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三極管性能的簡易測量

  (1) 用萬用表電阻檔測ICEO和β

  基極開路，萬用表黑表筆接NPN管的集電極c、紅表筆接發(fā)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(guī)定的極型插入三極管即可測得電流放大系數(shù)β，若β很小或為零，表明三極管己損壞，可用電阻檔分別測兩個PN結(jié)，確認(rèn)是否有擊穿或斷路。

  4．半導(dǎo)體三極管的選用

  選用晶體管一要符合設(shè)備及電路的要求，二要符合節(jié)約的原則。根據(jù)用途的不同，一般應(yīng)考慮以下幾個因素：工作頻率、集電極電流、耗散功率、電流放大系數(shù)、反向擊穿電壓、穩(wěn)定性及飽和壓降等。這些因素又具有相互制約的關(guān)系，在選管時應(yīng)抓住主要矛盾，兼顧次要因素。

  低頻管的特征頻率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(yīng)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(tài)范圍窄，在代換時應(yīng)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蕩，何況一般β高的管子工作多不穩(wěn)定，受溫度影響大。通常β多選40～100之間，但低噪聲高β值的管子(如1815、9011~9015等)，β值達(dá)數(shù)百時溫度穩(wěn)定性仍較好。另外，對整個電路來說還應(yīng)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(fā)射極反向擊穿電壓UCEO應(yīng)選得大于電源電壓。穿透電流越小，對溫度的穩(wěn)定性越好。普通硅管的穩(wěn)定性比鍺管好得多，但普通硅管的飽和壓降較鍺管為大，在某些電路中會影響電路的性能，應(yīng)根據(jù)電路的具體情況選用，選用晶體管的耗散功率時應(yīng)根據(jù)不同電路的要求留有一定的余量。

  對高頻放大、中頻放大、振蕩器等電路用的晶體管，應(yīng)選用特征頻率fT高、極間電容較小的晶體管，以保證在高頻情況下仍有較高的功率增益和穩(wěn)定性。

光敏三極管在原理上類似于晶體管，只是它的集電結(jié)為光敏二極管結(jié)構(gòu)。它的等效電路見圖T313。由于基極電流可由光敏二極管提供，故一般沒有基極外引線(有基極外引線的產(chǎn)品便于調(diào)整靜態(tài)工作點)。

如在光敏三極管集電極c和發(fā)射極e之間加電壓，使集電結(jié)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(chǎn)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。

  光敏三極管的輸出特性和晶體管類似，只是用入射光的照度來代替晶體管輸出特性曲線中的IB。光敏三極管制成達(dá)林頓形式時，可獲得很大的輸出電流而能直接驅(qū)動某些繼電器。

光敏三極管的缺點是響應(yīng)速度(約5 ～ 10μs)比光敏二極管(幾百毫微秒)慢，轉(zhuǎn)換線性差，在低照度或高照度時，光電流放大系數(shù)  值變小。

  使用光敏三極管時，除了管子實際運行時的電參數(shù)不能超限外，還應(yīng)考慮入射光的強度是否恰當(dāng)，其光譜范圍是否合適。過強的入射光將使管芯的溫度上升，影響工作的穩(wěn)定性，不合光譜的入射光，將得不到所希望的光電流。例如：硅光敏三極管的光譜響應(yīng)范圍為0.4 ～ 1.1 μm波長的光波，若用熒光燈作光源，結(jié)果就很不理想。

  另外，在實際選用光敏三極管時，應(yīng)注意按參數(shù)要求選擇管型。如要求靈敏度高，可選用達(dá)林頓型光敏三極管；如要求響應(yīng)時間快，對溫度敏感性小，就不選用光敏三極管而選用光敏二極管。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管，通過偏置取得合適的工作點，提高光電流的放大系數(shù)。例如，探測10-3勒克斯的弱光，光敏三極管的暗電流必須小于0.1 nA。

晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

NPN管它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極。當(dāng)b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于由于發(fā)射結(jié)正偏,，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（控穴）很容易地截越過發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。由于基區(qū)很薄，加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補紀(jì)念給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib式中：β--稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實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>

晶體三極管 - 主要作用

晶體三極管

三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，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。

三極管在放大信號時，首先要進入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點，也叫建立偏置 ，否則會放大失真。

在三極管的集電極與電源之間接一個電阻，可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大：當(dāng)基極電壓UB升高時，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會降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB。

晶體三極管 - 主要參數(shù)

晶體三極管

1、直流參數(shù)

（1）集電極一基極反向飽和電流Icbo，發(fā)射極開路（Ie=0)時，基極和集電極之間加上規(guī)定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流，它只與溫度有關(guān)，在一定溫度下是個常數(shù)，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安，大功率鍺管的Icbo可達(dá)數(shù)毫安，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級。

