1.三极管的电流放大作用

由于NPN管和PNP管的结构对称，故工作原理类似，不同之处是两者工作时连接的电源极性相反。下面以NPN管为例，讨论三极管的电流放大作用，流过三极管各电极的电流分别用IB、IC和IE表示。

动手做

按图7-2-8所示的方式连接电路，通过调整电位器，逐一改变NPN管的基极电流IB，观察各极电流的大小及其关系，并记录在表7-2-3中。

图7-2-8　电流放大实验

（a）电路；（b）实物连接

实验现象

实验中电流表显示出NPN管3个电极的电流值如表7-2-3所示。

表7-2-3　NPN管电流测量数据

（1）观察实验数据中的每一列，可得

IE=IC+IB

此结果符合基尔霍夫电流定律。

（2）IE和IC比IB大得多，通常可认为发射极电流约等于集电极电流，即

IE≈IC

（3）三极管具有电流放大作用，从第三列和第四列的数据可知，IC与IB的比值分别为

这就是三极管的电流放大作用。电流放大作用还体现在基极电流的少量变化ΔIB可以引起集电极电流较大的变化ΔIC。仍比较第三列和第四列的数据，可得

由表7-2-3中数据可知，对一个三极管来说，电流放大系数在一定范围内几乎不变。

注意

三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流去控制集电极的大电流，是“以小控大”的作用，而不是能量的放大。

2.电流放大作用的条件

只有给三极管的发射结加正向电压、集电结加反向电压时，它才具有电流放大作用和电流分配关系。所以三极管具有电流放大作用的条件是：发射结正偏、集电结反偏。即对NPN管，3个电极上的电位分布是UC＞UB＞UE；对PNP管，3个电极上的电位分布是UC＜UB＜UE。

3.三极管的连接方式

三极管的主要用途之一是构成放大器，简单地说，放大器的工作过程是从外界接收弱小信号，经放大后送给用电设备。通常三极管在放大电路中的连接方式有3种，如图7-2-9所示，它们分别称为共基极接法、共发射极接法和共集电极接法。

图7-2-9　三极管在放大电路中的3种接法

（a）共基极接法；（b）共发射极接法；（c）共集电极接法

4.三极管的特性曲线

三极管的特性曲线是用来表示该管各极电压和电流之间相互关系的，这里只介绍三极管共发射极接法的两种特性，即输入特性和输出特性。

1）输入特性

输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即

IB=f （UBE）|UBE=常数

图7-2-10所示为三极管的输入特性曲线。

图7-2-10　输入特性曲线(www.daowen.com)

从理论上讲，对应于不同的UCE值，可作出一组IB与UBE的关系曲线，但实际上，当UCE＞1 V以后，UCE对曲线的形状几乎无影响（输入特性曲线基本重合），故只需作一条对应UCE≥1 V的曲线即可。

由图7-2-10可见，和二极管的伏安特性一样，三极管的输入特性也存在一段死区。只有在发射结的外加电压大于死区电压时，三极管才会出现IB。硅管的死区电压约为0.5 V，锗管的死区电压不超过0.2 V。正常工作时，NPN型硅管的UBE=0.6～0.7 V，PNP型锗管的UBE=0.2～0.3 V。

2）输出特性

输出特性是指在基极电流IB为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。

在不同的IB下，可得出不同的曲线。所以三极管的输出特性曲线是一组曲线，通常把晶体三极管的输出特性曲线分为放大区、截止区和饱和区3个工作区，如图7-2-11所示。

（1）放大区。图7-2-11中输出特性曲线近似于水平的部分是放大区。因为在放大区IC和IB成正比，所以放大区也称为线性区。在该区域三极管满足发射结正偏、集电结反偏的放大条件，具有电流放大作用。在放大区，三极管的IC只受IB控制，与UCE几乎无关。当IB一定时，IC不随UCE而变化，即IC基本不变，所以说三极管具有恒流的特性。

（2）截止区。图7-2-11中IB=0这条曲线及以下的区域称为截止区。在这个区域的三极管两个PN结均处于反向偏置状态，此时三极管因不满足放大条件，所以没有电流放大作用，各电极电流几乎全为0，相当于三极管内部开路，即相当于开关断开。此时UCE近似等于电源电压。

（3）饱和区。图7-2-11中靠近纵坐标特性曲线的上升和弯曲部分所对应的区域称为饱和区。处在饱和区的三极管两个PN结均处于正向偏置状态，此时三极管因不满足放大条件也没有电流放大作用，当UCE减小到UCE＜UBE时，IC已不再受IB控制。所以，此时的UCE值常称为三极管的饱和压降，用UCES表示，小功率硅管的UCES通常小于0.5 V。处在饱和区的三极管集电极、发射极呈现低电阻，相当于开关闭合。

图7-2-11　晶体三极管的输出特性曲线

归纳

三极管具有“开关”和“放大”两个功能，当三极管工作在饱和与截止区时，相当于开关的闭合与断开，即有开关的特性，可用于数字电路中；当三极管工作在放大区时，它有电流放大的作用，可应用于模拟电路中。

注意

三极管工作区的判断非常重要，当放大电路中的三极管不工作在放大区时，放大信号就会出现严重失真。

5.三极管的主要参数

1）电流放大系数β

当三极管工作在动态（有输入信号）时，基极电流的变化量为ΔIB，它引起的集电极电流的变化为ΔIC。ΔIC与ΔIB的比值称为动态电流（交流）放大系数，即

它表征三极管对交流信号的电流放大能力，常用的三极管的β 值为20～100。

2）集-射极反向截止电流ICEO

集-射极反向截止电流是指基极开路（IB=0）时，集电结处于反向偏置和发射结处于正向偏置时的集电极电流。又因为它好像是从集电极直接穿透三极管而到达发射极的，所以又称为穿透电流，这个电流应越小越好。

3）集电极最大允许电流ICM

当集电极电流超过一定值时，三极管的β值就要下降，ICM就是表示当β 值下降到正常值的2/3时的集电极电流。

4）集电极最大允许耗散功率PCM

由于集电极电流在流经集电结时将产生热量，使结温（集电结的温度）升高，从而引起三极管参数变化。当三极管因受热而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率就称为集电极最大允许耗散功率PCM。PCM与IC、UCE的关系为

PCM=IC·UCE

可在三极管的输出特性曲线上作出PCM曲线，它是一条双曲线，如图7-2-12所示。PCM主要受结温的限制，一般来说，锗三极管允许结温为70～90 ℃，硅三极管允许结温约为150 ℃。

图7-2-12　PCM曲线

6.三极管的型号

国产三极管的型号一般由5个部分组成，见表7-2-4。

表7-2-4　国产三极管型号的命名方法

例如，3AX31B表示PNP型锗材料，低频小功率三极管，31表示序号，B表示规格号。

目前使用的进口三极管常以“2N”或“2S”开头，开头的“2”表示有2个PN结的元件，三极管属这一类型，“N”表示该器件是美国电子工业协会注册产品，“S”表示该器件是日本电子工业协会注册产品。