1.3.7 三极管VT
1.3.7.1 三极管定义
由两个PN结构成,形成三个电极,即集电极、发射极、基极的半导体元件称为三极管。
1.3.7.2 三极管在电路中的作用
(1)在放大电路中三极管可以作放大器,放大交流信号的电流与电压,所以三极管具有放大作用。
(2)在电压、电流调整电路中,改变三极管b极的电压,可以改变e、c之间的电阻值,所以三极管可以在电路中起到变阻作用。
(3)在电源、开关振荡电路中,三极管可以工作在饱和与截止状态,可使三极管,e、c之间的电阻值减小或增大,等效于三极管的开关状态,所以三极管在电路中可起到开关作用。
1.3.7.3 三极管的结构及电路中的表示符号
由结构示意图1-25可见,三极管是由两个PN结构成的,集电极与基极构成的PN结为集电结,发射极与基极构成的PN结为发射结。三极管在电路中的表示符号:箭头的方向就表示电流的方向,箭头向外表示,电流由管壳内向外流,表示NPN管;箭头向里指,表示电流由管壳外向里流,表示PNP管。
图1-25 三极管
1.3.7.4 三极管e、b、c三极的作用
(1)发射极e 在外加电场力的作用下,用来发射电荷,形成管内电流,是电荷的发源地。工作时,给三极管b、e之间加正向电场,在正向电场的作用下,发射极向基区发射电荷,如果是NPN管,发射极向基区发射负电子,如果是PNP管,发射极向基区发射正电荷。
(2)集电极c 用来收集电荷,一般在集电极加反向电场,在反向电场吸引时,收集发射极送来的电荷。
(3)基极b 是三极管的控制极,将发射极送来的电荷与基区正负电荷产生复合,留下不能移动的正负离子,所以将基极称作控制极。
1.3.7.5 三极管的e、b、c三极电流分配关系
三极管要达到正常工作,e、b、c三极就应符合,Ie=Ib+Ic、Ie>Ic>Ib、Ie≈Ic等式条件。见图1-26。
图1-26 三极管电流分配关系
1.3.7.6 三极管的内部放大原理
放大原理见图1-27。
图1-27 放大原理
① 发射极向基极发射电荷,给发射结的PN结加正向电场E,在外电场的作用下,E电源正极正电荷将排斥基极P区的正电荷,向发射极移动吸引发射极的负电荷向基极发送,这时发射极便发射电荷,如果改变E电场的强弱,便可以改变发射极发射电荷的数量。
② 发射极向基区边发射电荷与基区电荷复合,边向上扩散。发射极在外电场作用后,向基极发射的电荷与基区的电荷相符合,没有复合完的电荷向集电区扩散。基区复合完的电荷由发射结PN结所加正向电场给补充。
③ 集电极收集电荷:由于集电极与发射极之间加有一定的电场,基极发射极送来没有复合完的电子向集电极扩散,同时受到集电极反向电场的吸引而收集。
由三极管内部放大原理可知,三极管改变基极电场的强弱,便可以改变发射区发射电荷的多少,同时可以改变基区复合的数量,改变集电区收集电荷数量,三极管只要b、e加正向偏压,b、c加反向偏压,b、e之间的正向电压,硅管在0.6~0.7,锗管在0.2~0.3,说明静态工作点建立,此时给基极与发射极之间加信号,在动态信号的作用下,发射区发射电荷与基区的复合随动态信号的改变而改变,收集到集电极的电荷数量,也随着改变。集电极信号,电压随基极的微弱信号改变而改变,成比例变化,说明放大了交流信号。
1.3.7.7 三极管的三种工作状态:截止、饱和、放大
(1)截止态:Ib≤0 一般指三极管e、b、c三极任意一极断开,使三极管不能正常工作,但实际电路中,三极管b、e之间正向导通电流为零,或给三极管b、e之间加反向电压,使b、e之间PN结没有电流通过,这时三极管e、b、c三极就像断开一样,称为截止态。有些电路给三极管b、e之间加反向脉冲就可改变三极管的工作状态,例如NPN管加负脉冲就会改变管子由导通态变为截止态。
(2)饱和态:Ube=Uec NPN管当b端电位升高时Ib增大,使Rec↓Ic↑Uec↓,当Uec与Ube相等时,三极管Ib失去对Ic的控制,管子进入饱和态,此时Ib与Ic的电流值很大。
(3)放大态:硅Ube=0.6~0.7,锗Ge Ube=0.2~0.3 三极管的Ube为正偏电压,Ubc为反偏电压,Ib能控制Ic时,三极管处于放大状态。怎样测量判别三极管的b极NPN或PNP,一般采用指针万用表的1k挡,首先先假定某一电极为基极,用黑表笔测假定基极,红表笔接另外两极,当红表笔接两极时,两次PN结都正向导通,表针从左向右偏转表盘处时,假定基极正确,被假定的基极为基极,而且为NPN管。
1.3.7.8 怎样判别集电极与发射极
在基极判别出来后,判别集电极、发射极,如果管子是半圆弧形,将管脚向上,管壳向下,弧面对自己,左e、右c、中间b,如果基极在左边或右边,那么中间是集电极,另一极为发射极。
1.3.7.9 铁壳管的判别
一般外铁壳为集电极,判别时管子平面向自己,近脚螺孔向上,远脚螺孔向下,左b、右e、外壳c。
1.3.7.10 三极管的好坏判别
一般在电路板中测量时用R×1Ω挡,非在路测量R×1kΩ挡测量时,只要发射结与集电结两个PN结正向电阻小,反向电阻大,正反向电阻差异很大就说明三极管良好。e、c之间测量电阻值很大,就说明三极管良好。如果用指针表的R×1Ω挡或数字表的蜂鸣挡测量时,e、b、c三极表针偏右零或蜂鸣器响,说明管子三极击穿不可使用。