对基础元件三极管的简介

2012-06-06沈兵王青彭文杰金鹏

科技传播 2012年10期

关键词：发射极集电极

沈兵王青彭文杰金鹏

摘要三极管种类繁多，运用广泛，作用不可小视，如何掌握三极管的种种特性是很值得我们深究的。然而很多资料并没有对其有全面的介绍，本文将BJT的命名、引脚的识别基本结构、工作原理、电流放大性能、开关特性等几方面全面的来深入的认识三极管。

关键词 BJT；NPN；发射极；集电极

中图分类号TN112 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0197-02

随着电子技术的发展，其理论已经广泛的运用到了各行各业，《模拟电子技术基础》成了通讯工程、自动化及其他电力工程类各专业的一门必修技术基础课程。三极管却是个完全陌生的概念，使得我们难以入门。

晶体三极管也称晶体管或者三极管，是双极性晶体管的简称，具有信号放大和开关的基本特性，属于电流控制元件，是常用半导体组件之一。其种类繁杂，有NPN型、PNP型、高频三极管、低频三极管、超高频三极管、带阻三极管，还有由两个、甚至多个BJT组成的差分管、达林顿管等等，这加大了我们对其全面的掌握的难度。

而这门课程中最难掌握的就是对三极管的工作原理的理解及其灵活运用。我们可以从BJT的命名、引脚的识别基本结构、工作原理、电流放大性能、开关特性等几方面来深入的认识BJT。

1 三极管的结构简介

在一个硅或锗片上生成三个杂质半导体区，一个P区夹在两个N区中间，这就是NPN型；当一个N区夹在两个P区中间时，这种类型是PNP型。

再从三个杂质半导体区各引出一个引脚，分别叫做发射极(e，)，集电极（b），基极（c）。三极管型与之对应的区域称作发射区，集电区、基区。基区很薄，且掺杂浓度低；发射区和集电区是同类型的杂质半导体，但前者比后者掺杂浓度高很多，集电区面积比发射区面积大，故它们不是电对称的。

在这三个半导体区域形成两个PN结，即集电结、发射结。三极管都有三个引脚。在三极管的电路符号中发射极上的箭头表示的是发射结上加正偏电压时发射极电流的流向。三极管在电路中常用字母“Q”、“V”、“VT”加数字表示，

2 型号识别

就目前我们常常看到的三极管而言，除国产的以外，还有来自日本、美国和欧洲等国家的产品。在这些产品中，各个国家都有着自己的一套命名型号的方法，来命名三极管。

如同我们最常见到的电阻一样，分为四环电阻和五环电阻，我们可以通过用眼睛来观察颜色就可以迅速知道其阻值，这样就很方便的读出阻值，避免了用万用表来测量。三极管也是如此，只要我们掌握了它们的命名特点规律之后，从三极管表面上字母上识别出型号来就不再困难了。

在三极管面上除了标注有型号外，还印有用来表示参数、规格、改进产品、用途和生产日期等的字母和数字。在管面上有许多字母、数字，认出哪些字母是表示型号，关键是抓住型号的特征。

国产的三极管的特征是以数字“3”开头，接着是两个表示特性用途的字母，后面是一串表示序号的数字。我们经常用到的国产的半导体型号命名方法如下，名称由五部分组成，第一部分用阿拉伯数字表示器件电极数目；第二部分用汉语拼音表示器件材料和极性；第三部分用汉语拼音表示器件类型；第四部分用阿拉伯数字表示序号，第五部分用汉语拼音表示规格号。

然而日本产的三极管命名方法和我们在实验室常见的有很大的不同，具体如下：日本产的三极管开头两个字母均为2S，2表示具有2个PN结的晶体管。S表示属日本电子工业协会注册登记的产品。

