三極管定義

　　三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關。晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

　　三極管參數

　　特征頻率fT：

　　當f= fT時，三極管完全失去電流放大功能。如果工作頻率大于fT，電路將不正常工作.fT稱作增益帶寬積，即fT=βfo。若已知當前三極管的工作頻率fo以及高頻電流放大倍數，便可得出特征頻率fT。隨著工作頻率的升高，放大倍數會下降．fT也可以定義為β=1時的頻率．

　　電壓/電流

　　用這個參數可以指定該管的電壓電流使用范圍。

　　hFE

　　電流放大倍數。

　　VCEO

　　集電極發射極反向擊穿電壓，表示臨界飽和時的飽和電壓。

　　PCM

　　最大允許耗散功率。

　　封裝形式指定該管的外觀形狀，如果其它參數都正確，封裝不同將導致組件無法在電路板上實現。

　　三極管結構與原理：

　　三極管的基本結構是兩個反向連結的pn接面，如圖1所示，可有pnp和npn兩種組合。三個接出來的端點依序稱為射極（emitter， E）、基極（base， B）和集極（collector， C），名稱來源和它們在三極管操作時的功能有關。圖中也顯示出npn與pnp三極管的電路符號，射極特別被標出，箭號所指的極為n型半導體，和二極體的符號一致。在沒接外加偏壓時，兩個pn接面都會形成耗盡區，將中性的p型區和n型區隔開。

　　圖1 pnp（a）與npn（b）三極管的結構示意圖與電路符號

　　三極管的電特性和兩個pn接面的偏壓有關，工作區間也依偏壓方式來分類，這里我們先討論最常用的所謂”正向活性區”（forward active），在此區EB極間的pn接面維持在正向偏壓，而BC極間的pn接面則在反向偏壓，通常用作放大器的三極管都以此方式偏壓。圖2（a）為一pnp三極管在此偏壓區的示意圖。 EB接面的空乏區由于在正向偏壓會變窄，載體看到的位障變小，射極的電洞會注入到基極，基極的電子也會注入到射極；而BC接面的耗盡區則會變寬，載體看到的位障變大，故本身是不導通的。圖2（b）畫的是沒外加偏壓，和偏壓在正向活性區兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖。

　　三極管和兩個反向相接的pn二極管有什么差別呢？其間最大的不同部分就在于三極管的兩個接面相當接近。以上述之偏壓在正向活性區之pnp三極管為例，射極的電洞注入基極的n型中性區，馬上被多數載體電子包圍遮蔽，然后朝集電極方向擴散，同時也被電子復合。當沒有被復合的電洞到達BC接面的耗盡區時，會被此區內的電場加速掃入集電極，電洞在集電極中為多數載體，很快藉由漂移電流到達連結外部的歐姆接點，形成集電極電流IC。 IC的大小和BC間反向偏壓的大小關系不大。基極外部僅需提供與注入電洞復合部分的電子流IBrec，與由基極注入射極的電子流InB？ E（這部分是三極管作用不需要的部分）。 InB？ E在射極與與電洞復合，即InB？ E=IErec。pnp三極管在正向活性區時主要的電流種類可以清楚地在圖3（a）中看出。

　　圖2 （a）一pnp三極管偏壓在正向活性區；（b）沒外加偏壓，和偏壓在正向活性區兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖比較。

　　圖3 （a） pnp三極管在正向活性區時主要的電流種類；（b）電洞電位能分布及注入的情形；（c）電子的電位能分布及注入的情形。

　　一般三極管設計時，射極的摻雜濃度較基極的高許多，如此由射極注入基極 的射極主要載體電洞（也就是基極的少數載體）IpE？ B電流會比由基極注入射極 的載體電子電流InB？ E大很多，三極管的效益比較高。圖3（b）和（c）個別畫出電洞 和電子的電位能分布及載體注入的情形。同時如果基極中性區的寬度WB愈窄， 電洞通過基極的時間愈短，被多數載體電子復合的機率愈低，到達集電極的有效電 洞流IpE？ C愈大，基極必須提供的復合電子流也降低，三極管的效益也就愈高。 集電極的摻雜通常最低，如此可增大CB極的崩潰電壓，并減小BC間反向偏壓的 pn接面的反向飽和電流，這里我們忽略這個反向飽和電流。 由圖4（a），我們可以把各種電流的關系寫下來： 射極電流 基極電流 集電極電流。