淺談晶體三極管教學(xué)的實(shí)踐性

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，晶體三極管作為新型半導(dǎo)體元器件，由于具有體積小、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定、維修方便、安全系數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn)，在電子領(lǐng)域里應(yīng)用越來(lái)越為廣泛。這就勢(shì)必對(duì)技工院校電子類專業(yè)中，承擔(dān)電子電路基礎(chǔ)課程教學(xué)的教師有了更高的要求，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力也顯得尤為重要，為此，筆者就晶體三極管的實(shí)踐化教學(xué)法剖析如下，以便同行相互交流和學(xué)習(xí)。

一、簡(jiǎn)化三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟記三極管的符號(hào)及工作特性

三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作原理抽象，動(dòng)態(tài)參數(shù)較多，學(xué)生接受起來(lái)比較困難，所以在實(shí)施教學(xué)時(shí)，不必要求學(xué)生太深層次地了解三極管的構(gòu)造及內(nèi)部載流子的運(yùn)行過(guò)程，而是對(duì)它的分類、符號(hào)、管腳名稱、工作特性搞清楚就可以。

1.三極管的分類、符號(hào)及管腳名稱

功率大小不同的三極管體積和封裝形式也各不相同。近幾年來(lái)，中、小功率管一般采用硅酮塑料封裝；大功率管采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，這樣能使三極管的外殼與散熱器連成一起，以便散熱。三極管的核心是兩個(gè)PN結(jié)，基極和集電極之間的PN結(jié)叫集電結(jié)，基極和發(fā)射極之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同可以分為PNP型和NPN型兩類。三極管有發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)三個(gè)區(qū)，對(duì)應(yīng)有發(fā)射極、基極、集電極三個(gè)電極，所以我們可以說(shuō)三極管是一個(gè)具備三極、三區(qū)、兩結(jié)的電子元器件。

2.晶體三極管工作特性

晶體三極管有三種工作狀態(tài)，當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時(shí)三極管處于放大狀態(tài)。當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，也稱為三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。在電子電路中，工作在開關(guān)狀態(tài)的三極管就是在截止與飽和之間轉(zhuǎn)換。

二、三極管管腳的識(shí)別與三極管工作狀態(tài)的判別

能夠利用萬(wàn)用表確定三極管的類型及管腳，而且能夠通過(guò)測(cè)定三極管在電子電路中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)判別晶體三極管的工作狀態(tài)。

1.三極管管腳的識(shí)別

常用三極管引腳的排列方式具有一定的規(guī)律，底視圖位置放置，使三個(gè)引腳構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上，從左向右依次為e b c；對(duì)于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個(gè)引腳朝下放置，則從左到右依次為e b c。目前，國(guó)內(nèi)各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進(jìn)行測(cè)量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊(cè)，明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。同時(shí)我們也可以通過(guò)機(jī)械式萬(wàn)用表確定三極管的類型及管腳。

三極管基極的判別：以NPN型為例，根據(jù)三極管的結(jié)構(gòu)示意圖，知道三極管的基極是三極管中兩個(gè)PN結(jié)的公共極，因此，在判別三極管的基極時(shí)，只要找出兩個(gè)PN結(jié)的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，先用黑表筆放在三極管的一只腳上，用紅表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則黑表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒(méi)找到，則黑表筆換到三極管的另一個(gè)腳，直到全導(dǎo)通為止，否則改用紅表筆放在三極管的一個(gè)腳上，用黑表筆去測(cè)兩次看是否全通，若全通則紅表筆所放的腳就是三極管（PNP型）的基極。

三極管類型的判別：三極管只有兩種類型，即PNP型和NPN型。判別時(shí)只要知道基極是P型材料還是N型材料即可。當(dāng)用多用電表R×1k擋時(shí)，黑表筆代表電源正極，如果黑表筆接基極時(shí)導(dǎo)通，則說(shuō)明三極管的基極為P型材料，三極管即為NPN型。如果紅表筆接基極導(dǎo)通，則說(shuō)明三極管基極為N型材料，三極管即為PNP型。

2.三極管工作狀態(tài)的判別

根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過(guò)程中，經(jīng)常要拿萬(wàn)用電表測(cè)量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作狀態(tài)。以NPN型為例：如果測(cè)得Ube＞0，Ubc＜0，則該管工作在放大狀態(tài)；如果測(cè)得Ube＜0，Ubc＜0，則該管工作在截止?fàn)顟B(tài)；如果測(cè)得Ube＞0，Ubc＞0，則該管工作在飽和狀態(tài)。

