双极晶体管功率特性

双极功率晶体管与场效应晶体管的比较导言：在电子元件领域，功率晶体管被广泛应用于功率放大和开关电路中，而双极功率晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应晶体管（Field-Effect Transistor，FET）是其中两种常见的类型。

本文将对这两种晶体管进行比较，包括工作原理、特性和应用等方面。

一、工作原理1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管是一种三层晶体管，由两个PN结组成。

在工作过程中，控制电流被注入基极结，通过基极电流来控制负载电流。

当基极电流达到一定的阈值，集电极-发射极之间的电流就会增加。

它可以工作在放大模式和开关模式下。

2. 场效应晶体管：场效应晶体管是一种由栅、源和漏三个极端组成的四层结构。

其中，源极和漏极之间通过栅极电压控制电流流动。

当栅极电压改变时，导电层的宽度也会发生变化，从而影响了电流流动。

它可分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极性晶体管）两大类。

二、特性比较1. 工作频率：双极功率晶体管由于涉及较多的电子动量传递过程，因此其最高工作频率相对较低，一般在几百MHz到几十GHz之间。

而场效应晶体管由于操作时只涉及电场效应，因此可实现更高的工作频率，达到几十GHz以上。

2. 控制电流：双极功率晶体管需要基极电流来激活，并且在工作过程中需要消耗一定的功率。

而场效应晶体管的控制电流非常小，在无功耗的情况下可以实现更高的效率。

3. 输入电阻和噪音：双极功率晶体管具有相对较低的输入电阻，因此主要用于对输入电阻较高的传感器和信号源进行放大。

而场效应晶体管具有非常高的输入电阻，适用于对电阻要求较低的应用，例如放大信号源。

4. 开关特性：双极功率晶体管在开关模式下对负载电流的响应速度非常快，具有较高的开关速度。

而场效应晶体管需要时间来响应并建立沟道，其开关速度相对较慢。

三、应用领域1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管广泛应用于音频放大器、功率放大器、调制器、开关电源等领域。

什么是单极型晶体管和双极型晶体管？
一、单极型晶体管
 单极型晶体管也称场效应管，简称FET(Field Effect Transistor)。

它是一种电压控制型器件，由输入电压产生的电场效应来控制输出电流的大小。

它工作时只有一种载流子(多数载流子)参与导电，故称为单极型晶体管。

 特点：
 输入电阻高，可达107 ~ 1015 Ω，绝缘栅型场效应管(IGFET) 可高达1015 Ω。

 噪声低，热稳定性好，工艺简单，易集成，器件特性便于控制，功耗小，体积小，成本低。

 分类：
 根据材料的不同可分为结型场效应管JFET (Junction Field Effect Transistor)和绝缘栅型场效应管IGFET(Insulated Gate FET) 。

 二、双极型晶体管
 双极型晶体管也称晶体三极管，它是一种电流控制型器件，由输入电流控。

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的工作原理、基本特性、主要参数绝缘栅双极晶体管（Insulated-Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种复合型电力电子器件。

它结合了MOSFET和电力晶体管GTR的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低、耐压高和承受电流大的优点，因而具有良好的特性。

自1986年IGBT开始投入市场以来，就迅速扩展了其应用领域，目前已取代了原来GTR和一部分MOSFET的市场，成为中、小功率电力电子设备的主导器件，并在继续努力提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。

IGBT的结构与工作原理IGBT是三端器件。

具有栅极G、集电极C和发射极E。

图1（a）给出了一种由N 沟道MOSFET与双极型晶体管组合而成的IGBT的基本结构。

与MOSFET对照可以看出，IGBT比MOSFET多一层P+注入区，因而形成了一个大面积的PN结J1。

这样使得IGBT导通时由P+注入区向N基区发射载流子，从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。

图1 IGBT的结构、等效电路和电气符号从图1可以看出，这是用双极型晶体管与MOSFET组成的达林顿结构，相当于一个由MOSFET驱动的PNP晶体管，RN为晶体管基区内的调制电阻。

因此，IGBT 的驱动原理与MOSFET基本相同，它是一种场控器件，其开通和关断是由栅射电压uGE决定的，当uGE为正且大于开启电压UGE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流，进而使IGBT导通。