第三部分一般用A、B、C、D字母来表示管子的极性和类型。A、B为PNP型管；C、D为NPN型管。其中A、C多数为高品管；B、D多数为低频管。但也有例外的情况。第四部分用两位以上的整数，表示注册登记的序列号。一般来讲，数字越大，越是近期产品，但连号管子不一定性能相似。数字后若跟有A、B、C字母，表示对原型号的改进产品。美国等其他国家的也各有差异。

3 如何使用万用表来判断三极管的管脚

在我们要使用三极管时，我们必须知道三极管的引脚排列，这样才能正确的去使用它。对于我们通常使用的塑料封装的三极管，我们可以根据它的外形快速的辨认出它的引脚，其常用方法是：我们的手捏住三极管的引脚并使塑料封装部分的平面侧面对自己，此时我们的手捏住引脚依次为e、b、c。对于此办法无法识别的三极管，我们通常使用的是万用表来判定它的引脚。

下面，在这里我们就只介绍一下如何使用数字万用表检测引脚排列。

数字万用表不仅能判定晶体管，测量管子的共发射极电流放大系数hFE，还可鉴别硅管和锗管。由于数字万用表的电子档的测试电流很小，所以不适用检测晶体管，应使用二极管档或者hFE当进行测试。

将数字万用表拨至二极管档，红表笔固定任意接某个引脚上时，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“I”，若是PNP管侧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“I”（不同的表略有不同），表明红表笔接的引脚不是基极B，此时应该换其他引脚重新测量，直到找到基极B为止。

在红表笔接基极，用黑表笔先后接触其他两个引脚。如果显示屏上的数值都显示为0.600 V~0.800V，则被测管属于硅NPN型中小功率三极管，其中显示数值较大的一次，黑笔所接的电极为发射极。黑笔所接的电极即为发射极；如果显示屏上的数值都显示为0.400V~0.600V，则被测管属于硅NPN型大功率三极管，其中显示数值较大的一次，黑笔所接的电极为发射极，黑笔所接的电极即为发射极；在红表笔接基极，用黑表笔先后接触其他两个引脚，若两次显示溢出符号“OL”或“I”（不同的表略有不同），则表明被测管属于硅PNP型三极管，此时数值大的那次，红表笔所接的电极为发射极。

在上述测量过程中若显示屏上的显示数值都小于0.4V，则被测管属于锗型三极管。

一般的贴片三极管从顶端往下看有两边，上面只有一脚的为集电极，下边的两脚分别是基极和发射极，知道这些后，用万用表就不难区分了；当然是指三极管好的情况。

如果三极管坏的，还要结合它的偏置电路判定它是NPN型还是PNP型。

4 晶体管的性能

图1 载流子的传输过程

简单的说三极管是从二极管过渡而来，二极管主要是由一个PN结组成，而三极管由二个背靠背的PN结组成。但是其性能不能简单的认为是两个二极管的组合了。晶体管在电路中有放大作用和开关作用，可将微弱的信号放大或抑制成自动开关，控制电路中电流的中断。

根据晶体管的原理，在电路中当改变Rb的值，Ib就会发生微变，但Ic却发生了很大的变化，这就是三极管内部结构使它达到电流放大的效果。

有与三个管脚的电压大小不同，三极管会呈现三种状态：饱和区、放大区、截止区。由于晶体管内部进行的过程复杂，但从应用的角度看，可以将其理解为一个电流适配器下面以放大区为例，它的管脚分别为发射极（E）、集电极（C）、基极（B），其电流分配如图1。

可用IE=IB+IC；β=IB=IC或IE=IC；其中β称为晶体管的电流分配系数，β为电流放大系数，三个电流中任意一个发生变化，另外两个就会随之发生变化。但实际上基极电流太微弱，且其远小于发射极电流。

故在粗略计算时常忽略，IE=IC。为对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。三极管是一个电流控制元件：它可以通过小电流控制大电流。根据其电流的大小可以判定不同的工作状态。

5 三极管的开关特性

在数字电路中，晶体管常当做开关使用，当开关工作时，管子管子处于截止和饱和状态。故在单片机、光电自控电路等复杂电路中都发挥着不可替代的作用。