电工与电子技术电子商务电子课件第4章 晶体二极管与三极管的测试ppt

1、电子课件第4章 晶体二极管与三极管的测试晶体二极管与三极管的测试第 4 章任务1晶体二极管辨识与应用2晶体三极管辨识与应用任务概述 本章主要通过晶体二极管与晶体三极管的检测训练，从而认识晶体二极管和三极管，并掌握它们的检测方法。单元目标01能识别晶体二极管、晶体三极管的类型。掌握晶体二极管、晶体三极管的检测方法。初步了解晶体三极管偏置电路的应用。技能目标02了解晶体二极管、晶体三极管的工作原理与作用。认识晶体二极管、晶体三极管的分类、标识等。知识目标PARTONE1晶体二极管辨识与应用01/任务目标了解晶体二极管的分类有哪些？01了解晶体二极管的电路符号、功能及应用。02了解晶体二极管的单向导

2、电性、主要参数及伏安特性。03掌握用万用表检测晶体二极管极性和性能的方法。0402/所需工具及器材类别名称数量工具万用表（指针/数字）1台器材普通二极管/1N40072个插件稳压二极管2个插件发光二极管（LED）2个晶体二极管的辨识03/任务步骤1晶体二极管的检测2步骤1：晶体二极管的辨识分别通过观察插件普通二极管、稳压二极管及发光二极管外观，依次识别出它们的正、负极性并记录到表中。01普通二极管稳压二极管发光二极管（LED）极性辨识（画外形图并标注）类型项目通常，晶体二极管外壳上一般印有标记以便区别极性。插件二极管一般以白环或黑环来表示负极，具体依实物和器件相关资料规定为准。插件发光二极管一

3、般是以长引脚为正极、短引脚为负极来区别的。步骤2：晶体二极管的检测万用表量程选择。将万用表档位拨向“R1k”欧姆档，并将红、黑表笔短接，进行万用表校零操作。01内容序号晶体二极管的检测。将万用表红、黑表笔分别搭接在普通二极管两端，如图（a）所示，记录此时万用表读值于下表中；然后调换红、黑表笔搭接在二极管两端，如图（b）所示，记录此时读值于下表中。依照此方法，分别测出稳压二极管和发光二极管的两次电阻值，并记录于下表中。02步骤2：晶体二极管的检测晶体二极管极性和好坏判定。根据表中数据，判断出晶体二极管的极性，以及二极管的好坏并记录。03内容序号第一次读值第二次读值极性判断（画外形图并标注）好坏判

4、定普通二极管稳压二极管发光二极管项目类型验证辨识的二极管极性。对比上述两表中的极性结果，验证通过外观辨识的二极管极性结果是否正确。04步骤2：晶体二极管的检测-判定方法内容序号项目类型晶体二极管检测时，测得电阻值较小的那次，黑表笔接的是二极管正极，红表笔接的则为负极，该值为二极管的正向电阻（一般在几千欧以下），而电阻值较大的则为反向电阻（一般在几百千欧甚至无穷大）。测得一大一小两个阻值同时也说明二极管质量良好。若正、反向电阻值都很小，甚至为0，则说明二极管内部已经短路；若正、反向电阻值都很大，则说明二极管内部已经断路。若正、反向电阻值很接近，则说明二极管质量太差，不宜使用04/必备知识-晶体二

5、极管 晶体二极管也称半导体二极管，可简称二极管。它是一种用半导体材料（硅、锗等）制成的、具有单向导电性的半导体器件。其种类很多，按半导体材料主要可分为硅二极管和锗二极管。按功能来分，常见的有整流二极管、稳压二极管、检波二极管、发光二极管、光敏二极管、快恢复二极管等。如图所示。04/必备知识-晶体二极管（一）结构及电路符号 二极管的结构如图（a）所示。它的内部是在一个P型半导体和N型半导体的交界面形成一个具有特殊电性能的PN结。从P型区引出的电极为正极或阳极，N型区引出的电极则为负极或阴极。在电路中，通常用D或VD符号表示二极管，电路符号如图（b）所示。半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质

