三极管基础知识

三极管基础知识及检测方法


一、晶体管基础 　　 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。绝大部分 的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。



　　如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC= β*IB=10mA。在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，实现了双极晶体管的电流放大作用。



　　金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅 G 电压 VG 增大时， p 型半导体表面的多数载流子枣空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在 n+ 源区 S 和 n+ 漏区 D 之间形成导电沟道。当 VDS ≠ 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压 VT 。当 VGS>VT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS , 实现栅源电压 VGS 对源漏电流 IDS 的控制。




二、晶体管的命名方法晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。多数国产管用xxx表示，其中每一位都有特定含义：如 3 A X 31，第一位3代表三极管，2代表二极管。第二位代表材料和极性。A代表PNP型锗材料；B代表NPN型锗材料；C为PNP型硅材料；D为NPN型硅材料。第三位表示用途，其中X代表低频小功率管；D代表低频大功率管；G代表高频小功率管；A代表高频大功率管。最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，而第三位则含义不同。对于二极管来说，第三位的P代表检波管；W代表稳压管；Z代表整流管。上面举的例子，具体来说就是PNP型锗材料低频小功率管。对于进口的三极管来说，就各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。
　　常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列，欧洲的2Sx系列，在该系列中，第三位含义同国产管的第三位基本相同。

三、 常用中小功率三极管参数表
型号 材料与极性 Pcm(W) Icm(mA) BVcbo(V) ft(MHz)
3DG6C SI-NPN 0.1 20 45 >100
3DG7C SI-NPN 0.5 100 >60 >100
3DG12C SI-NPN 0.7 300 40 >300
3DG111 SI-NPN 0.4 100 >20 >100
3DG112 SI-NPN 0.4 100 60 >100
3DG130C SI-NPN 0.8 300 60 150
3DG201C SI-NPN 25 45 150
C9011 SI-NPN 0.4 30 50 150
C9012 SI-PNP 0.625 -500 -40
C9013 SI-NPN 0.625 500 40
C9014 < SI-NPN 0.45 100 50 150
C9015 SI-PNP 0.45 -100 -50 100
C9016 SI-NPN 0.4 25 30 620
C9018 SI-NPN 0.4 50 30 1.1G
C8050 SI-NPN 1 1.5A 40 190
C8580 SI-PNP 1 -1.5A -40 200
2N5551 SI-NPN 0.625 600 180
2N5401 SI-PNP 0.625 -600 160 100
2N4124 SI-NPN 0.625 200 30 300


三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。

　　一、 三颠倒，找基极

　　大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PnP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。

　　测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。
　　假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PnP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。

　　二、 PN结，定管型

　　找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PnP型。

　　三、 顺箭头，偏转大

　　找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
　　(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
　　(2) 对于PnP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c(参看图1、图3可知)。

　　四、 测不出，动嘴巴

　　若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。
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（1）三极管的分类：
　半导体三极管可分为双极型三极管、场效应晶体管、光电三极管。
　本实训内容重点掌握双极型三极管。
　双极型三极管分为有PNP型和NPN型两种；
　按照功率大小有大、中、小功率之分；
　按照频率有高频管、低频管、开关管之分；
　按照材料有硅管与锗管之分；
　按照结构有点接触型和面接触型之分。
　按照封装方式有金属封装和塑料封装。
（2）国产三极管的型号命名方式
　国产三极管的型号命名通常有五个部分组成，第一部分是“3”代表三极管，第二部分通常是A、　B、C、D等字母，表示材料和特性，由此可知是硅管还是锗管，是PNP型还是NPN型，具体表示方　法为：
　　　3A代表PNP锗管（如3AX21）；
　　　3B代表NPN锗管(如3BX81)；
　　　3C代表PNP硅管（如3CG21）；
　　　3D代表NPN硅管（如3DG130）。
（3）双极型三极管的主要参数
　　　双极型三极管的主要参数可分为直流参数Icbo、Iceo等，交流参数β、Ft等，极限参数　　　Icm、Uceo、Pcm三大类，具体可参见《模拟电子技术基础》
（4）双极型三极管的测试
　　　要准确了解三极管的参数，需用专门的测量仪器进行测量，如晶体管特性图示仪，当没有专用仪器时也可以用万用表粗略判断，本实训内容要求重点掌握用万用表（以指针表为例）进行管脚的判别。通常以下判别都是设在电阻1K档。
　　　基极的判别：假定某一个管脚为基极，用黑表笔接到基极，红表笔分别接另外两个管脚，如果一次电阻大、一次电阻小说明假定的基极是错误的，找出两次电阻都小时说明假定的基极是正确的，如果没有找到两次电阻小只有两次电阻大，可以用红表笔接到假定的基极上，黑表笔分别接另外两个管脚，一定可以找出两次电阻都小。
　　　PNP管与NPN管的判别：当基极找出来以后，用黑表笔接在基极上红表笔接另外任意一个脚若导通说明基极是P，此被测三极管即为NPN管，反之为PNP管。
　　　集电极与发射极的判别：用指针万用表判别集电极和发射极，要设法令到三极管导通起来，根据三极管导通的基本条件是必需在发射结上加正向偏置电压这一特性，我们可以在集电极与基极之间加一个分压电阻（大约100k），且在集电极和发射极上通过万用表的两根表笔加上正确极性的电压，从而令到发射结导通，此时万用表的两根表笔之间有电流通过，也即反映出电阻值小，根据这一原理可以判别三极管的集电极与发射极。