三-極-管完整版本

PAGEPAGE1三極管一、晶體三極管的結(jié)構(gòu)和類型晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(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，如圖從三個(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?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。電壓須在外部施用，以使晶體管操作。施用電壓以使電流朝著發(fā)射極箭頭的方向移動(dòng)。施用電壓時(shí)，發(fā)射極電流Ie、集電極電流Ic和基點(diǎn)電流Ib將產(chǎn)生以下的關(guān)系：Ie=Ic+Ib晶體管類型：按材料分類，可分為：硅晶體管、鍺晶體管按電極分類，可分為：NPN晶體管、PNP晶體管按功能分類，可分為：光敏三極管、開(kāi)關(guān)三極管、功率三極管二、三極管的封裝形式和管腳識(shí)別常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類，引腳的排列方式具有一定的規(guī)律，如圖對(duì)于小功率金屬封裝三極管，按圖示底視圖位置放置，使三個(gè)引腳構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上，從左向右依次為ebc；對(duì)于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個(gè)引腳朝下放置，則從左到右依次為ebc。電子制作中常用的三極管有90××系列，包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見(jiàn)到3DG6（低頻小功率硅管）、3AX31（低頻小功率鍺管）等，它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。我國(guó)生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則，電子愛(ài)好者最好還是了解一下：

第一部分的3表示為三極管。第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu)，A：PNP型鍺材料B：NPN型鍺材料C：PNP型硅材料D：NPN型硅材料第三部分表示功能，U：光電管K：開(kāi)關(guān)管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。另外，3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管，BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。目前，國(guó)內(nèi)各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進(jìn)行測(cè)量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊(cè)，明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。三、三極管的放大及開(kāi)關(guān)作用1、三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量，如下圖：三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，即IE＝IB＋I(xiàn)C(符合克希荷夫電流定理)IC≈IB×β（β稱為電流放大系數(shù)，可表征三極管的電流放大能力）△IC≈△IB×β由上可見(jiàn)，三極管是一種具有電流放大作用的模擬器件。放大原理：（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子：由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（自由電子）不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充進(jìn)電子，形成發(fā)射極電流IE。（2）電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合：由于基區(qū)很薄，其多數(shù)載流子（空穴）濃度很低，所以從發(fā)射極擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子只有很少部分可以和基區(qū)空穴復(fù)合，形成比較小的基極電流IB，而剩下的絕大部分電子都能擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣。（3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子：由于集電結(jié)反向偏置，可將從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)并到達(dá)集電區(qū)邊緣的電子拉入集電區(qū)，從而形成較大的集電極電流IC。2、晶體管的開(kāi)關(guān)作用轉(zhuǎn)換晶體管一般用作空調(diào)的電子控制。轉(zhuǎn)換晶體管具有以下特征：（1）假如基點(diǎn)發(fā)射極電壓Vbe偏低晶體管內(nèi)一種稱為屏障勢(shì)能的電阻存於集電極電流Ic的移動(dòng)。一旦充作開(kāi)關(guān)器，對(duì)開(kāi)關(guān)器觸點(diǎn)作出反應(yīng)的集電發(fā)射極C-E基于沒(méi)有電流移動(dòng)而啟開(kāi)，晶體管的開(kāi)關(guān)則關(guān)閉。（2）假如Vbe是0.6-0.8VC-E間隙將會(huì)發(fā)生短路，電掣開(kāi)著，而集電器電流開(kāi)始流動(dòng)。Vbe將是0.6-0.8V。晶體管可被視為電子繼電器。當(dāng)最初的電壓是0V，繼電器關(guān)閉。當(dāng)最初電壓是0.6至0.8V，繼電器啟開(kāi)。晶體管開(kāi)關(guān)作用晶體管發(fā)揮繼電器功用四、晶體三極管樣圖NPN型三極管PNP型晶體管五、晶體三極管的三種工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。六、三極管的主要參數(shù)1、共射電流放大系數(shù)β三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)ββ的定義為集電極電流與基極電流的變化量之比，即當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。2、共基電流放大系數(shù)αα的定義是集電極電流與發(fā)射極電流的變化量之比，即3、集電極和發(fā)射極之間的穿透電流ICEO表示當(dāng)基極b開(kāi)路時(shí)，集電極c和發(fā)射極e之間的電流。測(cè)量ICEO的電路如圖：（a）ICBO(b)ICEO上述兩個(gè)反向電流之間存在以下關(guān)系：ICEO=(1+)ICBOICBO和ICEO都是由少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)形成的，所以對(duì)溫度非常敏感。當(dāng)溫度升高時(shí)，ICBO和ICEO都將急劇地增大。實(shí)際工作中選用三極管時(shí)，要求三極管的反向飽和電流ICBO和穿透電流ICEO盡可能小一些，這兩個(gè)反向電流的值愈小，表明三極管的質(zhì)量愈高。七、測(cè)判三極管的口訣三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助讀者迅速掌握測(cè)判方法，筆者總結(jié)出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測(cè)不準(zhǔn)，動(dòng)嘴巴?！毕旅孀屛覀冎鹁溥M(jìn)行解釋。（一）三顛倒，找基極測(cè)試三極管要使用萬(wàn)用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。萬(wàn)用表的紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。（數(shù)字萬(wàn)用表紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的正極，黑表筆連接著表內(nèi)電池的負(fù)極。）假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬(wàn)用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)?。皇Ｏ乱淮伪厝皇穷嵉箿y(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極。（二）PN結(jié)，定管型找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來(lái)確定管子的導(dǎo)電類型。將萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說(shuō)明被測(cè)三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測(cè)管即為PNP型。（三）順箭頭，偏轉(zhuǎn)大找出了基極b，另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c，哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。（1）對(duì)于NPN型三極管，用萬(wàn)用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測(cè)量中萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。（2）對(duì)于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)