電子元器件知識(shí)三極管

1、電子元器件知識(shí)-晶體三極管晶體三極管在電路中常用“Q”加數(shù)字表示，如：Q17表示編號(hào)為17的三極管。特點(diǎn)晶體三極管（簡(jiǎn)稱三極管）是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型的三極管從工作特性上可互相彌補(bǔ)，所謂OTL電路中的對(duì)管就是由PNP型和NPN型配對(duì)使用。電話機(jī)中常用的PNP型三極管有：A92、9015等型號(hào)；NPN型三極管有：A42、9014、9018、9013、9012等型號(hào)外型 結(jié)構(gòu): 利用特殊工藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起就構(gòu)成了雙極型三極管。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：e區(qū)摻雜濃度最高，b區(qū)薄，摻雜濃度最底；c區(qū)面積最大。  

2、; 三極管的分類(lèi)：       1）按材料和極性分有硅材料的NPN與PNP三極管.鍺材料的NPN與PNP三極管。 2）按用途分有高、中頻放大管、低頻放大管、低噪聲放大管、光電管、開(kāi)關(guān)管、高反壓管、達(dá)林頓管、帶阻尼的三極管等。 3）按功率分有小功率三極管、中功率三極管、大功率三極管。 4）按工作頻率分有低頻三極管、高頻三極管和超高頻三極管。 5）按制作工藝分有平面型三極管、合金型三極管、擴(kuò)散型三極管。 6）按外形封裝的不同可分為金屬封裝三極管、玻璃封裝三極管、陶瓷封裝三極管、塑料封裝三極管等。  

3、 電流放大原理     （1）放大條件       內(nèi)部條件：e區(qū)摻雜濃度最高，b區(qū)薄，摻雜濃度最底；c區(qū)面積最大。       外部條件：發(fā)射結(jié)（e結(jié)）加正向偏置電壓，集電結(jié)（c結(jié)）加反向偏置電壓。       電位條件：NPN型：VcVbVe ；PNP型： VcVbVe     

4、60; 電壓數(shù)值：UBE ：硅0.5-0.8V,    鍺0.1-0.3V                 UCB：幾伏十幾伏                 UCE：UCEUCB UBE 幾伏+ 幾伏    

5、   （2）三極管內(nèi)部（NPN型為例）            1) 發(fā)射區(qū)不斷向基區(qū)注入多子（電子），形成發(fā)射極電流 IE。         2)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的基區(qū)多子（空穴）因數(shù)量小被忽略。這樣，到達(dá)基區(qū)的電子多數(shù)向 BC 結(jié)方向擴(kuò)散形成 ICN。少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBN 。基區(qū)空穴來(lái)源主要來(lái)自基極電源提供(IB)和集電區(qū)少子漂移(ICBO)。即IBN » IB + ICBO，IB

6、 = IBN ICBO          3)集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子形成集電極電流 IC，I C = ICN + ICBO 。      （4）三極管各極電流之間的分配關(guān)系       IB = I BN - ICBO，IC= I CN + ICBO   當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：  晶體三極管的特性曲線 

7、;    1.輸入特性曲線：    由輸入回路可寫(xiě)出三極管的輸入特性的函數(shù)式為iB=f(uBE)，uCE=常數(shù)。實(shí)測(cè)的某NPN型硅三極管的輸入特性曲線如下圖(b)所示，由圖可見(jiàn)曲線形狀與二極管的伏安特性相類(lèi)似，不過(guò)，它與uCE有關(guān)，uCE=1V的輸入特性曲線比uCE=0V的曲線向右移動(dòng)了一段距離，即uCE增大曲線向右移，但當(dāng)uCE1V后，曲線右移距離很小，可以近似認(rèn)為與uCE=1V時(shí)的曲線重合，所以下圖(b)中只畫(huà)出兩條曲線，在實(shí)際使用中，uCE總是大于1V的。由圖可見(jiàn)，只有uBE大于05V(該電壓稱為死區(qū)電壓)后，iB才隨uBE的增

8、大迅速增大，正常工作時(shí)管壓降uBE約為0.60.8V，通常取0.7V，稱之為導(dǎo)通電壓uBE(on)。對(duì)鍺管，死區(qū)電壓約為0.1V，正常工作時(shí)管壓降uBE的值約為0.20.3V，導(dǎo)通電壓uBE(on)0.2V。          2.輸出特性曲線    輸出回路的輸出特性方程為：iC=f(uCE)，iB=常數(shù) ；晶體三極管的輸出特性曲線分為截止、飽和和放大三個(gè)區(qū)，每區(qū)各有其特點(diǎn)：        （1）截止區(qū)： 

