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二、晶体三极管 ( 双极型晶体管 )
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晶体三极管 ( 以下简称三极管 ) 是内部含有两
个 PN 结、外部具有三个电极的半导体器件。由
于它的特殊构造,在一定条件下具有“放大”作
用,被广泛应用于收音机、录音机、电视机、扩
音机及各种电子设备中。
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1 、基本结构和分类
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(1). 使发射区的掺杂浓度最高,以有效地发射载流子;
(2). 使基区掺杂浓度最小,且区最薄,以有效地传输
载流子;
(3). 使集电区面积最大,且掺杂浓度小于发射区,以
有效地收集载流子。
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三极管的分类:按半导体材料分:锗三极管和硅三极管;
按制作工艺分:扩散管、合金管等;
按功率不同:小功率管、中功率管和大功率管;
按工作频率不同:低频管、高频管和超高频管;
按用途分:放大管,开关管等。
N 型硅
二氧化硅保护膜B E
C
N 型硅P 型硅
(a) 平面型
N 型锗
E
C
B
铟球
铟球
P
P
(b) 合金型
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2 、三极管的放大作用: 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 ΔIc/ΔIb 的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“ β” 表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
三极管还可以作电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器。
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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。
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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 β = ΔIc/ΔIb ,这时三极管处放大状
态。
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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。
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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。
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3 、管型判别和管电极判别:
“ 三颠倒,找基极; PN 结,定管型;顺
箭头,偏转大;测不准,动嘴巴。”
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(1) 三颠倒,找基极:
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,只要找出两个 PN 结的公
共极,即为三极管的基极。
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具体方法是将万用表调至电阻挡的 R×100或 R×1
k挡,先用红表笔放在三极管的一只管脚上,用黑表笔去碰三极管的另两只管脚,如果两次全通,则红表笔所放的管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管脚,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管脚上,用红表笔去测两次看是否全通,若一次没成功再换。这样最多测量 12次,总可以找到基极。
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(2) 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。
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。
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(3) 顺箭头,偏转大: 用测穿透电流 ICEO 的方法确定集电极 c 和发射极e 。 (a) 对于 NPN 型三极管,用万用电表的黑、红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→ c 极→ b 极→ e 极→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 。
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(b) 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→ e 极→ b 极→ c 极→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 。
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(4) 测不出,动嘴巴: 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。在实际测量过程,也可以不用嘴去接触基电极,而用一个手指去接触基电极。
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黑表笔 红表笔 阻值
12 ∞
3 ∞
21 4K
3 4K
31 ∞
2 ∞
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黑表笔接 1 ,红表笔接 3 ,接触 2 : 100 K
黑表笔接 3 ,红表笔接 1 ,接触 2 : 30 K
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4 、三极管的命名方式:
国产晶体管的命名方法:日本半导体器件的命名方法:美国晶体管型号命名方法:欧洲晶体管型号命名方法:韩国三星公司:
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5 、三极管的参数:
集电板最大直流耗散功率 (Pcm) :一般要求用 Pc
m 与原管相等或较大的晶体管进行置换。但经过计
算或测试,如果原晶体管在整机电路中实际直流耗
散功率远小于其 Pcm ,则可以用 Pcm 较小的晶体管
置换。
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集电极最大允许直流电流 (Icm) :一般要求用 Icm
与原管相等或较大的晶体管进行置换。
击穿电压:用于置换的晶体管,必须能够在整机
中安全地承受最高工作电压;
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频率特性:晶体管频率特性参数,常用的有以下 2
个: (1) 特征频率 Ft :它是指在测试频率足够高时,
使晶体管共发射极电流放大系数时的频率。 (2) 截止
频率 fb :在置换晶体管时,主要考虑 Ft 与 fb 。通
常要求用于置换的晶体管,其 Ft 与 fb ,应不小于原
晶体管对应的 Ft 与 Fb 。
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其他参数:除以上主要参数外,对于一些特殊的
晶体管,在置换时还应考虑以下参数: (1) 对于低噪
声晶体管,在置换时应当用噪声系数较小或相等的
晶体管。 (2) 对于具有自动增益控制性能的晶体管,
在置换时应当用自动增益控制特性相同的晶体管。
(3) 对于开关管,在置换时还要考虑其开关参数。
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软件:三极管数据查询系统
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6 、晶体管的代换原则
(1) 类型相同:材料相同,极性相同。
(2) 特性相近:
(3) 外形相似:
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