1.5 晶体三极管

1、 常用电子 元器件简介 1.5 晶体三极管晶体三极管 n晶体三极管简称三极管，它的工作状态有三种： 放大、饱和、截止，因此，三极管是放大电路的 核心元件具有电流放大能力，同时又是理想 的无触点开关元器件。 NNP B E C B E C IB IE IC B E C IB IE IC 发射极发射极 集电极集电极 发射区用发射区用 来发射载流来发射载流 子。子。 集电区用集电区用 来收集载流来收集载流 子。子。 基区用来基区用来 控制载流子。控制载流子。 晶体管有锗管和硅管。晶体管有锗管和硅管。 三极管的三种工作状态三极管的三种工作状态 PN结的偏置方式决定了晶体管结的偏置方式决定了晶体管 的导

2、通与截止。的导通与截止。 晶体管有两个晶体管有两个PN结、三个电极，结、三个电极， 需要以一个电极为公用端接两个需要以一个电极为公用端接两个 外加电压。故有外加电压。故有三种接法。三种接法。 1.放大状态放大状态 （1）条件）条件发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 晶体管有三种工作状态：晶体管有三种工作状态：放大、放大、 饱和和截止。饱和和截止。 发射结正偏发射结正偏 VBVE；集电结反偏集电结反偏 发射结正偏发射结正偏 VBVE；集电结反偏集电结反偏 VCVB。 EB RB E RC 三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律 B E C N N P EB RB EC I

3、E IB IC ICBO 基区空穴基区空穴 向发射区的向发射区的 扩散可忽略扩散可忽略 发射结正偏，发射发射结正偏，发射 区电子不断向基区区电子不断向基区 扩散，形成发射极扩散，形成发射极 电流电流IE。 进入进入P 区的电子区的电子 少部分与基区的空少部分与基区的空 穴复合，形成电流穴复合，形成电流 IB ，多数扩散到集，多数扩散到集 电结。电结。 从基区扩散来的从基区扩散来的 电子作为集电结电子作为集电结 的少子，漂移进的少子，漂移进 入集电结而被收入集电结而被收 集，形成集，形成IC。 集电结反偏，集电结反偏， 有少子形成的反有少子形成的反 向电流向电流ICBO。 （3）三电极电流关系）

4、三电极电流关系 IE IB IC IC IB B E C N N P EB RB EC IE IB IC ICBO 且且 IC IB C B I I C B I I 二者数值很接近，一般不作区别，统称为三极二者数值很接近，一般不作区别，统称为三极 管的电流放大系数，用管的电流放大系数，用表示。表示。 3.截止状态截止状态 （1）条件）条件 发射结反偏、集电结反偏发射结反偏、集电结反偏 （2）特征）特征 基极电流基极电流IB0； 集电极电流集电极电流IC0； c. UCEUCC； d. 晶体管相当于开路。晶体管相当于开路。 晶体管用于模拟电路时工作晶体管用于模拟电路时工作 在放大状态，起放大作用

5、；晶在放大状态，起放大作用；晶 体管用于数字电路时交替工作体管用于数字电路时交替工作 在截止状态和饱和状态，起开在截止状态和饱和状态，起开 关作用。关作用。 1.5.2 三极管的分类三极管的分类 n三极管的种类较多。按三极管制造的材料 来分，有硅管和锗管两种；按三极管的内 部结构来分，有NPN和PNP两种；按三极管 的工作频率来分，有低频管和高频管两种 ；按三极管允许耗散的功率来分，有小功 率管、中功率管和大功率管。 n1.5.2.1几种常见三极管的外形及特点 n1.小功率三极管 n通常情况下，把集电极最大允许耗散功率 PCM在1W以下的三极管称为小功率三极管。 n2.中功率三极管 n中功率三

6、极管主要用在驱动和激励电路，为 大功率放大器提供驱动信号。通常情况下， 集电极最大允许耗散功率PCM在110W的 三极管称为中功率三极管。 n3.大功率三极管 n集电极最大允许耗散功率PCM在10W以上的 三极管称为大功率三极管。 n1.5.2.2 贴片三极管的外形及特点 n采用表面贴装技术SMT（Surface Mounted Technology）的三极管称为贴片三极管。贴 片三极管有三个引脚的，也有四个引脚的。 在四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚 是集电极，两个相通引脚是发射极，余下的 一个引脚是基极。 n1.5.2.3 几种特殊三极管的外形及特点 n1带阻尼三极管 n带阻尼三极管是

7、将三极管与阻尼二极管、保护 电阻封装为一体构成的特殊三极管，常用于彩 色电视机和计算机显示器的行扫描电路中。 n2差分对管 n差分对管是将两只性能参数相同的三极管封 装在一起构成的电子器件，一般用在音频放 大器或仪器、仪表的输入电路做差分放大管 。 3达林顿管 n达林顿管是复合管的一种连接形式。它是将 两只三极管或更多只三极管集电极连在一起 ，而将第一只三极管的发射极直接耦合到第 二只三极管的基极，依次级联而成。 n4. 带阻三极管 n带阻三极管是指基极和发射极之间接有一只或两只电阻并与 晶体管封装为一体的三极管。由于带阻三极管通常应用在数 字电路中，因此带阻三极管有时候又被称为数字三极管或者

