电子元器件知识

电子元器件知识---晶体三极管晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。特点晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号；NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号外型常见三根管的外型及管娜常见三根管的外型及管娜E列结构：利用特殊工艺将两个PN结结合在一起就构成了双极型三极管。结构特点：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。

NP®三极管粮构和符号（a）结构示意图NP®三极管粮构和符号（a）结构示意图（b）管芯结构剖面圈（c）电路符号发时区N三极管的分类：1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管.错材料的NPN与PNP三极管。2） 按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。3） 按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。4） 按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。5） 按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。6） 按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。电流放大原理（1）放大条件内部条件：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。外部条件：发射结（e结）加正向偏置电压，集电结（c结）加反向偏置电压。电位条件：NPN型：Vc>Vb>Ve；PNP型：VcVVbVVe电压数值：Ube：硅0.5-0.8V,锗0.1-0.3Vucb:几伏—十几伏UceUce：Uce=Ucb+Ube几伏 +几伏（2）三极管内部（NPN型为例）1） 发射区不断向基区注入多子（电子），形成发射极电流Ie。2） 向发射区扩散的基区多子（空穴）因数量小被忽略。这样，到达基区的电子多数向BC

结方向扩散形成ICN。少数与空穴复合，形成Ibn。基区空穴来源主要来自基极电源提供(IB)和集电区少子漂移(I)。即I»I+1I=I-1CBO BNBCBO，BBNCBO3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICIc=Icn+ICBO(4)三极管各极电流之间的分配关系 Ib=Ibn-IcboIC=Icn+Icbo当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：_，CN_L-JcBQ^BNB+^CBO=^zB+zCE0穿透电流=(1+A)=(1+A)+^CEO厂氐=A+如孔=<乙=(1+04晶体三极管的特性曲线输入特性曲线：由输入回路可写出三极管的输入特性的函数式为iB=f(uBE)，"CE=常数。实测的某NPN型硅三极管的输入特性曲线如下图(b)所示，由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似，不过，它与uCE有关，"CE=1V的输入特性曲线比"CE=0V的曲线向右移动了一段距离，即"CE增大曲线向右移，但当"CE>iv后，曲线右移距离很小，可以近似认为与"cetv时的曲线重合，所以下图(b)中只画出两条曲线，在实际使用中，uCE总是大于iv的。由图可见，只有uBE大于05V(该电压称为死区电压)后，iB才随uBE的增大迅速增大，正常工作时管压降uBE约为0.6〜0.8V，通常取0.7V，称之为导通电压uBE(on)。对错管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降uBE的值约为0.2〜0.3V，导通电压"BE(on)=0.2V。

