三极管基础

具体的原理就不说了, N型和P型都是通过硅和锗参杂不同的元素带来的电子富余或缺少从而产生内在的电动势, 这里说的是如何帮助记忆.

半导体类型

P型半导体, p-type Semiconductor, p-type 这个名称代表的是 the positive charge of a hole, 知道这个就很好记忆了
N型半导体, n-type Semiconductor, n-type 这个名称来自于 the negative charge of the electron

三极管类型

PNP型三极管: 结构两端是P型, 中间是N型的三极管, 这种三极管中间是电子过剩的N型, 所以工作在放大状态时电子往外, 对应的电流方向是从两端往中间, 所以电路图中的标记为箭头朝里, 通过这个就很容易记忆了
NPN型三极管: 结构两端是N型, 中间是P型的三极管, 这种三极管中间空穴, 两端电子过剩, 所以工作在放大状态时电子往内, 对应的电流朝外, 所以电路图中的标记为箭头朝外

三极管的主要参数

了解三极管的四个极限参数：Icm, Bvceo, Pcm及fT即可满足95%以上的使用需要

Icm 是集电极最大允许电流，三极管工作时，当它的集电极电流超过一定数值时，他的电流放大系数β将下降。为此规定三级电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为Icm。所以在使用中当集电极电流Ic超过Icm时不至于损坏三级管，但会使β值减小，影响电路的工作性能；
Bvceo 是三级管基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。如果在使用中加载集电极与发射极之间的电压超过这个数值时，将可能使三极管产生很大的集电电流，这种现象叫击穿。三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降；
Pcm 是集电极最大允许耗散功率。三极管在工作是，集电极电流集电在集电结上会产生热量而使三极管发热。若耗散功率过大，三极管将烧坏。在使用中如果三极管在大于Pcm下长时间工作，将会损坏三极管。需要注意的是大功率的三极管给出的最大允许耗散功率都是在加有一定规格散热器情况下的参数。使用中一定要注意这一点。
特征频率 fT 随着工作频率的升高，三极管的放大能力将会下降，对应β=1时的频率fT叫作三极管的特征频率

小功率三极管在电子电路的应用最多。主要用作小信号的放大、控制或振荡器。选用三极管时首先要搞清楚电子电路的工作频率大概是多少。如中波收音机的振荡器的最高频率是2MHz左右；而调频收音机的最高震荡频率为120MHz左右；电视机中 VHF频段的最高振荡率为250MHz左右：UHF频段的最高振荡率接近1000MHz.因此工程设计中一般要求三极管的fT大于3倍的实际工作频率。所以可按照此要求来选择三极管的特征频率fT。由于硅材料高频三极管的fT一般不低于50KHz，所以在音频电子电路中使用这类管子可不考虑fT这个参数。

小功率三极管Bvceo的选择可以根据电路的电源电压来决定，一般情况下只要三极管的Bvceo大于电路中电源的最高电压即可。当三极管的负载是感性负载是，如变压器、线圈等时Bvceo数值的选择要慎重，感性负载上的感应电压可能达到电源电压的2-3倍（如节能灯中的升压三极管）。一般小功率三极管的Bvceo都不低于15V，所以在无电感元件的低电压电路中也不用考虑这个参数。

一般小功率三极管的Icm在30-50mA之间，对于小信号电路一般可以不予以考虑。但对于驱动继电器及推动大功率音箱的管子要认真计算一下。当然首先要了解继电器的吸合电流是多少毫安，一次来确定三极管的Icm

当我们估算了电路中三极管的工作电流(即集电极电流)，有知道了三极管电集到发射极之后的电压后，就可以根据P = U * I来计算三极管的集电极最大允许耗散功率Pcm。

国产及国外产的小功率三极管的型号极多，它们的参数有一部分是相同的，有一部分是不同的。只要你根据以上分析的使用条件，本着“大能代小”的原则（即 Bvceo 高的三极管可以代替Bvceo低的三极管: Icm大的三极管可以代替Icm小的三极管等), 就可以对三极管应用自如了。

对于大功率三极管，只要不是高频发射电路，我们都不必考虑三极管的特征频率fT。对于三极管的集电极-发射极反向击穿电压 Bvceo 这个极限参数的考虑与小功率三极管也是一样的。对于集电极最大允许电流 Icm 的选择主要也是根据三极管所带的负载情况而计算的，三极管的集电极最大允许耗散功率 Pcm 是大功率三极管重点考虑的问题，需要注意的是大功率三极管必须有良好的散热器并考虑它的安装条件。