8、 数码三极管。 n1.5.3 三极管的识别 n三极管在电路中常用字母“Q”、“V”或“VT”加数字表示 . n1.5.3 三极管的识别 n1.5.3.1 国产三极管型号的命名方法 n国产三极管的型号命名由五部分组成 n例如： n1) 三极管3AD50C：锗材料PNP型低频大功率 三极管，如图（a）所示； n2) 三极管3DG201B: 硅材料NPN型高频小功 率三极管如图（b）所示。 n1.5.3.2 国外三极管的命名方法 n1. 日本半导体器件型号命名法有如下特点： n（1）型号中的第一部分是数字，表示器件的类型和有效电极数。例如， 用“1”表示二极管，用“2”表示三极管。而屏蔽用的接地电极

9、不是有效 电极。 n（2） 第二部分均为字母S，表示日本电子工业协会注册产品，而不表示 材料和极性。 n(3) 第三部分表示极性和类型。例如用A表示PNP型高频管，用J表示P沟 道场效应三极管。但是，第三部分既不表示材料，也不表示功率的大小 。 n(4) 第四部分只表示在日本工业协会（EIAJ）注册登记的顺序号，并不 反映器件的性能，顺序号相邻的两个器件的某一性能可能相差很远。例 如，2SC2680型的最大额定耗散功率为200mW，而2SC2681的最大额定 耗散功率为100W。但是，登记顺序号能反映产品时间的先后。登记顺序 号的数字越大，越是近期产品。 n(5) 第六、七两部分的符号和意义各

10、公司不完全相同。 n(6) 日本有些半导体分立器件的外壳上标记的型号，常采用简化标记的 方法，即把2S省略。例如，2SD764，简化为D764，2SC502A简化为 C502A。 n2. 美国晶体管型号命名法的特点： n(1) 型号命名法规定较早，又未作过改进，型号内容很不完备。例如， 对于材料、极性、主要特性和类型，在型号中不能反映出来。例如，2N 开头的既可能是一般晶体管，也可能是场效应管。因此，仍有一些厂家 按自己规定的型号命名法命名。 n(2) 组成型号的第一部分是前缀，第五部分是后缀，中间的三部分为型 号的基本部分。 n(3) 除去前缀以外，凡型号以1N、2N或3N开头的晶体管分立器

11、件， 大都是美国制造的，或按美国专利在其它国家制造的产品。 n(4) 第四部分数字只表示登记序号，而不含其它意义。因此，序号相邻 的两器件可能特性相差很大。例如，2N3464为硅NPN，高频大功率管， 而2N3465为N沟道场效应管。 n(5) 不同厂家生产的性能基本一致的器件，都使用同一个登记号。同一 型号中某些参数的差异常用后缀字母表示。因此，型号相同的器件可以 通用。 n(6) 登记序号数大的通常是近期产品。 n1.5.3.3 三极管封装形式及管脚识别 n三极管的封装形式是指三极管的外形参数， 也就是安装半导体三极管用的外壳。材料方 面，三极管的封装形式主要有金属、陶瓷、 塑料形式；结构

12、方面，三极管的封装为 TOXXX，XXX表示三极管的外形；装配方式有 通孔插装（通孔式）、表面安装（贴片式） 、直接安装；引脚形状有长引线直插、短引 线或无引线贴装等。常用三极管的封装形式 有TO-92、TO-126、TO-3、TO-220TO等。 n三极管引脚的排列方式具有一定的规律。对于国产 小功率金属封装三极管，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e、 b 、c；有管键的管子，从管键处按顺时针方向依次 为e、 b 、c，其管脚识别图如图（a）所示。对于 国产中小功率塑封三极管使其平面朝向外，半圆形 朝内，三个引脚朝上放置，则从左到右依次为e b c ，其管脚

13、识别图如图（b） n现今比较流行的三极管90119018系列为高 频小功率管，除9012和9015为PNP型管外， 其余均为NPN型管。 n常用90119018、1815系列三极管管脚排列 如图所示。平面对着自己，引脚朝下，从左 至右依次是E、C 、B，即1是发射极E，2是集 电极C，三是基极B。 n贴片三极管有三个电极的，也有四个电极的 。一般三个电极的贴片三极管从顶端往下看 有两边，上边只有一脚的为集电极，下边的 两脚分别是基极和发射极。在四个电极的贴 片三极管中，比较大的一个引脚是三极管的 集电极，另有两个引脚相通是发射极，余下 的一个是基极。 n1.5.3.4 三极管的主要技术指标 n

