1、学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试基础知识基础知识三极管三极管三极管的结构三极管的结构 在一块半导体基片上形成三个导电区和两个在一块半导体基片上形成三个导电区和两个PN结（如图结（如图2-1所示），就组成一只三极管。三个区分所示），就组成一只三极管。三个区分别称为集电区、基区和发射区；集电区与基区之间的别称为集电区、基区和发射区；集电区与基区之间的PN结称为集电结，基区与发射区之间的结称为集电结，基区与发射区之间的PN结称为发结称为发射结。在集电区、基区和发射区各引出一导线，分别射结。在集电区、基区和发射区各引出一导线，分别称为集电极、基极和发射极（分别用称为集电极、基
2、极和发射极（分别用c、b、e表示）。表示）。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试三极管内部结构的特点是：三极管内部结构的特点是：基区做得很薄；基区做得很薄；发射区多数载流子的浓度比基区和集电区高得多；发射区多数载流子的浓度比基区和集电区高得多；集电结的面积要比发射结的面积大。集电结的面积要比发射结的面积大。所以三极管在使用时集电极与发射极不能互换。所以三极管在使用时集电极与发射极不能互换。三极管的类型与符号三极管的类型与符号 图2-2 NPN型和PNP型 三极管根据其结构分为三极管根据其结构分为NPNNPN型和型和PNPPNP型两种类型（如图型两种类型（如图2-22-2所
3、示），根据所用的半导体材料可分为硅管和锗管。所示），根据所用的半导体材料可分为硅管和锗管。目前我国制造的硅管多为目前我国制造的硅管多为NPNNPN型，锗管多为型，锗管多为PNPPNP型；而且硅型；而且硅管相对于锗管而言，受温度的影响较小，性能更稳定，因管相对于锗管而言，受温度的影响较小，性能更稳定，因而使用更为广泛。而使用更为广泛。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 另外，根据功率可分为小功率管、中功率管和大功率另外，根据功率可分为小功率管、中功率管和大功率管；根据工作频率可分为低频管、高频管、超高频管、甚管；根据工作频率可分为低频管、高频管、超高频管、甚高频管等；根据
4、用途还可分为放大管和开关管等。高频管等；根据用途还可分为放大管和开关管等。NPN型和型和PNP型三极管的图形符号如图型三极管的图形符号如图2-3所示；文所示；文字符号用字符号用“VT”表示。表示。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试图图2-3 三极管的图形符号三极管的图形符号 三极管的电流放大作用 实现电流放大作用的条件实现电流放大作用的条件 三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。三极管的电流放大三极管的电流放大 图图2-4 三极管电流测试电路三极管电
5、流测试电路学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 通过如图通过如图2-4所示电路可测量所示电路可测量IB、IC、IE并研究它们之间的并研究它们之间的相互关系：改变相互关系：改变RP可以改变基极电流可以改变基极电流IB，而且集电极电流，而且集电极电流IC与与发射极电流发射极电流IE也随之改变，测量结果如表也随之改变，测量结果如表2-1所示。所示。电流（电流（mA）实验次数实验次数 123IBE00.020.04IC01.142.31IE01.162.34学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试表表2-1 三极管电流放大实验测试数据三极管电流放大实验测试数据比
6、较表比较表2-1的三组测量数据可以得出以下结论：的三组测量数据可以得出以下结论：三个电流符合基尔霍夫电流定律：三个电流符合基尔霍夫电流定律：IE=IC+IB对一个确定的三极管，对一个确定的三极管，IC与与IB的比值基本不变，该的比值基本不变，该比值称为三极管的共发射极直流电流放大系数：比值称为三极管的共发射极直流电流放大系数：BCII学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 基极电流的微小变化（基极电流的微小变化（IB）能引起集）能引起集电极电流的较大变化（电极电流的较大变化（IC），其比值称为三），其比值称为三极管的共发射极交流电流放大系数：极管的共发射极交流电流放大系数：
7、当基极开路（即当基极开路（即IB=0）时，）时，IC不为零。不为零。这时的这时的IC值称为穿透电流，记作值称为穿透电流，记作ICEO。ICEO很很小且不受小且不受IB的控制，但受温度的影响较大。的控制，但受温度的影响较大。BCII学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 和和的区别和联系的区别和联系 因为因为IB=0时，时，IC=ICEO；基极电流由；基极电流由0增至增至IB时，集时，集电极电流也相应地由电极电流也相应地由ICEO增至增至IC，可得出：，可得出：IC=IB+ICEO 所以所以0BCEOCBCIIIII 因为因为ICE0很小，所以很小，所以IC IB，或，或 ，
