专题3 半导体三极管（讲义）-山东省（春季高考）电子技术类《模拟电子基础及应用》考纲讲练测

编写说明：本专辑为山东省（春季高考）电子技术类《模拟电子基础及应用考纲讲练测》，严格依据山东省春季高考考试大纲（专业课）电子技术类考试范围及要求编写，精准对标考纲，兼顾考点覆盖与实战应用。每套讲练测提供讲义、课件、练习三大配套教学文件，贯穿九大核心环节：考点解读、思维导图、知识梳理、背诵环节、常考题、高考真题、课堂练习、课堂小结及课后测验，形成“讲-练-测-评”闭环式教学与复习逻辑，助力考生夯实基础、突破重难点。 山东省电子技术类 《模拟电子基础及应用考纲讲练测》 专题3 半导体三极管 讲义 [考点解读] 1．理解三极管的基本结构、电流放大作用、伏安特性。 [思维导图] [知识梳理] 1 三极管的基本结构 （1）三极管的结构 半导体三极管又称晶体三极管，是电子电路中最基本的半导体器件之一。三极管由两个PN结组成，分为三个区域：发射区、基区、集电区，从三个区域分别引出三个电极：发射极（e）、基极（b）、集电极（c）。 （2）三极管的结构特点 三极管内部三个区的结构特点如下： ① 基区：位于中间，很薄（几微米到几十微米），掺杂浓度很低。 ② 发射区：掺杂浓度最高，用于发射载流子。 ③ 集电区：体积最大、面积最大，掺杂浓度较小，用于收集载流子。 （3）三极管的类型 三极管有两种类型： ① NPN型三极管：由两个N型半导体夹一个P型半导体组成。发射区为N型，基区为P型，集电区为N型。 ② PNP型三极管：由两个P型半导体夹一个N型半导体组成。发射区为P型，基区为N型，集电区为P型。 两种类型的符号区别在于发射极箭头的方向不同：NPN型箭头向外（表示电流从基极流向发射极），PNP型箭头向内（表示电流从发射极流向基极）。 （4）两个PN结 三极管内部有两个PN结： ① 发射结：发射区与基区之间的PN结。 ② 集电结：集电区与基区之间的PN结。 易错提醒：三极管与二极管的区别：二极管只有一个PN结，三极管有两个PN结。三极管的三个区中，基区最薄、掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度最高；集电区面积最大。 2 三极管的电流放大作用 （1）三极管实现电流放大的条件 ① 内部条件：基区很薄且掺杂浓度很低；发射区掺杂浓度很高；集电区面积较大。 ② 外部条件（偏置条件）：发射结正偏、集电结反偏。 对于NPN型三极管：UBE > 0（发射结正偏），UCE > UBE（集电结反偏）。 对于PNP型三极管：UEB > 0（发射结正偏），UEC > UEB（集电结反偏）。 （2）三极管内部载流子的传输过程 当发射结正偏、集电结反偏时，三极管内部发生如下过程： ① 发射区发射载流子：发射结正偏，发射区的多数载流子（NPN管为电子，PNP管为空穴）越过发射结注入基区，形成发射极电流IE。 ② 基区中载流子的扩散与复合：注入基区的载流子一部分与基区中的多数载流子复合，形成基极电流IB；大部分载流子继续向集电结扩散。 ③ 集电区收集载流子：集电结反偏，将到达集电结边界的载流子收集到集电区，形成集电极电流IC。 （3）电流分配关系 三极管三个电极的电流满足以下关系： ① IE = IB + IC（发射极电流等于基极电流与集电极电流之和） ② IC = β · IB（集电极电流是基极电流的β倍） ③ IE = (1+β) · IB ④ ΔIC = β · ΔIB（集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍） 其中β称为共发射极电流放大系数，其典型值为20～200。 （4）电流放大原理 三极管的电流放大作用实质上是用较小的基极电流信号去控制集电极较大的电流信号，是 "以小控大" 的作用，而不是能量的放大。三极管是一个 电流控制器件，即通过基极电流IB控制集电极电流IC。 考点总结：三极管放大的实质是"以小控大"——用较小的基极电流控制较大的集电极电流。