作者：刘淑英
出版社：电子工业出版社
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模拟电子技术与实践试读：
内容简介本书根据行业企业的岗位需求，以培养学生的职业技能和素养为目标，在作者多年的职业教育教学成果基础上进行编写。全书以3个项目为主线：直流稳压电源的制作与调试，对讲机的制作与调试，信号发生器的制作与调试，通过项目任务来组织教学内容；主要介绍半导体二极管、半导体三极管、基本放大电路、多级放大电路、放大电路中的反馈、功率放大电路、振荡电路、整流滤波电路、稳压电路等相关知识，以及常用仪器使用方法、典型电子电路测试方法、实际电路连接及调试方法等。本书始终贯穿“教、学、做”相结合的原则，结合理论知识配以相应的实验，理论与实践相融合，培养学生的实际应用能力，加强对学生分析问题和解决问题能力的培养，使学生具有良好的职业道德和团队合作精神。每个项目均设置有教学导航、知识分布网络、项目实施、知识梳理与总结等，以方便开展课程教学与学习。
本书内容简明，通俗易懂，由浅入深，理论联系实际，可以作为高职高专院校模拟电子技术课程的教材，也可作为应用型本科、成人教育、自学考试、电视大学、中职学校和培训班的教材，以及电子工程技术人员的参考用书。
本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案和精品课网站，详见前言。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据模拟电子技术与实践 / 刘淑英主编. —北京：电子工业出版社，2014.1全国高职高专院校规划教材. 精品与示范系列ISBN 978-7-121-22368-6Ⅰ. ①模… Ⅱ. ①刘… Ⅲ. ①模拟电路－电子技术－高等职业教育－教材 Ⅳ. ①TN710中国版本图书馆CIP数据核字（2014）第010984号策划编辑：陈健德（E-mail：chenjd@phei.com.cn）责任编辑：张 京印 刷：北京市李史山胶印厂装 订：北京市李史山胶印厂出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编 100036开 本：787×1 092 1/16 印张：11.25 字数：288千字印 次：2014年1月第1次印刷定 价：28.00元
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模拟电子技术与实践，是电子信息工程技术应用电子技术、电气自动化、机电一体化、微电子技术、光电子技术等多个专业的专业基础课，是一门理论性和实践性较强的课程。随着教育改革的不断深入，高等职业教育迅速发展，对学生实际动手能力和综合素质提出了更高的要求，为了适应这一要求，编者根据行业企业的岗位技能需求，在多年的职业教育教学成果基础上编写了本教材。在编写过程中，为进一步突出高职办学特色，全面提高学生的职业能力，特聘请有丰富实践经验的企业高级工程师参与教材的编写工作，使学生在掌握一定专业理论知识的前提下，增强实际动手能力和创新能力，提高学生的综合素质。
本教材的主要特色是体现了目前我国高职教育的主流思想：基于工作过程的教学理念，采用项目教学法，以小型电子产品为载体，由工作任务驱动组织学习内容，使学生在教中学、做中学，真正做到学以致用。本教材由3个项目组成，理论知识方面介绍了半导体二极管、半导体三极管、场效应管、放大电路、放大电路中的反馈、功率放大器、集成运算放大器、正弦波振荡器、整流电路、滤波电路、稳压电路等相关内容；实践操作方面介绍了常用仪器使用方法、典型电子电路测试方法、实际电路连接及调试方法等。在内容的安排上，突出基本理论、基本概念和基本分析方法，删掉了复杂的公式推导过程，回避了集成电路内部电路的分析，以器件的外特性及应用为主，并遵循人的认知规律和职业成长规律，深入浅出，循序渐进，由易到难，由简单到复杂，便于学生自主学习。每个项目均设置有教学导航、知识分布网络、知识梳理与总结、项目实施等，方便学生学习及读者使用。本书在内容的选取及组织方面，也完全适用于以往的教学形式，可作为相关专业模拟电子技术课程的教材及参考用书。
