wuli半导体器件：三极管的那些事_【硬姐元器件】

今天分享：主要分享了半导体器件三极管的那些事。...

导读：三极管也即半导体三极管或晶体三极管，是一种最重要的半导体器件。它的放大作用和开关作用促使电子技术飞跃发展。本文主要分享了三极管的基本知识，有助你更深入的了解有关电子元器件方面的知识。

一、三极管的概念

三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母b表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关。

三极管在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称，我们常说的三极管。

虽然都叫三极管，在英文里面的说法是千差万别的。电子三极管 Triode这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的唯一英文翻译，这是和电子三极管最早出现有关系的，所以先入为主，也是真正意义上的三极管这个词最初所指的物品。

二、三极管的基本结构

1. 三极管结构

三极管的种类很多，按功率大小可分为大功率管和小功率管；按电路中的工作频率可分为高频管和低频管；按半导体材料不同可分为硅管和锗管；按结构不同可分为NPN管和PNP管。无论是NPN型还是PNP型都分为三个区，分别称为发射区、基区和集电区，由三个区各引出一个电极，分别称为发射极（E）、基极（B）和集电极（C），发射区和基区之间的PN结称为发射结，集电区和基区之间的PN结称为集电结。其结构和符号见下图1、图2所示，其中发射极箭头所示方向表示发射极电流的流向。

图1 两类三极管的结构示意图

2.三极管符号

中间横线是基极B,另一斜线是集电极C,箭头的是发射极E.

图2 三极管的符号示意图

三、三极管的原理

三极管分锗管和硅管两种，而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，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，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c.

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo.

在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。

由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：

这就是说，在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：

式中：β1--称为直流放大倍数，

集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：

中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。

四、三极管电极和管型的判别

（1）目测法

①管型的判别。一般，管型是NPN还是PNP应从管壳上标注的型号来辨别。依照部颁标准，三极管型号的第二位（字母），A、C表示PNP管，B、D表示NPN管，例如：

图3 常用三级管管级排列

3AX 为PNP型低频小功率管 3BX 为NPN型低频小功率管

3CG 为PNP型高频小功率管 3DG 为NPN型高频小功率管

3AD 为PNP型低频大功率管 3DD 为NPN型低频大功率管

3CA 为PNP型高频大功率管 3DA 为NPN型高频大功率管

此外有国际流行的9011~9018系列高频小功率管，除9012和9015为PNP管外，其余均为NPN型管。

②管极的判别。常用中小功率三极管有金属圆壳和塑料封装（半柱型）等外型，图T305介绍了三种典型的外形和管极排列方式。

（2）用万用表电阻档判别

三极管内部有两个PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。

①基极的判别。判别管极时应首先确认基极。对于NPN管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，约为几百欧~几千欧；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，在几百千欧以上，此时黑表笔接的就是基极。PNP管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏的情况下，红表笔接基极。

实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管PN结的测量方法一样），又可确认管型。

②集电极和发射极的判别。确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c,另一为发射极e,用手指分别捏住c极与b极（即用手指代替基极电阻Rb）。同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN,则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度，大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确。

五、测判三极管的技巧

三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助大家迅速掌握测判三极管的技巧，下面给出了三极管的四句口诀的测判方法。

1.三颠倒，找基极

众所周知，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管。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。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。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。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极（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，再取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。

2.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结的方向来确定管子的导电类型。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，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。

　3.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，穿透电流的测量电路。根据这个原理，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，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.

4.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。