8、在工程上一般，在工程上一般对和不作严格区分，估算时可以通用。对和不作严格区分，估算时可以通用。由以上的分析可见：三极管基极电流由以上的分析可见：三极管基极电流IB的微小变化的微小变化（IB）能够引起集电极电流）能够引起集电极电流IC的显著变化（的显著变化（IC），即），即小电流可以控制大电流，这就是三极管电流放大作用的实小电流可以控制大电流，这就是三极管电流放大作用的实质。质。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试三极管的特性三极管的特性 输入特性及其曲线输入特性及其曲线 输输入特性是指入特性是指UCE为定值时为定值
9、时UBE与与IB之间的关系，并描之间的关系，并描述成曲线，如图述成曲线，如图2-5所示。当所示。当UCE1V后，输入特性曲线基本后，输入特性曲线基本重合。重合。从从输入特性曲线可见，三极管的输入特性曲线可见，三极管的UBE只有大于死区电只有大于死区电压（硅管的死区电压约为压（硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为，锗管的死区电压约为0.2V），），IB才大于才大于0。图图2-5 三极管的输入特性及其曲线三极管的输入特性及其曲线 输出特性及其曲线输出特性及其曲线 输输出特性是指出特性是指IB为定值时为定值时UCE与与IC之间的关系，并描述之间的关系，并描述成曲线，如图成曲线，如图2-6(
10、a)所示。当改变所示。当改变IB值时，就可得到另一值时，就可得到另一条曲线，因此每一个条曲线，因此每一个IB值就有一条曲线与之对应，所以三值就有一条曲线与之对应，所以三极管的输出特性曲线实际是一组曲线族，如图极管的输出特性曲线实际是一组曲线族，如图2-6(b)所示所示。图图2-6 三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 截止区（截止状态）截止区（截止状态）截止区是指截止区是指IB=0曲线以下的区域。曲线以下的区域。根据三极管的输入特性曲线，根据三极管的输入特性曲线，IB=0时，即时，即UBE小于小于死区电压（硅管的死区电压约为死区电压
11、（硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压为，锗管的死区电压为0.2V）。根据三极管的输出特性曲线，）。根据三极管的输出特性曲线，IB=0时，时，IC为很为很小的数值，该数值称为穿透电流（小的数值，该数值称为穿透电流（ICEO）。因此，三极管）。因此，三极管的截止状态是的截止状态是UBE 死区电压，死区电压，IB=0，IC 0。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 放大区（放大状态）放大区（放大状态）放大区是指曲线之间间距基本相等，并互相平行的放大区是指曲线之间间距基本相等，并互相平行的区域。根据三极管的输入特性曲线，区域。根据三极管的输入特性曲线，UBE大于死区电压大
12、于死区电压（硅管的死区电压约为（硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压为，锗管的死区电压为0.2V），），IB大于大于0。根据三极管的输出特性曲线，不同的根据三极管的输出特性曲线，不同的IB值，就有相值，就有相应的应的IC值；而且微小的值；而且微小的IB可以得到较大的可以得到较大的IC，这就是，这就是三极管的电流放大作用。因此，三极管的放大状态是三极管的电流放大作用。因此，三极管的放大状态是UBE 死区电压，且死区电压，且UCE UBE，IC受受IB控制。此时，硅三极控制。此时，硅三极管的管压降管的管压降UBE约约0.7V，锗三极管的管压降，锗三极管的管压降UBE约约0.3V。学习任务学习
13、任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 饱和区（饱和状态）饱和区（饱和状态）饱和区是指饱和区是指UCE较小，较小，IC较大的狭窄区域。较大的狭窄区域。三极管的饱和状态是三极管的饱和状态是UCE UBE，IC不再受不再受IB控制；控制；此时，三极管将失去电流的放大作用。在饱和状态此时，三极管将失去电流的放大作用。在饱和状态下下UCE较小，该值称为饱和压降较小，该值称为饱和压降UCES。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 三极管的主要参数三极管的主要参数 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数 三极管的三极管的值通常在值通常在20200之间；若之间；若值太小，则其
14、值太小，则其放大能力差；若放大能力差；若值太大，则其工作性能不稳定，所以选值太大，则其工作性能不稳定，所以选用在用在60100之间。之间。极间反向饱和电流极间反向饱和电流ICBO、ICEO ICEO与与ICBO之间的关系为：之间的关系为：ICEO（1）ICBO ICEO与与ICBO都随温度的上升而增大。都随温度的上升而增大。ICEO越小，三极管对温越小，三极管对温度的稳定性就越好，因此要选用度的稳定性就越好，因此要选用ICEO和和ICBO小的三极管。小的三极管。硅管的穿透电流通常要比锗管小，因此硅管对温度的稳定硅管的穿透电流通常要比锗管小，因此硅管对温度的稳定性较好性较好。学习任务学习任务2.