本书由大连职业技术学院刘淑英教授任主编，负责全书的组织、统稿工作，并编写了项目1～3及附录；大连职业学院侯秉涛高级实验师和大连电子研究所高级工程师仲川任副主编，仲川参与了项目实施1的编写工作，并根据企业实际工作需求对教材的编写提出了很多建议；侯秉涛参与项目2中实验部分的编写工作，以及与本书配套的电子教学课件的制作。本书由大连职业技术学院殷建国教授主审。在编写过程中邀请了多家企业的技术人员进行论证并得到编者所在单位领导、老师的大力支持，在此一并表示感谢。
为了方便教师教学，本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案，请有此需求的教师和学生登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载，有问题时请在网站留言或与电子工业出版社联系(E-mail:hxedu@phei.com.cn)。读者也可通过该精品课网站（http://dx.dlvtc.edu.cn/jpk/dx/DZDL/index.htm）浏览和参考更多的教学资源。
由于编者水平有限，书中难免存在一些错误和不妥之处，敬请读者批评指正。编 者职业教育 继往开来（序）
自我国经济在21世纪快速发展以来，各行各业都取得了前所未有的进步。随着我国工业生产规模的扩大和经济发展水平的提高，教育行业受到了各方面的重视。尤其对高等职业教育来说，近几年在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下，高职院校以服务为宗旨、以就业为导向，开展工学结合与校企合作，进行了较大范围的专业建设和课程改革，涌现出一批示范专业和精品课程。高职教育在为区域经济建设服务的前提下，逐步加大校内生产性实训比例，引入企业参与教学过程和质量评价。在这种开放式人才培养模式下，教学以育人为目标，以掌握知识和技能为根本，克服了以学科体系进行教学的缺点和不足，为学生的顶岗实习和顺利就业创造了条件。
中国电子教育学会立足于电子行业企事业单位，为行业教育事业的改革和发展，为实施“科教兴国”战略做了许多工作。电子工业出版社作为职业教育教材出版大社，具有优秀的编辑人才队伍和丰富的职业教育教材出版经验，有义务和能力与广大的高职院校密切合作，参与创新职业教育的新方法，出版反映最新教学改革成果的新教材。中国电子教育学会经常与电子工业出版社开展交流与合作，在职业教育新的教学模式下，将共同为培养符合当今社会需要的、合格的职业技能人才而提供优质服务。
近期由电子工业出版社组织策划和编辑出版的“全国高职高专院校规划教材·精品与示范系列”，具有以下几个突出特点，特向全国的职业教育院校进行推荐。（1）本系列教材的课程研究专家和作者主要来自于教育部和各省市评审通过的多所示范院校。他们对教育部倡导的职业教育教学改革精神理解得透彻准确，并且具有多年的职业教育教学经验及工学结合、校企合作经验，能够准确地对职业教育相关专业的知识点和技能点进行横向与纵向设计，能够把握创新型教材的出版方向。（2）本系列教材的编写以多所示范院校的课程改革成果为基础，体现重点突出、实用为主、够用为度的原则，采用项目驱动的教学方式。学习任务主要以本行业工作岗位群中的典型实例提炼后进行设置，项目实例较多，应用范围较广，图片数量较大，还引入了一些经验性的公式、表格等，文字叙述浅显易懂。增强了教学过程的互动性与趣味性，对全国许多职业教育院校具有较大的适用性，同时对企业技术人员具有可参考性。（3）根据职业教育的特点，本系列教材在全国独创性地提出“职业导航、教学导航、知识分布网络、知识梳理与总结”及“封面重点知识”等内容，有利于老师选择合适的教材并有重点地开展教学过程，也有利于学生了解该教材相关的职业特点和对教材内容进行高效率的学习与总结。（4）根据每门课程的内容特点，为方便教学过程对教材配备相应的电子教学课件、习题答案与指导、教学素材资源、程序源代码、教学网站支持等立体化教学资源。
