三極管的功能

半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，是電子電路中最重要的器件之一，它主要的功能是電流放大和開關(guān)作用三極管是電流控制元件，利用基礎(chǔ)窄小的特殊結(jié)構(gòu)，通過載流子的擴(kuò)散和復(fù)合，實(shí)現(xiàn)基極電流對電極電流的控制，使三極管具有更強(qiáng)的控制能力、如上圖所示為電路中常用的三極管

三極管的結(jié)構(gòu)

三極管是現(xiàn)代電子設(shè)備中組成放大電路的核心元件，是由兩個(gè)相距很近的PN結(jié)構(gòu)成的。在兩個(gè)N型半導(dǎo)體的中間放置一個(gè)較薄的P型半導(dǎo)體、或者在兩個(gè)P型半導(dǎo)體的中間放置一個(gè)輕薄型半導(dǎo)體，形成三個(gè)區(qū)、即基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。由各區(qū)引出三個(gè)電極，分別稱為基極（用字母B表示）、集電極（用字母C表示）、和發(fā)射極（用字母E表示）。再用固體材料將其封裝起來，可分別構(gòu)成NPN型三極管和PNP型三極管，這兩類三極管的結(jié)構(gòu)與符號如圖所示?；鶇^(qū)與集電區(qū)間的PN結(jié)為集電結(jié)，基區(qū)與發(fā)射區(qū)間的PN結(jié)為發(fā)射結(jié)。

三極管的放大作用

1、三極管各電極上的電流分配

以NPN三極管為例，如上圖所示，電源EC給三極管集電 結(jié)提供反向電壓電源EB給三極管發(fā)射結(jié)提供正向電壓。電路接通后，就有三支電流流過三極管、即基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE。

圖中三支電流的關(guān)系為：IE=IB+IC。對PNP型三極管同樣適用。這個(gè)關(guān)系符號節(jié)點(diǎn)電流定律：流入某節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)電流之和。

2、三極管的電流放大作用

晶體三極管的重要特性是具有電流放大能力。要實(shí)現(xiàn)電流放大，必須為三極管加上合適的工作條件。對于NPN型三極管，在發(fā)射結(jié)上要加正向電壓（稱為正偏），即須滿足UB大于UE,集電結(jié)加反向電壓（稱為反偏），即UC大于UB。而PNP型三極管，要滿足UE小于UB大于UC。

在圖中，調(diào)節(jié)RP的阻值，可以改變基極電壓，從而調(diào)節(jié)基極電流IB的大小，IB的變化會同時(shí)引起集電電極電流IC 的變化和發(fā)射極電流IE 的變化。而且集電極電流IC與基極電流IB之比約為一個(gè)常數(shù)，即：IC/IB約等于B

這一個(gè)常數(shù)B稱為三極管的電流放大倍數(shù)。不同型號三極管的B值不同，絕大多數(shù)三極管的B值一般在50-150之間。三極管功率越大，B值越小。

通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)：

（1）當(dāng)UBE小于0.5V時(shí)，IB約為0，IC也未0（此時(shí)三極管內(nèi)C極與E極間相當(dāng)于是一只無窮大 的電阻）。IC為0稱為三極管“截止”，“截止時(shí)”，UC大于UB。

（2）當(dāng)0.5V小于UBE小于0.7V時(shí)，IB隨UBE成近似比正，比變化，IC也與IB成正比變化（因IC/IB約等于B），這就是說三極管處于“放大”狀態(tài)。這種狀態(tài)下，三極管內(nèi)C極與E極間相當(dāng)于是一只阻值可變的電阻，UCE隨UBE變化而變化。

（3）當(dāng)UBE大于等于0.7V時(shí)，UBE若再增大，會使IB進(jìn)一步增大，但過大的IB會使三極管太過發(fā)熱而損壞.IC達(dá)最大值后不再隨IB成比例增大。此時(shí)狀態(tài)為三極管“飽和”。飽和時(shí)，UCE時(shí)很低，稱為飽和壓降，一般情況下，UCE小于0.1V。

可見，三極管基極電流IB的微小變化，控制了集電極電流IC較大的變化，這就是三極管的電流放大作用。實(shí)質(zhì)上，三極管的放大作用是用“小電流”控制“大電流”，而不是對能量的放大。所以說，三極管是一種“電流控制型”電子元件。

