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【三极管】第二讲:三极管的使用常识大科普

各位同学们大家好,这里是萌萌老师的教学课堂,很高兴再次与大家见面了!

在上一节课的教学过程中,我们学习了三极管的基础参数和特性知识,相信大家对三极管也有了一个基础的而了解。萌萌老师将会在今天的课堂教学过程中,为大家详细讲解三极管的使用常识知识,一起来看看吧!


半导体三极管的管脚和极性类型应该如何判别

管脚排列一方面可以通过查手册获得,另一方面也可利用电子仪器进行测量,下面讲一下利用万用表判定三极管管脚的方法。


图为常用的三极管外形及引脚排列


首先判定PNP型和NPN型晶体管用万用表的R×1k(或R×100)档,用黑表笔接三极管的任一管脚,用红表笔分别接其他两管脚。

若表针指示的两阻值均,那么黑表笔所接的那个管脚是PNP型管的基极;

如果万用表指示的两个阻值均很小,那么黑表笔所接的管脚是NPN型的基极;

如果表针指示的阻值一个很大,一个很小,那么黑表笔所接的管脚不是基极。需要新换一个管脚重试,直到满足要求为止。


三极管管脚判断简易示意图


进一步判定三极管集电极和发射极

首先假定一个管脚是集电极,另一个管脚是发射极;

对NPN型三极管,黑表笔接假定是集电极的管脚,红表笔接假定是发射极的管脚。对于PNP型管,万用表的红、黑表笔对调;

用大拇指将基极和假定集电极连接(注意两管脚不能短接),这时记录下万用表的测量值;

最后反过来,把原先假定的管脚对调,重新记录下万用表的读数。

经过测试后,两次测量值较小的黑表笔所接的管脚是集电极(对于PNP型管,则红表笔所接的是集电极)。


三极管的极性与类型判别应该怎么处理?

三极管基极的判别

根据三极管的结构示意图,我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极,因此,在判别三极管的基极时,只要找出两个PN结的公共极,即为三极管的基极。


图为不同类型三极管基极的位置


具体方法是:将多用电表调至电阻挡的R×1k挡,先用红表笔放在三极管的一只脚上,用黑表笔去碰三极管的另两只脚。

如果两次全通,则红表笔所放的脚就是三极管的基极。


图为不同类型三极管的测量和判断方式


如果一次没找到,则红表笔换到三极管的另一个脚,再测两次;如还没找到,则红表笔再换一下,再测两次。

如果还没找到,则改用黑表笔放在三极管的一个脚上,用红表笔去测两次看是否全通,一次没成功就再换。这样最多测量12次,总可以找到基极。


三极管类型的判别

三极管只有两种类型,即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。

当用多用电表R×1k挡时,黑表笔代表电源正极。

如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管的基极为P型材料,三极管即为NPN型。

如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为N型材料,三极管即为PNP型。


三极管硅管、锗管的判别知识:

硅管和锗管在特性上有很大不同,使用时应加以区别。我们知道,硅管和锗管的PN结正向电阻是不一样的,即硅管的正向电阻大,锗管的小。利用这一特性就可以用万用表来判别一只晶体管是硅管还是锗管。


判别方法如下:

将万用表拨到R*100挡或R*1K挡。测量NPN型的三极管时,万用表的负端接基极,正端接集电极或发射极;测量PNP型的三极管时,万用表的正端接基极,负端接集电极或发射极。

按上述方法接好后,如果万用表的表针指示在表盘的右端或靠近满刻度的位置上(即阻值较小),那么所测的管子是锗管;如果万用表的表针在表盘的中间或偏右一点的位置上(即阻值较大),那么所测的管子是硅管。


图为三极管锗管、硅管的不同之处


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?

(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,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。

若在测量过程中,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

在前两次测量中,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。


对于半导体三极管性能测试方面,萌萌老师也有好办法告诉大家:

在三极管安装前首先要对其性能进行测试。条件允许可以使用晶体管图示仪,亦可以使用普通万用表对晶体管进行粗略测量。

(1)估测穿透电流ICEO。

用万用表R×1k档,对于PNP型管,红表笔接集电极,黑表笔接发射极,对于NPN型管则相反。此时测得阻值在几十到几百千欧以上。


图为万用表连接方法

阻值很小,说明穿透电流大,已接近击穿,稳定性差;

阻值为零,表示管子已经击穿;

阻值无穷大,表示管子内部断路;

阻值不稳定或阻值逐渐下降,表示管子噪声大、不稳定,不宜采用。

(2)估测电流放大系数β。

用万用表的R×1k(或R×100)档。如果测PNP型管,可以用潮湿的手指捏住集电极和基极。若是测NPN型管,则红、黑表笔对调。

对比S断开和接通时测得的电阻值(或手指断开和捏住时的电阻值),两个读数相差越大,表示该晶体管的β值越高;

如果相差很小或不动,则表示该管已失去放大作用。

如果使用数字万用表,可直接将三极管插入测量管座中,三极管的β值可直接显示出来。


半导体三极管的选用有没有什么需要注意的问题呢?

