论文部分内容阅读
摘 要: 本文阐述了三极管的管理及管脚的辨别方法,以及三极管的工作原理。
关键词: 三极管 管型 管脚 工作原理
一、三极管的管型及管脚的辨别
三极管的管型及管脚的辨别是电子技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴。”
(一)三颠倒,找基极。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×100或R×1k挡位。应用万用电表欧姆挡的等效电路,可见,红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极,那么测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时,我们先任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近,即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
(二)PN结,定管型。
找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定三极管的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则被测三极管即为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
(三)顺箭头,偏转大。
找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
1.对于NPN型三极管,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,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。
2.对于PNP型的三极管,方法类似于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。
(四)测不出,动嘴巴。
若在“顺箭头,偏转大”的测量过程中,由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小,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。
二、三极管工作原理
晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种:锗管和硅管。每一种又有NPN和PNP两种结构形式,使用最多的是硅NPN和PNP两种,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,三极管工作在放大区时,三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏,集电极电流Ic受基极电流Ib的控制,Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β(β=ΔIc/ΔIb,Δ表示变化量)。在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。
要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线,输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系(以Ib为参数),从输出特性曲线可见,它分为三个区域:截止区、放大区和饱和区。
对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故地产生,所以,三极管一定不会产生能量,但三极管的厉害之处在于:它可以通过小电流控制大电流。放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。
假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。
在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。
如果某一天,发生旱灾,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。
饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了,如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是三极管的击穿。
在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候水也会流,所以不工作的时候也会有功耗。而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。
根据三极管发射结和集电结偏置情况,我们可以判别其工作状态:
对于NPN三极管,当Ube≤0时,三极管发射结处于反偏工作,则Ib≈0,三极管工作在截止区;当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时,三极管工作在放大区,Ic随Ib近似作线性变化;当发射结和集电结均处于正偏状态时,三极管工作在饱和区,Ic基本上不随Ib而变化,失去了放大功能。截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域。
各种状态Ube、Ubc、Uce有没有一个固定的电压值呢?不同的材料,PN结的势垒电压不一样,锗管约0.3V,硅管约0.7V,不同的制造工艺、不同的型号也有少量差别,但是基本是这个量级。要知道准确值,我们必须查看输入特性曲线(类似于二极管正向特性曲线)。
关键词: 三极管 管型 管脚 工作原理
一、三极管的管型及管脚的辨别
三极管的管型及管脚的辨别是电子技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴。”
(一)三颠倒,找基极。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×100或R×1k挡位。应用万用电表欧姆挡的等效电路,可见,红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极,那么测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时,我们先任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近,即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
(二)PN结,定管型。
找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定三极管的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则被测三极管即为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
(三)顺箭头,偏转大。
找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
1.对于NPN型三极管,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,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。
2.对于PNP型的三极管,方法类似于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。
(四)测不出,动嘴巴。
若在“顺箭头,偏转大”的测量过程中,由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小,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。
二、三极管工作原理
晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种:锗管和硅管。每一种又有NPN和PNP两种结构形式,使用最多的是硅NPN和PNP两种,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,三极管工作在放大区时,三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏,集电极电流Ic受基极电流Ib的控制,Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β(β=ΔIc/ΔIb,Δ表示变化量)。在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。
要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线,输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系(以Ib为参数),从输出特性曲线可见,它分为三个区域:截止区、放大区和饱和区。
对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故地产生,所以,三极管一定不会产生能量,但三极管的厉害之处在于:它可以通过小电流控制大电流。放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。
假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。
在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。
如果某一天,发生旱灾,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。
饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了,如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是三极管的击穿。
在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候水也会流,所以不工作的时候也会有功耗。而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。
根据三极管发射结和集电结偏置情况,我们可以判别其工作状态:
对于NPN三极管,当Ube≤0时,三极管发射结处于反偏工作,则Ib≈0,三极管工作在截止区;当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时,三极管工作在放大区,Ic随Ib近似作线性变化;当发射结和集电结均处于正偏状态时,三极管工作在饱和区,Ic基本上不随Ib而变化,失去了放大功能。截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域。
各种状态Ube、Ubc、Uce有没有一个固定的电压值呢?不同的材料,PN结的势垒电压不一样,锗管约0.3V,硅管约0.7V,不同的制造工艺、不同的型号也有少量差别,但是基本是这个量级。要知道准确值,我们必须查看输入特性曲线(类似于二极管正向特性曲线)。