PNP三極管的三種狀態(tài)

三極管的截止、放大、飽和稱為三極管的三種工作狀態(tài)。放大狀態(tài)主要用在放大電路，截止于飽和狀態(tài)主要用在開關(guān)電路。

1、截止?fàn)顟B(tài)

加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電，基極電流為零，集電極和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱此時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。

2、放大狀態(tài)

當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)為B=NC/NB，這時(shí)的三極管處放大狀態(tài)。

3、飽和導(dǎo)通狀態(tài)

當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去了電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓也很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，三極管的這種狀態(tài)稱為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。

根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，要用萬用表測量三極管各腳的電壓，判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。

三極管的分類

三極管的種類很多，具體分類如下：

如果按照制造材料分，可分為硅三極管和鍺三，極管。

如果按照導(dǎo)電類型分，可分為PNP型和NPN型。其中，鍺三極管多為PNP，硅三極管多為NPN型。

如果按照工作頻率分，可分為低頻管和高頻管。一般低頻管用以處理頻率在3以下的電路中，高頻管的工作頻率可以達(dá)到幾百兆赫。

如果按照允許耗散的功率大小分，可分為小功率管和大功率管。一般小功率管的額定功耗在1W以下，而大功率管的額定功耗可達(dá)幾十瓦以上。如下圖所示為小功率三極管和大功率三極管。

三極管的符號

三極管在電路中常用字母“Q”、'V'、'BG'等表示。而在電路中的圖形符號主要有如上圖所示的兩種。

三極管的命名

在國產(chǎn)三極管中，三極管的型號由5部分組成，從左往右依次為1~5。

第1部分為主要部分，用數(shù)字3表示三極管。

第2部分為材料與極性部分，用字母表示。如圖所示為三極管材料與極性代號和意義對照表。

第3部分為類別部分，用字母表示，如表所示為三極管類別代號與意義對照表。

第4部分為序號部分，用數(shù)字表示同一類別產(chǎn)品的序號。

第5部分為規(guī)格號部分，用字母表示產(chǎn)品規(guī)格、檔次。

例如，3AD50C表示低頻大功率PNP型鍺管，3DG6E表示高頻小功NPN型硅管。

三極管的參數(shù)

三極管的性能參數(shù)有很多，下面介紹幾種常用的參數(shù)。

1.共射放大系數(shù)(β)

三極管共射放大系數(shù)（β）指共射電路中，交流輸出短路小信號輸入時(shí)的交流電流放大系數(shù)。β表征了三極管的電流放大能力。β值越大，對小信號的放大能力越強(qiáng)，但β值不可能做得過大，若過大三極管的性能將會變得不穩(wěn)定。通常情況下三極管的β值一般在50-150之間。三極管的功率越大，β值越小。

2.特征頻率(FT)

特征頻率(FT)是指在規(guī)定集電極-發(fā)射極電壓（UCE）和集電極電流（IC）的條件下，共發(fā)射極小信號時(shí)的交流電流放大系數(shù)hFE隨頻率升高而下降，降為1時(shí)的頻率。

在維修中，還經(jīng)常用到三極管的極限參數(shù)，極限參數(shù)指三極管在正常工作時(shí)所允許的電流電壓和功率的極限數(shù)值。

3.集-射擊穿電壓（UCEO）

集-射擊穿電壓是指發(fā)射極接地，基極對地開路，集電極與發(fā)射極間在指定條件下的最高反向耐壓。如果工作電壓因故障超過此電壓，三極管將肯被擊穿損壞。

4.集電極最大允許耗散功率（PCM）

由于集電極電流流經(jīng)集電結(jié)時(shí)會產(chǎn)生熱量，使結(jié)溫上升，過高的結(jié)溫將會燒壞三極管。為確保安全，規(guī)定當(dāng)三極管因受熱而引起的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)，集電極所消耗的功率為集電極最大允許耗散功率。

5.集電極最大允許電流（ICM）

在集電極允許耗散功率的范圍內(nèi)，能連續(xù)通過發(fā)射極的直流電流的最大值，或正向交流電流 的最大平均值，為集電極最大允許電流。