（a）电路（b）输入特性曲戏（c）（a）电路（b）输入特性曲戏（c）输出特性曲携截I二区输出特性曲线输出回路的输出特性方程为：iC项"CE），iB=常数；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：（1）截止区：/BW。，IC=ICEOe°，此时两个PN结均反向偏置。（2） 放大区：IC二伊b+'ceo此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦TOC\o"1-5"\h\z且等间距。 ^I受I控制，I一定时，I不随U 而变化。cB B c CE（3） 饱和区：u<uu=u-u<0，此时两个PN结均正向偏置，01bI,/CE BE，CBCEBE CBC不受I控制，失去放大作用曲线上升部分u很小，u="时，达到临界饱和，深度饱B 。 CE CEBE和时，硅管Uce（sat）=0.3V，错管Uce（sat）=0.1V。温度对特性曲线的影响（1）温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1°C，Ube-（2〜2.5）mV。温度每升高10°C，IB约增大1倍。（2）温度升高，输出特性曲线向上移。温度每升高1°C,b-（0.5〜1）%。输出特性曲线间距增大。晶体三极管的主要参数电流放大系数（1）共发射极电流放大系数：P（P）为直流（交流）电流放大系数P=IC/IB（P=△iC/翊）。（2） 共基极电流放大系数：a=p/（1+P），a<1一般在0.98以上。极间反向饱和电流：CB极间反向饱和电流I，CE极间反向饱和电流I。IICBO CEO CBO、CEO均随温度的升高而增大。极限参数：Icm集电极最大允许电流，超过时b值明显降低；尸顷:集电极最大允许功率损耗；"（br）ceO基极开路时C、E极间反向击穿电压；U（br）cbo：发射极开路时C、B极间反向击穿电压。U（BR）EBo集电极极开路时E、B极间反向击穿电压； U（br）cbo>U（br）ceO>U（br）ebO三极管电路的基本分析方法三极管为非线型器件，对含有这些器件的电路进行分析时，可采用适当的近似方法，按线性电路来处理。利用叠加定理可对电路中的交、直流成分分别进行分析。直流分析（静态分析）：只研究在直流电源作用下，电路中各直流量的大小称为直流分析（或称为静态分析），由此而确定的各极直流电压和电流称为直流工作点（或称静态工作点）参量。交流分析（动态分析）：当外电路接入交流信号后，为了确定叠加在静态工作点上的各交流量而进行的分析，称为交流分析（或称为动态分析）。方法：图解法：在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求静态工作点“Q”，分析动态波形及失真等。微变等效电路法根据发射结导通压降估算“Q”。再用等效电路法分析计算小信号交流通路的电路动态参数。电量参数的表示：Bb，B表示主要符号，大写表示该电量是与时间无关的量（直流、平均值、有效值），小写表示该电量是随时间而变化的量（瞬时值）。只为下标符号，大写表示直流量或总电B量（总最大值，总瞬时值）；小写表示交流分量。直流分析1.图解分析法：在三极管的特性曲线上用作图的方法求得电路中各直流电流、电压量大小的方法，称为图解分析法。晶体三极管电路如下图（a）所示，三极管的输入、输出特性曲线分别示于下图（b）、（c）中。2.工程近似分析法(b)2.工程近似分析法(b)晶体■三极管直流图解分析3)电路(日)输入回路图解(匚)输出回路图解由三极管输入特性可知，当^BE>UBE(0n晶体■三极管直流图解分析3)电路(日)输入回路图解(匚)输出回路图解r右e一%耳如)3-0.7W—l=fT=°swJcq=PJBQ=100x0.02=2(mA)"ceq=么-农冬=5-2x1=3(V)交流分析1.动态图解分析：三极管电路动态工作时的电流、电压、可利用三极管特性曲线，通过作图来求得。现通过例题来说明动态图解分析过程。例.三极管电路如下图(a)所示，交流电压u通过电容C加到三极管的基极，设C对交流〖JP2〗信号的容抗为零；三极管采用硅管，其输入、输出特性曲线如下图 b)所示。已知)/R=(6V-0.7V)由此可在图)/R=(6V-0.7V)由此可在图(b)的输入特性曲线上确定基极回路的鬻态工作点Q。若它在基极回路与直流电压U相叠加，使得三极管B、E极之间的电压Ube在原即Ube=Ubeq+u=U_+Usin3t,其波形如图i解：(1)输入回路图解 先令u=0，由图(a)可得I=(V-U/176k。=0.03mA=30pA "一'二"二 地」'输入交流信号u， beiBEQim有直流电压Ube的基础上，按ui的变化规律而变化，(b)中①所示。。。。根据u的变化1规律，便可在输入特性曲线上画出对应的iB波形，如图(k)中②所示。由于输入电压幅值很小，输入特性曲线的动态工作范围很小，可将这一段曲线Qi、近看作是一段直线，这样由正弦信号3产生的基极交流电流ib同相地按正弦规律变化，因此,iB二瑜+2二I明Hbmsin①t,由图”)可读出其瞬时值在20—40 间变动，ib的幅度Ibm-10iBEQim皿它与Um成正比例。