由于前面提到的电导调制效应，使得电阻RN减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。

当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断。

上述PNP晶体管与N沟道MOSFET组合而成的IGBT称为N沟道IGBT，记为N-IGBT，其电气图形符号如图1（c）所示。

实验一双极型晶体管特性参数测量实验目的：1.掌握双极型晶体管的基本特性参数的测量方法；2.了解双极型晶体管的放大特性。

实验仪器和材料：1.双踪示波器2.双极型晶体管3.功率电源4.电阻器5.电容器6.变阻器7.万用表实验原理：双极型晶体管是一种常用的电子元器件，通常用于放大电信号。

为了评估双极型晶体管的性能，需要测量其一些重要的特性参数，包括静态特性参数和动态特性参数。

常用的双极型晶体管特性参数有：1.静态参数a.静态输入特性：基极电流-基极电压（IB-VBE）特性曲线，用于描述基极电流与基极电压之间的关系；b.静态输出特性：集电极电流-集电极电压（IC-VCE）特性曲线，用于描述集电极电流与集电极电压之间的关系；c.静态放大系数：集电极电流与基极电流之间的比值，常用符号（β或hFE）表示；2.动态参数a.数字电压放大倍数：用于评估双极型晶体管的放大能力；b.动态输入电阻：输入信号变化引起的基极电流变化与基极电压变化之比，用于衡量信号源和输入电路之间的匹配程度；c.动态输出电阻：输出信号变化引起的集电极电流变化与集电极电压变化之比，用于评估输出电路和负载电阻之间的匹配程度。

实验步骤：1.连接电路。

按照实验电路图连接电路，确保电源的接线正确。

2.静态特性参数的测量。

b.测量不同电阻值时的IC1，记录数据c.改变基极电流IB，测量IC2的值，记录数据d.根据数据计算静态放大系数β3.动态特性参数的测量。

b.改变输入信号频率，测量输出信号幅度和相位，记录数据。

c.根据数据计算动态输入、输出电阻的值。

实验结果分析：根据实验测量到的数据，可以得到双极型晶体管的静态和动态特性参数，通过比较这些参数与标称值的差异，可以评估器件工作是否稳定。

同时，根据实验结果也可以评估双极型晶体管的放大能力和输入输出电阻的匹配情况。

注意事项：1.连接电路时，注意电源极性及电路连接的正确性，避免短路或错误连接的风险。

2.测量过程中要及时记录数据，保证准确性和可靠性。

2n2222晶体管参数2N2222晶体管是一种常用的晶体管型号，具有许多重要的参数和特性。

本文将对2N2222晶体管的参数进行详细介绍，并探讨其在电子领域的应用。

2N2222晶体管是一种NPN型的双极性晶体管，广泛应用于放大和开关电路中。

它的主要参数包括最大集电极电压（Vceo）、最大集电极-基极电压（Vcbo）、最大基极-发射极电压（Vebo）、最大集电极电流（Ic）、最大功耗（Pd）等。

最大集电极电压（Vceo）是指在特定条件下，晶体管集电极和发射极之间的最大电压。

对于2N2222晶体管，其最大集电极电压一般为30伏特。

这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电压不应超过30伏特，否则可能会损坏晶体管。

最大集电极-基极电压（Vcbo）是指在特定条件下，晶体管集电极和基极之间的最大电压。

对于2N2222晶体管，其最大集电极-基极电压一般为60伏特。

这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极-基极电压不应超过60伏特，否则可能会损坏晶体管。

最大基极-发射极电压（Vebo）是指在特定条件下，晶体管基极和发射极之间的最大电压。

对于2N2222晶体管，其最大基极-发射极电压一般为5伏特。

这意味着在使用2N2222晶体管时，基极-发射极电压不应超过5伏特，否则可能会损坏晶体管。

最大集电极电流（Ic）是指晶体管集电极上的最大电流。

对于2N2222晶体管，其最大集电极电流一般为800毫安。

这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电流不应超过800毫安，否则可能会损坏晶体管。

最大功耗（Pd）是指晶体管可以承受的最大功率。

对于2N2222晶体管，其最大功耗一般为500毫瓦。

这意味着在使用2N2222晶体管时，功率不应超过500毫瓦，否则可能会损坏晶体管。

2N2222晶体管具有许多优点，例如体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等。

因此，它被广泛应用于放大电路、开关电路、振荡电路等各种电子设备中。

特别是在低频放大和开关电路中，2N2222晶体管通常是首选的元件之一。

双极晶体管与mos管的异同点双极晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT）和MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是两种常见的晶体管类型，它们都有着广泛的应用领域。

