	符號	意義
直流參數	共射直流放大係數	β	無交變信號輸入，共射電路集基電流的比值。β=IC/IB
共基直流放大係數	α	無交變信號輸入，共基極電路集射的比值。
集-射 反向電流	ICEO	基極開路，集-射極間反向電流，又稱漏電流、穿透電流。
集極 反向電流	ICBO	射極開路時，集電結反向電流（漏電流） ICEO=βICBO
交流參數	共射交流放大係數	β	共射電路，集基電流變化量比值：β=ΔIC/ΔIB
共基交流放大係數	α	共基電路，集射電流變化量比值：α=ΔIC/ΔIE
共射截止頻率	ƒβ	β因頻率升高3dB對應的頻率
共基截止頻率	ƒα	α因頻率升高而下降3dB對應的頻率
特征頻率	ƒT	頻率升高，β下降到1時對應的頻率。
極限參數	集極最大電流	ICM	集極允許通過的最大電流。
集極最大功率	PCM	實際功率過大，三極管會燒壞。
集-射極擊穿電壓	UCEO	基極開路時，集-射極耐電壓值。

溫度對三極管性能的影響

溫度幾乎影響三極管所有的參數，其中對以下三個(ge) 參數影響最大。

（1）對放大倍數β的影響：

在基極輸入電流IB不變的情況下，集極電流IC會(hui) 因溫度上升而急劇增大。

（2）對反向飽和電流（漏電流）ICEO的影響：

ICEO是由少數載流子漂移運動形成的，它與(yu) 環境溫度關(guan) 係很大，ICEO隨溫度上升會(hui) 急劇增加。溫度上升10℃，ICEO將增加一倍。

雖然常溫下矽管的漏電流ICEO很小，但溫度升高後，漏電流會(hui) 高達幾百微安以上。

（3）對發射結電壓 UBE的影響：

溫度上升1℃，UBE將下降約2.2mV。

溫度上升，β、IC將增大，UCE將下降，在電路設計時應考慮采取相應的措施，如遠離熱源、散熱等,克服溫度對三極管性能的影響。

三極管的分類

分類角度	種類	說明
從技術工藝	按材料	矽三極管 0.6V 鍺三極管 0.3V	一般地： 鍺管為PNP型 矽管為NPN型
按結構	PNP型 NPN型
按製造工藝	平麵型 合金型 擴散型	高頻管多為擴散型 低頻管多為合金型
從性能	按頻率	低頻管 <3MHz 中頻管 3~30(MHZ) 高頻管 30~500 (MHZ) 超高頻管 >500MHZ
按功率	小功率 PCM <0.5W 中功率 0.5 大功率 PCM >1w	功率越大體(ti) 積越大，散熱要求越高。
功能 用途	放大管 開關(guan) 管 高反壓管 光電管 帶阻尼管 數字管
從(cong) 封裝外形	按封裝材料	金屬封裝 玻璃封裝 陶瓷封裝 塑料封裝 薄膜封裝	塑料封裝為(wei) 主流 金屬封裝成本較高
按封裝形式	引線式 TO 貼片式 SOT	貼片式正逐步取代引線式。

三極管命名標識

不同的國家/地區對三極管型號命名方式不同。還有很多廠家使用自己的命名方式。

中國大陸三極管命名方式

3	D	D	12	X
2：二極管 3：三極管	A：PNP鍺 B：NPN鍺 C：PNP矽 D：NPN矽	X：低頻小功率 G：高頻小功率 D：低頻大功率 A：高頻大功率	序號	規格號

例：3DD12X NPN型低頻大功率矽三極管

日本三極管型號命名方式

2	S	D	13	B
0：光電管 1：二極管 2：三極管	注冊標識	A：PNP高頻管 B：PNP低頻管 C：NPN高頻管 D：NPN低頻管	電子協會登記順序	改進型號

例：2SC1895 高頻NPN型三極管

美國電子工業(ye) 協會(hui) （EIA）三極管命名方式

JANS	2	N	2904	A
JANTX：特軍級JANTXV：超特軍JANS：宇航級 （無）：非軍用品	1：二極管 2：三極管 “n”：n個PN 結元件	EIA注冊標識	EIA登記順序號	不同檔別

例：JANS2N2904 宇航級三極管

歐洲三極管命名方式

B	C	208	A
A：鍺管 B：矽管	C：低頻小功率 D：低頻大功率 F：高頻小功率 L：高頻大功率	登記順序號	β的檔別

例：BC208A 矽材料低頻小功率三極管

三極管封裝及管腳排列方式

關(guan) 於(yu) 封裝：

三極管設計額定功率越大，其體(ti) 積就越大，又由於(yu) 封裝技術的不斷更新發展，所以三極管有多種多樣的封裝形式。

當前，塑料封裝是三極管的主流封裝形式，其中“TO”和“SOT”形式封裝最為(wei) 常見。

關(guan) 於(yu) 管腳排列：

不同品牌、不同封裝的三極管管腳定義(yi) 不完全一樣的，一般地，有以上規律：

規律一：對中大功率三極管，集電極明顯較粗大甚至以大麵積金屬電極相連，多處於(yu) 基極和發射極之間；

規律二：對貼片三極管，麵向標識時，左為(wei) 基極，右為(wei) 發射極，集電極在另一邊；

基極 — B 集電極 — C 發射極 — E

三極管的選用原則

考慮三極管的性能極限，按“2/3”安全原則選擇合適的性能參數。

集極電流IC:

IC < 2 / 3 * ICM

ICM 集極最大允許電流

當 IC>ICM時，三極管β值減小，失去放大功能。

集極功率PW:

PW < 2 / 3 * PCM

PCM集極最大允許功率。

當PW > PCM 三極管將燒壞。

集-射反向電壓UCE:

UCE < 2 / 3 * UBVCEO

UBVCEO基極開路時,集-射反向擊穿電壓

集/射極間電壓UCE>UBVCEO時，三極管產(chan) 生很大的集電極電流擊穿,造成永久性損壞。

工作頻率ƒ：

ƒ = 15% * ƒT

ƒT — 特征頻率

隨著工作頻率的升高，三極管的放大能力將會(hui) 下降，對應於(yu) β=1 時的頻率ƒT叫作三極管的特征頻率。

此外，還應考慮體(ti) 積成本，優(you) 先選用貼片式三極管。