电工电子手册

电工电子手册内容摘要：

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，由 NPN 型三极管穿透电流的流向原理，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，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。 四、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。 十 . 三极管放大电路的基本原理 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极 C，基极 B，发射极 E。 分成 NPN 和 PNP 两种。 我们仅以 NPN 三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 下面的分析仅对于 NPN 型硅三极管。 如上图所示，我们把从基极 B 流至发射极 E 的电流叫做基极电流 Ib；把从集电极 C流至发射极 E 的电流叫做集电极电流 Ic。 这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极 E上就用了一个箭头来表示电流的方向。 三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（ 假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的 β倍，即电流变化被放大了 β倍，所以我们把 β叫做三极管的放大倍数（ β一般远大于 1，例如几十，几百）。 如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流 Ib的变化， Ib的变化被放大后，导致了 Ic 很大的变化。 如果集电极电流 Ic 是流过一个电阻 R 的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。 我们将这个电阻上的电压取出 来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。 这有几个原因。 首先是由于三极管 BE 结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取 ）。 当基极与发射极之间的电压小于 时，基极电流就可以认为是 0。 但实际中要放大的信号往往远比 要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于 时，基极电流都是 0）。 如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻 Rb 就 是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。 另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为 0，不能再减小了）。 而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。 这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 下面说说三极管的饱和情况。 像上面那样的图，因为受到电阻 Rc 的限制（ Rc 是固定值，那么最大电流为 U/Rc，其中 U为电源电压），集电极电流是不能无限增加下去的。 当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。 一般判断三极管是否饱和的准则是： Ib*β〉 Ic。 进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。 这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为 0 时，三极管集电极电流为 0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。 如果三极管主要 工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻 Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为 0 时，集电极电流为 0，灯泡灭。 如果基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数 β），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。 由于控制电流只需要比灯泡电流的 β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。 如果基极电流从 0 慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加（在三极管未饱和之前）。 对于 PNP 型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟 NPN 的刚好 相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来 ——变成朝里的了。 Vo = VccIc*Rc 是直流信号，用一个隔直电容将直流电压 ,也就是 Vcc 隔离掉，输出就只剩下 Vo = Ic*Rc 了。 注意这里的 Ic 实际上不是真正的 Ic,而是 ΔIc,即由输入交流信号导致 Ic变化的那部分 . 输出电压跟输入电压反向 ,所以它是反向放大器 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。 