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三極管的測(cè)量
萬(wàn)用表測(cè)量三極管圖解
三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助讀者迅速掌握測(cè)判方法，筆者總結(jié)出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測(cè)不準(zhǔn)，動(dòng)嘴巴。”下面讓我們逐句進(jìn)行解釋吧。
一、 三顛倒，找基極
大家知道，三極管是含有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管，圖1是它們的電路符號(hào)和等效電路。
測(cè)試三極管要使用萬(wàn)用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。圖2繪出了萬(wàn)用電表歐姆擋的等效電路。由圖可見，紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。
假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬(wàn)用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)?。皇Ｏ乱淮伪厝皇穷嵉箿y(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極(參看圖1、圖2不難理解它的道理)。
二、 PN結(jié)，定管型
找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來(lái)確定管子的導(dǎo)電類型(圖1)。將萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說(shuō)明被測(cè)三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測(cè)管即為PNP型。
三、 順箭頭，偏轉(zhuǎn)大
找出了基極b，另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c，哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。
(1) 對(duì)于NPN型三極管，穿透電流的測(cè)量電路如圖3所示。根據(jù)這個(gè)原理，用萬(wàn)用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測(cè)量中萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。
(2) 對(duì)于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e，紅表筆所接的一定是集電極c(參看圖1、圖3可知)。
四、 測(cè)不出，動(dòng)嘴巴
若在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的測(cè)量過程中，若由于顛倒前后的兩次測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí)，就要“動(dòng)嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的兩次測(cè)量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開集電極c與發(fā)射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。
三極管放大電路
以NPN型硅三極管為例，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。
三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。[1]
三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因：
首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管)，基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生(對(duì)于硅管，常取0.7V)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?/span>0.7V時(shí)，基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流(叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻)，那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。
另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效(因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了)。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。
三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮?/span>Rc的限制(Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓)，集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止)，相當(dāng)于開關(guān)斷開;當(dāng)基極電流很大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管。
如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時(shí)，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)(大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)β)，三極管就飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加(在三極管未飽和之前)。
但是在實(shí)際使用中要注意，在開關(guān)電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時(shí)會(huì)影響其開關(guān)速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時(shí)是淺度飽和，遠(yuǎn)大于集電極電流時(shí)是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉(zhuǎn)換速度。
對(duì)于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過來(lái)——變成朝里的了。
PNP型三極管
PNP三極管是由2塊P型半導(dǎo)體中間夾著1塊N型半導(dǎo)體所組成的三極管，稱為PNP型三極管。也可以描述成，電流從發(fā)射極E流入的三極管。PNP型三極管發(fā)射極電位最高,集電極電位最低,UBE<0.
三極管按結(jié)構(gòu)分,可分為NPN型三極管和PNP型三極管.
三極管導(dǎo)通時(shí)IE=（放大倍數(shù)+1)*IB和ICB沒有關(guān)系，ICB=0 ICB>0時(shí),可能三極管就有問題,所以三極管在正常工作時(shí),不管是工作在放大區(qū)還是飽和區(qū)ICB=0
當(dāng)UEB>0.7V(硅)(鍺0.2V),RC/RB<放大倍數(shù)時(shí),三極管工作在飽和區(qū),反之就工作在放大區(qū)。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?/span>PNP是共陰極，即兩個(gè)PN結(jié)的N結(jié)相連做為基極，另兩個(gè)P結(jié)分別做集電極和發(fā)射極；電路圖里標(biāo)示為箭頭朝內(nèi)的三極管。
PNP型三極管有三種工作狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)。當(dāng)三極管用于不同目的時(shí)，它的工作狀態(tài)是不同的。 1、截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)三極管的工作電流為零或很小時(shí)，即IB=0時(shí)，IC和IE也為零或很小，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 2、放大狀態(tài)：在放大狀態(tài)下，IC=βIB，其中β(放大倍數(shù))的大小是基本不變的（放大區(qū)的特征）。有一個(gè)基極電流就有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的集電極電流。 3、飲和狀態(tài)：在飲和狀態(tài)下，當(dāng)基極電流增大時(shí)，集電極電流不再增大許多，當(dāng)基極電流進(jìn)一步增大時(shí)，集電極電流幾乎不再增大。
可以把PNP型三極管看成是兩個(gè)二極管，使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量和判斷。PNP型三極管的測(cè)量如圖一所示。將正表筆接三極管的某一管腳，負(fù)表筆分別接另外兩個(gè)管腳，測(cè)量得到兩個(gè)阻值。如果測(cè)得的兩個(gè)阻值均較小，且為lkΩ，則正表筆所接管腳即為PNP型三極管的基極。若測(cè)得的兩阻值一大一小或都大，可將正表筆另接一管腳再試，直到兩阻值均較小為止。
PNP三極管工作原理
PNP三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。
三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫建立偏置，否則會(huì)放大失真。
在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻，可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大：當(dāng)基極電壓UB升高時(shí)，IB變大，IC也變大，IC 在集電極電阻RC的壓降也越大，所以三極管集電極電壓UC會(huì)降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB
三極管具有電流放大作用，它是一個(gè)電流控制器件。所謂電流控制器件，是指它用很小的基極電流IB來(lái)控制比較大的集電極電流IC和發(fā)射極電流IE,沒有IB,就沒有IC和IE。
在IC=βIB中，β為幾十甚至更大，只要有一個(gè)很小的輸入信號(hào)電流IB，就有一個(gè)很大的輸出信號(hào)電流IC出現(xiàn)。由此可見，三極管能夠?qū)斎腚娏鬟M(jìn)行放大。在各種放大器電路中，就是用三極管的這一特性來(lái)放大信號(hào)的。
在三極管電路中，三極管的輸出電流IC或IE是由直流電源提供的；基極電流IB則是一部分由所要放大的信號(hào)源電路提供，另一部分也是由直流電源提供的。
如果三極管沒有電流IB，三極管就處于截止?fàn)顟B(tài)，直流電源就不會(huì)為三極管提供IC和IE(IC和IE都是由直流電源提供的，除了IE中很小的IB，因?yàn)樗腔鶚O輸入電流)。
基極電流IB由兩部分組成：直流電源提供的靜態(tài)偏置電流和由信號(hào)源提供的信號(hào)電流。
由上述分析可知，三極管能將直流電源的電流按照輸入電流IB的要求（變化規(guī)律）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流IC和IE。從這個(gè)角度上講，三極管是一個(gè)電流轉(zhuǎn)換器件。
