第9章晶體三極管

1、第9章晶體三極管 9. 1三極管的結(jié)構(gòu)和類型三極管的結(jié)構(gòu)和類型 1.三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 具有兩個(gè)具有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件稱為半導(dǎo)體三極管，簡(jiǎn)稱三極管，結(jié)的半導(dǎo)體器件稱為半導(dǎo)體三極管，簡(jiǎn)稱三極管，亦稱晶體管。三極管是一種很重要的半導(dǎo)體器件。自亦稱晶體管。三極管是一種很重要的半導(dǎo)體器件。自1948年問世年問世以來，它的放大作用和開關(guān)作用促使電子技術(shù)飛速發(fā)展。以來，它的放大作用和開關(guān)作用促使電子技術(shù)飛速發(fā)展。 三極管由兩個(gè)三極管由兩個(gè)PN結(jié)、三層半導(dǎo)體和三個(gè)電極構(gòu)成。中間區(qū)域結(jié)、三層半導(dǎo)體和三個(gè)電極構(gòu)成。中間區(qū)域引出的電極叫基極，用引出的電極叫基極，用b表示。兩邊的電極一個(gè)叫發(fā)射極，用表示。

2、兩邊的電極一個(gè)叫發(fā)射極，用P表表示示;另一個(gè)叫集電極，用。表示。三極管三個(gè)區(qū)的特點(diǎn)是另一個(gè)叫集電極，用。表示。三極管三個(gè)區(qū)的特點(diǎn)是:發(fā)射極摻發(fā)射極摻雜濃度大雜濃度大;基區(qū)很薄基區(qū)很薄;集電極體積大，摻雜少。因此，決不能把發(fā)射集電極體積大，摻雜少。因此，決不能把發(fā)射極和集電極顛倒使用，也不能用兩個(gè)二極管串并聯(lián)來代替三極管。極和集電極顛倒使用，也不能用兩個(gè)二極管串并聯(lián)來代替三極管。三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、符號(hào)和外形如三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、符號(hào)和外形如圖圖9一一1所示，符號(hào)中的箭頭表所示，符號(hào)中的箭頭表示發(fā)射結(jié)加正向電壓時(shí)的內(nèi)部電流方向。示發(fā)射結(jié)加正向電壓時(shí)的內(nèi)部電流方向。返回9. 2三極管的電流放大作用三極

3、管的電流放大作用 2.類型類型 三極管按制造材料可分為硅管和鍺管兩大類。這兩類三極管三極管按制造材料可分為硅管和鍺管兩大類。這兩類三極管的特性基本相同，但硅管受溫度影響較小，工作穩(wěn)定，所以它較的特性基本相同，但硅管受溫度影響較小，工作穩(wěn)定，所以它較廣泛地應(yīng)用于各種電路，如汽車電子調(diào)節(jié)器點(diǎn)火控制器、燃油噴廣泛地應(yīng)用于各種電路，如汽車電子調(diào)節(jié)器點(diǎn)火控制器、燃油噴射系統(tǒng)電控單元等。根據(jù)三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為射系統(tǒng)電控單元等。根據(jù)三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為NPN型和型和PNP型兩種。目前，我國(guó)生產(chǎn)的硅管多為型兩種。目前，我國(guó)生產(chǎn)的硅管多為NPN型，鍺管多為型，鍺管多為PNP型。型。根據(jù)用途可分為放大管和開

4、關(guān)管根據(jù)用途可分為放大管和開關(guān)管;根據(jù)功率可分為小功率管根據(jù)功率可分為小功率管(功率小功率小于于1 W)和大功率管和大功率管(功率大于等于功率大于等于1 W)兩種。兩種。下一頁返回9. 2三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用 1.三極管的工作電壓三極管的工作電壓 為了保證三極管正常工作，必須在發(fā)射結(jié)加一個(gè)正向電壓為了保證三極管正常工作，必須在發(fā)射結(jié)加一個(gè)正向電壓(即即處于正向偏置處于正向偏置)，在集電結(jié)加一個(gè)反向電壓，在集電結(jié)加一個(gè)反向電壓(即處于反向偏置即處于反向偏置)，如，如圖圖9 -2所示。一般加在基極與發(fā)射極之間的偏置電壓，硅管約為所示。一般加在基極與發(fā)射極之間的偏置電壓，硅管約為

