入門分享：三極管知識(shí)大全

一、三極管的概念

三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極(用字母b表示)。其他的兩個(gè)電極成為集電極(用字母c表示)和發(fā)射極(用字母e表示)。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)， 也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。

三極管在中文含義里面只是對(duì)三個(gè)引腳的放大器件的統(tǒng)稱，我們常說的三極管。

雖然都叫三極管，在英文里面的說法是千差萬別的。電子三極管 Triode 這個(gè)是英漢字典里面“三極管”這個(gè)詞匯的唯一英文翻譯，這是和電子三極管最早出現(xiàn)有關(guān)系的，所以先入為主，也是真正意義上的三極管這個(gè)詞最初所指的物品。

二、三極管的基本結(jié)構(gòu)

1. 三極管結(jié)構(gòu)

三極管的種類很多，按功率大小可分為大功率管和小功率管;按電路中的工作頻率可分為高頻管和低頻管;按半導(dǎo)體材料不同可分為硅管和鍺管;按結(jié)構(gòu)不同可分為NPN管和PNP管。無論是NPN型還是PNP型都分為三個(gè)區(qū)，分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，由三個(gè)區(qū)各引出一個(gè)電極，分別稱為發(fā)射極(E)、基極(B)和集電極(C)，發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。其結(jié)構(gòu)和符號(hào)見下圖1、圖2所示，其中發(fā)射極箭頭所示方向表示發(fā)射極電流的流向。

圖1 兩類三極管的結(jié)構(gòu)示意圖

2.三極管符號(hào)

中間橫線是基極B,另一斜線是集電極C,箭頭的是發(fā)射極E.

圖2 三極管的符號(hào)示意圖

三、三極管的原理

三極管分鍺管和硅管兩種，而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，(其中，N表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

對(duì)于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c.

當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo.

在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。

由于基區(qū)很薄，加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得：

這就是說，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic,這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：

式中：β1--稱為直流放大倍數(shù)，

集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：

式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。

四、三極管電極和管型的判別

(1) 目測(cè)法

① 管型的判別。一般，管型是NPN還是PNP應(yīng)從管殼上標(biāo)注的型號(hào)來辨別。依照部頒標(biāo)準(zhǔn)，三極管型號(hào)的第二位(字母)，A、C表示PNP管，B、D表示NPN管，例如：

圖3 常用三級(jí)管管級(jí)排列

3AX 為PNP型低頻小功率管 3BX 為NPN型低頻小功率管

3CG 為PNP型高頻小功率管 3DG 為NPN型高頻小功率管

3AD 為PNP型低頻大功率管 3DD 為NPN型低頻大功率管

3CA 為PNP型高頻大功率管 3DA 為NPN型高頻大功率管

此外有國(guó)際流行的9011~9018系列高頻小功率管，除9012和9015為PNP管外，其余均為NPN型管。

② 管極的判別。常用中小功率三極管有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型，圖T305介紹了三種典型的外形和管極排列方式。

(2) 用萬用表電阻檔判別

三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié)，可用萬用表電阻檔分辨e、b、c三個(gè)極。在型號(hào)標(biāo)注模糊的情況下，也可用此法判別管型。

① 基極的判別。判別管極時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)基極。對(duì)于NPN管，用黑表筆接假定的基極，用紅表筆分別接觸另外兩個(gè)極，若測(cè)得電阻都小，約為幾百歐~幾千歐;而將黑、紅兩表筆對(duì)調(diào)，測(cè)得電阻均較大，在幾百千歐以上，此時(shí)黑表筆接的就是基極。PNP管，情況正相反，測(cè)量時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都正偏的情況下，紅表筆接基極。

實(shí)際上，小功率管的基極一般排列在三個(gè)管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅表筆接基極，既可測(cè)定三極管的兩個(gè)PN結(jié)是否完好(與二極管PN結(jié)的測(cè)量方法一樣)，又可確認(rèn)管型。

② 集電極和發(fā)射極的判別。確定基極后，假設(shè)余下管腳之一為集電極c,另一為發(fā)射極e,用手指分別捏住c極與b極(即用手指代替基極電阻Rb)。同時(shí)，將萬用表兩表筆分別與c、e接觸，若被測(cè)管為NPN,則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極(PNP管相反)，觀察指針偏轉(zhuǎn)角度;然后再設(shè)另一管腳為c極，重復(fù)以上過程，比較兩次測(cè)量指針的偏轉(zhuǎn)角度，大的一次表明IC大，管子處于放大狀態(tài)，相應(yīng)假設(shè)的c、e極正確。

五、測(cè)判三極管的技巧

三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助大家迅速掌握測(cè)判三極管的技巧，下面給出了三極管的四句口訣的測(cè)判方法。

1.三顛倒，找基極

眾所周知，三極管是含有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管。測(cè)試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。圖2繪出了萬用電表歐姆擋的等效電路。紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。

假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度;接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)小;剩下一次必然是顛倒測(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極。

2.PN結(jié)，定管型

找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來確定管子的導(dǎo)電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說明被測(cè)三極管為NPN型管;若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測(cè)管即為PNP型。

3.順箭頭，偏轉(zhuǎn)大

找出了基極b,另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c,哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e.

(1) 對(duì)于NPN型三極管，穿透電流的測(cè)量電路。根據(jù)這個(gè)原理，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec,雖然兩次測(cè)量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致順箭頭，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c,紅表筆所接的一定是發(fā)射極e.

(2) 對(duì)于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e,紅表筆所接的一定是集電極c.

4.測(cè)不出，動(dòng)嘴巴

若在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的測(cè)量過程中，若由于顛倒前后的兩次測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí)，就要“動(dòng)嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的兩次測(cè)量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b,仍用“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開集電極c與發(fā)射極e.其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。