职业教育要不断进行改革，创新型教材建设是一项长期而艰巨的任务。为了使职业教育能够更好地为区域经济和企业服务，殷切希望高职高专院校的各位职教专家和老师提出建议和撰写精品教材（联系邮箱:chenjd@phei.com.cn，电话:010-88254585），共同为我国的职业教育发展尽自己的责任与义务！中国电子教育学会项目1 直流稳压电源的制作与调试教学导航
在各种电子设备、自动控制系统、电子计算机中，都需要稳定的直流电源。获得直流电的方法较多，但最为实用的方法是将电网提供的交流电通过一定的电路变换成直流电。图1-1所示的电路是一个较典型的直流稳压电源电路。图1-1 直流稳压电源电路
本项目将以这一典型电子电路为核心，学习常用的半导体元件，整流、滤波、稳压电路的组成、工作原理及分析计算等相关理论知识，通过实验和项目实施，掌握运用所学知识分析实际电路工作原理、常用仪器（万用表、示波器）使用方法，实际电路焊接（或连接）及调试方法等相关操作技能。
通过本项目的学习和实施，教师和学生要分别完成各自的任务或目标，如表1-1所示。表1-1 项目1教学导航知识分布网络
在本项目中，主要围绕直流稳压电源电路，介绍半导体二极管、三极管、复合管、场效应管的特性及主要参数，单相整流、滤波、稳压电路的工作原理及分析计算方法，同时配有相关的实验及项目实施内容，具体知识分布网络如图1-2所示。图1-2 知识分布网络项目背景知识
1.1 半导体基础
在自然界中，所有物质按其导电能力的强弱可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电能力特别强的物质称为导体，如银、铜、铝等金属；导电能力非常差或几乎不导电的物质称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等，这些材料在电力系统中得到了广泛应用。还有一些物质，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，称为半导体。常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓及金属的氧化物和硫化物等。1.1.1 半导体的特性及结构
1．半导体的特性
半导体之所以得到广泛应用，是因为它具有一些独特的性质。
1）热敏性
半导体对温度很敏感，其电阻率随着温度的升高而显著减小。例如纯锗，温度每升高10℃它的电阻率就会减少到原来的一半左右。尽管该特性对半导体器件的工作性能有不利影响，但是由于半导体的电阻率对温度变化反应灵敏，而且大都具有负的电阻温度系数，所以人们利用这一特性制成了各种自动控制装置中常用的热敏电阻传感器和能迅速测量物体温度变化的半导体点温计等。
2）光敏性
半导体对光照很敏感，光照射时，其电阻值会显著减小。例如硫化镉半导体薄膜，在没有光照射时，电阻高达几十兆欧；有光照射时，电阻可降到几十千欧，相差上千倍。所以人们利用这一特性制成了光敏电阻器、光电二极管、光电三极管及太阳能电池等。
3）杂敏性
半导体对杂质很敏感，在纯净的半导体中掺入微量杂质，可以显著改变它的导电能力。例如，在纯硅中掺入亿分之一的硼，其导电能力可以增加两万倍以上。所以人们利用这一特性制成了不同性能、不同用途的半导体器件，如二极管、三极管、晶闸管、场效应管、各种集成电路及可以发出红、绿、黄等光线的形形色色的半导体发光器件。
2．半导体的结构
自然界的一切物质都是由原子组成的，而原子又是由一个带正电的原子核与若干个带负电的电子组成的。电子分层围绕原子核不停地旋转，其中内层的电子受原子核的吸引力较大，外层的电子受原子核的吸引力较小。因此，外层的电子如果获得外来的能量，就容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子。对于半导体材料，其价电子数为4个，其原子的外层电子既不像金属那样容易挣脱出来，也不像绝缘体那样被原子核紧紧束缚住。最常见的半导体材料为硅和锗，它们的结构如图1-3所示。图1-3 硅和锗原子结构平面示意图
由图1-3可见，每个原子的最外层都有4个价电子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚，还与周围相邻的4个原子发生联系，这些价电子，在围绕其自身的原子核运动的同时还常出现在相邻原子所属的轨道上。相邻的原子通过共用价电子而连接在一起，如图1-4所示。这种相邻原子共用价电子形成的束缚作用称为共价键。图1-4 硅单晶的共价键平面模型1.1.2 半导体分类