6、。P型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等三价元素形成的。其特点是空穴数量多，自由电子数量少，主要由带正电荷的空穴参与导电，因此也称空穴半导体。N型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、砷等五价元素形成的。其特点是自由电子数量多，空穴数量少，主要由带负电荷的自由电子参与导电，因此也称电子半导体。硅、锗均为四价元素，具有晶体结构，所以半导体又称晶体。04/必备知识-晶体二极管（二）基本特性 （1）单向导电性。二极管是有正、负极之分的器件，通常情况下，只允许电流从正极流向负极，而不允许电流从负极流向正极。根据这一特性，把二极管想象成开关。如图（a）所示，电流I从二极管正极流向负极，二极管正向

7、导通，即相当于开关闭合，此时灯泡通电亮灯；如图（b）所示，二极管反接，即电流从负极流向正极，二极管反向截止，即相当于开关断开，此时回路断开灯泡不亮。04/必备知识-晶体二极管（二）基本特性 （2）伏安特性。流过二极管的电流与其两端的电压之间的关系称为二极管的伏安特性，二者的关系曲线则称为伏安特性曲线，如图（a）所示。其中第一象限曲线表示正向特性（加正向电压，如图b），由曲线可看出，只有当正向电压U小于UA时，流过二极管的电流很小，可认为二极管未导通；当U大于UA时，流过二极管的电流急剧增大，此时二极管导通。通常将UA称为正向导通电压或阈值电压，不同材料的二极管，其阈值电压不同，一般硅二极管为0

8、.5V0.7V，锗二极管为0.2V0.3V。而第三象限曲线表示反向特性（加反向电压，如图c）。由曲线可看出，当二极管施加的反向电压达到反向电压UB时，此时反向电流急剧增大，二极管反向击穿导通。04/必备知识-晶体二极管（三）主要参数 在实际应用中，可通过二极管产品规格书或使用手册等相关资料来获知它的相关参数。在选用器件和设计电路时，主要考虑如下参数。序号参数符号说明1最大整流电流IFM又称额定工作电流，它是二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。实际电路中，流过二极管的电流不能超过IFM，否则可能导致二极管因过热而损坏。二极管的最大整流电流与PN结、散热条件有关。2最高反向工作电压URM

9、是指二极管正常工作时，其能承受的最高反向电压，一般为反向击穿电压的1/31/2。在高压电路中，需要选用URM大的二极管，否则容易被击穿。3最大反向电流IR又称反向饱和电流，它是指二极管两端施加最高反向电压时流过的反向电流。该值越小，说明二极管的单向导电性越好。4最高工作频率fM是指正常工作条件下的最高频率。施加给二极管的信号频率不能高于该频率，否则将导致二极管不能正常工作。该值通常与二极管的PN结面积有关，PN结面积越大，fM越低。04/必备知识-晶体二极管（四）选用 （1）检波二极管。其特点是工作频率高、正向电压小，但最大正向电流较小，内阻较大。主要用于小信号高频电路中作检波、变频用，也可作

10、信号整流或限幅等。（2）整流二极管。其特点是最大正向电流较大，可承受较高的反向电压，但工作频率较低。主要用于电源整流，也可用于限幅、钳位和保护电路。04/必备知识-晶体二极管（四）选用 （3）开关二极管。其特点是正向电阻小、反向电阻大、反向恢复时间很小、开关速度快，可近似为一个理想的电子开关。主要用于开关电路、脉冲电路、高频高速电路和逻辑控制电路等。（4）变容二极管。其特点是PN结的结电容可以在外加反向电压的控制下改变。主要用于电视机高频头、收音机调谐器以及通信设备的电调谐电路，起到类似可变电容器的作用。04/必备知识-稳压二极管 稳压二极管又称齐纳二极管，是晶体二极管的一种。它具有稳压的功能