5、0. 7 V，鍺管約為，鍺管約為0. 3 V;加在集電極與發(fā)射極之間的電壓一般為幾伏加在集電極與發(fā)射極之間的電壓一般為幾伏到幾十伏。到幾十伏。 2.三極管的電流分配三極管的電流分配 為了解三極管的電流放大作用，可用為了解三極管的電流放大作用，可用圖圖9 -3所示電路對(duì)三極管所示電路對(duì)三極管的基極電流的基極電流Ib，集電極電流，集電極電流Ic與發(fā)射極電流與發(fā)射極電流Ie之間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。之間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rb可使可使Ib發(fā)生變化。當(dāng)發(fā)生變化。當(dāng)Ib變化時(shí)，變化時(shí)，Ic和和Ie也隨之變化。也隨之變化。每調(diào)節(jié)一次，每調(diào)節(jié)一次，Ib就會(huì)得到一組相應(yīng)的就會(huì)得到一組相應(yīng)的Ic和

6、和Ie值。值。3.三極管的放大作用三極管的放大作用上一頁返回9. 3三極管的特性曲線三極管的特性曲線9. 3. 1輸入特性曲線輸入特性曲線 輸入特性是指三極管集電極和發(fā)射極之間電壓輸入特性是指三極管集電極和發(fā)射極之間電壓Uce一定時(shí)，基一定時(shí)，基極電流極電流Ib同基極與發(fā)射極之間電壓同基極與發(fā)射極之間電壓Ube的關(guān)系，特性曲線如的關(guān)系，特性曲線如圖圖9 -5所所示。示。9.3.2輸出特性曲線輸出特性曲線 輸出特性是指三極管基極電流輸出特性是指三極管基極電流Ib為常數(shù)時(shí)，輸出電路中集電極為常數(shù)時(shí)，輸出電路中集電極電流電流Ic同集電極與發(fā)射極之間電壓同集電極與發(fā)射極之間電壓Uce的關(guān)系曲線。當(dāng)?shù)年P(guān)

7、系曲線。當(dāng)Ib不同時(shí)，可不同時(shí)，可得到不同的曲線，所以三極管共射極電路的輸出特性曲線是一組得到不同的曲線，所以三極管共射極電路的輸出特性曲線是一組曲線族，如曲線族，如圖圖9一一6所示。所示。 由三極管的輸出特性曲線族可見，三極管有三個(gè)不同的工作區(qū)由三極管的輸出特性曲線族可見，三極管有三個(gè)不同的工作區(qū)域，即放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)，也就說三極管具有放大、截止域，即放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)，也就說三極管具有放大、截止和飽和三種不同的工作狀態(tài)。和飽和三種不同的工作狀態(tài)。返回9. 4三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 三極管工作時(shí)，集電極電流三極管工作時(shí)，集電極電流Ic與基極電流

8、與基極電流Ib的比值稱為電流放的比值稱為電流放大系數(shù)。即大系數(shù)。即2.穿透電流穿透電流Iceo 當(dāng)三極管基極開路，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏時(shí)，集電極與當(dāng)三極管基極開路，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流稱為穿透電流，用發(fā)射極之間的反向電流稱為穿透電流，用Iceo表示。表示。Iceo的大小一般的大小一般與管子的質(zhì)量和溫度有關(guān)。與管子的質(zhì)量和溫度有關(guān)。下一頁返回9. 4三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)3.集電極反向電流集電極反向電流Icbo 發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向電流發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向電流Icbo越小越好。越小越好。4.集電極最大允許電流集電極最大允許電流Icm 當(dāng)集

