對(duì)基礎(chǔ)元件三極管的簡(jiǎn)介

沈兵 王青 彭文杰 金鵬

摘要 三極管種類繁多，運(yùn)用廣泛，作用不可小視，如何掌握三極管的種種特性是很值得我們深究的。然而很多資料并沒(méi)有對(duì)其有全面的介紹，本文將BJT的命名、引腳的識(shí)別基本結(jié)構(gòu)、工作原理、電流放大性能、開(kāi)關(guān)特性等幾方面全面的來(lái)深入的認(rèn)識(shí)三極管。

關(guān)鍵詞 BJT；NPN；發(fā)射極；集電極

中圖分類號(hào)TN112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）67-0197-02

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其理論已經(jīng)廣泛的運(yùn)用到了各行各業(yè)，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》成了通訊工程、自動(dòng)化及其他電力工程類各專業(yè)的一門必修技術(shù)基礎(chǔ)課程。三極管卻是個(gè)完全陌生的概念，使得我們難以入門。

晶體三極管也稱晶體管或者三極管，是雙極性晶體管的簡(jiǎn)稱，具有信號(hào)放大和開(kāi)關(guān)的基本特性，屬于電流控制元件，是常用半導(dǎo)體組件之一。其種類繁雜，有NPN型、PNP型、高頻三極管、低頻三極管、超高頻三極管、帶阻三極管，還有由兩個(gè)、甚至多個(gè)BJT組成的差分管、達(dá)林頓管等等，這加大了我們對(duì)其全面的掌握的難度。

而這門課程中最難掌握的就是對(duì)三極管的工作原理的理解及其靈活運(yùn)用。我們可以從BJT的命名、引腳的識(shí)別基本結(jié)構(gòu)、工作原理、電流放大性能、開(kāi)關(guān)特性等幾方面來(lái)深入的認(rèn)識(shí)BJT。

1 三極管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

在一個(gè)硅或鍺片上生成三個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)，一個(gè)P區(qū)夾在兩個(gè)N區(qū)中間，這就是NPN型；當(dāng)一個(gè)N區(qū)夾在兩個(gè)P區(qū)中間時(shí)，這種類型是PNP型。

再?gòu)娜齻€(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)各引出一個(gè)引腳，分別叫做發(fā)射極(e，)，集電極（b），基極（c）。三極管型與之對(duì)應(yīng)的區(qū)域稱作發(fā)射區(qū)，集電區(qū)、基區(qū)?；鶇^(qū)很薄，且摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是同類型的雜質(zhì)半導(dǎo)體，但前者比后者摻雜濃度高很多，集電區(qū)面積比發(fā)射區(qū)面積大，故它們不是電對(duì)稱的。

在這三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域形成兩個(gè)PN結(jié)，即集電結(jié)、發(fā)射結(jié)。三極管都有三個(gè)引腳。在三極管的電路符號(hào)中發(fā)射極上的箭頭表示的是發(fā)射結(jié)上加正偏電壓時(shí)發(fā)射極電流的流向。三極管在電路中常用字母“Q”、“V”、“VT”加數(shù)字表示，

2 型號(hào)識(shí)別

就目前我們常?？吹降娜龢O管而言，除國(guó)產(chǎn)的以外，還有來(lái)自日本、美國(guó)和歐洲等國(guó)家的產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品中，各個(gè)國(guó)家都有著自己的一套命名型號(hào)的方法，來(lái)命名三極管。

如同我們最常見(jiàn)到的電阻一樣，分為四環(huán)電阻和五環(huán)電阻，我們可以通過(guò)用眼睛來(lái)觀察顏色就可以迅速知道其阻值，這樣就很方便的讀出阻值，避免了用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量。三極管也是如此，只要我們掌握了它們的命名特點(diǎn)規(guī)律之后，從三極管表面上字母上識(shí)別出型號(hào)來(lái)就不再困難了。

