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1、晶体三极管的结构和类型 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。绝大部分 的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k = 0.1mA 。如果晶体管的共发射极电流放大系数 = IC / IB =100, 集电极电流 IC= *IB=10mA。在 500 的集电极负载电阻上有电压降 VRC
2、=10mA*500=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为 VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流 ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流 ic，有 c/ib=，实现了双极晶体管的电流放大作用。金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅 G 电压 VG 增大时， p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在 n+ 源区 S 和 n+ 漏区 D 之间形成导电沟道。当 VDS 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。使半导体表面达到强反型时
3、所需加的栅源电压称为阈值电压 VT 。当 VGSVT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS , 实现栅源电压 VGS 对源漏电流 IDS 的控制。二、晶体管的命名方法晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。三极管以符号 BG（旧）或（T）表示，二极管以 D 表示。按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。按极性分，三极管有 PNP 和 NPN 两种，而二极管有 P 型和 N 型之分。多数国产管用xxx 表示，其中每一位都有特定含义：如 3 A X 31，第一位 3 代表三极管，2 代表二极管。第二位代表材料和极性。A 代表 PNP 型锗材料；B 代表
4、 NPN 型锗材料；C 为 PNP 型硅材料；D 为 NPN 型硅材料。第三位表示用途，其中 X 代表低频小功率管；D 代表低频大功率管；G 代表高频小功率管； A 代表高频大功率管。最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，而第三位则含义不同。对于二极管来说，第三位的 P 代表检波管；W 代表稳压管；Z 代表整流管。上面举的例子，具体来说就是 PNP 型锗材料低频小功率管。对于进口的三极管来说，就各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。常用的进口管有韩国的 90xx、80xx 系列，欧洲的 2Sx 系列，在该系列中，第三位含义同国产管的第
5、三位基本相同。三、 常用中小功率三极管参数表型号 材料与极 性 Pcm(W) Icm(mA) BVcbo(V) ft(MHz) 3DG6C SI-NPN 0.1 20 45 100 3DG7C SI-NPN 0.5 100 60 100 3DG12C SI-NPN 0.7 300 40 300 3DG111 SI-NPN 0.4 100 20 100 3DG112 SI-NPN 0.4 100 60 100 3DG130C SI-NPN 0.8 300 60 150 3DG201C SI-NPN 0.15 25 45 150 C9011 SI-NPN 0.4 30 50 150 C9012 S
6、I-PNP 0.625 -500 -40 C9013 SI-NPN 0.625 500 40 C9014 SI-NPN 0.45 100 50 150 C9015 SI-PNP 0.45 -100 -50 100 C9016 SI-NPN 0.4 25 30 620 C9018 SI-NPN 0.4 50 30 1.1G C8050 SI-NPN 1 1.5A 40 190 C8580 SI-PNP 1 -1.5A -40 200 2N5551 SI-NPN 0.625 600 180 2N5401 SI-PNP 0.625 -600 160 100 2N4124 SI-NPN 0.625 2
7、00 30 300 四、用万用表测试三极管（1） 判别基极和管子的类型选用欧姆档的 R*100（或 R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测 3 次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是 PNP 型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是 NPN 型的。（2）判别集电极因为三极管发射极和集电极正确连接时 大（表针摆动幅度大），反接时 就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对 NPN 型管，发射极接黑
8、表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。（2） 电流放大系数 的估算选用欧姆档的 R*100（或 R*1K）档，对 NPN 型管，红表笔接发射极，黑表笔接集电极，测量时，只要比较用手捏住基极和集电极（两极不能接触），和把手放开两种情况小指针摆动的大小，摆动越大， 值越高晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结，两个 PN 结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电
9、区，排列方式有 PNP 和 NPN 两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极 b 发射极 e 和集电极 c。 发射区和基区之间的 PN 结叫发射结，集电区和基区之间的 PN 结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP 型三极管发射区 发射 的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN 型三极管发射区 发射的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是 PN 结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有 PNP 型和 NPN 型两种类型。 三极管的封装形式和管脚识别 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装