三、根據(jù)三極管的工作特性正確分析實(shí)際電子電路的工作原理

三極管在電路中的用途不外乎是電流放大和電子開關(guān)兩種，遇到實(shí)用的電子電路，一定要通過(guò)電路的功能能夠正確分析出該電路的工作原理。并給以正常的維修或維護(hù)。

1.晶體三極管工作在放大狀態(tài)的應(yīng)用

分壓式電流負(fù)反饋放大電路是各種電子設(shè)備中經(jīng)常采用的一種弱信號(hào)放大電路，其核心部件就是三極管，當(dāng)工作在放大狀態(tài)，那么在通電過(guò)程中，三極管靜態(tài)時(shí)的工作電壓必須滿足發(fā)射極正偏，集電極反偏，而且隨著輸入信號(hào)的變化，各種電壓或電流都能隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，不能出現(xiàn)信號(hào)的失真現(xiàn)象。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中就要讓學(xué)生親自把電路組裝起來(lái)，通電且利用萬(wàn)用表能夠測(cè)出三極管的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，直觀確定三極管的工作狀態(tài)，即使電路出現(xiàn)了故障，我們也能根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)確定故障點(diǎn)，對(duì)電路實(shí)施維修。

在圖1所示的電路中，如果我們所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與正常值有了偏差，那就要分析電路，確定故障發(fā)生處，若實(shí)際測(cè)得Ube=0，一般是發(fā)射結(jié)擊穿內(nèi)部短路；若測(cè)得Ube＞0.7V，一般是發(fā)射結(jié)內(nèi)部斷路而引起的；若靜態(tài)時(shí)測(cè)得Rce=0，那說(shuō)明三極管c、e之間擊穿，這樣經(jīng)過(guò)細(xì)致測(cè)量、認(rèn)真分析，最后解決問(wèn)題，從而使電路得到驗(yàn)證，徹底掌握三極管的相關(guān)內(nèi)容。所以我們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)一定要有學(xué)以致用的理念，以理論為輔，注重實(shí)踐，起到事半功倍的效果。

2.晶體三極管工作在開關(guān)狀態(tài)的應(yīng)用

圖2所示為康佳T1926型彩電的遙控開關(guān)機(jī)工作電路圖，其中三極管工作處于開關(guān)狀態(tài)。

當(dāng)遙控器按下開機(jī)鍵時(shí)，CPU9腳輸出高電平，三極管V610處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，三極管c、e之間相當(dāng)于開關(guān)閉合，待機(jī)指示燈熄滅，同時(shí)通過(guò)R685的控制信號(hào)導(dǎo)致開關(guān)電源正常工作，輸出正常的主電壓，電視機(jī)正常工作。此時(shí)，我們用萬(wàn)用表測(cè)定三極管V610基極對(duì)地應(yīng)該有0.6V的電壓，而集電極對(duì)地電壓接近為0V，這些數(shù)據(jù)是很明顯的。相反，當(dāng)遙控器按下關(guān)機(jī)鍵時(shí)，CPU9腳輸出低電平，三極管V610處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管c、e之間相當(dāng)于開關(guān)斷開，待機(jī)指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)，12V通過(guò)R685控制開關(guān)電源的振蕩電路停振，輸出電壓為0V，電視機(jī)停止工作。此時(shí)，我們用萬(wàn)用表測(cè)定三極管V610基極對(duì)地應(yīng)該有0V的電壓，而集電極對(duì)地電壓接近12V，遙控開關(guān)機(jī)動(dòng)作完全反應(yīng)在三極管基極和集電極電壓的變化上，很直觀地體現(xiàn)出三極管的工作特性。

總之，針對(duì)技工學(xué)校文化基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，我們?cè)诮虒W(xué)有關(guān)三極管內(nèi)容過(guò)程中一定要因材施教，分清主次，務(wù)必避開復(fù)雜深?yuàn)W的理論知識(shí)，注重實(shí)踐性教學(xué)，積極培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，循序漸進(jìn)，由淺入深，較好地掌握三極管在實(shí)際電路中的應(yīng)用。

（作者單位：山西省忻州市技工學(xué)校）