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完整版三极管及放大电路原理

完整版三极管及放大电路原理
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测判三极管的口诀

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电表的欧姆挡,并选择R X100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TC 极~b极极T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Te极Tb

极TC极T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。

半导体三极管的分类

半导体三极管亦称双极型晶体管,其种类非常多。按照结构工艺分类,有PNP和NPN型; 按照制造材料分类,有锗管和硅管;按照工作频率分类,有低频管和高频管;一般低频管用以处理频率在3MHz以下的电路中,高频管的工作频率可以达到几百兆赫。按照允许耗散

的功率大小分类,有小功率管和大功率管;一般小功率管的额定功耗在1W以下,而大功率

管的额定功耗可达几十瓦以上。常见的半导体三极管外型见图 2.5.1。

半导体三极管的主要参数

共射电流放大系数值一般在20?200,它是表征三极管电流放大作用的最主要的参数。

理解三极管的工作原理首先从以下两个方面来认识:

其一、制造工艺上的两个特点:⑴基区的宽度做的非常薄;(2)发射区掺杂浓度高。

其二、三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V) ;( b)在C极和E极之间施加反向电压;(c)如要取得输出必须加负载电阻。

当三极管满足必要的工作条件后,其工作原理如下:

(1)基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压,所以电子从发射极向基极移

动,又因为C极和E极间施加了反向电压,因此,从发射极向基极移动的电子,在高电压的作用下,通过基极进入集电极。于是,在基极所加的正电压的作用下,发射极的大量电子被输送到集电极,产生很大的集电极电流。

(2)基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时,由于C极和E极间施加了反向电压,

所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区,阻碍了从发射极向集电极的电子流动,因而就没有集电极电流产生。综上所

述,在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流,这就是三极管

的电流放大作用。此外,三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止,这就是三极管的开关作用(开关特性)。参见晶体三极管特性曲线 5.2图

所示:晶体三极管共发射极放大原理如下图所示:A vt是一个npn型三极管

画外音:我们可以用水龙头与闸门放水的关系,来想象或者说是理解三极管的放大原理。其示意图如下图2-20所示

(a)水龙头闸门关紧的状态

之间电阻值无穷大雷

静薜够佯因cm

硅管导通门限电压为

0. 6V^0. 7 V

图2-20三极管放大原理参考示意图

①如图2.20 (a)所示:当发射结无电压或施加电压在门限电压以下,

相当于闸门关紧时,水未从水龙头底部通过水嘴流出来。此时,ec之间电阻值

无穷大,ec之间的电流处于截止状态,或者说是开关的OFF状态。

E之间电阻值

硅管0 6-0. TV导通

(b)水龙头闸门松动一点点的状态

②如图2.20 ( b )所示:当对发射结施加电压在门限电压范围时(以硅管0.7V 左右为例),相当于闸门松动一点点,从水龙头底部通过水嘴流出的水成滴答状态。此时,ec之间的电阻值也下降了一点点。

"之间电阴值J J

_____ ^7S87

Ucc

O.SV左右

Ubb

(c)水龙头打开三分之一的状态

图2-20三极管放大原理参考示意图

③如图2.20 ( c )所示:当对发射结施加电压在0.8V时,相当于闸门

已打开三分之一的状态时,水龙头底部已经可以有三分之一的水通过水嘴流出来了,此时,ec之间的电阻值也下降了三分之一,ec之间的电流处于调控或者说是放大状态。

X 之间电阻值I I I

@)水龙头闸门打开三分之二的状态

图2-20三极管放大原理参考示意图

④ 如图2.20 ( d )所示:当对发射结施加电压在0.9V 时,相当于闸门

已打开三分之二的状态时,水龙头底部已经可以有三分之二的水通过水嘴流出来 了,此时,ec 之间的电阻值也下降了三分之二,ec 之间的电流处于调控或者

说是放大状态。

比之间电阻值为W

——童肇祿雄常呦

iv 或

L1Ucc

Ubb

(e)水龙头闸门全部打开的状态

图2-20三极管放大原理参考示意图

⑤ 如图2.20 ( e )所示:当对发射结施加电压在1V或者1V以上时,相当于闸

门已完全打开的状态时,水龙头底部所有的水已经可以通过水嘴流出来了,此时,ec之间的电阻值也下降为“ 0,”或者说很小,可以或略不计,ec之间的电流处于饱和状态,或者

说是开关的ON状态。

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,。

但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流控制大电流

放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。

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