三个电流关系式是高频考点：IE = IB + IC、IC = β·IB、IE = (1+β)·IB。 （5）NPN与PNP型三极管的电流方向及电位关系 ① NPN型三极管：IC、IB电流流入，IE电流流出。电位关系：UC > UB > UE。 ② PNP型三极管：IC、IB电流流出，IE电流流入。电位关系：UC < UB < UE。 3 三极管的伏安特性 三极管的伏安特性是指三极管各电极电压与电流之间的关系。三极管有三种连接方式（共发射极、共基极、共集电极），其中 共发射极 连接方式最为常用。 （1）输入特性曲线 输入特性是指在集电极-发射极电压UCE一定时，基极电流IB与基极-发射极电压UBE之间的关系曲线。 输入特性曲线的特点： ① 与二极管的伏安特性曲线十分相似。因为UBE加在基极与发射极之间的PN结（发射结）上，该PN结相当于一只二极管。 ② 同样存在着死区电压：硅管约0.5V，锗管约0.2V。只有当UBE大于死区电压时，三极管才出现基极电流。 ③ 当UCE = 0时，输入特性与二极管正向特性相同。当UCE > 0时，特性曲线向右移动。当UCE大于一定值（约1V）后，曲线基本重合。 ④ 输入特性曲线随温度的升高向左移动。 （2）输出特性曲线 输出特性是指在基极电流IB一定时，集电极电流IC与集电极-发射极电压UCE之间的关系曲线。输出特性曲线可分为三个区域： 工作状态 偏置情况 NPN电位关系 PNP电位关系 特点及应用 截止区 发射结反偏 集电结反偏 UBE ≤ 0 UC > UB > UE UBE ≥ 0 UE > UB > UC IB = 0，IC ≈ 0 相当于开关断开，无放大作用 放大区 发射结正偏 集电结反偏 UBE > 死区电压 UC > UB > UE UBE < 死区电压 UE > UB > UC IC = β·IB IC受IB控制，有放大作用 饱和区 发射结正偏 集电结正偏 UBE > 死区电压 UB > UC，UB > UE UBE < 死区电压 UC > UB，UE > UB IC不受IB控制 UCE ≈ 0.2V 相当于开关闭合 无放大作用 易错提醒：三极管工作在放大区时，集电结必须反偏；工作在饱和区时，集电结变为正偏。截止区和饱和区三极管均无放大作用，只有放大区具有放大作用。 （3）三极管三种工作状态判断方法 ① 判断三极管是否处于放大状态的关键：发射结正偏、集电结反偏。 ② 用万用表测量各电极电位，通过电位关系判断工作状态： a. NPN管：UC > UB > UE且UBE > 死区电压 → 放大状态。 b. PNP管：UE > UB > UC且UEB > 死区电压 → 放大状态。 c. 硅管UBE ≈ 0.7V，锗管UBE ≈ 0.3V。 [背诵环节] 1 三极管的基本结构是怎样的？ 【答案】 三极管由两个PN结组成，分为发射区、基区、集电区三个区，分别引出发射极（e）、基极（b）、集电极（c）三个电极。基区很薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度最高，集电区面积最大。 2 三极管实现电流放大需要满足哪些条件？ 【答案】 ① 内部条件：基区很薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度最高，集电区面积最大。② 外部条件：发射结正偏、集电结反偏。 3 三极管的三个电极电流之间有哪些关系？ 【答案】 ① IE = IB + IC；② IC = β·IB；③ IE = (1+β)·IB；④ ΔIC = β·ΔIB。 4 三极管输出特性曲线分为哪三个区域？各有什么特点？ 【答案】 ① 截止区：发射结和集电结均反偏，IC ≈ 0，相当于开关断开，无放大作用。② 放大区：发射结正偏、集电结反偏，IC = β·IB，具有放大作用。③ 饱和区：发射结和集电结均正偏，UCE ≈ 0.2V，相当于开关闭合，无放大作用。 5 NPN型和PNP型三极管在电位关系上有什么区别？ 