在三極管面上除了標(biāo)注有型號(hào)外，還印有用來(lái)表示參數(shù)、規(guī)格、改進(jìn)產(chǎn)品、用途和生產(chǎn)日期等的字母和數(shù)字。在管面上有許多字母、數(shù)字，認(rèn)出哪些字母是表示型號(hào)，關(guān)鍵是抓住型號(hào)的特征。

國(guó)產(chǎn)的三極管的特征是以數(shù)字“3”開(kāi)頭，接著是兩個(gè)表示特性用途的字母，后面是一串表示序號(hào)的數(shù)字。我們經(jīng)常用到的國(guó)產(chǎn)的半導(dǎo)體型號(hào)命名方法如下，名稱由五部分組成，第一部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件電極數(shù)目；第二部分用漢語(yǔ)拼音表示器件材料和極性；第三部分用漢語(yǔ)拼音表示器件類型；第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示序號(hào)，第五部分用漢語(yǔ)拼音表示規(guī)格號(hào)。

然而日本產(chǎn)的三極管命名方法和我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的有很大的不同，具體如下：日本產(chǎn)的三極管開(kāi)頭兩個(gè)字母均為2S，2表示具有2個(gè)PN結(jié)的晶體管。S表示屬日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)注冊(cè)登記的產(chǎn)品。

第三部分一般用A、B、C、D字母來(lái)表示管子的極性和類型。A、B為PNP型管；C、D為NPN型管。其中A、C多數(shù)為高品管；B、D多數(shù)為低頻管。但也有例外的情況。第四部分用兩位以上的整數(shù)，表示注冊(cè)登記的序列號(hào)。一般來(lái)講，數(shù)字越大，越是近期產(chǎn)品，但連號(hào)管子不一定性能相似。數(shù)字后若跟有A、B、C字母，表示對(duì)原型號(hào)的改進(jìn)產(chǎn)品。美國(guó)等其他國(guó)家的也各有差異。

3 如何使用萬(wàn)用表來(lái)判斷三極管的管腳

在我們要使用三極管時(shí)，我們必須知道三極管的引腳排列，這樣才能正確的去使用它。對(duì)于我們通常使用的塑料封裝的三極管，我們可以根據(jù)它的外形快速的辨認(rèn)出它的引腳，其常用方法是：我們的手捏住三極管的引腳并使塑料封裝部分的平面?zhèn)让鎸?duì)自己，此時(shí)我們的手捏住引腳依次為e、b、c。對(duì)于此辦法無(wú)法識(shí)別的三極管，我們通常使用的是萬(wàn)用表來(lái)判定它的引腳。

下面，在這里我們就只介紹一下如何使用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)引腳排列。

數(shù)字萬(wàn)用表不僅能判定晶體管，測(cè)量管子的共發(fā)射極電流放大系數(shù)hFE，還可鑒別硅管和鍺管。由于數(shù)字萬(wàn)用表的電子檔的測(cè)試電流很小，所以不適用檢測(cè)晶體管，應(yīng)使用二極管檔或者h(yuǎn)FE當(dāng)進(jìn)行測(cè)試。

將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)苤炼O管檔，紅表筆固定任意接某個(gè)引腳上時(shí)，用黑表筆依次接觸另外兩個(gè)引腳，如果兩次顯示值均小于1V或都顯示溢出符號(hào)“OL”或“I”，若是PNP管側(cè)紅表筆所接的引腳就是基極B。

如果在兩次測(cè)試中，一次顯示值小于1V另一次顯示，溢出符號(hào)“OL”或“I”（不同的表略有不同），表明紅表筆接的引腳不是基極B，此時(shí)應(yīng)該換其他引腳重新測(cè)量，直到找到基極B為止。

