三极管-知识大全，原理、运用、分类、检测、参数

  

三极管

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。

1.1： 三颠倒，找基极

2.2：PN结，定管型

3.3：顺箭头，偏转大

4.4：测不出，动嘴巴

　　什么是三极管　（也称晶体管）在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称，我们常说的三极管，可能是 如图所示的几种器件，

　　可以看到，虽然都叫三极管，其实在英文里[1]面的说法是千差万别的，三极管这个词汇其实也是中文特有的一个象形意义上的的词汇

　　电子三极管 Triode 这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的唯一英文翻译，这是和电子三极管最早出现有关系的，所以先入为主，也是真正意义上的三极管这个词最初所指的物品。其余的那些被中文里叫做三极管的东西，实际翻译的时候是绝对不可以翻译成Triode的，否则就麻烦大咯，严谨的说，在英文里面根本就没有三个脚的管子这样一个词汇！！！

　　电子三极管 Triode （俗称电子管的一种）

　　双极型晶体管 BJT （Bipolar Junction Transistor）

　　J型场效应管 Junction gate FET（Field Effect Transistor）

　　金属氧化物半导体场效应晶体管 MOS FET ( Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor)英文全称

　　V型槽场效应管 VMOS （Vertical Metal Oxide Semiconductor ）

　　注：这三者看上去都是场效应管，其实结构千差万别

　　J型场效应管 金属氧化物半导体场效应晶体管 V沟道场效应管 是 单极（Unipolar）结构的，是和 双极（Bipolar）是对应的，所以也可以统称为单极晶体管（Unipolar Junction Transistor）

　　其中J型场效应管是非绝缘型场效应管，MOS FET 和VMOS都是绝缘型的场效应管

　　VMOS是在 MOS的基础上改进的一种大电流，高放大倍数（跨道）新型功率晶体管，区别就是使用了V型槽，使MOS管的放大系数和工作电流大幅提升，但是同时也大幅增加了MOS的输入电容，是MOS管的一种大功率改经型产品，但是结构上已经与传统的MOS发生了巨大的差异。VMOS只有增强型的而没有MOS所特有的耗尽型的MOS管

三极管的发明

　　1947年12月23日，美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里，3位科学家——巴丁博士、布菜顿博士和肖克莱博士在紧张而又有条不紊地做着实验。他们在导体电路中正在进行用半导体晶体把声音信号放大的实验。3位科学家惊奇地发现，在他们发明的器件中通过的一部分微量电流，竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流，因而产生了放大效应。这个器件，就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管。因它是在圣诞节前夕发明的，而且对人们未来的生活发生如此巨大的影响，所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。另外这３位科学家因此共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。

　　晶体管促进并带来了“固态革命”，进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构，集成电路以及大规模集成电路应运而生，这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。

工作原理

　　晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

　　对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

　　当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。

　　在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。

　　由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：

　　Ie=Ib+Ic

　　这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：

　　β1=Ic/Ib

　　式中：β1--称为直流放大倍数，

　　集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：

　　β= △Ic/△Ib

　　式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。

　　三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

　　三极管放大时管子内部的工作原理

　　1、发射区向基区发射电子

　　电源Ub经过电阻Rb加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子(自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。

　　2、基区中电子的扩散与复合

　　电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。

　　3、集电区收集电子

　　由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。

三极管的分类:

　　a.按材质分: 硅管、锗管

　　b.按结构分: NPN 、 PNP。如图所示

  

  

。

　　c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.

  

贴片三极管

d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

　　e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管

　　f.按结构工艺分：合金管、平面管

　　g.按安装方式:插件三极管、贴片三极管

  

插件三极管

三极管的主要参数

a. 特征频率fT

　　:当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于fT,电路将不正常工作.

b. 工作电压/电流

　　用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围.

c. hFE

　　电流放大倍数.

d. VCEO

　　集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压.

e. PCM

　　最大允许耗散功率.

f. 封装形式

　　指定该管的外观形状,如果其它参数都正确，封装不同将导致组件无法在电路板上实现.