14、1.电流放大系数电流放大系数 n电流放大系数是电流放大倍数，用来表示三极管放 大能力。根据三极管工作状态不同，电流放大系数 又分为直流放大系数和交流放大系数。 n直流放大系数是指在静态无输入变化信号时，三极 管集电极电流IC和基极电流IB的比值，故又称为直 流放大倍数或静态放大系数，一般用hFE或表示。 n交流电流放大系数也叫动态电流放大系数或交流放 大倍数，是指在交流状态下，三极管集电极电流变 化量与基极电流变化量的比值，一般用表示。是 反映三极管放大能力的重要指标。 n2.耗散功率耗散功率PCM n耗散功率也叫集电极最大允许耗散功率PCM，是指三极管参 数变化不超过规定允许值时的最大集电极

15、耗散功率。 n3.频率特性频率特性 n三极管的电流放大系数与工作频率有关，如果三极管超过了 工作频率范围，会造成放大能力降低甚至失去放大作用。 n4.集电极最大电流集电极最大电流ICM n集电极最大电流是指三极管集电极所允许通过的最大电流。 集电极电流IC上升会导致三极管的下降，当下降到正常值 的2/3时，集电极电流即为ICM。 n5.最大反向电压最大反向电压 n最大反向电压是指三极管在工作时所允许加的最高工作电压 。最大反向电压包括集电极发射极反向击穿电压UCEO、 集电极基极反向击穿电压UCBO以及发射极基极反向击 穿电压UEBO。 n6.反向电流反向电流 n三极管的反向电流包括集电极基极

16、之间的反向电流ICBO和 集电极发射极之间的反向电流ICEO。 n1.5.4 三极管的检测 n1.5.4.1 指针式万用表检测三极管 n1. 指针式万用表检测普通三极管 n指针式万用表判断普通三极管的三个电极、极性及好坏时， 选择R100或R1k挡位，常分两步进行测量判断。 n(1)三颠倒，找基极；PN结，定极型 n三极管的内部等效图如图5.18所示，测量时要时刻想着此图 ，从而达到熟能生巧。 n找基极、定极型的测量示意图 n（2）判断基极、集电极顺箭头，偏转大； 测不准，动嘴巴 n基极找到之后，判断出PNP型或NPN型，再找 发射极和集电极。 n2. 带阻三极管的检测 n带阻三极管检测与普通

17、三极管基本类似，但由于其内部接有电阻，故检 测出来的阻值大小稍有不同。以图5.21中的NPN型三极管为例，选用指 针式万用表，量程置于R1K档，若带阻三极管正常，则有如下规律： nB、E极之间正反向电阻都比较小（具体测量值与内接电阻有关），但B 、E极之间的正向电阻（黑笔接B，红笔接E）会略小一点，因为测正向 电阻时发射结会导通。 nB、C极之间正向（黑笔接B，红笔接C）电阻小，反向电阻接近无穷大。 nE、C极之间正反向电阻（黑笔接C，红笔接E）都接近无穷大。 n检测结果与上述不相时，可判断为带阻三极管损坏。 n 3. 带阻尼三极管的检测 n带阻尼三极管检测与普通三极管基本类似，但由于 其内部

18、接有阻尼二极管，故检测出来的阻值大小稍 有不同。以图5.21中的NPN型三极管为例，选用指 针式万用表，量程置于R1K档，若带阻尼三极管 正常，则有如下规律： nB、E极之间正反向电阻都比较小，但其正向电阻（ 黑笔接B，红笔接E）会略小一点。 nB、C极之间正向电阻（黑笔接B，红笔接C）小，反 向电阻接近无穷大。 nE、C极之间正向电阻（黑笔接C，红笔接E）接近无 穷大，反向电阻很小（因为阻尼二极管会导通）。 n检测结果与上述不相时，可判断为带阻尼三极管损 坏。 n4. 达林顿（复合管）三极管的检测 n以图中的NPN型达林顿三极管为例，选用指针式万用表，量 程置于R10K档，若达林顿三极管正常

19、，则有如下规律： nB、E极之间正向电阻（黑笔接B，红笔接E）小，但其反向 电阻无穷大。 nB、C极之间正向电阻（黑笔接B，红笔接C）小，反向电阻 接近无穷大。 nE、C极之间正反向电阻都接近无穷大。 n检测结果与上述不相时，可判断为达林顿三极管损坏。 n n1.5.4.2 数字式万用表检测三极管 n 利用数字万用表不仅可以判别三极管管脚极性、 测量管子的共发射极电流放大系数hFE，还可以鉴 别硅管与锗管。由于数字万用表电阻挡的测试电流 很小，所以不适用于检测三极管，应使用二极管挡 或hFE挡进行测试。 n 将数字万用表置于二极管挡位，红表笔固定任 接某个引脚，用黑表笔依次接触另外两个引脚，如 果两次显示值均小于1V或都显示溢出符号“OL”或 “1”，则红表笔所接的引脚就是基极B。如果在两次 测试中，一次显示值小于1V，另一次显示溢出符号 “OL”或“1”（视不同的数字万用表而定），则表明 红表笔接的引脚不是基极B，应更换其它引脚重