(b)三极管电路交流图解分析(2)输出回路的图解根据VCC及RC值可在上图(b)所示输出特性曲线中作出直流负载线NM,它与zb=TBIbq=30四A的输出特性曲线相交于Q点，Q点便是集电极回路的直流工作点。由图可知，其对应的ICQ=3mA、Uceq=3V。随着基极电流的变化，负载线MN与输出特性曲线簇的交点也随之变化。按基极电流iB在不同时间的数值，找出相应的输出特性曲线及其与负载线MN的交点，便可画出集电极电流iC和C、E极间电压uCE的波形，如上图(b)中③、④所示，由图可知，输出电流iC和输出电压"CE都在原来静态直流的基础上叠加了一交流量。由于输出特性曲线间距近似相等，故i与L成正比，因此，有i=I+i=I+Isinwt，cb CCQcCQcmUcE=UCEQ+Uce=UCEQ+UcemSin(«t-180°)，式中，"cU^C，Ucem=cmRC。由上图(b)可读出iC的瞬时值在2〜4mA之间变动，ic的幅度Icm=1mA；而"CE的瞬时值在2〜4V之间变动，u的幅度U=1V。可见，U>U.，电路实现了交流电压放大作用。此外，可看出u波形与".波形的相立相差180。(即反相关系)。2.小信号等效电路分析法(微变等效)输入信号过小时，用图解法进行交流分析误差较大，通常采用微变等效电路来分析。(1)晶体三极管电路小信号等效电路分析方法晶体三极管H(Hybrid)参数小信号电路模型等效依据：交流信号很小时，三极管的动态参数呈线性变化，此时，三极管各极交流电压、电流的关系近似为线性关系。晶体■三根管H参数小信号电路模型'beWe)（a）三极管双口网洛 （'beWe)三极管输出端交流短路时的输入电阻。其值与三极管的静态工作点Q有三极管基区体电阻。对于低频小功率管r三极管基区体电阻。对于低频小功率管rbb约为200。。rbb;输入端口：从输入端看进去，相当于电阻,be。=%,+f=200Q+（l+月）UCE=C输出端口：从输出端看进去，相当于一个受七控制的电流源。ic邛ib，P相当于H参数模型中的Hfe。晶体三极管电路的交流分析分析步骤：A.分析直流电路，求出“Q”点上各直流电压和电流，计算'.be画出电路的交流通路，并在交流通路上把三极管画成H参数模型。利用叠加定理分析计算“Q”点上各极的交流量。（2）场效应管电路小信号等效电路分析法场效应管也是非线性器件，对交流小信号进行放大时也可等效为一个线性电路。其等效电路如图所示。场效应管的栅、源之间的输入电阻r版很大，视为开路，故图中用虚线表不。输入端：从输入端口看进去，相当于电阻输出端：从输出端口看进去，相当于受兴，控制的电流7原n金二吕m曰孕晶体三极管的检测方法用万用表检测晶体三极管的方法基极判别：将万用表置于Rx1K挡，用红黑表笔搭接三极管的任意两管脚，如测得阻值大于几百千欧，将红黑表

三极管集电根的判别笔对调，如果测得阻值仍然很大，则剩下的管脚引线必是基极B。三极管集电根的判别。类型判别红表笔接基极，黑表笔接另外任一引脚，如果阻值大于几百千欧，为PNP管;阻值小于几千欧，为即P管。。集电极判别基极连接一大电阻，红、黑表笔分别连接基极以外的两极，如果万用表指针偏转较大，则与黑表笔相连的极为集电极；如果万用表指针偏转较小，则与红表笔相连的极为集电极。使用指针式万用表应注意的事项：R'1k挡进行测量；红表笔是（表内）负极，黑表笔是（表内）正极。测量时手不要接触引脚。2.使用数字万用表检测晶体三极管的方法利用数字万用表不仅能判定晶体管的电极、测量管子的共发射极电流放大系数 HFE，还可以鉴别硅管与错管。由于数字万用表电阻档的测试电流很小，所以不适用于检测晶体管，应使用二极管档或者HFE进行测试。将数字万用表拨至二极管档，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