判断基极和三极管的类型

　　三极管的脚位判断，三极管的脚位有两种封装排列形式，如右图：

  

  

三极管是一种结型电阻器件，它的三个引脚都有明显的电阻数据，测试时（以数字万用表为例，红笔+，黒笔-）我们将测试档位切换至 二极管档 （蜂鸣档）标志符号如右图：

  

  

正常的NPN结构三极管的基极（B）对集电极（C）、发射极（E）的正向电阻是430Ω-680Ω（根据型号的不同，放大倍数的差异，这个值有所不同）反向电阻无穷大；正常的PNP 结构的三极管的基极（B）对集电极（C）、发射极（E）的反向电阻是430Ω-680Ω，正向电阻无穷大。集电极C对发射极E在不加偏流的情况下，电阻为无穷大。基极对集电极的测试电阻约等于基极对发射极的测试电阻，通常情况下，基极对集电极的测试电阻要比基极对发射极的测试电阻小5-100Ω左右（大功率管比较明显），如果超出这个值，这个元件的性能已经变坏，请不要再使用。如果误使用于电路中可能会导致整个或部分电路的工作点变坏，这个元件也可能不久就会损坏，大功率电路和高频电路对这种劣质元件反应比较明显。

　　尽管封装结构不同，但与同参数的其它型号的管子功能和性能是一样的，不同的封装结构只是应用于电路设计中特定的使用场合的需要。

　　要注意有些厂家生产一些不规范元件，例如C945正常的脚位是BCE，但有的厂家出的此元件脚位排列却是EBC，这会造成那些粗心的工作人员将新元件在未检测的情况下装入电路，导致电路不能工作，严重时烧毁相关联的元器件，比如电视机上用的开关电源。

　　

  

  

在我们常用的万用表中，测试三极管的脚位排列图：

　　先假设三极管的某极为“基极”,将黑表笔接在假设基极上,再将红表笔依次接到其余两个电极上,若两次测得的电阻都大(约几K到几十K),或者都小(几百至几K),对换表笔重复上述测量,若测得两个阻值相反(都很小或都很大),则可确定假设的基极是正确的,否则另假设一极为“基极”,重复上述测试,以确定基极.

　　当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔笔接其它两极若测得电阻值都很少,则该三极管为NPN,反之为PNP.

　　判断集电极C和发射极E,以NPN为例:

　　把黑表笔接至假设的集电极C,红表笔接到假设的发射极E,并用手捏住B和C极,读出表头所示C,E电阻值,然后将红,黑表笔反接重测.若第一次电阻比第二次小,说明原假设成立.

　　体三极管的结构和类型

　　晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，

　　从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。

　　发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。

　　三极管的封装形式和管脚识别

　　常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，

　　底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e b c。

　　目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。

　　晶体三极管的电流放大作用

　　晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

　　晶体三极管的三种工作状态

　　截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。

　　放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。

　　饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

　　根据三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中，经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压，从而判别三极管的工作情况和工作状态。

　　使用多用电表检测三极管

　　三极管基极的判别：根据三极管的结构示意图，我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极，因此，在判别三极管的基极时，只要找出两个PN结的公共极，即为三极管的基极。具体方法是将多用电表调至电阻挡的R×1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。如果还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。这样最多没量12次，总可以找到基极。

　　三极管类型的判别： 三极管只有两种类型，即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用多用电表R×1k挡时，黑表笔代表电源正极，如果黑表笔接基极时导通，则说明三极管的基极为P型材料，三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通，则说明三极管基极为N型材料，三极管即为PNP型。

　　三极管的基本放大电路

　　基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性，实现信号的放大。本章基本放大电路的知识是进一步学习电子技术的重要基础。

　　

  

  

基本放大电路一般是指由一个三极管或场效应管组成的放大电路。从电路的角度来看，可以将基本放大电路看成一个双端口网络。放大的作用体现在如下方面：

　　1．放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

　　2．输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

　　共射组态基本放大电路的组成

　　共射组态基本放大电路是输入信号加在加在基极和发射极之间，耦合电容器C1和Ce视为对交流信号短路。输出信号从集电极对地取出，经耦合电容器C2隔除直流量，仅将交流信号加到负载电阻RL之上。放大电路的共射组态实际上是指放大电路中的三极管是共射组态。

　　在输入信号为零时，直流电源通过各偏置电阻为三极管提供直流的基极电流和直流集电极电流，并在三极管的三个极间形成一定的直流电压。由于耦合电容的隔直流作用，直流电压无法到达放大电路的输入端和输出端。

　　当输入交流信号通过耦合电容C1和Ce加在三极管的发射结上时，发射结上的电压变成交、直流的叠加。放大电路中信号的情况比较复杂，各信号的符号规定如下：由于三极管的电流放大作用，ic要比ib大几十倍，一般来说，只要电路参数设置合适，输出电压可以比输入电压高许多倍。uCE中的交流量 有一部分经过耦合电容到达负载电阻，形成输出电压。完成电路的放大作用。

