學(xué)習(xí)任務(wù)21三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試課件

學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)三極管㈠三極管的結(jié)構(gòu)

在一塊半導(dǎo)體基片上形成三個(gè)導(dǎo)電區(qū)和兩個(gè)PN結(jié)（如圖2-1所示），就組成一只三極管。三個(gè)區(qū)分別稱為集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)；集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)，基區(qū)與發(fā)射區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)。在集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)各引出一導(dǎo)線，分別稱為集電極、基極和發(fā)射極（分別用c、b、e表示）。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：⒈基區(qū)做得很?。虎舶l(fā)射區(qū)多數(shù)載流子的濃度比基區(qū)和集電區(qū)高得多；⒊集電結(jié)的面積要比發(fā)射結(jié)的面積大。所以三極管在使用時(shí)集電極與發(fā)射極不能互換。

㈡三極管的類型與符號(hào)

圖2-2NPN型和PNP型

三極管根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為NPN型和PNP型兩種類型（如圖2-2所示），根據(jù)所用的半導(dǎo)體材料可分為硅管和鍺管。目前我國(guó)制造的硅管多為NPN型，鍺管多為PNP型；而且硅管相對(duì)于鍺管而言，受溫度的影響較小，性能更穩(wěn)定，因而使用更為廣泛。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試

另外，根據(jù)功率可分為小功率管、中功率管和大功率管；根據(jù)工作頻率可分為低頻管、高頻管、超高頻管、甚高頻管等；根據(jù)用途還可分為放大管和開(kāi)關(guān)管等。

NPN型和PNP型三極管的圖形符號(hào)如圖2-3所示；文字符號(hào)用“VT”表示。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試圖2-3三極管的圖形符號(hào)㈢三極管的電流放大作用

⒈實(shí)現(xiàn)電流放大作用的條件

三極管具有電流放大作用的外部條件是：發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓。

⒉三極管的電流放大

圖2-4三極管電流測(cè)試電路學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試

通過(guò)如圖2-4所示電路可測(cè)量IB、IC、IE并研究它們之間的相互關(guān)系：改變RP可以改變基極電流IB，而且集電極電流IC與發(fā)射極電流IE也隨之改變，測(cè)量結(jié)果如表2-1所示。電流（mA）實(shí)驗(yàn)次數(shù)123IBE00.020.04IC≈01.142.31IE≈01.162.34學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試表2-1三極管電流放大實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)比較表2-1的三組測(cè)量數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：⑴三個(gè)電流符合基爾霍夫電流定律：IE=IC+IB⑵對(duì)一個(gè)確定的三極管，IC與IB的比值基本不變，該比值稱為三極管的共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)：

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⑶基極電流的微小變化（△IB）能引起集電極電流的較大變化（△IC），其比值稱為三極管的共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)：

⑷當(dāng)基極開(kāi)路（即IB=0）時(shí)，IC不為零。這時(shí)的IC值稱為穿透電流，記作ICEO。ICEO很小且不受IB的控制，但受溫度的影響較大。

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⑸β和β的區(qū)別和聯(lián)系

因?yàn)镮B=0時(shí)，IC=ICEO；基極電流由0增至IB時(shí)，集電極電流也相應(yīng)地由ICEO增至IC，可得出：

IC=βIB+ICEO

所以

因?yàn)镮CE0很小，所以IC≈β

IB，或β

≈β

，在工程上一般對(duì)和不作嚴(yán)格區(qū)分，估算時(shí)可以通用。

由以上的分析可見(jiàn)：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，這就是三極管電流放大作用的實(shí)質(zhì)。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試學(xué)習(xí)任務(wù)2.1——三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試

㈣三極管的特性⒈輸入特性及其曲線

輸入特性是指UCE為定值時(shí)UBE與IB之間的關(guān)系，并描述成曲線，如圖2-5所示。當(dāng)UCE≥1V后，輸入特性曲線基本重合。

從輸入特性曲線可見(jiàn)，三極管的UBE只有大于死區(qū)電壓（硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.2V），IB才大于0。圖2-5三極管的輸入特性及其曲線

⒉輸出特性及其曲線

輸出特性是指IB為定值時(shí)UCE與IC之間的關(guān)系，并描述成曲線，如圖2-6(a)所示。當(dāng)改變IB值時(shí)，就可得到另一條曲線，因此每一個(gè)IB值就有一條曲線與之對(duì)應(yīng)，所以三極管的輸出特性曲線實(shí)際是一組曲線族，如圖2-6(b)所示。圖2-6三極管的輸出特性曲線學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

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⑴截止區(qū)（截止?fàn)顟B(tài)）

截止區(qū)是指IB=0曲線以下的區(qū)域。

根據(jù)三極管的輸入特性曲線，IB=0時(shí)，即UBE小于死區(qū)電壓（硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓為0.2V）。根據(jù)三極管的輸出特性曲線，IB=0時(shí)，IC為很小的數(shù)值，該數(shù)值稱為穿透電流（ICEO）。因此，三極管的截止?fàn)顟B(tài)是UBE＜死區(qū)電壓，IB=0，IC≈0。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

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⑵放大區(qū)（放大狀態(tài)）

放大區(qū)是指曲線之間間距基本相等，并互相平行的區(qū)域。根據(jù)三極管的輸入特性曲線，UBE大于死區(qū)電壓（硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓為0.2V），

IB大于0。

根據(jù)三極管的輸出特性曲線，不同的IB值，就有相應(yīng)的IC值；而且微小的△IB可以得到較大的△IC，這就是三極管的電流放大作用。因此，三極管的放大狀態(tài)是UBE＞死區(qū)電壓，且UCE＞UBE，IC受IB控制。此時(shí)，硅三極管的管壓降UBE約0.7V，鍺三極管的管壓降UBE約0.3V。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