【答案】 NPN型三极管工作在放大区时电位关系为UC > UB > UE；PNP型三极管工作在放大区时电位关系为UE > UB > UC。 6 三极管的电流放大作用的实质是什么？ 【答案】 三极管的电流放大作用实质上是用较小的基极电流信号去控制集电极较大的电流信号，是"以小控大"的作用，而不是能量的放大。三极管是一个电流控制器件。 [常考题] 1 三极管实现电流放大的外部条件是（　　　）。 A. 发射结正偏、集电结正偏 B. 发射结反偏、集电结反偏 C. 发射结正偏、集电结反偏 D. 发射结反偏、集电结正偏 【答案】 C 2 三极管三个电极的电流关系是（　　　）。 A. IE = IB - IC B. IE = IB + IC C. IB = IE + IC D. IC = IE + IB 【答案】 B 3 三极管输出特性的三个区域是（　　　）。 A. 放大区、饱和区、击穿区 B. 截止区、放大区、饱和区 C. 截止区、饱和区、击穿区 D. 放大区、饱和区、死区 【答案】 B 4 NPN型三极管工作在放大状态时，其各电极电位关系为（　　　）。 A. UC > UB > UE B. UE > UB > UC C. UB > UC > UE D. UC > UE > UB 【答案】 A 5 三极管在截止状态时，其（　　　）。 A. 发射结正偏、集电结正偏 B. 发射结正偏、集电结反偏 C. 发射结反偏、集电结反偏 D. 发射结反偏、集电结正偏 【答案】 C 6 三极管的电流放大作用实质上是（　　　）。 A. 电压控制电流 B. 电流控制电流 C. 电流控制电压 D. 电压控制电压 【答案】 B [高考真题] 1 （单项选择题）三极管中，掺杂浓度最高的区域是（　　　）。 A. 发射区 B. 基区 C. 集电区 D. 三个区一样 【答案】 A 2 （单项选择题）NPN型三极管工作在放大区时，下列说法正确的是（　　　）。 A. UBE > 0，UBC > 0 B. UBE > 0，UBC < 0 C. UBE < 0，UBC > 0 D. UBE < 0，UBC < 0 【答案】 B 3 （单项选择题）当三极管的集电极电流IC增大时，基极电流IB的变化是（　　　）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】 A 4 （单项选择题）三极管输出特性曲线中，IC受IB控制且与UCE基本无关的区域是（　　　）。 A. 截止区 B. 放大区 C. 饱和区 D. 击穿区 【答案】 B 5 （单项选择题）某三极管IB = 40μA，IC = 4mA，则该三极管的β为（　　　）。 A. 10 B. 20 C. 50 D. 100 【答案】 D 【解析】 β = IC / IB = 4mA / 40μA = 100。 6 （单项选择题）三极管工作在饱和状态时，其发射结和集电结的偏置情况是（　　　）。 A. 发射结正偏、集电结反偏 B. 发射结反偏、集电结反偏 C. 发射结正偏、集电结正偏 D. 发射结反偏、集电结正偏 【答案】 C 7 （单项选择题）PNP型三极管工作在放大状态时，其各电极电流方向为（　　　）。 A. IE流入、IB流入、IC流出 B. IE流出、IB流出、IC流入 C. IE流入、IB流出、IC流入 D. IE流出、IB流入、IC流出 【答案】 A 8 （单项选择题）硅三极管在放大状态时，UBE约为（　　　）。 A. 0.2V B. 0.3V C. 0.7V D. 1.0V 【答案】 C [课堂练习] 1 （单项选择题）三极管基区的特点是（　　　）。 A. 很薄且掺杂浓度低 B. 很厚且掺杂浓度高 C. 很薄且掺杂浓度高 D. 很厚且掺杂浓度低 【答案】 A 【解析】 基区很薄且掺杂浓度低，是三极管实现放大作用的内部条件之一。 2 （单项选择题）NPN型三极管的发射区为（　　　）。 A. P型半导体 B. N型半导体 C. 本征半导体 D. 导体 【答案】 B 【解析】 NPN型三极管由两个N型夹一个P型组成，发射区为N型。 