选用晶体管:一要符合设备及电路的要求,二要符合节约的原则。

根据用途的不同,一般应考虑以下几个因素:工作频率、集电极电流、耗散功率、电流放大系数、反向击穿电压、稳定性及饱和压降等。这些因素又具有相互制约的关系,在选管时应抓住主要矛盾,兼顾次要因素。

低频管的特征频率fT一般在2.5MHz以下,而高频管的fT都从几十兆赫到几百兆赫甚至更高。选管时应使fT为工作频率的3~10倍。原则上讲,高频管可以代换低频管,但是高频管的功率一般都比较小,动态范围窄,在代换时应注意功率条件。

一般选取低频管希望β选大一些,但也不是越大越好。β太高了容易引起自激振荡。通常β多选40~100之间,但低噪声高β值的管子(如1815、9011~9015等),β值达数百时温度稳定性仍较好。

另外,对整个电路来说还应该从各级的配合来选择β。例如前级用β高的,后级就可以用β较低的管子;反之,前级用β较低的,后级就可以用β较高的管子。

集电极-发射极反向击穿电压UCEO应选得大于电源电压。穿透电流越小,对温度的稳定性越好。

普通硅管的稳定性比锗管好得多,但普通硅管的饱和压降较锗管为大,在某些电路中会影响电路的性能,应根据电路的具体情况选用,选用晶体管的耗散功率时应根据不同电路的要求留有一定的余量。

对高频放大、中频放大、振荡器等电路用的晶体管,应选用特征频率fT高、极间电容较小的晶体管,以保证在高频情况下仍有较高的功率增益和稳定性。


在工作中,三极管有以下三种常见的连接电路方式


图为共射极放大电路

图1,从基极输入信号,从集电极输出信号,发射极作为输入信号和输出信号的公共端,此即共发射极(简称共射极)放大电路。

图为共集电极放大电路

图2:从基极输入信号,从发射极输出信号,集电极作为输入信号和输出信号的公共端,此即共集电极放大电路。

图为共基极放大电路

图3:从发射极输入信号,从集电极输出信号,基极作为输入信号和输出信号的公共端,此即共基极放大电路


使用半导体三极管应注意的事项

(1)使用三极管时,不得有两项以上的参数同时达到极限值。

(2)焊接时,应使用低熔点焊锡。管脚引线不应短于10mm,焊接动作要快,每根引脚焊接时间不应超过两秒。

(3)三极管在焊入电路时,应先接通基极,再接入发射极,最后接入集电极。拆下时,应按相反次序,以免烧坏管子。在电路通电的情况下,不得断开基极引线,以免损坏管子。

(4)使用三极管时,要固定好,以免因振动而发生短路或接触不良,并且不应靠近发热元件

(5)功率三极管应加装有足够大的散热器


如何利用万用表判别三极管的好坏:

用万用表测二极管的档位分别测试三极管发射结、集电结的正、反偏是否正常,正常的三极管是好的,否则三极管已损坏。

除此之外,如果在测量中找不到公共b极、该三极管也为坏管子。

(1)检查三极管的两个PN结。

我们以PNP管为例来说明。

我们首先用万用表R×100或R×1K挡测一下e与b之间和e与c之间的正反向电阻。当红表笔接b 时,用黑表笔分别接e和c应出现两次阻值小的情况。

然后把接b 的红表笔换成黑表笔,再用红表笔分别接e和c,将出现两次阻值大的情况

被测三极管符合上述情况,说明这只三极管是好的。 

(2)检查三极管的穿透电流。

我们把三极管c、e之间的反向电阻叫测穿透电流。用万用表红表笔接PNP三极管的集电极 c , 黑表笔接发射极 e,看表的指示数值,这个阻值一般应大于几千欧,越大越好越小说明这只三极管稳定性越差。 

(3)测量三极管的放大性能。

分别用表笔接三极管的c和e看一下万用表的指示数值,然后再c与b间连接一只50--100K的电阻看指针向右摆动的多少,摆动越大说明这只管子的放大倍数越高。外接电阻也可以用人体电阻代替,即用手捏住b和c。


好了,我们今天的课程就讲到这里了,各位同学如果有疑问,可以随时通过留言或站内私信的方式与萌萌老师联系哟!我们下节课再会!

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