三极管的选择

三极管主要参数的选择

三极管主要参数的选择一般是指特征频率, 噪音和输出功率的选择

特征频率fT的选择, 在设计和制作电子电路是，对高频放大、中频放大、振荡器等电路中的三极管，宜选用极间电容较小的三极管，并应使其特征频率 Fr 为工作频率的3 - 10倍。如制作无线话筒就应选特征频率大于600MHz的三极管9018等。
β值(Hfe)的选择, 在选用三极管时，一般希望β值选大一点，但也并不是越大越好。β值太大，容易引起自激振荡（自生干扰信号），此外一般β值高的管子工作都不稳定，受温度影响大。通常，硅管β值选在40-150，锗管β值选在40-80为适合。对整个电子产品的电路而言，还应该从各级的配合来选择β值。例如，在音频放大电路中，如果前级用值较低，那么后级就可以用β值较低的管子。反之，若前级的管子β值低，那么后级则用β值高的。对称电路，如未极乙类推挽功率放大电路及双稳态、无稳态等开关电路、需要选用两只β值和Iceo值尽可能相同的三极管，否则就会出现信号失真。
噪声和输出功率的选择。在制作低频放大器时，主要考虑三极管的噪声和输出功率等参数。宜选用穿透电流 Iceo 较小的管子，因为 Iceo 越小对放大器的温度稳定性越好。在低放电路中，如果采用中，小功率互补推挽对管，其耗散功率宜小于或等于1W，最大极电极电流宜小于或等于1.5A,最高反向电压为50-300V.

型号选择

应根据电路的实际需要选择三极管的类型，即三极管在电路中的作用应与所选三极管的功能相吻合。

三极管的种类很多，分类的方法也不同，一般按半导体导电特性分为NPN型与PNP型两大类；按其在电路中的作用分为放大管和开关管等。各种三极管在电路中的作用如下：

低频小功率三极管一般工作在小信号状态，主要用于各种电子设备的低频放大，输出功率小于1W的功率放大器；
高频小功率三极管主要应用于工作频率大于3MHz、功率小于1W的高频率振荡及放大电路；
低频大功率三极管主要用于特征频率Fr在3MHz以下、功率大于1W的低频功率放大电路中，也可用于大电流输出稳压电源中做调整管，有时在低速大功率开关电路中也用到它；
高频大功率三极管主要应用于特征频率Fr大于3MHz、功率小于1W的高频振荡及放大电路；
低频大功率三极管主要用于特征频率Fr在3MHz以下、功率大于1W的低频功率放大电路中，也可用于大电流输出稳压电源中做调整管，有时在低速大功率开关电路中也用到它；
高频大功率三极管主要应用于特征频率Fr大于3MHz、功率大于1W的电路中，可作功率驱动、放大，也可用于低频功率放大或开关稳压电路。

常见的三极管型号有901X, 2SC945/2SA733、2SC1815/2SA1015\2N5401/2N551\S8550和8050三极管等型号，选用时应根据应用电路的具体要求而定。后级功率放大电路中使用的互补推挽对管，应选用大电流、大功率、低噪音晶体管，其耗散功率为100-200W。常用的大功率互补对管SC2922/2SA1216\2SC3280/2SA1301\2SC3281/2SA1302\2N3055/MJ2955等型号。