1．本征半导体
纯净的不含任何杂质的半导体称为本征半导体。目前最常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）。硅和锗都是四价元素，原子之间以共价键的形式结合，在没有外界因素影响时，最外层的电子被束缚在共价键内，没有自由移动的电子，所以不导电。当外界因素发生变化，如光照或温度变化时，共价键中的少数价电子因受热而获得能量，摆脱原子核的束缚，从共价键中挣脱出来，成为自由电子。与此同时，失去价电子的硅（或锗）原子，在该共价键上留下了相同数量的空位，这个空位称为空穴，这种现象称为本征激发。在本征半导体中，自由电子与空穴总是成对出现，称其为自由电子-空穴对。自由电子带负电荷，空穴带正电荷。由于它们都是携带电荷的粒子，因此称为载流子。
在没有外加电场作用时，自由电子和空穴的运动是杂乱无章的，不会形成电流。当半导体两端加上外电场时，半导体中将会出现两部分电流：一部分是自由电子在外电场作用下逆电场方向运动形成的电子电流；另一部分是空穴在外电场作用下顺电场方向运动形成的空穴电流。由于自由电子和空穴所带的电荷极性相反，它们的运动方向也是相反的，而形成的电流方向则是一致的，即流过外电路的电流等于两者之和。温度越高，本征激发产生的自由电子-空穴对越多，即载流子数目越多，产生的电流越大。
在本征半导体中，如果自由电子和空穴相遇，则两种载流子一起消失，这个过程称为复合过程。
2．杂质半导体
在本征半导体中，如果掺入某些微量有用元素，就形成了杂质半导体，杂质半导体有P型半导体和N型半导体两种。
1）P型（空穴型）半导体
在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的三价元素硼，则掺入的硼原子取代了某处硅（或锗）原子的位置，硼原子有3个价电子，只能与相邻的3个硅（或锗）原子的价电子组成共价键，而与相邻的第4个硅（或锗）原子的价电子就没有价电子与其“共有”，这个键因缺少一个自由电子而形成了一个空穴，如图1-5所示。这样，掺入硼杂质后，半导体中空穴数量多于自由电子，称空穴为多数载流子，简称多子，自由电子为少数载流子，简称少子。这种半导体主要靠空穴导电，所以称为空穴型半导体，简称为P型半导体。三价的硼原子接受一个价电子进入共价键后都带一个负电荷，因此P型半导体呈电中性。图1-5 P型半导体
2）N型（电子型）半导体
如果在本征硅（或锗）中掺入微量的五价元素磷，则掺入的磷原子取代了某处硅（或锗）原子的位置，磷原子有5个价电子，其中4个将分别与相邻硅（或锗）原子的价电子组成共价键，多余一个价电子受磷原子核束缚力较弱，很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子，如图1-6所示。半导体中自由电子的数量相对较多，称为多数载流子，简称多子，空穴数量相对较少，称为少数载流子，简称少子。这种半导体主要靠自由电子导电，所以称为电子型半导体，或称为N型半导体。五价的磷原子失去一个价电子后都带一个正电荷，因此N型半导体呈电中性。图1-6 N型半导体1.1.3 PN结的特性
1．PN结的形成过程
当P型半导体和N型半导体结合在一起后，二侧半导体之间载流子浓度存在着明显的差异，P区空穴多、自由电子少；N区自由电子多、空穴少。交界面两侧同类型载流子因浓度差而产生运动，这种由浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动，随着扩散的进行，交界面留下不能移动的正负杂质离子，由此形成空间电荷区，空间电荷区将产生内电场。
内电场形成后，一方面，其电场力会阻碍多数载流子的扩散运动；另一方面，其电场力将推动少数载流子运动，这种少数载流子在内电场作用下产生的运动称为漂移运动。
