三 极 管.docx
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三极管
三极管
一、晶体三极管的结构和类型
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两
侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
电压须在外部施用，以使晶体管操作。
施用电压以使电流朝著发射极箭头的方向移动。
施用电压时，发射极电流Ie、集电极电流Ic和基点电流Ib将产生以下的关系：
Ie=Ic+Ib
晶体管类型：
按材料分类，可分为：
硅晶体管、锗晶体管
按电极分类，可分为：
NPN晶体管、PNP晶体管
按功能分类，可分为：
光敏三极管、开关三极管、功率三极管
二、三极管的封装形式和管脚识别
常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为ebc；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为ebc。
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标准封装。
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，电子爱好者最好还是了解一下：
第一部分的3表示为三极管。
第二部分表示器件的材料和结构，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。
目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。
三、三极管的放大及开关作用
1、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，如下图：
三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。
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β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，即
IE＝IB＋IC（符合克希荷夫电流定理）
IC≈IB×β（β称为电流放大系数，可表征三极管的电流放大能力）
△IC≈△IB×β
由上可见，三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。
放大原理：
（1）发射区向基区扩散电子：
由于发射结处于正向偏置，发射区的多数载流子（自由电子）不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。
（2）电子在基区扩散和复合：
由于基区很薄，其多数载流子（空穴）浓度很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少部分可以和基区空穴复合，形成比较小的基极电流IB，而剩下的绝大部分电子都能扩散到集电结边缘。
（3）集电区收集从发射区扩散过来的电子：
由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
2、晶体管的开关作用
转换晶体管一般用作空调的电子控制。
转换晶体管具有以下特征：
（1）假如基点发射极电压Vbe偏低
晶体管内一种称为屏障势能的电阻存於集电极电流Ic的移动。
一旦充作开关器，对开关器触点作出反应的集电发射极C-E基于没有电流移动而启开，晶体管的开关则关闭。
（2）假如Vbe是0.6-0.8V
C-E间隙将会发生短路，电掣开著，而集电器电流开始流动。
Vbe将是0.6-0.8V。
晶体管可被视为电子继电器。
当最初的电压是0V，继电器关闭。
当最初电压是0.6至0.8V，继电器启开。
晶体管开关作用
晶体管发挥继电器功用
四、晶体三极管样图
NPN型三极管
PNP型晶体管
五、晶体三极管的三种工作状态
截止状态：
当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
放大状态：
当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。
饱和导通状态：
当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。
三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
六、三极管的主要参数
1、共射电流放大系数β
三极管有一个重要参数就是电流放大系数β
β的定义为集电极电流与基极电流的变化量之比，即
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β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。
2、共基电流放大系数α
α的定义是集电极电流与发射极电流的变化量之比，即
3、集电极和发射极之间的穿透电流ICEO
表示当基极b开路时，集电极c和发射极e之间的电流。
测量ICEO的电路如图：
（a）ICBO（b）ICEO
上述两个反向电流之间存在以下关系：
ICEO=（1+
）ICBO
ICBO和ICEO都是由少数载流子的运动形成的，所以对温度非常敏感。
当温度升高时，ICBO和ICEO都将急剧地增大。
实际工作中选用三极管时，要求三极管的反向饱和电流ICBO和穿透电流ICEO尽可能小一些，这两个反向电流的值愈小，表明三极管的质量愈高。
七、测判三极管的口诀
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。
（一）三颠倒，找基极
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。
万用表的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。
（数字万用表红表笔所连接的是表内电池的正极，黑表笔连接着表内电池的负极。
）
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。
（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。
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，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。
（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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