下面将分别介绍双极晶体管和MOS管的异同点。

一、双极晶体管和MOS管的结构异同点：1. 结构异同点：双极晶体管由三个掺杂不同的半导体区域组成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）组成。

其中，发射极和集电极之间被击穿的薄氧化层隔离，形成PN结（发射结）；基极和发射极之间形成另一个PN结（集电结），这两个PN结构成为双晶管的零限。

MOS管由一块绝缘层（通常为氧化硅）覆盖的半导体材料（通常为硅）构成，其中嵌入一个P型或N型的导电区域，该区域称为沟道（Channel），MOS管的控制极称为栅极（Gate）。

栅极与沟道之间通过绝缘层（氧化硅）隔离，形成栅极氧化层-沟道结构。

2. 工作原理异同点：双极晶体管是一种电流控制器件，其工作原理基于PN结的导电特性。

当在基极-发射极间加上一个正向电压时，由于PN结介质层的存在，会产生电子从发射极注入到基区，进而流向集电极，形成一个电流放大。

因此，双极晶体管可以工作在放大、开关和反相等多种模式。

MOS管是一种电压控制器件，其工作原理基于栅极对沟道的电场控制作用。

当在栅极与沟道间施加一个电压时，电场会改变沟道内电荷分布情况，从而调节沟道的电导率。

当栅极电压为正时，沟道下方会形成N型导电区，当栅极电压为负时，沟道下方会形成P型导电区。

MOS管可以通过改变栅极电压来控制沟道的电导率，从而实现对电流的控制。

二、双极晶体管和MOS管的性能异同点：1. 耗电功率：双极晶体管的功耗相对较高，因为它在工作状态下需要有稳定的基极电流流过。

而MOS管的功耗相对较低，因为它在工作状态下不需要有基极电流流过。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT结构图左边所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。

P+ 区称为漏区。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。

沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ Subchannel region ）。

而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（ Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给NPN晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT 关断。

IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。

工作特性静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

BJT放大电路原理及特性分析
BIJT(Bipola Junctionr Transistor，双极型晶体管)放大电路是一种基于双极型晶
体管（BJT）的小功率电子放大系统，它可以将输入信号以比例大小放大输出。

BJT放大电路是一种非常重要的射频信号放大器电路，它具有良好的带宽和低噪声特性，可以有效地
将较小的输入信号放大到较大的输出信号。

BIJT放大电路的工作原理是通过晶体管的两极间的结合而引出的电流把小电流放大为大电流。

由于BIJT放大器是集成在一起的，它具有特殊的适应性，可以对输入信号进行
高度选择性地放大，这也是BIJT放大电路在射频信号放大器中的重要优势。

BIJT放大电路具有优异的特性，其中包括：
1、低噪声特性：BIJT放大电路的低噪声特性很好，能够将输入信号的噪音降低至最低。

2、耐毒特性：当使用BIJT放大电路时，其毒性特性是更好的，可以有效地抵抗外界
的影响，保持电路的稳定性。

3、高带宽特性：BIJT放大电路具有较高的带宽特性，能够频率范围广，提供更多的
功率，从而提高电路处理能力。

4、高增益特性：BIJT放大电路具有较高的增益特性，可以将较小的信号放大到处于
可接受范围内的更大信号，把信号变得更光滑。

除了优异的特性外，BIJT放大电路还具有较低的成本，有助于提高生产的效率。

因此，BIJT放大电路是一种小功率电子放大系统的重要组成部分，它是许多应用中射频信号放大器的主要组成元素，具有良好的带宽和低噪声特性，可以有效地将较小的输入信号放大到
较大的输出信号。

