第1章第5節(jié)晶體管

第一章電路基礎(chǔ)通用電子控制技術(shù)1.常見三極管的圖形符號(hào)和外形

晶體管是晶體三極管的專業(yè)稱呼，高中普及教育教材稱三極管，是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件。它是由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的帶三個(gè)電極的半導(dǎo)體器件，在電路中主要作為放大和開關(guān)元件使用。

三極管基本結(jié)構(gòu)是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b、發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。2.三極管應(yīng)用電路及特性測(cè)量次數(shù)12345基極電流IB/μA020406080集電極電流IC/mA

00.7

1.482.75

2.8

發(fā)射極電流IE/mA0

0.72

1.52

2.82

2.88（1）三極管各電極電流分配關(guān)系為IE=IB+IC（2）共發(fā)射極直流放大系數(shù)（3）共發(fā)射交流放大系數(shù)（4）穿透電流ICEO很小且不受IB的控制，但受溫度的影響較大。三極管電流放大作用：三極管基極電流IB的微小變化（△IB）能夠引起集電極電流IC的顯著變化（△IC），即小電流可以控制大電流。1）電路連接2）電路分析

3）三極管的電流放大作用（1）三極管放大條件發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。

（2）放大電路連接方式

共發(fā)射極連接共基極連接共集電極連接除了共發(fā)射極聯(lián)接方式外，還有共集電極和共基極連接方式。4）晶體三極管反相器（反向作用）和開關(guān)作用電路組成開關(guān)作用工作原理①

輸入為低電位時(shí)，即時(shí)，三極管V截止，輸出為高電位，②

輸入為高電位時(shí)，即時(shí)，三極管V飽和導(dǎo)通，輸出為低電位，

波形圖反向作用開關(guān)作用反映三極管輸入回路電壓和電流關(guān)系的曲線，它是在輸出電壓VCE為定值時(shí)，iB與vBE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

當(dāng)輸入電壓vBE較小時(shí)，基極電流iB很小，通常近似為零。

當(dāng)vBE大于三極管的死區(qū)電壓vth后，iC開始上升。

三極管正常導(dǎo)通時(shí)，硅管VBE約為0.7V，鍺管約為0.3V，此時(shí)的VBE值稱為三極管工作時(shí)的發(fā)射結(jié)正向壓降。

（1）輸入特性曲線5）晶體管特性曲線（2）輸出特性曲線反映三極管輸出回路電壓與電流關(guān)系的曲線，是指基極電流IB為某一定值時(shí)，集電極電流IC與集電極電壓VCE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

（1）截止區(qū)習(xí)慣把IB=0曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于三極管內(nèi)部各極開路。在截止區(qū)，三極管發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏。

（2）放大區(qū)它是三極管發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏時(shí)的工作區(qū)域。最主要特點(diǎn)是IC受IB控制，具有電流放大作用。（3）飽和區(qū)當(dāng)VCE小于VBE時(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正偏，此時(shí)IC已不再受IB控制。此時(shí)管子的集電極—發(fā)射極間呈現(xiàn)低電阻，相當(dāng)于開關(guān)閉合。

有三個(gè)區(qū)——發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)兩個(gè)PN結(jié)——發(fā)射結(jié)(BE結(jié))、集電結(jié)(BC結(jié))三個(gè)電極——發(fā)射極e、基極b和集電極c；兩種類型——PNP型管和NPN型管

工藝要求：發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大；基區(qū)很薄且摻雜最少；集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少。狀態(tài)發(fā)射結(jié)集電結(jié)截止反偏或零偏反偏放大正偏反偏飽和正偏正偏三種工作狀態(tài)

三極管工作狀態(tài)與偏置要求

PN結(jié)正偏——P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位P區(qū)電位比N區(qū)電位高0.7V（硅管）或0.3V

PN結(jié)反偏——P區(qū)接低電位，N區(qū)接高電位

PN結(jié)零偏——P區(qū)電位大于或等于N區(qū)電位

P區(qū)電位高于N區(qū)0.5V以下（硅管）或0.2V3.三極管的類型按外形分：外引線型、貼片型按結(jié)構(gòu)分：雙極型晶體管（BJT電流控制）、場(chǎng)效應(yīng)三極（FET電壓控制）按材料分：鍺三極管、硅三極管按導(dǎo)電類型分：NPN三極管、PNP三極管按功率分：小功率三極管、中功率三極管、大功率三極管

（d）（a）

（b）

（c）

（a）（b）為小功率三極管，（c）（d）為大功率三極管。（a）、（c）為塑料封裝三極管，（b）、（d）為金屬封裝三極管。常見三極管外形4.識(shí)別三極管的引腳（1）小功率金屬封裝三極管（2）小功率塑料封裝三極管（3）大功率金屬封裝三極管（4）大功率塑料封裝三極管5.判別三極管的類型和引腳（1）選擇量程（2）電阻調(diào)零（3）檢測(cè)類型和基極