11、，常用于恒压源、辅助电源和基准电源中。与一般二极管不同，它工作在反向击穿状态。其电路符号一般如图所示。04/必备知识-万用表（一）接法 由于稳压二极管工作在反向击穿状态，所以在实际电路中，其负极应该接电源正极，而正极应该接地，如图所示。04/必备知识-万用表（二）伏安特性曲线 如图为稳压二极管的伏安特性曲线。在施加正向电压或反向电压较小时，稳压二极管同样具有单向导电性。当反向电压增大到一定大小时，反向电流急剧增加，稳压二极管进入反向击穿区，此时随着反向电流的增加，其电压基本保持不变，该电压即为稳定电压UZ。04/必备知识-万用表（三）主要参数序号参数符号说明1稳定电压UZ其是稳压二极管的反向击

12、穿电压。不同型号的稳压二极管具有不同的稳定电压，具体根据实际需求选择。2最大稳定电流IZM它是指稳压二极管长期工作时，所允许通过的最大反向电流，即最大工作电流。实际使用时，应确保工作电流不超过IZM，否则，可能导致稳压二极管烧毁。04/必备知识-发光二极管 发光二极管即LED，也属于晶体二极管，它是能够将电能转化为光能的固态半导体器件。04/必备知识-发光二极管（一）电路符号和结构 通常情况下，LED可以直接用符号LED或D表示。直插LED的长引脚为正极，短引脚为负极，其电路符号和结构图如图所示。04/必备知识-发光二极管（二）分类（1）按功率分：有中、小功率LED（功率为几十至几百毫瓦，工作

13、电流小于100mA），大功率LED（单只LED功率为1、3、5W等，工作电流均大于100mA）。如图所示。04/必备知识-发光二极管（二）分类（2）按用途分：有LED指示灯（适用于各种电子设备，如手机、遥控等）、LED照明（如球泡灯、手电筒、路灯等）、LED背光灯（LCD的背光光源）、LED点阵（适用于大屏幕LED显示屏）、LED显示器（适用于数字仪表及智能仪表）。如图所示。04/必备知识-发光二极管（二）分类（3）按发光颜色分：有白光、红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、RGB、红外二极管等。如图所示。04/必备知识-万用表（三）稳压二极管的主要参数序号参数符号说明1最大工作电流IFM它是指LED

14、长期正常工作时，所允许通过的最大正向电流。实际使用中，须注意通过它的电流不能超过该值，否则将会烧毁LED。2最大反向电压URM它是指LED在不被击穿的前提下，所能承受的最大反向电压。实际使用中，须注意LED承受的电压不应超过URM，否则LED可能被击穿。05/任务拓展1、比较稳压二极管和普通二极管，它们特性上主要存在什么差异？2、发光二极管即LED，在实际应用选型中，主要考虑哪些参数？3、硅二极管和锗二极管的阈值电压各是多少？4、如下图所示的四只硅二极管，哪个能导通工作？PARTTWO2晶体三极管辨识与应用01/任务目标掌握晶体三极管的结构、符号、引脚排列。01了解晶体三极管的分类有哪些？02

15、了解晶体三极管的主要参数及特性曲线。03了解晶体三极管不同偏置电路应用。04掌握万用表检测晶体三极管极性和质量优劣。0502/所需工具及器材类别名称数量工具万用表（指针/数字）1台器材PNP硅管/90122个NPN硅管/90132个PNP晶体三极管的引脚极性判别03/任务步骤1NPN晶体三极管的引脚极性判别2晶体三极管的性能判别3步骤1：PNP晶体三极管的引脚极性判别万用表量程的选择。将万用表档位拨向的“R1k”欧姆档，并将红、黑表笔短接，进行万用表校零操作。01基极判别021）如图所示，将万用表红表笔搭接在1脚上，然后分别用黑表笔搭接2脚和3脚测得两个阻值，并记录于下表中。步骤1：PNP晶体