功率晶体管（GTR）的特性功率晶体管（GTR）具有控制方便、开关时间短、通态压降低、高频特性好、安全工作区宽等优点。

但存在二次击穿问题和耐压难以提高的缺点，阻碍它的进一步发展。

—、结构特性1、结构原理功率晶体管是双极型大功率器件，又称巨型晶体管或电力勗体管，简称GTR。

它从本质上讲仍是晶体管，因而工作原理与一般晶体管相同。

但是，由于它主要用在电力电子技术领域，电流容量大，耐压水平高，而且大多工作在开关状态，因此其结构与特性又有许多独特之处。

对GTR的要求主要是有足够的容量、适当的增益、较高的速度和较低的功耗等。

由于GTR电流大、功耗大，因此其工作状况出现了新特点、新问题。

比如存在基区大注入效应、基区扩展效应和发射极电流集边效应等，使得电流增益下降、特征频率减小，导致局部过热等，为了削弱这种影响，必须在结构上采取适当的措施。

目前常用的GTR器件有单管、达林顿管和模块三大系列。

三重扩散台面型NPN结构是单管GTR的典型结构，其结构和符号如图1所示。

这种结构的优点是结面积较大，电流分布均匀，易于提高耐压和耗散热量；缺点是电流增益较低，一般约为10~20g。

图1、功率晶体管结构及符号图2、达林顿GTR结构(a)NPN-NPN型、(b)PNP-NPNxing达林顿结构是提高电流增益的一种有效方式。

达林顿GTR由两个或多个晶体管复合而成，可以是PNP或NPN型，如图2所示，其中V1为驱动管，可饱和，而V2为输出管，不会饱和。

达林顿GTR的电流增益β大大提高，但饱和压降VCES也较高且关断速度较慢。

不难推得IC=ΒIB1.VCES= VCES1+VCES2（其中β≈β1β2）目前作为大功率开关应用最多的是GTR模块。

它是将单个或多个达林顿结构GTR及其辅助元件如稳定电阻、加速二极管及续流二极管等，做在一起构成模块，如图3所示。

为便于改善器件的开关过程或并联使用，有些模块的中间基极有引线引出。

GTR模块结构紧凑、功能强，因而性能价格比大大提高。

2n3904引言2n3904是一种常用的双极晶体管（bipolar junction transistor，简称BJT）。

它是一种NPN型晶体管，主要用于低功率放大电路和开关电路中。

本文将介绍2n3904的特性、构造和典型应用。

1. 特性1.1 电气特性2n3904是一种高频小功率晶体管，以下是它的一些主要电气特性：•集电极最大电压：30V•输出电流：200mA•最大功耗：625mW•最大频率：300MHz1.2 封装类型2n3904有多种封装类型可供选择，包括：•TO-92•SOT-23•SOT-2232. 构造2.1 晶体管结构2n3904的构造包括三个主要区域：发射区（emitter），基极区（base）和集电区（collector）。

发射区和集电区之间通过一层P型材料隔离，从而形成PNP结。

基极区由N型材料构成，与发射区和集电区之间通过一层N型材料相隔，形成NPN结。

晶体管的电子流动主要是通过这些结实现的。

2.2 接脚定义2n3904的TO-92封装有三个接脚，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

接脚定义如下：•发射极（E）：连接到注入电子的电极•基极（B）：控制电流流动的电极•集电极（C）：收集电流的电极3. 典型应用3.1 放大电路2n3904常用于低功率放大电路中。

在这种电路中，2n3904可以作为放大器的关键元件，用于放大输入信号。

3.2 开关电路由于2n3904具有高频响应和较高的开关速度，它也被广泛应用于开关电路中。

在这种电路中，2n3904可以实现快速的开关操作，用于控制电流的流动。

3.3 信号处理2n3904还可以用于信号处理，例如放大、变换和滤波等。

在这些应用中，2n3904可以帮助增加信号的强度、改变信号的特性或减少噪音。

4. 总结2n3904是一种常用的NPN型双极晶体管，具有高频响应、小功率和快速开关速度等特点。

它在低功率放大电路、开关电路和信号处理中有广泛的应用。