扩散运动和漂移运动既互相联系又互相矛盾。在开始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散运动占优势，随着扩散运动的进行，空间电荷区逐渐加宽，内电场逐步加强，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动则逐渐增强，当漂移运动和扩散运动处于动态平衡状态时，空间电荷区不再发生变化，形成了具有一定宽度的空间电荷区，称为PN结。PN结又称为“阻挡层”或“耗尽层”。
2．PN结的特性
1）外加正向电压（PN结正向偏置）
在图1-7（a）中，P区接电源正极，N区接电源负极，称为正向偏置。此时在外电场作用下，内电场被削弱，耗尽层变窄，载流子的扩散大于漂移，多数载流子的扩散电流能顺利地通过PN结形成回路的正向电流I，正向电流较大，PN结的正向电阻很小，PN结为正向F导通状态。图1-7 PN结的单向导电性
2）外加反向电压（PN结反向偏置）
在图1-7（b）中，P区接电源负极，N区接电源正极，称为反向偏置。此时在外电场的作用下，内电场增强，耗尽层变宽，载流子的扩散难以进行，造成漂移大于扩散，多数载流子受阻，两区的少数载流子在内电场作用下漂移过PN结形成反向电流I。由于在室温下少数R载流子的浓度很低，所以反向电流极小，PN结的反向电阻很大，PN结为反向截止状态。
另外，由于少数载流子是由激发产生的，在一定温度下，反向电流不仅很小，而且基本不因外加反向电压而变化，故称为反向饱和电流，并用I表示。S
综上所述，外加正向电压时，PN结的正向电阻很小，正向电流IF较大，是多数载流子的扩散运动形成的，此时PN结正向导通；外加反向电压时，PN结的反向电阻很小，反向电流I很小，是少数载流子S的漂移运动形成的，此时PN结反向截止。PN结的这种特性称为单向导电性。1.2 半导体二极管1.2.1 二极管的结构及伏安特性
1．二极管的结构和符号
从PN结的P区和N区分别引出引线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装，就构成了最简单的二极管。从二极管P区引出的外引线称为二极管的阳极或正极，从二极管N区引出的外引线称为二极管的阴极或负极。二极管的结构和图形符号如图1-8所示。图1-8 二极管的结构和图形符号
二极管有许多种类型。从工艺上分，有点接触型二极管和面接触型二极管；从材料上分，有硅二极管和锗二极管；从用途上分，有整流管、检波二极管、稳压二极管、光电二极管和开关二极管等。
2．二极管的伏安特性
流过电子器件的电流I与其两端电压U之间关系的特性叫伏安特性。
1）PN结的伏安特性方程
PN结两端的电压U与流过PN结的电流I之间的关系可用式（1-1）表示：式中，I称为PN结的反向饱和电流，U称为温度的电压当量，常温ST下U ≈ 26 mV。T
由式（1-1）可见，当U=0时，I=0；当PN结正偏，且U>>U时，IT随U按指数规律增大；当PN结反偏时，则I≈-I，其大小与外电压U无S关。
2）二极管的伏安特性
因为二极管的核心是PN结，所以二极管的伏安特性与式（1-1）基本相同。但是由于存在引线的接触电阻、半导体的体电阻和表面漏电流等因素，实际的二极管特性与式（1-1）略有差异。实际二极管的伏安特性曲线如图1-9所示。为分析方便，通常将特性曲线分为三部分：正向特性、反向特性、反向击穿特性。（1）正向特性
当外加正向电压小于某一数值（称为死区电压）时，二极管正向电流I很小，几乎为零，该段称为死区。死区电压的大小与二极管的F材料有关，通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5 V，锗材料二极管的死区电压约为0.1 V。图1-9 二极管伏安特性曲线
当外加正向电压超过死区电压后，随外加电压的增加，正向电流按指数规律明显增大，当二极管完全导通后，正向电压基本维持不变，称为二极管正向导通压降U。一般硅管的U为0.6～0.7 V，通常取FF0.7 V，锗管的U为0.2～0.3 V，通常取0.3 V。F（2）反向特性
当二极管承受反向电压时，外电场与内电场方向一致，扩散运动基本停止，只有少数载流子做漂移运动，形成极小的反向电流，称为反向饱和电流，这时二极管反向截止。但反向电路对温度的变化非常敏感，温度升高，反向电流明显增大，通常温度每升高10℃，其反向电流约增加一倍。（3）反向击穿特性