15、1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 （1）集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM （2）集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压U(BR)CEO 集电极电流集电极电流 IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，当值的下降，当 值下值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。当当集集射极之间的电压射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的基极开路时的击穿电压击穿电压U(BR)CEO。（3）集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许
16、耗散功耗PCM PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。过高会烧坏三极管。PC PCM=IC UCE 硅硅管允许结温约为管允许结温约为150 C，锗锗管约为管约为70 90 C。3 3、极限参数、极限参数学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试工作步骤工作步骤 步骤一：实训准备步骤一：实训准备 完成本学习任务所需要的工具与器材、设备完成本学习任务所需要的工具与器材、设备见表见表2-2。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试表2-2 学习任务二所需工具与器材、设备明细表序序号号名名 称称符符
17、 号号型型 号号规规 格格单单位位数量1直流稳压电源直流稳压电源012V（连续可调）（连续可调）2三极管三极管 VT9014或或3DG类类型型 设设值为值为60 个个23电阻器电阻器R由由1k1M各种阻值个若干各种阻值个若干个个若干4电位器电位器RP470k个个15电容器电容器CE电解电容器电解电容器100F/25V个个16电容器电容器C1、C2电解电容器电解电容器10F/25V个个27各类三极管各类三极管各各包括有塑料封装与金属封装的普通小功包括有塑料封装与金属封装的普通小功率和大功率三极管等率和大功率三极管等个个若干8发光二极管发光二极管LED红色，红色，10mm个个19驻极体话筒驻极体话
18、筒BMCZN-15D个个110指针式万用表指针式万用表 500型或型或MF-47型型 台台1表2-2 学习任务二所需工具与器材、设备明细表序序号号名名 称称符符 号号型型 号号规规 格格单单位位数数量量11数字式万用表数字式万用表 DT-830型型 台台112低频信号发生低频信号发生器器XD2型型台台113晶体管毫伏表晶体管毫伏表DA-16型型台台114双踪示波器双踪示波器XC4320型型台台115电烙铁电烙铁1525W 支支 116焊接材料焊接材料 焊锡丝、松香助焊剂、烙铁架等，连接焊锡丝、松香助焊剂、烙铁架等，连接导线若干导线若干 套套117电子实训通用电子实训通用工具工具 螺丝刀（一字和
19、十字）、尖嘴钳、剥线螺丝刀（一字和十字）、尖嘴钳、剥线钳、镊子、小刀、小剪刀等钳、镊子、小刀、小剪刀等 套套118面包板面包板 块块119单孔印制电路单孔印制电路板板 块块1学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 步骤二：认识与检测三级管步骤二：认识与检测三级管 识别各种类型的三极管识别各种类型的三极管 几种常用的三极管外形如图几种常用的三极管外形如图2-7所示。图所示。图(a)、(b)是小功率管，图是小功率管，图(c)、(d)是大功率管；如果按照外是大功率管；如果按照外壳封装的形式区分，图壳封装的形式区分，图(a)、(c)是塑料封装，图是塑料封装，图(b)、(d)是金属封
20、装。大功率管在使用时一般要加是金属封装。大功率管在使用时一般要加上散热片，如图上散热片，如图(d)所示的金属封装的大功率管只所示的金属封装的大功率管只有基极和发射极两根引脚，集电极就是三极管的有基极和发射极两根引脚，集电极就是三极管的金属外壳。金属外壳。（a）（b）（c）（d）图2-7 各种三极管的外形 用万用表检测三极管用万用表检测三极管 在实际中在实际中，常使用万用表电阻挡（，常使用万用表电阻挡（R100或或R1k挡）挡）对对三极管进行管型和管脚的判断及其性能估测。三极管进行管型和管脚的判断及其性能估测。管型和基极的判断管型和基极的判断 若采用红表棒搭接三极管的某一管脚，黑表棒若采用红表棒