16、三极管的引脚极性判别内容序号内容序号基极判别（测量时，注意不允许用手同时捏住三极管的两个引脚）022）将万用表红表笔搭接在2脚上，重复上述步骤，并将测得的阻值记录于表中。3）将万用表红表笔搭接在3脚上，重复上述步骤，并将测得的阻值记录于表中。4）观察表中记录的三组数据，其中同一组阻值都很小的，则红表笔所接的即为该三极管的基极B。并将该引脚编号记录于表中。测量极间电阻极性判别1脚2脚3脚阻值1阻值2基极B红表笔黑表笔黑表笔黑表笔红表笔黑表笔黑表笔黑表笔红表笔检测项目引脚接法步骤1：PNP晶体三极管的引脚极性判别内容序号内容序号发射极和集电极判别1）如图所示，将万用表红、黑表笔接除基极B外的两个引

17、脚，然后用手指捏紧黑表笔和基极B，同时观察万用表读数并记录于下表中。03步骤1：PNP晶体三极管的引脚极性判别内容序号发射极和集电极判别2）对调红、黑表笔，重复上述步骤，并将测得的阻值记录于表中。3）观察表中记录的两组数据，阻值较小那组的红表笔所接引脚为集电极C，黑表笔所接引脚则为发射极E，并将它们对应的引脚编号记录于表中。03发射极E集电极C第一组阻值第二组阻值极性判定检测项目步骤2：NPN晶体三极管的引脚极性判别基极判别011）万用表档位选择同上述操作。如图所示，将万用表黑表笔搭接在1脚上，然后分别用红表笔搭接2脚和3脚测得两个阻值，并记录于下表中。步骤2：NPN晶体三极管的引脚极性判别基

18、极判别012）将万用表黑表笔搭接在2脚上，重复上述步骤，并将测得的阻值记录于表中。3）将万用表黑表笔搭接在3脚上，重复上述步骤，并将测得的阻值记录于表中。4）观察表中记录的三组数据，其中同一组阻值都很小的，则黑表笔所接的即为该三极管的基极B。并将该引脚编号记录于表中。测量极间电阻极性判别1脚2脚3脚阻值1阻值2基极B红表笔黑表笔黑表笔黑表笔红表笔黑表笔黑表笔黑表笔红表笔检测项目引脚接法步骤2：NPN晶体三极管的引脚极性判别内容序号内容序号发射极和集电极判别1）如图所示，将万用表红、黑表笔接除基极B外的两个引脚，然后用手指捏紧红表笔和基极B，同时观察万用表读数并记录于下表中。03步骤2：NPN晶

19、体三极管的引脚极性判别内容序号内容序号发射极和集电极判别1）如图所示，将万用表红、黑表笔接除基极B外的两个引脚，然后用手指捏紧黑表笔和基极B，同时观察万用表读数并记录于下表中。03步骤2：NPN晶体三极管的引脚极性判别内容序号内容序号发射极和集电极判别1）同上PNP三极管发射极和集电极引脚判别步骤，将测得的两组电阻值记录于表中。2）观察记录的两组数据，阻值较小那组的黑表笔所接引脚为集电极C，红表笔所接引脚则为发射极E，并将它们对应的引脚编号记录于表中。03发射极E集电极C第一组阻值第二组阻值极性判定检测项目步骤3：晶体三极管的性能判别内容序号内容序号 上述PNP和NPN晶体三极管三个极性分别确

20、定后。利用万用表的“R1k”欧姆档来进行质量好坏的判别，具体如下操作。PNP晶体三极管的性能好坏判别011）将万用表的红表笔接在B极，黑表笔则分别接在E极和C极，分别测得B极和E极、B极和C极之间的正向电阻，并记录于下表中。2）调换红、黑表笔，将黑表笔接在B极，红表笔则分别接在E极和C极，分别测得B极和E极、B极和C极之间的反向电阻，并记录于下表中。步骤3：晶体三极管的性能判别内容序号内容序号PNP晶体三极管的性能好坏判别014）测量C极与E极的两个阻值并记录于表中(C接红、E接黑以及C接黑、E接红）。5）根据记录的数据，判断晶体三极管的性能并记录于表中。极间电阻测量质量判别正向电阻（红表笔接