当反向电压增大到某一数值时，反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称为二极管的反向击穿。击穿时对应的电压称为反向击穿电压。
3．温度对二极管性能的影响
由于半导体的导电性能与温度有关，所以二极管的伏安特性也随温度的变化而变化。在同一正向电流下，随着温度的升高，二极管的正向压降反而减小，即PN结具有负的温度特性，通常当温度升高1℃时，硅和锗二极管的正向压降将减小2 mV左右。在同一反向电流下，由于激发形成的少数载流子反向饱和电流I随着温度的升高而急S剧增大。通常半导体的温度每升高10℃时其反向电流I约增加一倍。S另外，当温度升高时，二极管的反向击穿电压U将有所降低。BR1.2.2 二极管的主要参数
1．最大整流电流IF
I指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流值，用I表FF示。工作时，管子通过的电流不应超过这个数值，否则将导致管子因过热而损坏。
2．最大反向工作电压URM
U指允许加在二极管两端的反向电压最大值。通常U为反向RMRM击穿电压的1/2～2/3，以确保二极管安全工作。
除上述参数外，二极管的参数还有结电容、正向压降等，实际应用时，可查阅半导体器件手册。1.2.3 特殊二极管
1．稳压二极管
稳压二极管是利用特殊工艺制造的面接触型硅二极管，它与电阻器配合，在电路中起稳压作用。
1）稳压管的伏安特性
稳压二极管的特性曲线及图形符号如图1-10所示。从特性曲线可以看到，稳压管正向偏压时，其特性与普通二极管相似；但反向击穿特性很陡，稳压管通常工作在反向击穿区，反向击穿后，反向电流在很大范围内变化时，稳压管两端电压变化很小，因此具有稳压性能。图1-10 稳压二极管的伏安特性曲线及图形符号
2）稳压管的主要参数（1）稳定电压U：当稳压管通过规定的测试电流时管子两端的Dz电压。由于制造工艺的原因，同一型号的管子稳定电路有一定的分散性。目前常见的稳压管稳压值分布在几伏至几百伏。（2）稳定电流I：稳压管正常工作时的参考电流值。稳压管的工Dz作电流越大，稳压效果越好，实际应用时只要工作电流不超过最大工作电流I，均可正常工作。Dzmax（3）动态电阻RDz
稳压管端电压的变化量ΔU与对应电流变化量ΔI之比称为动态DzDz电阻。动态电阻越小，稳压效果越好。
2．发光二极管
发光二极管是一种将电能直接转换成光能的固体器件，简称LED（Light Emitting Diode），图形符号如图1-11所示。其基本结构是一个PN结，采用砷化镓、磷化镓等化合物半导体材料制造而成，它的伏安特性与普通二极管的伏安特性相似，但由于材料特性，其正向导通电压较大，约为1～2 V，管子正向导通时会发光。图1-11 发光二极管图形符号
发光二极管由于工作电压低、工作电流小，且体积小、可靠性高、耗电省、寿命长，所以广泛用于信号指示等电路中。
3．光电二极管
光电二极管又称光敏二极管，它是一种将光信号转换为电信号的器件。光电二极管的基本结构也是一个PN结，但管壳上有一个窗口，使光线可以照射到PN结上。
光电二极管工作在反向偏置状态下。无光照时，与普通二极管一样，反向电流很小，称为暗电流；当有光照时，其反向电流随光照强度的增加而增加，称为光电流。图1-12所示是光电二极管的图形符号，图1-13是它的伏安特性曲线。图1-12 光电二极管图形符号图1-13 光电二极管伏安特性曲线
光电二极管作为光电器件，广泛应用于光的测量和光电自动控制系统，如光纤通信中的光接收机、电视机和家庭音响的遥控接收都离不开光电二极管。1.3 半导体三极管
半导体三极管又称晶体三极管，简称三极管或晶体管。由于参与管子导电的有空穴和自由电子两种载流子，故又称为双极型晶体管。1.3.1 三极管的结构和类型