21、搭接三极管的某一管脚，黑表棒 分别搭接另外两管脚；不断变换；若测得两次分别搭接另外两管脚；不断变换；若测得两次 阻值都很小时，红表棒搭接的管脚即为阻值都很小时，红表棒搭接的管脚即为PNP型型 管的基极。管的基极。若采用黑表棒搭接三极管的某一管脚，红表棒分若采用黑表棒搭接三极管的某一管脚，红表棒分 别搭接另外两管脚；不断变换；若测得两次阻值别搭接另外两管脚；不断变换；若测得两次阻值 都很小时，黑表棒搭接的管脚即为都很小时，黑表棒搭接的管脚即为NPN型管的基极。型管的基极。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试（a）三极管集电极判别电路；）三极管集电极判别电路；（b）三极管集电
22、极判别原理电路）三极管集电极判别原理电路 图图1 判别三极管判别三极管c、e电极原理图电极原理图 (2)集电极和发射极的判断集电极和发射极的判断 确定确定了管型（如了管型（如NPN）和基极之后，根据放大原理，）和基极之后，根据放大原理，再假定余下的两个电极中的一个为集电极，用黑表笔接假再假定余下的两个电极中的一个为集电极，用黑表笔接假设的集电极，红表笔去碰另一个电极（假定的发射极）如设的集电极，红表笔去碰另一个电极（假定的发射极）如图图1所示。所示。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 集电极和发射极的判断集电极和发射极的判断 管型和基极确定后，用表棒分别搭接测量另管型和
23、基极确定后，用表棒分别搭接测量另外两个管脚的电阻值，外两个管脚的电阻值，再对调表棒再测一次；比再对调表棒再测一次；比较二次测量结果，测量结果（阻值）较大次，红较二次测量结果，测量结果（阻值）较大次，红表棒接的是表棒接的是PNP型三极管的发射极（或型三极管的发射极（或NPN型管型管的集电极），黑表棒接的是的集电极），黑表棒接的是PNP型集电极（或型集电极（或NPN型发射极）。型发射极）。通常，金属类三极管的金属外壳为集电极通常，金属类三极管的金属外壳为集电极。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 性能估测性能估测 用万用表的电阻用万用表的电阻R1k挡，红表棒搭接挡，红表棒搭
24、接PNP型三极型三极管的集电极（或管的集电极（或NPN型管的发射极），黑表棒搭接发射极型管的发射极），黑表棒搭接发射极（或（或NPN管的集电极）；测得电阻值越大，说明穿透电流管的集电极）；测得电阻值越大，说明穿透电流ICEO越小，三极管的性能越好。越小，三极管的性能越好。在基极和集电极间接入一个在基极和集电极间接入一个100k的电阻，再测的电阻，再测量集电极和发射极之间的电阻（量集电极和发射极之间的电阻（PNP型管时，黑表棒接发型管时，黑表棒接发射极或射极或NPN型管时，红表棒接发射极）；比较接入电阻前型管时，红表棒接发射极）；比较接入电阻前后两次测量的电阻值，相差很小，表示三极管无放大能力后
25、两次测量的电阻值，相差很小，表示三极管无放大能力或放大能力或放大能力很小；相差越大，表示放大能力很小；相差越大，表示放大能力越大。越大。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试 黑表棒接黑表棒接PNP型三极管的发射极（或型三极管的发射极（或NPN型接集电极），红表棒接集电极（或型接集电极），红表棒接集电极（或NPN型接发射极）；用手捏住管的外壳几秒钟（相型接发射极）；用手捏住管的外壳几秒钟（相当于加温），若电阻变化不大，则说明管的稳当于加温），若电阻变化不大，则说明管的稳定性好，反之稳定性差。定性好，反之稳定性差。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试相关链接相关链接国产半导体元器件型号的命名国产半导体元器件型号的命名我国半导体元器件的型号是由五部分组成；其各组成部分及其意义见表2-3。学习任务学习任务2.1三极管的认识和测试三极管的认识和测试表2-3 中国半导体器件型号组成部分的符号及其意义注：场效应晶体管、半导体特殊器件、复合管、PIN型管和激光器件等型号只由第三、四、五部分组成。符符号号23
