入门分享:三极管知识大全
出处:五六电子网 发布于:2013-10-31 11:57:16
导读:三极管也即半导体三极管或晶体三极管,是一种重要的半导体器件。它的放大作用和开关作用促使电子技术飞跃发展。本文主要分享了三极管的基本知识,有助你更深入的了解有关电子元器件方面的知识。
一、三极管的概念
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表示)。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。,是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。
三极管在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称,我们常说的三极管。
虽然都叫三极管,在英文里面的说法是千差万别的。电子三极管 Triode 这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的英文翻译,这是和电子三极管早出现有关系的,所以先入为主,也是真正意义上的三极管这个词初所指的物品。
二、三极管的基本结构
1. 三极管结构
三极管的种类很多,按功率大小可分为大功率管和小功率管;按电路中的工作频率可分为高频管和低频管;按半导体材料不同可分为硅管和锗管;按结构不同可分为NPN管和PNP管。无论是NPN型还是PNP型都分为三个区,分别称为发射区、基区和集电区,由三个区各引出一个电极,分别称为发射极(E)、基极(B)和集电极(C),发射区和基区之间的PN结称为发射结,集电区和基区之间的PN结称为集电结。其结构和符号见下图1、图2所示,其中发射极箭头所示方向表示发射极电流的流向。
图1 两类三极管的结构示意图
2.三极管符号
中间横线是基极B,另一斜线是集电极C,箭头的是发射极E.
图2 三极管的符号示意图
三、三极管的原理
三极管分锗管和硅管两种,而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,(其中,N表示在高纯度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而p是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c.
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo.
在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流了。
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得:
这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即:
式中:β1--称为直流放大倍数,
集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为:
式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。
四、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:
图3 常用三级管管级排列
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,大的表明IC大,管子处于放大状态,相应假设的c、e极正确。
五、测判三极管的技巧
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,为了帮助大家迅速掌握测判三极管的技巧,下面给出了三极管的四句口诀的测判方法。
1.三颠倒,找基极
众所周知,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。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。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:即颠倒测量中表针偏转大,偏转小;剩下必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
2.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。
3.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。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.
4.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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