什么是晶体管及其种类与参数?

晶体管是半导体三极管中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。图5-1是晶体管的电路图形符号。

 

   晶体管是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。

一、晶体管的种类

晶体管有多种分类方法。图5-2是晶体管的分类。

 

（一）按半导体材料和极性分类

按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管管。按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。

（二）按结构及制造工艺分类

晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。

（三）按电流容量分类

晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。

（四）按工作频率分类

晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。

（五）按封装结构分类

晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。其封装外形多种多样。

图5-3是部分晶体管的外形。

（六）按功能和用途分类

晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。

二、晶体管的主要参数

晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

（一）电流放大系数

电流放大系数也称电流放大倍数，用来表示晶体管放大能力。

根据晶体管工作状态的不同，电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。

1．直流电流放大系数  直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流I_C与基极电流I_B的比值，一般用h_FE或β表示。

2．交流电流放大系数  交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△I_C与基极电流变化量△I_B的比值，一般用h_fe或β表示。

h_FE或β既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。

（二）耗散功率

耗散功率也称集电极最大允许耗散功率P_CM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过P_CM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。

通常将耗散功率P_CM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，P_CM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将P_CM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

（三）频率特性

晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若晶体管超过了其工作频率范围，则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。

晶体管的频率特性参数主要包括特征频率f_T和最高振荡频率f_M等。

1．特征频率f_T  晶体管的工作频率超过截止频率f_β或f_α时，其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

通常将特征频率f_T小于或等于3MH_Z的晶体管称为低频管，将f_T大于或等于30MH_Z的晶体管称为高频管，将f_T大于3MH_Z、小于30MH_Z的晶体管称为中频管。

2．最高振荡频率f_M  最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率f_α，而特征频率f_T则高于共基极截止频率f_α、低于共集电极截止频率f_β。

（四）集电极最大电流I_CM

集电极最大电流是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流I_C超过I_CM时，晶体管的β值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。

（五）最大反向电压

最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极—发射极反向击穿电压、集电极—基极反向击穿电压和发射极—基极反向击穿电压。

1．集电极—发射极反向击穿电压  该电压是指当晶体管基极开路时，其集电极与发射极之间的最大允许反向电压，一般用V_CEO或BV_CEO表示。

2．集电极—基极反向击穿电压  该电压是指当晶体管发射极开路时，其集电极与基极之间的最大允许反向电压，用V_CBO或BV_CBO表示。

3．发射极—基极反向击穿电压  该电压是指当晶体管的集电极开路时，其发射极与基极与之间的最大允许反向电压，用V_EBO或BV_EBO表示。

（六）反向电流

晶体管的反向电流包括其集电极—基极之间的反向电流I_CBO和集电极—发射极之间的反向击穿电流I_CEO。

1．集电极—基极之间的反向电流I_CBO  I_CBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。I_CBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。

2．集电极—发射极之间的反向击穿电流I_CEO  I_CEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也称穿透电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。