21、B）反向电阻（黑表笔接B）E极与C极间EBCBBEBCCEEC步骤3：晶体三极管的性能判别内容序号内容序号NPN晶体三极管的性能好坏判别021）将万用表的黑表笔接在B极，红表笔则分别接在E极和C极，分别测得B极和E极、B极和C极之间的正向电阻，并记录于下表中。2）调换红、黑表笔，将红表笔接在B极，黑表笔则分别接在E极和C极，分别测得B极和E极、B极和C极之间的反向电阻，并记录于下表中。3）测量C极与E极的两个阻值并记录于表中(C接红、E接黑以及C接黑、E接红）。4）根据记录的数据，判断晶体三极管的性能并记录于表中。极间电阻测量质量判别正向电阻（红表笔接B）反向电阻（黑表笔接B）E极与C极间EB

22、CBBEBCCEEC步骤3：晶体三极管的性能判别内容序号内容序号通常，三极管基极B与集电极C、基极B与发射极E间均有一定的正向阻值，反向阻值则均为无穷大；而集电极C与发射极E之间的正、反向阻值均为无穷大。若三极管的正、反向电阻阻值相差很大，则表明三极管基本是好的；若正、反向电阻都很大，则表明三极管内部PN结损坏；若正、反向电阻阻值都很小或为0，则表明三极管内部PN结损坏或击穿。04/必备知识-晶体三极管 晶体三极管简称三极管或晶体管。它是由两个PN结构成的三个电极半导体器件。其在电路中主要起放大和开关作用。如图所示。04/必备知识-晶体三极管（一）结构及电路图形符号 三极管由两个PN结构成，按

23、不同的组合方式，其可分为NPN型和PNP型两类，它们的结构如图（a）所示。由图可知，三极管内部分为发射区、基区和集电区，由三个区引出三个电极，分别是发射极E、基极B和集电极C。两个PN结分别为发射结和集电结。在电路中，通常用Q、V或VT符号表示三极管，电路图形符号如图（b）所示。04/必备知识-晶体三极管（二）封装与引脚分布 如图所示为三极管常见的封装外形及引脚分布。不同封装或品牌的三极管，其引脚分布规律也可能不同，具体以实物为准。04/必备知识-晶体三极管（三）极性及性能好坏检测机理 由于三极管内部由两个PN结构成，因此可将其等效为两个二极管连接而成，如图所示，所以对三极管极性及性能好坏的判

24、别，可看成是对两只二极管的判别。 由图可知，对于NPN型三极管，黑表笔接在基极B，红表笔则分别接在发射极E和集电极C，即检测两个二极管的正向阻值（正方向由万用表内部电源极性决定）；调换表笔后，则可分别测得两个二极管的反向阻值。而对于PNP型三极管，将红表笔接基极B，黑表笔分别接发射极E和集电极C，即可检测两个二极管的正向电阻；调换表笔后，可测得其反向电阻。根据测得的正、反向电阻。04/必备知识-晶体三极管（四）分类 a.按构成材料分。三极管分为硅管和锗管。其中硅管受温度影响较小、工作稳定，所以在自动控制设备中常用硅管。b.按内部结构分。三极管可分为NPN和PNP型。目前国产硅管多数为NPN型，

25、锗管则多为PNP型。c.按功率分。三极管一般分为小、中、大功率管三种。一般耗散功率0.3W为小功率管，0.31W为中功率管，而1W则为大功率管，通常需要安装在散热片上。d.按工作频率分。三极管可分为低频管和高频管。一般工作频率3MHz的为高频管，而3MHz的则为低频管。e.按封装方式分。三极管一般可分为插件式和贴片式两种。f.按功能来分。一般有普通三极管、达林顿三极管、带阻三极管和光电三极管。04/必备知识-三极管的电流放大作用 三极管是一种电流控制器件，在电路中主要起电流放大作用。要使它正常工作，必须为三极管各极提供电压，让其内部有电流流过，这样三极管才具有放大能力。为三极管各极提供电压的电