9、電極電流當(dāng)集電極電流Ic超一定值時(shí)，三極管的參數(shù)開始發(fā)生變化，特超一定值時(shí)，三極管的參數(shù)開始發(fā)生變化，特別是電流放大系數(shù)別是電流放大系數(shù)將下降。將下降。 值下降到正常值的值下降到正常值的2/3時(shí)的集電極電時(shí)的集電極電流稱為集電極最大允許電流流稱為集電極最大允許電流Icm 。 5.集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率Pcm 當(dāng)集電極電流流過集電結(jié)時(shí)，集電結(jié)溫度會(huì)升高，從而引起當(dāng)集電極電流流過集電結(jié)時(shí)，集電結(jié)溫度會(huì)升高，從而引起三極管參數(shù)變化。當(dāng)三極管受熱而引起的參數(shù)變化不超過允許值三極管參數(shù)變化。當(dāng)三極管受熱而引起的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)，集電極消耗的最大功率稱為集電極最大允許耗散功率時(shí)

10、，集電極消耗的最大功率稱為集電極最大允許耗散功率Pcm上一頁下一頁返回9. 4三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)6.反向擊穿電壓反向擊穿電壓 加在三極管上的反向電壓可能導(dǎo)致加在三極管上的反向電壓可能導(dǎo)致PN結(jié)出現(xiàn)很大的反向電流結(jié)出現(xiàn)很大的反向電流而使而使PN結(jié)擊穿，導(dǎo)致結(jié)擊穿，導(dǎo)致PN結(jié)擊穿的最低反向電壓稱為反向擊穿電壓結(jié)擊穿的最低反向電壓稱為反向擊穿電壓 上一頁返回9. 5三極管的簡(jiǎn)易判別三極管的簡(jiǎn)易判別9. 5. 1基極和類型的判別基極和類型的判別 因?yàn)槿龢O管由兩個(gè)因?yàn)槿龢O管由兩個(gè)PN結(jié)組成，所以，可以根據(jù)結(jié)組成，所以，可以根據(jù)PN結(jié)正向電結(jié)正向電阻小，反向電阻大的特點(diǎn)，用萬用表的歐姆擋來判

11、別。阻小，反向電阻大的特點(diǎn)，用萬用表的歐姆擋來判別。 判別時(shí)先任意假設(shè)一個(gè)極為基極判別時(shí)先任意假設(shè)一個(gè)極為基極b，并將一支表筆接此電極，并將一支表筆接此電極，另一支表筆分別接其余兩極進(jìn)行測(cè)試，如另一支表筆分別接其余兩極進(jìn)行測(cè)試，如圖圖9一一8所示。如果測(cè)得所示。如果測(cè)得電阻值都很小電阻值都很小(或很大或很大)，再將兩表筆對(duì)調(diào)測(cè)試，其電阻若都很大，再將兩表筆對(duì)調(diào)測(cè)試，其電阻若都很大(或很小或很小)，說明假設(shè)基極是對(duì)的。，說明假設(shè)基極是對(duì)的。下一頁返回9. 5三極管的簡(jiǎn)易判別三極管的簡(jiǎn)易判別 如果測(cè)量時(shí)兩個(gè)電阻一大一小，則判別是錯(cuò)的，應(yīng)換一個(gè)管如果測(cè)量時(shí)兩個(gè)電阻一大一小，則判別是錯(cuò)的，應(yīng)換一個(gè)管腳

12、再測(cè)，直到符合上面的情況為止。腳再測(cè)，直到符合上面的情況為止。 類型判別類型判別: 當(dāng)負(fù)表筆接三極管基極，正表筆分別接另外兩個(gè)電極進(jìn)行測(cè)當(dāng)負(fù)表筆接三極管基極，正表筆分別接另外兩個(gè)電極進(jìn)行測(cè)試。如測(cè)得的電阻值都很小，說明三極管為試。如測(cè)得的電阻值都很小，說明三極管為NPN型型;如測(cè)得的電阻如測(cè)得的電阻值都很大，說明三極管為值都很大，說明三極管為PNP型。型。9.5.2集電極和發(fā)射極的判別集電極和發(fā)射極的判別 三極管的基極確定后，再判別集電極和發(fā)射極。對(duì)于三極管的基極確定后，再判別集電極和發(fā)射極。對(duì)于NPN型型三極管可以將萬用表的兩表筆分別接基極以外的兩管腳，并在基三極管可以將萬用表的兩表筆分別接