　　由此可见，放大电路中三极管集电极的直流信号不随输入信号而改变，而交流信号随输入信号发生变化。在放大过程中，集电极交流信号是叠加在直流信号上的，经过耦合电容，从输出端提取的只是交流信号。因此，在分析放大电路时，可以采用将交、直流信号分开的办法，可以分成直流通路和交流通路来分析。

　　放大电路的组成原则：

　　1．保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。也就是说发射结正偏，集电结反偏。

　　2．输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。

　　3．输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电压或输出电流）。

三极管的符号

　　中间横线是基极B，另一斜线是集电极C，箭头的是发射极E。

　　

  

三极管的符号

三极管的命名

　　：

　　国产半导体器型号的命名方法（摘自国家标准GB249_74）

　　

型号组成	第一部分	第二部分	第三部分	第四部分	第五部分
用阿拉伯数字表示器件电极数	用字母表示器件的材料和极性	用汉语拼音字母表示器件类型	用数字表示器件序号	用汉语拼音字母表示规格
符号及意义	2	二极管	A	N型锗材料	P	普通管
			B	P型锗材料	V	微波管
			C	N型硅材料	W	稳压管
			D	P型硅材料	C	参量管
	3	三极管	A	PNP锗材料	Z	整流管
			B	NPN锗材料	L	整流管
			C	PNP型硅材料	S	隧道管
			D	NPN型硅材料	N	阻尼管
			E	化合物材料	U	光电器件
					K	开关器
					X	低频小功率管
					G	高频小功率管
					D	低频大功率管
					A	高频大功率管
					T	半导体闸流管
					Y	体效应器件
					B	雪崩管
					J	阶跃恢复管
					CS	场效应器
					BY	半导体特殊器件
					FH	复合管
					PIN	PIN型管
					JG	激光器件

三极管的选型与替换

　　：

　　1.首先要进行参数对比，如果不知道参数可以先在网络收搜索他的规格书，了解其参数。行业里大家用的多的是http://www.alldatasheet.com一个英文网站；

　　2.知道参数，尤其是BVCBO,BVCEO,BVEBO,HFE,ft,VCEsat参数。通过各个参数的 比较，找相似的产品。即使知道了参数以后也不好找，一些书籍都过时了，没有收集新的产品进去。最近看到一个创意不错的网站，半导体百事通网 有个参数选型栏目，可以针对半导体器件的参数对照组合筛选来选型http://www.semibest.com

　　直插封装的型号 贴片的型号 极性 Ft VCEO Ic hfe 配对型号

　　9011 1T NPN 150MHz 18V 100mA 28~132

　　9012 2T PNP 150MHz 25V 500mA 64~144 9013

　　9013 J3 NPN

　　9014 J6 NPN 150MHz 18V 100mA 60~400 9015

　　9015 M6 PNP

　　9016 Y6 NPN 500MHz 20V 25mA 28~97

　　9018 J8 NPN 700MHZ 12V 100mA 28~72

　　S8050 J3Y NPN 100MHz 25V 1.5A 45~300 S8550

　　S8550 2TY PNP

　　8050 Y1 NPN 100MHz 25V 1A 85~300 8550

　　8550 Y2 PNP

　　2SA1015 BA PNP

　　2SC1815 HF NPN 80MHz 50V 150mA 70~700 1015

　　2SC945 CR NPN 250MHz 50V 100mA 200~600

　　2SA733 CS

　　MMBT3904 1AM NPN 300MHz 60V 100mA 300@10mA 3906

　　MMBT3906 2A PNP

　　MMBT2222 1P NPN 250MHz 60V 600mA 100@150mA

　　MMBT5401 2L PNP 100MHz 150V 500mA 40~200 5551

　　MMBT5551 G1 NPN

　　MMBTA42 1D NPN 50MHz 300V 100mA 40@10mA

　　MMBTA92 2D PNP

　　BC807-16 5A PNP

　　BC807-25 5B PNP 80MHz 45V 500mA 250@100mA BC817-25

　　BC807-40 5C PNP 80MHz 45V 500mA 250@100mA BC817-40

　　BC817-16 6A NPN

　　BC817-25 6B NPN

　　BC817-40 6C NPN

　　BC846A 1A NPN 250MHz 65V 100mA 140 BC856

　　BC846B 1B NPN 250

　　BC847A 1E NPN 45V BC857

　　BC847B 1F

　　BC847C 1G NPN 420~800

　　BC848A 1J NPN 30V

　　BC848B 1K

　　BC848C 1L

　　BC856A 3A PNP

　　BC856B 3B

　　BC857A 3E

　　BC857B 3F

　　BC858A 3J

　　BC858B 3K

　　BC858C 3L

　　2SC3356 R23 NPN 7GHz 20V 100mA 50~300

　　2SC3838 AD

　　带反向二极管的N沟道FET

　　2N7002 702 40V 400mA

　　BSS138 50V 200mA

　　下面是带电阻的三极管

　　UN2111 V1 NNP 150MHz 50V 100mA

　　UN2112 V2

　　UN2113 V3

　　UN2211 V4

　　UN2212 V5

　　UN2213 V6

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测判三极管的口诀

　　三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。

1： 三颠倒，找基极

　　