三极管的内部结构是两个PN结，这两个PN结是由三个杂质半导体区域构成的。根据三个杂质半导体区域排列的方式不同，可分为NPN型和PNP型两种，其结构和图形符号分别如图1-14和图1-15所示，其中位于中间的一层半导体区称为基区，基区很薄，基区的一侧半导体区专门用来发射载流子，称为发射区；另一侧专门用来收集载流子，称为集电区。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。图1-14 NPN型三极管结构及图形符号图1-15 PNP型三极管结构及图形符号
从三个区引出三个电极：由基区引出的电极称为基极，用字母b表示；由发射区引出的电极称为发射极，用字母e表示；由集电区引出的电极称为集电极，用字母c表示。三极具有放大作用的内部条件为：发射区掺杂浓度要高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结的面积较大。1.3.2 三极管的电流分配和放大作用
三极管具有放大作用的外部条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。下面以NPN型三极管为例加以讨论，所得结论对于PNP型三极管同样适用。
1．三极管内部载流子的运动规律
1）发射区向基区发射电子
由图1-16可知，电源U经过电阻R加在发射结上，发射结正bbb偏，发射区的多数载流子——自由电子不断地越过发射结而进入基区，形成发射极电流I。同时，基区多数载流子也向发射区扩散，但由于e基区很薄，可以不考虑这个电流，因此，可以认为三极管发射结电流主要是电子流。图1-16 三极管内部载流子运动规律
2）载流子在基区的扩散与复合
电子进入基区后，靠近发射结的地方较密集，形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流向集电结扩散。在扩散过程中，有很小一部分电子与基区的空穴复合，形成复合电子流I。bn
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而形成集电结主电流I。另外，集电区的少数载流子——空穴也会cn产生漂移运动，流向基区，形成反向饱和电流I，其数值很小，但cbo对温度非常敏感。
2．三极管的电流分配关系
由于三极管基区的杂质浓度很低，且很薄，这就减小了电子和空穴复合的机会，所以从发射区注入基区的电子只有很小一部分在基区复合掉，绝大部分到达集电区。即构成发射极电流I的两部分中，Iebn很小，I较大，二者的比值用表示，则有：cn式中，表示三极管的电流放大能力，称为直流电流放大系数。一旦管子制成，这种比例关系也就确定了。
对照图1-16，并结合式（1-2），各极电流满足下列分配关系：
3．三极管的电流放大作用
在图1-17所示的放大电路中，若在基极输入端接入一个小的输入信号电压ΔU，则U=V+ΔU，由于发射结两端电压的变化引起了基IIbbI极电流的变化，集电极电流也会发生相应的变化，它们的变化量分别用ΔI和ΔI表示。ΔI和ΔI的比值称为共发射极交流电流放大系数，用bccbβ 表示。
β 是表征三极管电流放大能力的参数，一般从几十到几百，所以ΔI>>ΔI。这种以较小的输入电流变化控制较大的输出电流变化的作cb用是三极管的电流放大作用。图1-17 共发射极放大电路
为了将电流放大作用转化成电压放大作用，在集电极回路接入集电极负载电阻器R，由图1-17可见，ΔI在R上产生的电压变化量为cccΔU=−ΔIR，管子集电极和发射极之间的变化量为ΔU=−ΔIR，只Rccccecc要电阻器R选择合适，ΔU的变化量远大于输入信号ΔU的变化量，ccei在共发射极电路中，ΔU就是ΔU，这样ΔU比输入电压ΔU大很多倍，ceooi这就是电压放大作用。1.3.3 三极管的特性曲线
由于三极管有三个电极，因而在应用中必然由某个电极构成输入和输出的公共端，按其公共端的不同，分别有共射、共基、共集组态，图1-18所示为这三种组态。图1-18 三极管电路的三种组态
三极管各电极间电压与电流之间的关系曲线称为三极管的特性曲线。它们分为输入特性曲线和输出特性曲线，下面以NPN型硅管为例，讨论共射电路的特性曲线。
1．输入特性曲线
输入特性指当集电极与发射极之间电压U为常数时，基极电流Iceb与基极、发射极之间电压U之间的关系，即：be