常见三极管的使用场景

9011: NPN Ic = 30mA, 50V, 0.4W, 370MHZ
9012: PNP, 低频放大 50V 0.5A 0.625W 对管 9013
9013: NPN, Ic = 500mA, fT = 150 ~ ? ~ ? MHz, 中功率, 低频, 能推动普通音频输出的中功率放大
9014: NPN, Ic = 100mA, fT = 150 ~ ? ~ ? MHz, 0.4W小功率, 低频, 低噪放大对管 9015
9015: PNP 低噪放大 50V 0.1A 0.4W 150MHZ 对管 9014
9018: NPN, Ic = 50mA, fT = ? ~ 620 ~ 1100 MHz, 0.4W 小功率, 高频, 小电流低噪音
8050: NPN, Ic = 1000~1500mA, fT = ?, 高频放大, 速度慢一些, 1W中功率管, 小功率放大电路中配对管, 小电子产品, 高频电路和电话中常见对管 8550
8550: PNP, Ic = 1000~1500mA, fT = ?, 高频放大, 速度慢一些, 1W中功率管, 对管 8050
2N2222/2N2219: NPN, 40V, 500-800mA, 250MHz, 0.5W, 一般用途高频小功率放大或开关管, 对管2N2907/2N2907A. 相似型号为2N2219, 2N2219A, 2N2219AL,2N2222AUB, SD2222A, SD2222AF, SQ2222A,SQ2222AF, 2N5582, 2N6989, 2N6990. general purpose low-power amplifying or switching applications. It is designed for low to medium current, low power, medium voltage, and can operate at moderately high speeds
2N2907/2N2905/2N2906: PNP, 开关管, 60V 600mA 0.6W, 200MHz, 对管2N2222, 相似型号为 2N2905, 2N2905A, 2N2905AL, 2N2907, 2N2907A,2N2907AUB, SD2907A, SD2907AF, SQ2907A,SQ2907AF, 2N3486, 2N3486A, 2N6987, 2N6989
2N3055: NPN, 功率放大, 100V, 15A 115W 对管 MJ2955
2N3440: NPN 视放开关 450V 1A 1W 15MHZ 对管 2N6609
2N3773 NPN 音频功放开关 160V 16A 50W
2N3904: NPN 通用 60V 0.2A
2N3906: PNP, Ic = 200mA, fT = ? ~ 300 ~ ? MHz, 小功率管, 速度比较快, 延时特别少, 最大通过的电流是在200mA, It is a 200 mA, 40 V, 625 mW transistor with a transition frequency of 300 MHz,[4] with a minimal beta, or current gain, of 100 at a collector current of 10 mA. It is used in a variety of analog amplification and switching applications. The 2N3904 is used very frequently in hobby electronics projects, including home-made ham radios, code-practice oscillators and as an interfacing device for microcontrollers.
2N5551: NPN, Ic = 600mA, fT = 100 ~ 300 ~ ? MHz, VCEO=160V, 0.625W, 高反压三极管, 主要用途是1)做高压开关管, 2)做中功率功放, 3)做视频放大器对管 2N5401
2N5401: PNP 视频放大 160V 0.6A 0.625W 100MHZ 对管 2N5551
2N5685: NPN 音频功放开关 60V 50A 300W
2N6277: NPN 功放开关 180V 50A 250W
2N6678: NPN 音频功放开关 650V 15A 175W 15MHZ
2N6718: NPN 音频功放开关 100V 2A 2W
BC184: NPN, VCEO=30V, Ic = 500mA, ICBO=<15nA, 通用小信号放大
BC550: NPN, VCEO=45V, Ic = 100mA, ICBO=<15nA, 通用小信号放大
BC560: PNP, VCEO=-45V, Ic = -100mA, ICBO=<15nA, 通用小信号放大
MMBTA63, LMBTA63, SMBTA63: PNP, Darlington, Ic = -500mA, fT = 125 ~ ? ~ ? MHz, VCEO=-30V, hFE=5k~10k
MPSA64, MMBTA64, LMBTA64, SMBTA64: PNP, Darlington, VCEO=-30V, Ic = -100mA, hFE=10k~20k,
MPSA14, KSP14: NPN, Darlington, Ic在0.1~100mA之间hFE为1万至4万, 80mA处达到最大.hFE随温度上升明显升高, 低噪音微小信号放大
KSP13: NPN, Darlington, Ic = 500mA, fT = 125 ~ ? ~ ? MHz, VCEO=30V, hFE=5k~10k
MPSA18: NPN, ICBO=<15nA, 低噪音微小信号放大
MPSA92: PNP, VCEO=-300V, Ic = -30mA, 0.625W, 高压小信号, 功放, 电话视频放大对管 MPSA42
MPSA42: NPN, VCEO=300V, Ic = 30mA, 高压小信号, 电话视频放大, 功放对管 MPSA92
MPS2222A: NPN 高频放大 75V 0.6A 0.625W 300MHZ
FMMT734: PNP, Darlington, Ic = -800mA, fT = 140 ~ ? ~ ? MHz, VCEO=-100V, hFE=20k~60k, 高负压高电流大放大倍数达林顿管, 室温下Ic在1~100mA间能保持7.5万的hFE. hFE随温度上升明显升高
FMMT634: NPN, Darlington
3DA87A: NPN 视频放大 100V 0.1A 1W
3DG6B: NPN 通用 20V 0.02A 0.1W 150MHZ
3DG6C: NPN 通用 25V 0.02A 0.1W 250MHZ
3DG6D: NPN 通用 30V 0.02A 0.1W 150MHZ
3DK2B: NPN 开关 30V 0.03A 0.2W
3DD15D: NPN 电源开关 300V 5A 50W
3DD102C: NPN 电源开关 300V 5A 50W
D633/2SD633/2SD634/2SD635: NPN 音频功放开关 600-100V 7A 40W 达林顿
B772/2SD772: PNP 音频功放开关 40V 3A 10W, 40-100MHz, 对管 B882/D882
D880: NPN 3A 60V 30-40W, 3MHz, 高速开关电路,充电器,应急灯,电动玩具电路等
D882/2SD882: NPN 中功率管, 40V 3A 10W, 50MHz, 用于音频功率放大, 小电流电压调节, 对管B772
D998: BCE NPN 音频功放开关 120V 10A 80W

三极管的使用

三极管偏置电压

由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管), 基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管常取0.7v), 当基极与发射极之间的电压小于0.7v时, 基极电流就可以认为是0.
实际中要放大的信号往往远比0.7v要小, 如果不加偏置的话, 这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7v时，基极电流都是0)
事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流, 上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻), 那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时, 小信号就会导致基极电流的变化, 而基极电流的变化, 就会被放大并在集电极上输出
输出信号范围的要求, 如果没有加偏置, 那么只有对那些正方向的电流信号放大, 而对反方向的电流信号无效, 因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了. 加上偏置让集电极有一定的电流, 当输入的基极电流变小时, 集电极电流就可以减小; 当输入的基极电流增大时, 集电极电流就增大. 这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了.

附录

MPSA系列小信号三极管

参考

三极管偏置放大原理 http://www.360doc.com/content/17/1219/07/908538_714389670.shtml
三极管偏置放大原理 http://www.elecfans.com/analog/201909091068159.html
三极管固定式偏置电路 https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%89%E6%9E%81%E7%AE%A1%E5%9B%BA%E5%AE%9A%E5%BC%8F%E5%81%8F%E7%BD%AE%E7%94%B5%E8%B7%AF