9、0; IB0，IC=ICEO0，此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)均反向偏置。    （2）放大區(qū)：IC=IB+ICEO  ，此時(shí)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，特性曲線比較平坦且等間距。Ic受IB控制，IB一定時(shí)，Ic不隨UCE 而變化。    （3）飽和區(qū)： uCE < u BE，uCB = uCE - u BE < 0 ，此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)均正向偏置，IC ¹ b IB，IC不受IB控制，失去放大作用。曲線上升部分uCE很小，uCE = u BE時(shí)，達(dá)到臨界飽和，深度飽和時(shí)，硅管 UCE(SAT)=0.3V，鍺管UCE(

10、SAT)=0.1V。     3.溫度對(duì)特性曲線的影響     （1）溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高 1°C，UBE ¯ (2 2.5) mV。溫度每升高 10°C，ICBO 約增大 1 倍。     （2）溫度升高，輸出特性曲線向上移。溫度每升高 1°C，b ­(0.5 1)%。輸出特性曲線間距增大。晶體三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù):  （）為直流 （交流）電流放大系數(shù) =I

11、C/IB（=iC/iB）。（2）共基極電流放大系數(shù):  =/（1+），a < 1 一般在 0.98 以上。2.極間反向飽和電流：CB 極間反向飽和電流 ICBO，CE 極間反向飽和電流 ICEO。 ICBO、 ICEO均隨溫度的升高而增大。3.極限參數(shù)：ICM ：集電極最大允許電流，超過(guò)時(shí) b 值明顯降低；PCM ：集電極最大允許功率損耗 ； U(BR)CEO：基極開(kāi)路時(shí) C、E 極間反向擊穿電壓； U(BR)CBO：發(fā)射極開(kāi)路時(shí) C、B 極間反向擊穿電壓。 U(BR)EBO： 集電極極開(kāi)路時(shí) E、B 極間反向擊穿電壓；   U

12、(BR)CBO >U(BR)CEO>U(BR)EBO                                             

13、60;                                                 

14、60;                                     三極管電路的基本分析方法 三極管為非線型器件，對(duì)含有這些器件的電路進(jìn)行分析時(shí)，可采用適當(dāng)?shù)慕品椒ǎ淳€性 電路來(lái)處理。利用疊加定理可對(duì)電路中的交、直

15、流成分分別進(jìn)行分析。直流分析（靜態(tài)分析）： 只研究在直流電源作用下，電路中各直流量的大小稱為直流分析(或稱為靜態(tài)分析)，由此而確定的各極直流電壓和電流稱為直流工作點(diǎn)(或稱靜態(tài)工作點(diǎn))參量。交流分析（動(dòng)態(tài)分析）： 當(dāng)外電路接入交流信號(hào)后，為了確定疊加在靜態(tài)工作點(diǎn)上的各交流量而進(jìn)行的分析，稱為交流分析(或稱為動(dòng)態(tài)分析)。方法：圖解法： 在輸入、輸出特性圖上畫(huà)交、直流負(fù)載線，求靜態(tài)工作點(diǎn)“Q”，分析動(dòng)態(tài)波形及失真等。微變等效電路法  根據(jù)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降估算“Q”。再用等效電路法分析計(jì)算小信號(hào)交流通路的電路動(dòng)態(tài)參數(shù)。電量參數(shù)的表示：BB，B表示主要符號(hào)，大寫(xiě)表示該電量是與時(shí)間無(wú)關(guān)的量(直流、

16、平均值、有效值)，小寫(xiě)表示該電量是隨時(shí)間而變化的量(瞬時(shí)值)。B為下標(biāo)符號(hào)，大寫(xiě)表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時(shí)值)；小寫(xiě)表示交流分量。直流分析1.圖解分析法：在三極管的特性曲線上用作圖的方法求得電路中各直流電流、電壓量大小的方法，稱為圖解分析法。晶體三極管電路如下圖(a)所示，三極管的輸入、輸出特性曲線分別示于下圖(b)、(c)中。2.工程近似分析法交流分析1.動(dòng)態(tài)圖解分析：三極管電路動(dòng)態(tài)工作時(shí)的電流、電壓、可利用三極管特性曲線，通過(guò)作圖來(lái)求得?，F(xiàn)通過(guò)例題來(lái)說(shuō)明動(dòng)態(tài)圖解分析過(guò)程。例.三極管電路如下圖(a)所示，交流電壓ui通過(guò)電容C加到三極管的基極，設(shè)C對(duì)交流信號(hào)的容抗為零；三極管采用硅

