电子元器件篇---三极管

简介

三极管基本参数

2.1、封装形式

2.2、特征频率

2.3、工作电压/电流

2.4、电流放大倍数

2.5、集电极发射极反向击穿电压

2.6、最大允许耗散功率

三极管种类

三极管用途

4.1共射放大电路

4.2共集放大电路

4.3共基放大电路

4.4开关和反相电路

4.5稳压作用

简介

三极管是一种可以通过电流大小来将微弱的小信号放大成幅度值较大的电信号的元器件，三极管是通过在半导体基片上制作出两个相近的PN结，加上引出线制作而成。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。

三极管基本参数

2.1、封装形式

常见的三极管的封装形式可从贴片器件和直插器件进行分类，但一般同类型的封装不论是NPN管还是PNP管其各个引脚的排序和对应的极性一致：

常见的贴片三极管的封装有SOT-23、SOT89等。

常见的直插三极管的封装有TO-92等。

对于一个需要自己判别的三极管来说，为了帮助迅速掌握测判方法，前辈们为我们总结出了四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”

三颠倒，找基极：测试的第一步是先找出来这个三极管的基极，我们首先需要用万用表电阻档测试三个引脚两两之间的正反向电阻，比较这三次测量出来的正、反向电阻，一定有两次的测量结果接近：即两次测量的正向电阻接近、负向电阻也接近；那么剩下的一次必然是正、反向电阻都较大，于是，可以得出结论，正、反向电阻都偏大的那一次，未测量的那个引脚就是这只三极管的基极。

PN结，定管型：在找出这只三极管的基极引脚之后，就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定该只三极管的类型。将万用表的黑表笔连接到该只三极管的基极，红表笔连接到另外两个电极中的任何一个，如果阻值很大，则说明这只三极管是NPN型三极管，如果阻值很小，说明这只三极管为PNP型三极管。

顺箭头，偏转大：在找到基级和确定管型之后，就需要用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e；对于NPN型管，用万用表的黑、红表笔颠倒测量CE两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中阻值都很小，但仔细比较，选择阻值较大的一次，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；对于PNP型管，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。

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阻值均太小难以区分时，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。

2.2、特征频率

三极管的特征频率fT也称作增益带宽积，即fT=βfo，也就是说，如果已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数，就可算出特征频率fT。随着工作频率的升高，放大倍数会下降，fT也可以定义为β＝1时的频率。一般在工程设计中要求三极管的fT大于3倍的实际工作频率。

2.3、工作电压/电流

三极管的工作电压，是指集电极发射极之间的电压；三极管工作电流，是指集电极最大允许电流Icm, 三极管工作时，当它的集电极电流超过一定数值时，他的电流放大系数β将下降。为此规定三级电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为Icm。所以在使用中当集电极电流Ic超过Icm时不至于损坏三级管，但会使β值减小，影响电路的工作性能；

2.4、电流放大倍数

电流放大倍数用β或hFE表示，被称为共发射极电流放大系数，我们可以理解为是将基极电流的多少倍变成集电极电流的控制系数，和各端子的电流关系。晶体三极管是对基极电流进行检测来控制集电极电流的器件，hFE或β的值越大越好，说明放大能力强，因为能够以较小的电流控制较大的电流。然而，通常小信号晶体三极管的放大系数为一百至数百，功率放大管为数十至一百左右。但是需要说明的是，即使是同一型号的三极管，hFE的值也是有分散性的，所以大多数晶体管是以电流放大系数的大小来分开档次，高频管和一些与hFE值关系不大的除外。有些万用表有专门的hFE档位可以进行测量。

2.5、集电极发射极反向击穿电压

该参数指在三极管基极开路，集电极和发射极加反向电压时，所能承受的最大电压值，超出该值时会使三极管产生很大的集电电流，结果是管子击穿损坏。

2.6、最大允许耗散功率

三极管在工作时，集电极电流集电在集电结上会产生热量而使三极管发热。若耗散功率过大，三极管将烧坏。在使用中如果三极管在大于最大允许耗散功率下长时间工作，将会损坏三极管。需要注意的是大功率的三极管给出的最大允许耗散功率都是在加有一定规格散热器情况下的参数，使用中一定要注意这一点。

三极管种类

三极管可根据三极管体的材料、结构、功能等进行分类

按材质分：硅管、锗管。

按结构分：NPN 、 PNP。

按功能分：开关管、功率管、达林顿管、光敏管等。

按功率分：小功率管、中功率管、大功率管。

按工作频率分：低频管、高频管、超频管。

按结构工艺分：合金管、平面管。

按安装方式：插件三极管、贴片三极管。

三极管用途

三极管凭借其独特的特性在电子电路中被广泛应用，以下是其常见的一些电路和应用

4.1共射放大电路

在共发射极放大电路中，输入信号是从三极管的基极与发射极两端输入，输出信号由三极管的集电极和发射极获得，发射极是共同端，所以称为共发射极放大电路。

共射放大电路的特点：输入信号与输出信号反相、有电压放大作用、有电流放大作用、功率增益最高（与共集电极、共基极比较）、输入电阻大小居中，输出电阻较大，频带较窄，适用于电压放大与功率放大电路。

下图为一个典型的共射放大电路的原理图，放大倍数为：A=-R2/R3；输入阻抗：Zin=β* R3；输出阻抗：Zout = R2。为了降低三级管的电流，降低功耗，所以R2一般取值很大；频率特性：由于存在密勒效应，三极管基极和集电极之间的寄生电容在放大区会扩大A倍反应到输入端，所以频率特性较差，无法放大高频信号。

4.2共集放大电路

在共集电极放大电路中，集电极是输入回路和输出回路的公共端。输入回路为基极到集电极的回路，输出回路为发射极到集电极的回路。集电极是共同端，所以称为共集电极放大电路。

共集放大电路的特点：输入信号与输出信号同相、无电压放大作用，电压增益小于1且接近于1，因此共集电极电路又有“电压跟随器”之称、电流增益高、有功率放大作用、适用于作功率放大和阻抗匹配电路、在多级放大器中常被用作缓冲级和输出级。

下图为一个典型的共集放大电路的原理图，放大倍数为：A=1；输入阻抗：Zin=β*R1；输出阻抗：Zout=R1/β，所以输出阻抗低；频率特性：共集放大电路不存在密勒效应，所以频率特性非常好。

4.3共基放大电路

在共基极放大电路中，输入信号是由三极管的发射极与基极两端输入的，再由三极管的集电极与基极两端获得输出信号。基极是共同接地端，所以称为共基极放大电路。

共基放大电路的特点：输入信号与输出信号同相、只有电压放大作用且电压增益高、功率增益高、输入电阻小、输出电阻和电压放大倍数与共射电路相当、高频特性好，适用于高频电路。

下图为一个典型的共基放大电路的原理图，输入阻抗：Zin = R1；频率特性：共基放大电路的基极有大电容，为交流基地，所以不存在密勒效应，频率特性好。

4.4开关和反相电路

三极管反向电路,它的输出端的状态总是与输入端的状态相反，是反相关系。如下图所示，当加载输入端Ui的电压为0V低电平时，对于NPN型管电路里的三极管来说处于截止状态，对于PNP型管电路里的三极管来说处于饱和状态，输出端接近5V为高电平；当加载到输入端Ui的电压为5V高电平时，对于NPN型管电路里的三极管来说处于饱和状态，对于PNP型管电路里的三极管来说处于截止状态，输出端接近0V为低电平；由此可以看出该电路的输入端与输出端的逻辑反向，因此此三极管电路具有反向作用，并且是通过三极管的开通和关断来实现的。