图1-19给出了某三极管的输入特性曲线，下面分两种情况进行讨论。（1）U =0时的输入特性（图1-19中曲线①）。当U=0时，相当cece于集电极和发射极间短路，三极管等效成两个二极管并联，其特性类似于二极管的正向特性，也是非线性的，也有一段死区电压。（2）U≥1 V时的输入特性（图1-19中曲线②）。当U>0时，曲cece线向右平移，在U 从0增加到1 V区间，曲线右移明显；当U大于1 ceceV后，随着U的增加，曲线右移很少（基本不变），所以通常只画出ceU≥1 V时对应的一条曲线。ce图1-19 三极管的输入特性曲线
2．输出特性曲线
输出特性曲线指当三极管基极电流I为常数时，集电极电流I与bc集电极、发射极间电压U之间的关系，即：ce
三极管的输出特性曲线如图1-20所示，它是一个曲线族，当i取b值不同时，就有不同的输出特性曲线。根据三极管的工作状态不同，输出特性曲线分为三个区域，即截止区、放大区和饱和区。图1-20 三极管的输出特性曲线
1）截止区
一般上把i=0对应的特性曲线以下的区域称为截止区。这时，bI=I≈0。集电极到发射极只有微小的电流，称其为穿透电流。此时cceoU低于死区电压，发射结和集电结都处于反向偏置，三极管呈截止be状态。
2）放大区
曲线平坦的区域为放大区。在该区域内i不随U变化，呈现恒流cce特性，但i大小受i的控制，即i=βi。此时发射结正向偏置，集电结cbcb反向偏置，三极管呈放大状态。
3）饱和区
输出特性曲线上升部分称为饱和区，此时U≤1 V，三极管饱和ce时的U值称为饱和压降，用U表示。因为U值很小，三极管的cecescesc、e两极之间接近短路，所以此时发射结和集电结都正偏，三极管呈饱和状态。1.3.4 三极管的主要参数
三极管的参数是用来表示三极管的性能和极限使用条件的物理量，是正确选用和使用三极管的依据。三极管的参数很多，这里只介绍几个主要参数。
1．电流放大系数
电流放大系数是表征三极管电流放大能力的参数，包括交流电流放大系数β 和直流放大系数。交流电流放大系数β 是：集电极电压U为定值时，集电极电流变化量ΔI与基极电流变化量ΔI之比，即：cecb
直流电流放大系数是：集电极-发射极电压U一定的条件下，ce由基极直流电流I所引起的集电极直流电流与基极电流之比，即b
β 和含义不同，但通常在输出特性线性较好的情况下，两个数值差别很小，一般不严格区分。
2．极间反向电流
1）集电极－基极反向饱和电流Icbo
I是当三极管发射极开路而集电结处于反向偏置时的集电极电cbo流值。它是由于集电结处于反向偏置状态，集电区中和基区中少数载流子的漂移所形成的电流，I越小越好。cbo
2）集电极－发射极反向饱和电流Iceo
I是当三极管基极开路，且c、e间加上一定电压时的集电极电ceo流，它是I的（1+β ）倍。由于I比I大得多，容易测量，所以通cboceocbo常把I作为判断管子质量的重要依据。ceo
I和I受温度影响都很大。当温度升高时，I增加很快，I增ceocbocboceo加更快，I也相应地增加，因此三极管的温度稳定性较差。I越大，ccboβ 越高的管子，其稳定性越差。因此在选用三极管时，要求I尽可能cbo小些，而β 以不超过100为宜。硅管的稳定性胜于锗管，所以在温度变化较大的工作环境中应该选用硅管。
3．极限参数
1）集电极最大允许电流Icm
I指三极管集电极允许的最大电流，在使用中，若I超过一定数cmc值，β 值下降，将β 下降到正常值的2/3时所对应的I值记为I，当ccmI>I时，管子性能将显著变差，放大能力减弱。ccm
2）集电极-发射极间反向击穿电压U（BR）ceo
U是基极开路时，集电极与发射极之间的最大允许电压。（BR）ceo使用时不能超过此值，否则将使管子性能变差，甚至损坏。
3）集电极最大允许耗散功率Pcm
P表示集电结上允许损耗功率的最大值。当集电极电流流过集cm电极时，产生的功耗使结温升高，结温太高会使三极管烧毁，因此规定P 将两个或两个以上的三极管按一定连接方式组成的一个三端子器件叫复合管。连接方法如图1-22所示，在形成复合管时要注意以下几点。
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