（2）集電極一發(fā)射極反向電流Iceo(穿透電流）基極開路（Ib=0）時，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓Vce時的集電極電流。Iceo大約是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)IcbooIcbo和Iceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其值越小，性能越穩(wěn)定，小功率鍺管的Iceo比硅管大。

（3）發(fā)射極---基極反向電流Iebo集電極開路時，在發(fā)射極與基極之間加上規(guī)定的反向電壓時發(fā)射極的電流，它實際上是發(fā)射結(jié)的反向飽和電流。

（4）直流電流放大系數(shù)β1（或hEF）這是指共發(fā)射接法，沒有交流信號輸入時，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值，即：β1=Ic/Ib

2、交流參數(shù)

（1）交流電流放大系數(shù)β（或hfe）這是指共發(fā)射極接法，集電極輸出電流的變化量△Ic與基極輸入電流的變化量△Ib之比，即：β=△Ic/△Ib一般晶體管的β大約在10-200之間，如果β太小，電流放大作用差，如果β太大，電流放大作用雖然大，但性能往往不穩(wěn)定。

（2）共基極交流放大系數(shù)α（或hfb）這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是△Ic與發(fā)射極電流的變化量△Ie之比，即：α=△Ic/△Ie因為△Ic＜△Ie，故α＜1。高頻三極管的α＞0.90就可以使用α與β之間的關(guān)系：α=β/（1+β）β=α/（1-α）≈1/（1-α）

（3）截止頻率fβ、fα當(dāng)β下降到低頻時0.707倍的頻率，就是共發(fā)射極的截止頻率fβ；當(dāng)α下降到低頻時的0.707倍的頻率，就是共基極的截止頻率fαofβ、fα是表明管子頻率特性的重要參數(shù)，它們之間的關(guān)系為：fβ≈（1-α）fα

（4）特征頻率fT因為頻率f上升時，β就下降，當(dāng)β下降到1時，對應(yīng)的fT是全面地反映晶體管的高頻放大性能的重要參數(shù)。

3、極限參數(shù)

（1）集電極最大允許電流ICM當(dāng)集電極電流Ic增加到某一數(shù)值，引起β值下降到額定值的2/3或1/2，這時的Ic值稱為ICM。所以當(dāng)Ic超過ICM時，雖然不致使管子損壞，但β值顯著下降，影響放大質(zhì)量。

（2）集電極----基極擊穿電壓BVCBO當(dāng)發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO。

（3）發(fā)射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當(dāng)集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO。

（4）集電極-----發(fā)射極擊穿電壓BVCEO當(dāng)基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce＞BVceo，管子就會被擊穿。

（5）集電極最大允許耗散功率PCM集電流過Ic，溫度要升高，管子因受熱而引起參數(shù)的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM。管子實際的耗散功率于集電極直流電壓和電流的乘積，即Pc=Uce×Ic.使用時慶使Pc＜PCM。PCM與散熱條件有關(guān)，增加散熱片可提高PCM。

晶體三極管 - 特性曲線

晶體三極管

1、輸入特性其特點是：

1）當(dāng)Uce在0-2伏范圍內(nèi)，曲線位置和形狀與Uce有關(guān)，但當(dāng)Uce高于2伏后，曲線Uce基本無關(guān)通常輸入特性由兩條曲線（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。

2）當(dāng)Ube＜UbeR時，Ib≈O稱（0～UbeR)的區(qū)段為“死區(qū)”當(dāng)Ube＞UbeR時，Ib隨Ube增加而增加，放大時，三極管工作在較直線的區(qū)段。

3）三極管輸入電阻，定義為:rbe=(△Ube/△Ib)Q點，其估算公式為：rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）rb為三極管的基區(qū)電阻，對低頻小功率管，rb約為300歐。

2、輸出特性

輸出特性表示Ic隨Uce的變化關(guān)系（以Ib為參數(shù)），它分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)當(dāng)Ube＜0時，則Ib≈0，發(fā)射區(qū)沒有電子注入基區(qū)，但由于分子的熱運動，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流，常溫時Iceo約為幾微安，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關(guān)系是：Icbo=(1+β)Icbo常溫時硅管的Icbo小于1微安，鍺管的Icbo約為10微安，對于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數(shù)值增加一倍，而對于硅管溫度每升高8℃，Icbo數(shù)值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴(yán)重的管，放大區(qū)，當(dāng)晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)于反偏工作時，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區(qū)是三極管工作在放大狀態(tài)的區(qū)域。飽和區(qū)當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況，可能判別其工作狀態(tài)。