任意假定三極管的一個(gè)電極是基極b，用黑表筆與之相接，用紅表筆分別與另外兩極相接。當(dāng)出現(xiàn)兩次電阻都很小時(shí)，則黑表筆所接的就是基極，且管型為NPN型。當(dāng)紅表筆不動(dòng)出現(xiàn)兩次電阻都很小時(shí)，則管型為PNP型。黑表筆接假定的基極b，紅表筆分別與另外兩個(gè)電極相連當(dāng)出現(xiàn)兩次電阻都很小時(shí)，則黑表筆所接的為基極，且管型為NPN型（4）檢測(cè)發(fā)射極和集電極

當(dāng)基極b確定后，可接著判斷發(fā)射極e和集電極c。若是NPN型管，將兩表筆與待測(cè)的兩極相連，然后用手指捏緊基極和黑表筆，觀察指針擺動(dòng)的幅度，再將黑紅表筆對(duì)調(diào)，重復(fù)上述測(cè)量過(guò)程，比較兩次指針擺動(dòng)幅度，幅度擺動(dòng)大的這次紅表筆接的是發(fā)射極e，黑表筆接的是集電極c。若是PNP型管，只要在上述方法中紅黑表筆對(duì)調(diào)即可。將兩表筆與待測(cè)的兩極相連，然后用手指捏緊基極和黑表筆比較兩次指針擺動(dòng)幅度，幅度擺動(dòng)大的這次紅表筆接的是e極，黑表筆接的是c極估測(cè)

的電路6.判別三極管質(zhì)量（1）檢測(cè)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)的正、反向電阻③檢測(cè)NPN或PNP型三極管的集電極和基極之間的正、反向電阻①選擇量程④檢測(cè)PNP或NPN型三極管的發(fā)射極和基極之間的正、反向電阻（即檢測(cè)發(fā)射結(jié)正、反向電阻）正常時(shí)，集電結(jié)和發(fā)射結(jié)正向電阻都比較小，約為幾百歐至幾千歐；反向電阻都很大，約幾百千歐至無(wú)窮大。②電阻調(diào)零（2）檢測(cè)集電極與發(fā)射極之間電阻①選擇量程③對(duì)于NPN型三極管，紅表筆接集電極，黑表筆接發(fā)射極測(cè)一次電阻，如圖（a）所示?；Q表筆再測(cè)一次電阻，如圖（b）所示。正常時(shí)，兩次電阻阻值比較接近，約為幾百千歐至無(wú)窮大。對(duì)于PNP型三極管，紅表筆接集電極，黑表筆接發(fā)射極測(cè)一次電阻，正常約為十幾千歐至幾百千歐；互換表筆再測(cè)一次電阻，與正向電阻值相近。（3）判斷質(zhì)量如果三極管任意一個(gè)PN結(jié)的正、反向電阻不正常，或集電極和發(fā)射極之間的正、反向電阻不正常，說(shuō)明三極管已損壞。如發(fā)射結(jié)的正、反向電阻阻值均為無(wú)窮大，說(shuō)明發(fā)射結(jié)開路；集電極與發(fā)射極之間的電阻阻值為0，說(shuō)明集電極與發(fā)射極之間擊穿短路。②電阻調(diào)零三極管型號(hào)的讀識(shí)

（2）三極管型號(hào)

國(guó)產(chǎn)三極管的型號(hào)由五部分組成。

第一部分是數(shù)字“3”，表示三極管。

第二部分是用拼音字母表示管子的材料和極性。

A——PNP鍺材料，B——NPN鍺材料，

C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。

第三部分是用拼音字母表示管子的類型。

X——低頻小功率管，G——高頻小功率管，

D——低頻大功率管，A——高頻大功率管。

第四部分用數(shù)字表示器件的序號(hào)。

第五部分用拼音字母表示規(guī)格號(hào)。3AG54A三極管NP鍺材料高頻小功率序號(hào)規(guī)格號(hào)

（1）二極管型號(hào)

國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)由五部分組成。

第一部分是數(shù)字“2”，表示二極管。

第二部分是用拼音字母表示管子的材料。

A——N型鍺材料，B——P型鍺材料，

C——N型硅材料，D——P型硅材料。

第三部分是用拼音字母表示管子的類型。

第四部分用數(shù)字表示器件的序號(hào)。

第五部分用拼音字母表示規(guī)格號(hào)。2AP1

二極管N型鍺材料普通管器件序號(hào)二極管型號(hào)的讀識(shí)9.晶體管的選用1）認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體的型號(hào)2）選擇晶體管的類型晶體管的型號(hào)命名通常由5部分組成①根據(jù)電路工作頻率確定選用低頻管或高頻管。②盡量選用低噪聲的硅管，考慮晶體管工作的安全性。③大功率晶體管在使用時(shí)，因功耗較大，應(yīng)按要求加裝一定規(guī)格尺寸的散熱片。3）選擇晶體管的主要參數(shù)4）晶體管代換原則

晶體管的代換應(yīng)遵守兩大基本原則：類別相同，特性相近。

原則上要原型號(hào)代換，即PNP管換PNP管，NPN管換NPN管及鍺管換鍺管，硅管換硅管。極限參數(shù)高的晶體管可以代替較低的晶體管，性能好的晶體管可以代替性能差的晶體管。作業(yè)布置配套