26、路称为偏置电路。04/必备知识-三极管的电流放大作用（一）电流放大作用仿真实验 在Multisim仿真软件中搭建三极管电流放大仿真电路，以观察其特性，如图所示。通过改变电位器Rp的阻值得出下表中数据。04/必备知识-三极管的电流放大作用（一）电流放大作用仿真实验从表中可得出如下结论。1）三极管各极电流关系：发射极电流IE等于集电极电流IC与基极电流IB之和，即 。2）三极管具有电流放大作用，其放大倍数可近似为 。测量电流仿真次数第1次第2次第3次第4次第5次IB/mA00.0200.0290.0390.062IC/mA02.5973.7545.3108.679IE/mA02.6183.7845

27、.3498.74104/必备知识-三极管的电流放大作用（二）三种基本连接方式 三极管在电路应用中，有三种基本连接方式。以基极为公共端的共基极连接方式、以发射极为公共端的共发射极连接方式和集电极为公共端的共集电极连接方式，如图所示。04/必备知识-三极管的电流放大作用（二）三种基本连接方式 三极管在电路应用中，有三种基本连接方式。以基极为公共端的共基极连接方式、以发射极为公共端的共发射极连接方式和集电极为公共端的共集电极连接方式，如图所示。04/必备知识-三极管的特性曲线（一）输入特性曲线 三极管的特性曲线是用来表示其各极电压和电流之间相互关系的，它反应三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。最

28、常用的是共发射极接法的输入和输出特性曲线。 输入特性曲线是反应三极管输入回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压（集-射极电压）VCE为定值时，输入电路（基极电路）中基极电流iB与基-射极电压vBE之间的关系曲线。如图所示。 对硅管而言，当VCE1V时，集电结已反偏，此后，VCE对iB不在有明显的影响，故输入特性曲线仅画出VCE1V时的曲线。04/必备知识-三极管的特性曲线 有输入特性曲线可见，当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，通常近似为零。只有当vBE大于三极管的死区电压Vth后，iB开始上升。通常，硅管的死区电压约为0.5V，锗管约为0.1V。三极管正常导通时，硅管导通电压vBE约

29、为0.7V，锗管约为0.3V，此时的uBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。04/必备知识-三极管的特性曲线（二）输出特性曲线 输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，它是指基极电流IB为常数时，输出回路（集电极电路）中集电极电流IC与集-射极电压VCE间的关系曲线。在不同IB下，可得出不同的曲线，所以三极管的输出特性曲线是一组曲线，如图所示。 通常将三极管的输出特性曲线分为截止区、放大区和饱和区三个工作区，即三极管的三个工作状态。04/必备知识-三极管的特性曲线1）截止区。其指IB=0的曲线以下的区域。三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏，三极管处于截止状态，即三极管内部各极相

30、当于开路，此时，IC0。2）放大区。其指输出特性曲线接近水平部分，放大区也称为线性区。三极管发射结正偏、集电结反偏，三极管处于放大状态。在此区域iC受iB控制，具有电流放大作用。3）饱和区。三极管发射结和集电结均正偏，三极管处于饱和状态。此时vCE称为饱和压降，三极管集-射极间呈低电阻，相当于开关闭合。三极管工作在放大区时，常应用于模拟电路中，作为放大元件使用。三极管工作在饱和区和截止区时，具有“开关”特性，常应用于数字电路中，作为电子开关器件使用。当控制信号为高电平时，三极管饱和导通；当控制信号为低电平时，三极管截止。04/必备知识-三极管的主要参数（一）电流放大倍数 三极管电流放大倍数有直流和交流两种。其中直流放大倍数指集电极电流IC与基极电流IB的比值；而交