3 （单项选择题）三极管工作在放大区时，集电极电流IC（　　　）。 A. 随UCE增大而显著增大 B. 随UCE增大而显著减小 C. 受IB控制，与UCE基本无关 D. 与IB无关 【答案】 C 【解析】 放大区中IC = β·IB，受IB控制，与UCE基本无关。 4 （单项选择题）某三极管IB = 20μA，IC = 2mA，则该三极管的β为（　　　）。 A. 10 B. 50 C. 100 D. 200 【答案】 C 【解析】 β = IC / IB = 2mA / 20μA = 100。 5 （单项选择题）三极管工作于放大状态时，其基极电流IB增大，则集电极电流IC（　　　）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增后减 【答案】 A 【解析】 IC = β·IB，IB增大，IC增大。 6 （单项选择题）三极管饱和状态时，集电极与发射极之间的电压UCE约为（　　　）。 A. 0.1～0.3V B. 0.6～0.7V C. 1～2V D. 几伏到几十伏 【答案】 A 7 （单项选择题）关于三极管的三种工作状态，下列说法错误的是（　　　）。 A. 截止状态相当于开关断开 B. 放大状态有放大作用 C. 饱和状态相当于开关闭合 D. 饱和状态时IC随IB增大而增大 【答案】 D 【解析】 饱和状态时，IC不再随IB的增大而增大。 8 （单项选择题）PNP型三极管工作在放大状态时，其发射结的偏置为（　　　）。 A. 正偏 B. 反偏 C. 零偏 D. 不确定 【答案】 A 【解析】 PNP管工作在放大状态时，发射结正偏、集电结反偏。 9 （单项选择题）下列关于三极管伏安特性的说法正确的是（　　　）。 A. 输入特性曲线与二极管正向特性相似 B. 输出特性曲线有三个区域：放大区、饱和区、截止区 C. 三极管的输入特性也存在死区电压 D. A、B、C都正确 【答案】 D 【解析】 输入特性类似二极管正向特性，存在死区电压；输出特性有三个区域。 10 （单项选择题）硅三极管和锗三极管在放大状态时，UBE分别为（　　　）。 A. 0.7V、0.3V B. 0.3V、0.7V C. 0.5V、0.2V D. 0.2V、0.5V 【答案】 A 【解析】 硅管UBE ≈ 0.7V，锗管UBE ≈ 0.3V。 11 （单项选择题）三极管工作在截止区时，集电极电流IC（　　　）。 A. 等于0 B. 约等于0 C. 等于IB D. 等于β·IB 【答案】 B 【解析】 截止区IC ≈ 0（只有很小的穿透电流）。 12 （单项选择题）关于三极管的电流放大作用，下列说法正确的是（　　　）。 A. 三极管能放大电压和功率，也能放大能量 B. 三极管能放大电流和电压，是"以小控大" C. 三极管放大作用实质是放大能量 D. 三极管不能放大电流 【答案】 B 【解析】 三极管放大作用实质是"以小控大"，用基极电流控制集电极电流，不能放大能量。 [课堂小结] 一、三极管的基本结构 ① 三个区：发射区、基区、集电区 ② 三个极：发射极（e）、基极（b）、集电极（c） ③ 两个PN结：发射结、集电结 ④ 两种类型：NPN型、PNP型 ⑤ 结构特点：基区薄且掺杂低、发射区掺杂最高、集电区面积最大 二、三极管的电流放大作用 ① 内部条件：基区薄且掺杂低、发射区掺杂高、集电区面积大 ② 外部条件：发射结正偏、集电结反偏 ③ 电流关系：IE = IB + IC、IC = β·IB、IE = (1+β)·IB ④ 放大实质：以小控大（电流控制电流） 三、三极管的伏安特性 ① 输入特性：类似二极管正向特性，有死区电压（硅0.5V、锗0.2V） ② 输出特性三个区：截止区（截止）、放大区（放大）、饱和区（导通） ③ NPN放大时电位：UC > UB > UE，UBE≈0.7V（硅） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $