三極體知識簡介

概述　　半導體三極體也稱為晶體三極體，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關作用。三極體顧名思義具有三個電極。

二極體是由乙個pn結構成的，而三極體由兩個pn結構成，共用的乙個電極成為三極體的基極(用字母b表示)。其他的兩個電極成為集電極(用字母c表示)和發射極(用字母e表示)。由於不同的組合方式，形成了一種是npn型的三極體，另一種是pnp型的三極體。

三極體的種類很多，並且不同型號各有不同的用途。三極體大都是塑料封裝或金屬封裝，常見三極體的外觀，有乙個箭頭的電極是發射極，箭頭朝外的是npn型三極體，而箭頭朝內的是pnp型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。

電子製作中常用的三極體有90××系列，包括低頻小功率矽管9013(npn)、9012(pnp)，低雜訊管9014(npn)，高頻小功率管9018(npn)等。它們的型號一般都標在塑殼上，而樣子都一樣，都是to-92標準封裝。在老式的電子產品中還能見到3dg6(低頻小功率矽管)、3ax31(低頻小功率鍺管)等，它們的型號也都印在金屬的外殼上。

我國生產的電晶體有一套命名規則，電子工程技術人員和電子愛好者應該了解三極體符號的含義。

符號的第一部分「3」表示三極體。符號的第二部分表示器件的材料和結構：a——pnp型鍺材料；b——npn型鍺材料；c——pnp型矽材料；d——npn型矽材料。

符號的第三部分表示功能：u——光電管；k——開關管；x——低頻小功率管；g——高頻小功率管；d——低頻大功率管；a——高頻大功率管。另外，3dj型為場效電晶體，bt打頭的表示半導體特殊元件。

三極體最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電訊號變成一定強度的訊號，當然這種轉換仍然遵循能量守恆，它只是把電源的能量轉換成訊號的能量罷了。三極體有乙個重要引數就是電流放大係數 b。當三極體的基極上加乙個微小的電流時，在集電極上可以得到乙個是注入電流b 倍的電流，即集電極電流。

集電極電流隨基極電流的變化而變化，並且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極體的放大作用。

三極體還可以作電子開關，配合其它元件還可以構成振盪器。

z304三極體的主要引數及極性判別

1．常用小功率三極體的主要引數

常用小功率三極體的主要引數，參見表b311。

2．三極體電極和管型的判別

(1) 目測法

① 管型的判別

一般，管型是npn還是pnp應從管殼上標註的型號來辨別。依照部頒標準，三極體型號的第二位(字母)，a、c表示pnp管，b、d表示npn管，例如：

3ax 為pnp型低頻小功率管 3bx 為npn型低頻小功率管

3cg 為pnp型高頻小功率管 3dg 為npn型高頻小功率管

3ad 為pnp型低頻大功率管 3dd 為npn型低頻大功率管

3ca 為pnp型高頻大功率管 3da 為npn型高頻大功率管

此外有國際流行的9011～9018系列高頻小功率管，除9012和9015為pnp管外，其餘均為npn型管。

② 管極的判別

常用中小功率三極體有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型，圖t305介紹了三種典型的外形和管極排列方式。

(2) 用萬用表電阻檔判別

三極體內部有兩個pn結，可用萬用表電阻檔分辨e、b、c三個極。在型號標註模糊的情況下，也可用此法判別管型。

① 基極的判別

判別管極時應首先確認基極。對於npn管，用黑錶筆接假定的基極，用紅錶筆分別接觸另外兩個極，若測得電阻都小，約為幾百歐~幾千歐；而將黑、紅兩錶筆對調，測得電阻均較大，在幾百千歐以上，此時黑錶筆接的就是基極。pnp管，情況正相反，測量時兩個pn結都正偏的情況下，紅錶筆接基極。

實際上，小功率管的基極一般排列在三個管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅錶筆接基極，既可測定三極體的兩個pn結是否完好(與二極體pn結的測量方法一樣)，又可確認管型。

② 集電極和發射極的判別

確定基極後，假設餘下管腳之一為集電極c，另一為發射極e，用手指分別捏住c極與b極(即用手指代替基極電阻rb)。同時，將萬用表兩錶筆分別與c、e接觸，若被測管為npn，則用黑錶筆接觸c極、用紅錶筆接e極(pnp管相反)，觀察指標偏轉角度；然後再設另一管腳為c極，重複以上過程，比較兩次測量指標的偏轉角度，大的一次表明ic大，管子處於放大狀態，相應假設的c、e極正確。

3．三極體效能的簡易測量

(1) 用萬用表電阻檔測iceo和β

基極開路，萬用表黑錶筆接npn管的集電極c、紅錶筆接發射極e(pnp管相反)，此時c、e間電阻值大則表明iceo小，電阻值小則表明iceo大。

用手指代替基極電阻rb，用上法測c、e間電阻，若阻值比基極開路時小得多則表明 β值大。

(2) 用萬用表hfe檔測β

有的萬用表有hfe檔，按表上規定的極型插入三極體即可測得電流放大係數β，若β很小或為零，表明三極體己損壞，可用電阻檔分別測兩個pn結，確認是否有擊穿或斷路。

4．半導體三極體的選用

選用電晶體一要符合裝置及電路的要求，二要符合節約的原則。根據用途的不同，一般應考慮以下幾個因素：工作頻率、集電極電流、耗散功率、電流放大係數、反向擊穿電壓、穩定性及飽和壓降等。

這些因素又具有相互制約的關係，在選管時應抓住主要矛盾，兼顧次要因素。

低頻管的特徵頻率ft一般在2.5mhz以下，而高頻管的ft都從幾十兆赫到幾百兆赫甚至更高。選管時應使ft為工作頻率的3～10倍。

原則上講，高頻管可以代換低頻管，但是高頻管的功率一般都比較小，動態範圍窄，在代換時應注意功率條件。

一般希望β選大一些，但也不是越大越好。β太高了容易引起自激振盪，何況一般β高的管子工作多不穩定，受溫度影響大。通常β多選40～100之間，但低雜訊高β值的管子(如1815、9011~9015等)，β值達數百時溫度穩定性仍較好。

另外，對整個電路來說還應該從各級的配合來選擇β。例如前級用β高的，后級就可以用β較低的管子；反之，前級用β較低的，后級就可以用β較高的管子。

集電極-發射極反向擊穿電壓uceo應選得大於電源電壓。穿透電流越小，對溫度的穩定性越好。普通矽管的穩定性比鍺管好得多，但普通矽管的飽和壓降較鍺管為大，在某些電路中會影響電路的效能，應根據電路的具體情況選用，選用電晶體的耗散功率時應根據不同電路的要求留有一定的餘量。

對高頻放大、中頻放大、振盪器等電路用的電晶體，應選用特徵頻率ft高、極間電容較小的電晶體，以保證在高頻情況下仍有較高的功率增益和穩定性。

光敏三極體

光敏三極體在原理上類似於電晶體，只是它的集電結為光敏二極體結構。它的等效電路見圖t313。由於基極電流可由光敏二極體提供，故一般沒有基極外引線(有基極外引線的產品便於調整靜態工作點)。

如在光敏三極體集電極c和發射極e之間加電壓，使集電結反偏，則在無光照時，c、e 間只有漏電流iceo，稱為暗電流，大小約為0.3 μa。有光照時將產生光電流ib，同時ib被「放大」形成集電極電流ic，大小在幾百微安到幾毫安之間。

光敏三極體的輸出特性和電晶體類似，只是用入射光的照度來代替電晶體輸出特性曲線中的ib。光敏三極體製成達林頓形式時，可獲得很大的輸出電流而能直接驅動某些繼電器。

光敏三極體的缺點是響應速度(約5 ～ 10μs)比光敏二極體(幾百毫微秒)慢，轉換線性差，在低照度或高照度時，光電流放大係數值變小。

使用光敏三極體時，除了管子實際執行時的電引數不能超限外，還應考慮入射光的強度是否恰當，其光譜範圍是否合適。過強的入射光將使管芯的溫度上公升，影響工作的穩定性，不合光譜的入射光，將得不到所希望的光電流。例如：

矽光敏三極體的光譜響應範圍為0.4 ～ 1.1 μm波長的光波，若用螢光燈作光源，結果就很不理想。

另外，在實際選用光敏三極體時，應注意按引數要求選擇管型。如要求靈敏度高，可選用達林頓型光敏三極體；如要求響應時間快，對溫度敏感性小，就不選用光敏三極體而選用光敏二極體。探測暗光一定要選擇暗電流小的管子，同時可考慮有基極引出線的光敏三極體，通過偏置取得合適的工作點，提高光電流的放大係數。

例如，探測10-3勒克斯的弱光，光敏三極體的暗電流必須小於0.1 na。光敏三極體的基本應用電路見圖t314，幾種國產光敏三極體的引數見表b317。

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