三极管

三极管 半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。 　　三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。 　　电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP)，低噪声管9014(NPN)，高频小功率管9018(NPN)等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6(低频小功率硅管)、3AX31(低频小功率锗管)等，它们的型号也都印在金属的外壳上。我国生产的晶体管有一套命名规则，电子技术人员和电子爱好者应该了解三极管符号的含义。 　　符号的第一部分“3”表示三极管。符号的第二部分表示器件的和结构：A——PNP型锗材料；B——NPN型锗材料；C——PNP型硅材料；D——NPN型硅材料。符号的第三部分表示功能：U——光电管；K——开关管；X——低频小功率管；G——高频小功率管；D——低频大功率管；A——高频大功率管。另外，3DJ型为场效应管，BT打头的表示半导体特殊元件。 三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数 b。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流b 倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。 　　三极管还可以作电子开关，配合其它元件还可以构成振荡器 2．三极管电极和管型的判别 　　(1) 目测法 　　① 管型的判别 　　 一般，管型是NPN还是PNP应从管壳上标注的型号来辨别。依照部颁标准，三极管型号的第二位(字母)，A、C表示PNP管，B、D表示NPN管，例如： 　　3AX 为PNP型低频小功率管 3BX 为NPN型低频小功率管 　　3CG 为PNP型高频小功率管 3DG 为NPN型高频小功率管 　　3AD 为PNP型低频大功率管 3DD 为NPN型低频大功率管 　　3CA 为PNP型高频大功率管 3DA 为NPN型高频大功率管 　　此外有国际流行的9011～9018系列高频小功率管，除9012和9015为PNP管外，其余均为NPN型管。 　　② 管极的判别 　　常用中小功率三极管有金属圆壳和塑料封装(半柱型)等外型，图T305介绍了三种典型的外形和管极排列方式。 　　(2) 用万用表电阻档判别 　　三极管内部有两个PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。 　　① 基极的判别 　　判别管极时应首先确认基极。对于NPN管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，约为几百欧~几千欧；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，在几百千欧以上，此时黑表笔接的就是基极。PNP管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏的情况下，红表笔接基极。 　　实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好(与二极管PN结的测量方法一样)，又可确认管型。 　　② 集电极和发射极的判别 　　确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c，另一为发射极e，用手指分别捏住c极与b极(即用手指代替基极电阻Rb)。同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN，则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极(PNP管相反)，观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度，大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确 3．三极管性能的简易测量 　　 (1) 用万用表电阻档测ICEO和β 　　基极开路，万用表黑表笔接NPN管的集电极c、红表笔接发射极e(PNP管相反)，此时c、e间电阻值大则表明ICEO小，电阻值小则表明ICEO大。 　　用手指代替基极电阻Rb，用上法测c、e间电阻，若阻值比基极开路时小得多则表明 β值大。 　　(2) 用万用表hFE档测β 　　有的万用表有hFE档，按表上规定的极型插入三极管即可测得电流放大系数β，若β很小或为零，表明三极管己损坏，可用电阻档分别测两个PN结，确认是否有击穿或断路。 　　4．半导体三极管的选用 　　 选用晶体管一要符合设备及电路的要求，二要符合节约的原则。根据用途的不同，一般应考虑以下几个因素：工作频率、集电极电流、耗散功率、电流放大系数、反向击穿电压、稳定性及饱和压降等。这些因素又具有相互制约的关系，在选管时应抓住主要矛盾，兼顾次要因素。 　　低频管的特征频率fT一般在2.5MHz以下，而高频管的fT都从几十兆赫到几百兆赫甚至更高。选管时应使fT为工作频率的3～10倍。原则上讲，高频管可以代换低频管，但是高频管的功率一般都比较小，动态范围窄，在代换时应注意功率条件。 　　 一般希望β选大一些，但也不是越大越好。β太高了容易引起自激振荡，何况一般β高的管子工作多不稳定，受温度影响大。通常β多选40～100之间，但低噪声高β值的管子(如1815、9011~9015等)，β值达数百时温度稳定性仍较好。另外，对整个电路来说还应该从各级的配合来选择β。例如前级用β高的，后级就可以用β较低的管子；反之，前级用β较低的，后级就可以用β较高的管子。 　　集电极-发射极反向击穿电压UCEO应选得大于电源电压。穿透电流越小，对温度的稳定性越好。普通硅管的稳定性比锗管好得多，但普通硅管的饱和压降较锗管为大，在某些电路中会影响电路的性能，应根据电路的具体情况选用，选用晶体管的耗散功率时应根据不同电路的要求留有一定的余量。 　　对高频放大、中频放大、振荡器等电路用的晶体管，应选用特征频率fT高、极间电容较小的晶体管，以保证在高频情况下仍有较高的功率增益和稳定性。 晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。 1、特点：晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。 电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号；NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。 2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路 所具有的特点列于下表，供大家参考。 名称 共发射极电路 共集电极电路（射极输出器） 共基极电路 输入阻抗 中（几百欧～几千欧） 大（几十千欧以上） 小（几欧～几十欧） 输出阻抗 中（几千欧～几十千欧） 小（几欧～几十欧） 大（几十千欧～几百千欧） 电压放大倍数 大 小（小于1并接近于1） 大 电流放大倍数 大（几十） 大（几十） 小（小于1并接近于1） 功率放大倍数 大（约30～40分贝） 小（约10分贝） 中（约15～20分贝） 频率特性 高频差 好 好 应用 多级放大器中间级，低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路 3、在线工作测量 在实际维修中，三极管都已经安装在线路板上，要每只拆下来测量实在是一件麻烦事，并且很容易损坏电路板，根据实际维修，本人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法，供大家参考： 类别 故障发生部位 测试要点 e-b极开路 Ved>1v Ved=V+ e-b极短路 Veb=0v Vcd=0v Vbd升高 Re开路 Ved=0v Rb2开路 Vbd=Ved=V+ Rb2短路 Ved约为0.7V Rb1增值很多，开路 Vec<0.5v Vcd升高 e-c极间开路 Veb=0.7v Vec=0v Vcd升高 b-c极间开路 Veb=0.7v Ved=0v b-c极间短路 Vbc=0v Vcd很低 Rc开路 Vbc=0v Vcd升高 Vbd不变 Rb2阻值增大很多 Ved约为V+ Vcd约为0V Ved电压不稳 三极管和周围元件有虚焊 类 别 故障发生部位 测 试 要 点 Rb1开路 Vbe=0 Vcd=V+ Ved=0 Rb1短路 Vbe约为1v Ved=V-Vbe Rb2短路 Vbd=0v Vbe=0v Vcd=V+ Re开路 Vbd升高 Vce=0v Vbe=0v Re短路 Vbd=0.7v Vbe=0.7v Rc开路 Vce=0v Vbe=0.7v Ved约为0v c-e极短路 Vce=0v Vbe=0.7v Ved升高 b-e极开路 Vbe>1v Ved=0v Vcd=V+ b-e极短路 Vce约为V+ Vbe=0v Vcd约为0v c-b极开路 Vce=V+ Vbe=0.7v Ved=0v c-b极短路 Vcb=0v Vbe=0.7v Vcd=0v