13、基極以外的兩管腳，并在基極與負(fù)棒之間接一只極與負(fù)棒之間接一只100 k的電阻，如的電阻，如圖圖9一一10所示。如果此時(shí)萬所示。如果此時(shí)萬用表的電阻值較小，對(duì)調(diào)兩表筆后電阻值較大，那么測(cè)得電阻值用表的電阻值較小，對(duì)調(diào)兩表筆后電阻值較大，那么測(cè)得電阻值小時(shí)黑棒接的管腳是集電極小時(shí)黑棒接的管腳是集電極c，紅棒接的就是發(fā)射極，紅棒接的就是發(fā)射極P。上一頁下一頁返回9. 5三極管的簡(jiǎn)易判別三極管的簡(jiǎn)易判別9.5.3三極管好壞的判斷三極管好壞的判斷 根據(jù)根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕捎萌f用表判斷三極管的好壞。具結(jié)的單向?qū)щ娦裕捎萌f用表判斷三極管的好壞。具體方法是分別測(cè)量體方法是分別測(cè)量b-e-p-c間間PN

14、結(jié)的正、反向電阻。如果測(cè)得的正、結(jié)的正、反向電阻。如果測(cè)得的正、反向電阻相差很大，說明管子是好的肉反向電阻相差很大，說明管子是好的肉!果測(cè)得的正、反向電阻都果測(cè)得的正、反向電阻都很大，說明管子內(nèi)部斷路很大，說明管子內(nèi)部斷路;如果測(cè)得的正、反向電阻相差很小或?yàn)槿绻麥y(cè)得的正、反向電阻相差很小或?yàn)榱?，說明管子極間短路或擊穿。零，說明管子極間短路或擊穿。9.5.4放大倍數(shù)放大倍數(shù)的判定的判定 對(duì)于對(duì)于NPN型三極管，按型三極管，按圖圖9一一10所示，分別測(cè)量電阻所示，分別測(cè)量電阻(100 k)與基極連接和不連接時(shí)與基極連接和不連接時(shí)c-e間的電阻值。若兩次的讀數(shù)差別大，說間的電阻值。若兩次的讀數(shù)差別大

15、，說明月值高，若相同或相差很小，說明月值很小或?yàn)榱?。明月值高，若相同或相差很小，說明月值很小或?yàn)榱?。上一頁返?. 6三極管的三種基本電路三極管的三種基本電路 1.共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 在晶體管電路中，以發(fā)射極為公共點(diǎn)，發(fā)射極和基極組成輸入在晶體管電路中，以發(fā)射極為公共點(diǎn)，發(fā)射極和基極組成輸入端，集電極和發(fā)射極組成輸出端，這樣連接成的電路叫晶體管共端，集電極和發(fā)射極組成輸出端，這樣連接成的電路叫晶體管共發(fā)射極電路。如發(fā)射極電路。如圖圖9一一11所示。所示。2.共基極電路共基極電路 在晶體管電路中，以基極為公共點(diǎn)，發(fā)射極和基極為輸入端，在晶體管電路中，以基極為公共點(diǎn)，發(fā)射極和基極為輸入端，集

16、電極和基極為輸出端，這樣連接成的電路叫晶體三極管共基極集電極和基極為輸出端，這樣連接成的電路叫晶體三極管共基極電路，如電路，如圖圖9一一12所示所示 3.共集電極電路共集電極電路 在晶體管電路中，若集電極是輸入電路和輸出電路公共端，在晶體管電路中，若集電極是輸入電路和輸出電路公共端，由發(fā)射極輸出，這樣的電路叫三極管共集電極電路，如由發(fā)射極輸出，這樣的電路叫三極管共集電極電路，如圖圖9一一13所所示。示。 上述三種基本電路的性能比較見上述三種基本電路的性能比較見表表9 -2。返回表表9 -2晶體三極管三種接法的比較晶體三極管三種接法的比較返回圖圖9一一1三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形返回圖圖9一一2極管工作