　　大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管。

　　测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。

　　假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。

2：PN结，定管型

　　

　　找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。

3：顺箭头，偏转大

　　

　　找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。

　　(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路。根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致顺箭头，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。

　　(2) 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c。

4：测不出，动嘴巴

　　

　　若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。　[2]

　　三极管的哲学意义：

　　三极管是人类最伟大的发明，诺贝尔奖也无法呈现出“他”巨大的历史意义，看似简单又极其普通的信号放大功能，本质上是连接了“意识”与“行为”，而此正是生命的特征。可以说三极管的发明标识着人类具备了只有上帝才拥有的创造生命的能力。

 

 

 

三极管的工作原理
    三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时， 基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流 越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在 放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。
在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将电 流放大转换成电压放大：当基极电压UB升高时，IB变大，IC也变大，IC 在集电极电阻RC的压降也越大，所以三极管集电极电压UC会降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB。仅供参考

 

首先我们要了解三极管的基本原理，三极管就是一条电流的通道，有一个电极控制这个通道的通和断，如果说三极管的基本原理用这样的比喻比较牵 强附会的话，在设计三极管的版图时，它就非常的确切了，我们先画一条绿色的线条表示通道，再画一条横跨过通道的红色线条表示控制栅极，就象马路上的绿色的通道和警察掌握的红灯一样，绿色通道里的电流的通断，得看警察的脸色行事。不过在集成电路里通道不叫通道，而叫有源区，一个奇怪的名字，不过很好记，我们 平时把半导体器件叫做有源器件，电阻电容叫无源器件，三极管是有源器件，因此只要记住和三极管有关的区域叫有源区就可以了。

     由 N型或 P型半导体材料组成源极和漏极，在源极和漏极之间放一层多晶硅作为栅极，这就形成了一个 MOS三极管，多做几个这样的三极管，并把它们按要求连接起来，这就形成了集成电路。把许多三极管做在一起就是集成电路。
集成电路真的就是这么 简单，请暂时不要问什么半导体为什么会导电之类目前被认为是无关紧要的问题，我们在这里探讨的是如何快速的学会设计集成电路，而不是半导体理论。

设计一个反相器管

     我们知道三极管相当于一条通道，在这条通道上电流出发的那一端叫做源极，而电流到达的那一端叫做漏极，控制电流通断的那个电极叫做栅极，那么栅极需要带上什么样的电压才表示通道导通呢？一般情况下，栅极对源极的电压为0V时，表示关断，栅极上带 0.7V以上的电压时，表示导通，应该注意栅极电压是对源极而言的。
     上述的 MOS三极管我们叫它 N型 MOS管，对应的，还有一种 P型 MOS 管， P型 MOS管的特性正好完全相反，电流从漏极出发到达源极，栅极带上比漏极低于0.7V以下的电压时， MOS管导通。

     如果规定只能用一种类型的 MOS管，我们也能设计出集成电路来，想当初的半导体工艺只适合于做 N型一种类型的 MOS管，那时侯的集成电路大部分是NMOS集成电路，我们熟悉的早期的 Z80、8048等，都是用 NMOS工艺制造的。后来，发展了在同一个芯片上做两种不同类型 MOS管的工艺，叫做CMOS工艺，现在已是半导体行业的主流工艺。

    N 管和 P管的版图设计并没有什么不一样，只要对其类型做一个标记就可以了，这个标记用来通知制造集成电路的把这些管子做成某一类型的管子，在下图中我们把 P管用虚框圈起来作为标记。