10、两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为 e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为 e b c。 国产 N 沟道 MOSFET 的典型产品有 3DO1、3DO2、3DO4 （以上均为单栅管），4DO1（双栅管）。它们的管脚排列（底视图）见图 2。 MOS 场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高，而栅- 源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。因此了厂时各管
11、脚都绞合在一起，或装在金属箔内，使 G 极与 S 极呈等电位，防止积累静电荷。管子不用时，全部引线也应短接。在测量时应格外小心，并采取相应的防静电感措施。下面介绍检测方法。 1准备工作 测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触 MOSFET 的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。再把管脚分开，然后拆掉导线。 2判定电极 将万用表拨于 R100 档，首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚就是栅极 G。交换表笔重测量， S-D 之间的电阻值应为几百欧至几千欧，其中阻值较小的那一次，黑表笔接的为 D 极，红表笔接的是 S 极。日本生产的 3SK 系列产品，S
12、 极与管壳接通，据此很容易确定 S 极。 3检查放大能力（跨导） 将 G 极悬空，黑表笔接 D 极，红表笔接 S 极，然后用手指触摸 G 极，表针应有较大的偏转。双栅 MOS 场效应管有两个栅极 G1、G2。为区分之，可用手分别触摸 G1、G2 极，其中表针向左侧偏转幅度较大的为 G2 极。 目前有的 MOSFET 管在 G-S 极间增加了保护二极管，平时就不需要把各管脚短路了。 VMOS 场效应管 VMOS 场效应管（ VMOSFET）简称 VMOS 管或功率场效应管，其全称为 V 型槽 MOS 场效应管。它是继 MOSFET 之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了 MOS 场效应
13、管输入阻抗高（108W）、驱动电流小（左右 0.1A 左右），还具有耐压高（最高可耐压 1200V）、工作电流大（1.5A100A ）、输出功率高（1250W）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器（电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。 众所周知，传统的 MOS 场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其工作电流基本上是沿水平方向流动。VMOS 管则不同，从图 1 上可以看出其两大结构特点:第一，金属栅极采用 V 型槽结构；第二，具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出，所以 I
14、D 不是沿芯片水平流动，而是自重掺杂 N+区（源极 S）出发，经过 P 沟道流入轻掺杂 N-漂移区，最后垂直向下到达漏极 D。电流方向如图中箭头所示，因为流通截面积增大，所以能通过大电流。由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因此它仍属于绝缘栅型 MOS 场效应管。 1判定栅极 G 将万用表拨至 R1k 档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且交换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为 G 极，因为它和另外两个管脚是绝缘的。 2判定源极 S、漏极 D 由图 1 可见，在源-漏之间有一个 PN 结，因此根据 PN 结正、反向电阻存在差异，可识别S 极与 D 极。用交换表笔
15、法测两次电阻，其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此时黑表笔的是 S 极，红表笔接 D 极。 3测量漏-源通态电阻 RDS（on） 将 G-S 极短路，选择万用表的 R1 档，黑表笔接 S 极，红表笔接 D 极，阻值应为几欧至十几欧。 由于测试条件不同，测出的 RDS（on）值比手册中给出的典型值要高一些。例如用 500型万用表 R1 档实测一只 IRFPC50 型 VMOS 管，RDS（on ）=3.2W ，大于 0.58W（典型值）。 4检查跨导 将万用表置于 R1k（或 R100）档，红表笔接 S 极，黑表笔接 D 极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈
16、大，管子的跨导愈高。 注意事项： （1）VMOS 管亦分 N 沟道管与 P 沟道管，但绝大多数产品属于 N 沟道管。对于 P 沟道管，测量时应交换表笔的位置。 （2）有少数 VMOS 管在 G-S 之间并有保护二极管，本检测方法中的 1、2 项不再适用。 （3）目前市场上还有一种 VMOS 管功率模块，专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国 IR 公司生产的 IRFT001 型模块，内部有 N 沟道、P 沟道管各三只，构成三相桥式结构。 （4）现在市售 VNF 系列（N 沟道）产品，是美国 Supertex 公司生产的超高频功率场效应管，其最高工作频率 fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信号低频跨导 gm=2000S。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。 （5）使用 VMOS 管时必须加合适的散热器后。以 VNF306 为例，该管子加装 1401404（mm）的散热器后，最大功率才能达到 30W 场效应
