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1、三极管的工作原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C,基极B,发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN 三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。发射极E一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从 集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用 了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给 集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定
2、的比例 关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的B倍，即电流变化被放大了 B倍，所以我们把B叫做三极管 的放大倍数（B 一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这 就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了1。很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻 R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压 取出来，就得到了放大后的电压信号了。二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线 性（相当于一个二极管），基极电流必须在输
3、入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基 极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如 果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我 们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的， 所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的 变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏 置，那么只有对那些增加的信号放大
4、，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了）。 而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极 电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。三、开关作用下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc， 其中U为电源电压），集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时， 三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*B【弟进入饱和状态之后，三极管的集电 极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个
5、开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基 极电流为0时，三极管集电极电流为0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以至于三 极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开 关管。四、工作状态如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0,灯泡灭。如果 基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数B），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡 就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的B分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电 流的通断。如果基极电流从0慢慢增
6、加，那么灯泡的亮度也会随着增加（在三极管未饱和之前）。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向 也反了过来一一变成朝里的了。检测三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句 口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。一、三颠倒，找基极大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种 不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。测试三极管要使用万用
7、电表的欧姆挡，并选择RX100或RX1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。 由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚 是基极。这时，我们任取两个电极（如这两个电极为1、2），用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻， 观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表 针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小； 剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角
8、度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极（参看图1、 图2不难理解它的道理）。二、PN结，定管型找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型（图1）。将 万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极 管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。三、顺箭头，偏转大找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定 集电极c和发射极e。（1）对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。根据这个原理，用万用电表的黑、红
9、表笔颠倒测量两 极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔一c极一b极一e极一红表笔， 电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致（“顺箭头”），所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所 接的一定是发射极e。（2）对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔一e极一b极一c极一红表笔，其 电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电 极c （参看图1、图3可知）。四、测不出，动嘴巴 若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若
10、由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴” 了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住 （或用舌头抵住）基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到 直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。三极管的结构和类型三极管，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 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
11、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
12、，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。目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进 行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。晶体三极管的电流放大作用晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这 是三极管最基本的和最重要的特性。我们将AIc/AIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“官表示。电 流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作
13、时基极电流的变化也会有一定的改变。晶体三极管的三种工作状态截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零， 三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏 置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数 p=AIc/AIb，这时三极管处放大状态。饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电 流
14、不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极 与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通 状态。根据三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中，经常 要拿多用电表测量三极管各脚的电压，从而判别三极管的工作情况和工作状态。使用多用电表检测三极管三极管基极的判别：根据三极管的结构示意图，我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极，因此， 在判别三极管的基极时，只要找出两个PN结的公共极，即为三极管的基极。具体方法是将多用电表调至电阻挡 的R
15、x1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所 放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表 笔再换一下，再测两次。如果还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通， 若一次没成功再换。这样最多没量12次，总可以找到基极。三极管类型的判别：三极管只有两种类型，即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料 还N型材料即可。当用多用电表RX1k挡时，黑表笔代表电源正极，如果黑表笔接基极时导通，则 说明三极管的基极为P型材料，三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通
16、，则说明三极管基极为 N型材料，三极管即为PNP型。结构与操作原理三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn两种组合。三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集 极(collector, C)，名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出 npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体， 和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中 性的p型区和n型区隔开。3)山)图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里我们先讨论最常 用的所谓正向活性区(forward active)，在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压，而B