设计一个简单集成电路

     设计集成电路就是把那些三极管连接起来，用什么来连接呢？总不至于用电烙铁和焊锡丝之类的方法吧？在集成电路里不用这种方法，用的是类似于双面线路板的方法，双面线路板上的过孔将线路板的两面连接了起来，在集成电路了也用了过孔，两层导电材料分别是铝和多晶硅，铝可以越过各种区域通到任何地方而不受限制， 但多晶硅可不可以呢？好象可以，可是，的多晶硅越过有源区时，有源区变成了一个受多晶硅控制的电流通路：一个多余的三极管，这不是我们所希望的，所以，我们在这里增加一条规则：多晶硅不能跨越有源区。按这样的规则连接两各三极管，我们就设计了一个含有一个反相器的简单的集成电路。

     在芯片的四周有四个焊接点，用来和外部电路进行连接，不过，在这里不叫焊接点，而叫压焊点，可能因工艺而得名。如果你到集成电路行业里把它叫成焊接点的话，会让别人目瞪口呆的。

     我们不妨大胆的把集成电路设计技术和制造工艺用印刷来理解，当我们要印名片时，我们要先设计版面的排列，为一个商标图案苦思冥想，用彩色笔在草稿纸是画来画去，甚至出钱请搞美工的人来为这张名片进行设计。
    设计的名片可能包含了好几种颜色，好多种字体，当设计方案送到引名片的小店后，将根据颜色的种类先做出版子来，然后就是用这些版子把各种颜色印到纸上，再然后就是把一大张纸剪切成一张一张的小名片，最后把这些名片装到小盒里，就等着用户来取货了。
     印名片的小店老板只要会玩那些制版机、速印机之类的玩艺就可以了，基本上不用识多少字，小学程度即可，要求他必须懂得美术原理才发给操作证可以上岗，属于一种无理取闹的行为。
    对设计名片的美工师傅的最大的要求是能够理解客户的要求，并且能够用版面的排列、字体的选择、颜色的搭配来表达客户的意图，我们完全没有必要要求美工师傅会做各种字体的铅字、读过大部头的《照相原理》、精通印刷机械。
    相应地，我们对客户就应该只有一个要求：简单、明确的提出他的意图。
    集成电路的情况也是这样，用户提出他的芯片具有的功能，设计的过程是将功能翻译成版图，制造的过程是用版图印刷出芯片。
    印刷和芯片的惊人的类似之处是，美工师傅只要使用字库里的各种字体就可以了，没有必要自己亲自作出一个个的字体来；芯片设计师实际上也只要使用单元库里的单元就可以了。
    印刷和芯片的另一个更惊人的类似之处是，当字库里没有某个特定的符号时，比如一个不常见的商标，美工师傅就要亲自做出这个符号来；芯片设计师有时也会遇到库里没有的单元，他也需要亲自画出这个单元的版图来。

 

 

放大和开关原理

一、三极管的电流放大原理
晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最 多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

是NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的 PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电 位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区 做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流Ie。
由于基区很薄,加上集 电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给，从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得：
Ie=Ib+Ic
这就是说，在基极补充一个很小的 Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：
β1=Ic/Ib
式 中：β--称为直流放大倍数，
集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：
β= △Ic/△Ib
式中β-- 称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三极管是一种电 流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

二、三极管的特性曲线
1、输入特性
（b)是三极管的输入特性曲线，它表示Ib随Ube的变化关系，其特点是：1）当Uce在 0-2伏范围内，曲线位置和形状与Uce 有关，但当Uce高于2伏后，曲线Uce基本无关通常输入特性由两条曲线（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。
2）当 Ube＜UbeR时，Ib≈O称（0～UbeR)的区段为“死区”当Ube＞UbeR时，Ib随Ube增加而增加，放大时，三极管工作在较直线的区段。
3） 三极管输入电阻，定义为:
rbe=(△Ube/△Ib)Q点，其估算公式为：
rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）
rb 为三极管的基区电阻，对低频小功率管，rb约为300欧。
2、输出特性
输出特性表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数）从图 2（C）所示的输出特性可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。
截止区 当Ube＜0时，则Ib≈0，发射区没有电子注入基区，但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为 几微安，锗管约为几十微安至几百微安，它与集电极反向电流Icbo的关系是：
Icbo=(1+β)Icbo
常温时硅管的Icbo小于 1微安，锗管的Icbo约为10微安，对于锗管，温度每升高12℃，Icbo数值增加一倍，而对于硅管温度每升高8℃，Icbo数值增大一倍，虽然硅管的 Icbo随温度变化更剧烈，但由于锗管的Icbo值本身比硅管大，所以锗管仍然受温度影响较严重的管，放大区，当晶体三极管发射结处于正偏而集电结于反偏工作时，Ic随Ib近似作线性变化，放大区是三极管工作在放大状态的区域。
饱和区 当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。根据三极管发射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。