在紅表筆接基極，用黑表筆先后接觸其他兩個(gè)引腳。如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.600 V~0.800V，則被測(cè)管屬于硅NPN型中小功率三極管，其中顯示數(shù)值較大的一次，黑筆所接的電極為發(fā)射極。黑筆所接的電極即為發(fā)射極；如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.400V~0.600V，則被測(cè)管屬于硅NPN型大功率三極管，其中顯示數(shù)值較大的一次，黑筆所接的電極為發(fā)射極，黑筆所接的電極即為發(fā)射極；在紅表筆接基極，用黑表筆先后接觸其他兩個(gè)引腳，若兩次顯示溢出符號(hào)“OL”或“I”（不同的表略有不同），則表明被測(cè)管屬于硅PNP型三極管，此時(shí)數(shù)值大的那次，紅表筆所接的電極為發(fā)射極。

在上述測(cè)量過(guò)程中若顯示屏上的顯示數(shù)值都小于0.4V，則被測(cè)管屬于鍺型三極管。

一般的貼片三極管從頂端往下看有兩邊，上面只有一腳的為集電極，下邊的兩腳分別是基極和發(fā)射極，知道這些后，用萬(wàn)用表就不難區(qū)分了；當(dāng)然是指三極管好的情況。

如果三極管壞的，還要結(jié)合它的偏置電路判定它是NPN型還是PNP型。

4 晶體管的性能

圖1 載流子的傳輸過(guò)程

簡(jiǎn)單的說(shuō)三極管是從二極管過(guò)渡而來(lái)，二極管主要是由一個(gè)PN結(jié)組成，而三極管由二個(gè)背靠背的PN結(jié)組成。但是其性能不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為是兩個(gè)二極管的組合了。晶體管在電路中有放大作用和開(kāi)關(guān)作用，可將微弱的信號(hào)放大或抑制成自動(dòng)開(kāi)關(guān)，控制電路中電流的中斷。

根據(jù)晶體管的原理，在電路中當(dāng)改變Rb的值，Ib就會(huì)發(fā)生微變，但I(xiàn)c卻發(fā)生了很大的變化，這就是三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)使它達(dá)到電流放大的效果。

有與三個(gè)管腳的電壓大小不同，三極管會(huì)呈現(xiàn)三種狀態(tài)：飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)。由于晶體管內(nèi)部進(jìn)行的過(guò)程復(fù)雜，但從應(yīng)用的角度看，可以將其理解為一個(gè)電流適配器下面以放大區(qū)為例，它的管腳分別為發(fā)射極（E）、集電極（C）、基極（B），其電流分配如圖1。

可用IE=IB+IC；β=IB=IC或IE=IC；其中β稱為晶體管的電流分配系數(shù)，β為電流放大系數(shù)，三個(gè)電流中任意一個(gè)發(fā)生變化，另外兩個(gè)就會(huì)隨之發(fā)生變化。但實(shí)際上基極電流太微弱，且其遠(yuǎn)小于發(fā)射極電流。

故在粗略計(jì)算時(shí)常忽略，IE=IC。為對(duì)三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。三極管是一個(gè)電流控制元件：它可以通過(guò)小電流控制大電流。根據(jù)其電流的大小可以判定不同的工作狀態(tài)。

5 三極管的開(kāi)關(guān)特性

在數(shù)字電路中，晶體管常當(dāng)做開(kāi)關(guān)使用，當(dāng)開(kāi)關(guān)工作時(shí)，管子管子處于截止和飽和狀態(tài)。故在單片機(jī)、光電自控電路等復(fù)雜電路中都發(fā)揮著不可替代的作用。

為對(duì)三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。三極管是一個(gè)電流控制元件：它可以通過(guò) 電流控制大電流。根據(jù)其電流的大小可以判定不同的工作狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈長(zhǎng)生編著.常用電子元器件使用技巧300問(wèn)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]張新德，李剛等編著.通用元器件初學(xué)初用技術(shù)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]《無(wú)線電》雜志社編.無(wú)線電元器件精匯[M].2版.人民郵電出版社，2005.

[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)[M].5版.高等教育出版社.