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⑶飽和區(qū)（飽和狀態(tài)）

飽和區(qū)是指UCE較小，IC較大的狹窄區(qū)域。

三極管的飽和狀態(tài)是UCE＜UBE，IC不再受IB控制；此時(shí)，三極管將失去電流的放大作用。在飽和狀態(tài)下UCE較小，該值稱為飽和壓降UCES。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

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㈤三極管的主要參數(shù)

⒈共發(fā)射極電流放大系數(shù)β

三極管的β值通常在20～200之間；若β值太小，則其放大能力差；若β值太大，則其工作性能不穩(wěn)定，所以選用在60～100之間。

⒉極間反向飽和電流ICBO、ICEO

ICEO與ICBO之間的關(guān)系為：ICEO＝（1＋β）ICBO

ICEO與ICBO都隨溫度的上升而增大。ICEO越小，三極管對(duì)溫度的穩(wěn)定性就越好，因此要選用ICEO和ICBO小的三極管。硅管的穿透電流通常要比鍺管小，因此硅管對(duì)溫度的穩(wěn)定性較好。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試（1）集電極最大允許電流ICM（2）集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。

當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓U(BR)

CEO。（3）集電極最大允許耗散功耗PCM

PCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過(guò)大，溫升過(guò)高會(huì)燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。3、極限參數(shù)學(xué)習(xí)任務(wù)2.1——三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試工作步驟

步驟一：實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

完成本學(xué)習(xí)任務(wù)所需要的工具與器材、設(shè)備見(jiàn)表2-2。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試表2-2學(xué)習(xí)任務(wù)二所需工具與器材、設(shè)備明細(xì)表序號(hào)名稱符號(hào)型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量1直流穩(wěn)壓電源0～12V（連續(xù)可調(diào)）2三極管VT9014或3DG類型設(shè)β值為60個(gè)23電阻器R由1kΩ～1MΩ各種阻值個(gè)若干個(gè)若干4電位器RP470kΩ?jìng)€(gè)15電容器CE電解電容器100μF/25V個(gè)16電容器C1、C2電解電容器10μF/25V個(gè)27各類三極管各包括有塑料封裝與金屬封裝的普通小功率和大功率三極管等個(gè)若干8發(fā)光二極管LED紅色，Ф10mm個(gè)19駐極體話筒BMCZN-15D個(gè)110指針式萬(wàn)用表500型或MF-47型臺(tái)1表2-2學(xué)習(xí)任務(wù)二所需工具與器材、設(shè)備明細(xì)表序號(hào)名稱符號(hào)型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量11數(shù)字式萬(wàn)用表DT-830型臺(tái)112低頻信號(hào)發(fā)生器XD2型臺(tái)113晶體管毫伏表DA-16型臺(tái)114雙蹤示波器XC4320型臺(tái)115電烙鐵15～25W支116焊接材料焊錫絲、松香助焊劑、烙鐵架等，連接導(dǎo)線若干套117電子實(shí)訓(xùn)通用工具螺絲刀（一字和十字）、尖嘴鉗、剝線鉗、鑷子、小刀、小剪刀等套118面包板

塊119單孔印制電路板

塊1學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

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步驟二：認(rèn)識(shí)與檢測(cè)三級(jí)管

㈠識(shí)別各種類型的三極管

幾種常用的三極管外形如圖2-7所示。圖(a)、(b)是小功率管，圖(c)、(d)是大功率管；如果按照外殼封裝的形式區(qū)分，圖(a)、(c)是塑料封裝，圖(b)、(d)是金屬封裝。大功率管在使用時(shí)一般要加上散熱片，如圖(d)所示的金屬封裝的大功率管只有基極和發(fā)射極兩根引腳，集電極就是三極管的金屬外殼。（a）（b）（c）（d）圖2-7各種三極管的外形㈡用萬(wàn)用表檢測(cè)三極管

在實(shí)際中，常使用萬(wàn)用表電阻擋（R×100或R×1k擋）對(duì)三極管進(jìn)行管型和管腳的判斷及其性能估測(cè)。⒈管型和基極的判斷⑴若采用紅表棒搭接三極管的某一管腳，黑表棒分別搭接另外兩管腳；不斷變換；若測(cè)得兩次阻值都很小時(shí)，紅表棒搭接的管腳即為PNP型管的基極。⑵若采用黑表棒搭接三極管的某一管腳，紅表棒分別搭接另外兩管腳；不斷變換；若測(cè)得兩次阻值都很小時(shí)，黑表棒搭接的管腳即為NPN型管的基極。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1——三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試（a）三極管集電極判別電路；（b）三極管集電極判別原理電路圖1判別三極管c、e電極原理圖(2)集電極和發(fā)射極的判斷

確定了管型（如NPN）和基極之后，根據(jù)放大原理，再假定余下的兩個(gè)電極中的一個(gè)為集電極，用黑表筆接假設(shè)的集電極，紅表筆去碰另一個(gè)電極（假定的發(fā)射極）如圖1所示。學(xué)習(xí)任務(wù)2.1

三極管的認(rèn)識(shí)和測(cè)試

⒉集電極和發(fā)射極的判斷

管型和基極確定后，用表棒分別搭接測(cè)量另外兩個(gè)管腳的電阻值，再對(duì)調(diào)表棒再測(cè)一次；比較二次測(cè)量結(jié)果，測(cè)量結(jié)果（阻值）較大次，紅表棒接的是PNP型三極管的發(fā)射極（或NPN型管的集電極），黑表棒接的是PNP型集電極（或NPN型發(fā)射極）。

通常，金屬類三