17、管，其輸入、輸出特性曲線如下圖b)所示。已知ui=10sint(mV)，試用圖解法求該電路各交流電壓和電流值。解： (1)輸入回路圖解先令ui=0，由圖(a)可得IBQ=（VBB-UBE(on)）/RB（6V-0.7V）/176k=0.03mA=30A由此可在圖(b)的輸入特性曲線上確定基極回路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。若輸入交流信號(hào)ui，它在基極回路與直流電壓UBEQ相疊加，使得三極管B、E極之間的電壓uBE在原有直流電壓UBEQ的基礎(chǔ)上，按ui的變化規(guī)律而變化，即uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsint，其波形如圖(b)中所示。根據(jù)uBE的變化 (2)輸出回路的圖解根據(jù)VCC及RC值可在上圖

18、(b)所示輸出特性曲線中作出直流負(fù)載線NM，它與iB=IBQ=30A的輸出特性曲線相交于Q點(diǎn)，Q點(diǎn)便是集電極回路的直流工作點(diǎn)。由圖可知，其對(duì)應(yīng)的ICQ=3mA、UCEQ=3V。隨著基極電流的變化，負(fù)載線MN與輸出特性曲線簇的交點(diǎn)也隨之變化。按基極電流iB在不同時(shí)間的數(shù)值，找出相應(yīng)的輸出特性曲線及其與負(fù)載線MN的交點(diǎn)，便可畫(huà)出集電極電流iC和C、E極間電壓uCE的波形，如上圖(b)中、所示，由圖可知，輸出電流iC和輸出電壓uCE都在原來(lái)靜態(tài)直流的基礎(chǔ)上疊加了一交流量。由于輸出特性曲線間距近似相等，故ic與ib成正比，因此，有iC=ICQ+ic=ICQ+Icmsint，uCE=UCEQ+uce=U

19、CEQ+Ucemsin(t-180°)，式中，uce=-icRC，Ucem=IcmRC。由上圖(b)可讀出iC的瞬時(shí)值在24mA之間變動(dòng)，ic的幅度Icm=1mA；而uCE的瞬時(shí)值在24V之間變動(dòng)，uce的幅度Ucem=1V?？梢?jiàn)，UcemUim，電路實(shí)現(xiàn)了交流電壓放大作用。此外，可看出uce波形與ui波形的相位相差180°(即反相關(guān)系)。2.小信號(hào)等效電路分析法（微變等效）輸入信號(hào)過(guò)小時(shí)，用圖解法進(jìn)行交流分析誤差較大，通常采用微變等效電路來(lái)分析。（1） 晶體三極管電路小信號(hào)等效電路分析方法 晶體三極管H（Hybrid）參數(shù)小信號(hào)電路模型等效依據(jù)：交流信號(hào)很小時(shí)，

20、三極管的動(dòng)態(tài)參數(shù)呈線性變化，此時(shí)，三極管各極交流電 壓、電流的關(guān)系近似為線性關(guān)系。        rbe（hie）三極管輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻。其值與三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q有關(guān)。        rbb´三極管基區(qū)體電阻。   對(duì)于低頻小功率管  rbb´約為200。       輸入端口：從輸入端看進(jìn)去，相當(dāng)于電阻rbe。  

21、                                     輸出端口：從輸出端看進(jìn)去，相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。  ic=ib，相當(dāng)于H參數(shù)模型中的Hfe 。 晶體三極管電路的交流分析分析步驟：A. 分析直流電路

22、，求出“Q”點(diǎn)上各直流電壓和電流，計(jì)算 rbe；B.畫(huà)出電路的交流通路，并在交流通路上把三極管畫(huà)成 H 參數(shù)模型。C.利用疊加定理分析計(jì)算“Q”點(diǎn)上各極的交流量。（2）場(chǎng)效應(yīng)管電路小信號(hào)等效電路分析法      晶體三極管的檢測(cè)方法1.用萬(wàn)用表檢測(cè)晶體三極管的方法 基極判別：將萬(wàn)用表置于R×1K擋，用紅黑表筆搭接三極管的任意兩管腳，如測(cè)得阻值大于幾百千 歐，將紅黑表極為集電極；如果萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)較小，則與紅表筆相連的極為集電極。使用指針式萬(wàn)用表應(yīng)注意的事項(xiàng)： R ´ 1 k 擋進(jìn)行測(cè)量； 紅表筆是(表內(nèi))負(fù)極，黑表筆是(表內(nèi))正極。測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。2.使用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)晶體三極管的方法利用數(shù)字萬(wàn)用表不僅能判定晶體管的電極、測(cè)量管子的共發(fā)射極電流放大系數(shù)H