但三极管厉害的地方在于：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。 当然，如果把水流比为电流的话，会 更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，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，这就是二极管的击穿。 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，水流也会流，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。 截止区：应该是那个小的阀门开启的还不够，不能打开打阀门，这种情况是截止区。 饱和区：应该是小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，但是 你关小 小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 线性区：就是水流处于可调节的状态。 击穿区：比如有水流存在一个水库中，水位太高（相应与 Vce 太大），导致有缺口产生，水流流出。 而且，随着小阀门的开启，这个击穿电压变低，就是更容易击穿了 . 十一 . 贴片三极管引脚 三极管的识别分类及测量 符号： “Q、 VT” 三极管有三个电极，即 b、 c、 e，其中 c 为集电极（输入极）、 b 为基极（控制极）、 e 为发射极（输出极） 三极管实物图： 贴片三极管 功率三极管 普通三极管 金属壳三极管 二、 三级管的分类： 按极性划分为两种：一种是 NPN 型三极管，是目前最常用的一种，另一种是 PNP 型三极管。 按材料分为两种：一种是硅三极管，目前是最常用的一种，另一种是锗三极管，以前这种三极管用的多。 三极按工作频率划分为两种：一种是低频三极管，主要用于工作频率比较低的地方；另一种是高频三极管，主要用于工作频率比较高的地方。 按功率分为三种：一种是小功率三极管，它的输出功率小些；一种是中功率三极管，它的输出功率大些；另一种是大功率三极管，它的输出功率可以很大，主要 用于大功率输出场合。 按用途分为：放大管和开关管。 三、 三极管的组成： 三极管由三块半导体构成，对于ＮＰＮ型三极管由两块Ｎ型和一块Ｐ型半导体构成，如图Ａ所示，Ｐ型半导体在中间，两块Ｎ型半导体在两侧，各半导体所引出的电极见图中所示。 在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面形成两个ＰＮ结，在基极与集电极之间的ＰＮ结称为集电结，在基极与发射极之间的ＰＮ结称为发射结。 图Ｂ是ＰＮＰ型三极管结构示意图，它用两块Ｐ型半导体和一块Ｎ型半导体构成。 Ａ Ｂ 四、 三极管在电路中的工作状态： 三极管有三种工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。 当三极管用于不同目的时，它的工作状态 是不同的。 截止状态：当三极管的工作电流为零或很小时，即 IB=0 时， IC和 IE也为零或很小，三极管处于截止状态。 放大状态：在放大状态下， IC=βIB，其中 β(放大倍数 )的大小是基本不变的（放大区的特征）。 有一个基极电流就有一个与之相对应的集电极电流。 饮和状态：在饮和状态下，当基极电流增大时，集电极电流不再增大许多，当基极电流进一步增大时，集电极电流几乎不再增大。 工作状态 定义 电流特征 解流 截止状态 集电极与发射极之间电阻很大 IB=0 或很小， IC 或 IE为零或很 小因为 IC＝ βIB 利用电流为零或很小特征，可以判断三极管已处于截止状态 放大状态 集电极与发射极之间内阻受基极电流大小控制，基极电流大，其内阻小 IC＝ βIB IE=(1+β)IB 有一个基极电流就有一个对应的集电极电流和发射极电流，基极电流能有效地控制集电极电流和发射极电流 饱和状态 集电极与发射之间内阻很小 各电极电流均很大，基极电流已无法控制集电极电流和发射极电流 电流放大倍数β已很小，甚至小于 1 （用直流电控制信号的一种方式） 五、 三极管的作用：放大、调制、谐振、开关 电流放大： 三极管是一个 电流控制器件，它用基极电流 IB来控制集电极电流 IC 和发射极电流 IE，没有 IB就没有 IC 和 IE，只要有一个很小的 IB，就有一个很大的 IC。 在放大电路中，就是利用三极管的这一特性来放大信号的。 开关作用：当三极管做开关时，工作在截止、饱和两个状态。 在三极管开关电路中，三极管的集电极和发射极之间相当于一个开关，当三极管截止时它的集电极和发射之间的内阻很大，相当于开关的断开状态；当三极管饱和时它的集电极和发射极之间内阻很小，相当于开关的接通状态。 导通状态的工作条件： UBUE，且 UBE≥， CE 结内 阻很小，此时电流可以从集电极经 CE 结流向发射极。 截止状态的工作条件： UBE，时，也就是基极没有电流时， CE 结内阻很大，此时 CE 结没有电流流过。 硅三极管和锗三极管的导通、截止电压也是不同的： 硅三极管：导通电压 UBE ，截止电压 UBE。 锗三极管：导通电压 UBE ，截止电压 UBE。 六、 三极管的测量及好坏判断 三极管的测量 三极管的极性及管型判断 把万用表打到蜂鸣二极管档，首先用红笔假定三极管的一只引脚为 b 极，再用黑笔分别角碰其余两只引脚，如果测得 两次讲习数相差不大，且都在 600 左右，则表明假定是对的，红笔接的就是 b 极，而且此管为ＮＰＮ型管。 c、 e 极的判断，在两次测量中黑笔接触的引脚，读数较小的是 c 极，读数较大的是 e 极。 红笔接 b极，当测得的两级数值都不在范围内，则按ＰＮＰ型管测。 ＰＮＰ型管的判断只须把红黑表笔调换即可，测量方法同上。 贴片三极管测量： 正视，两脚左下脚为 b 极（基 极），测量方法同上 好坏判断 按以上方法测量时两组读数在 300800 为正常，如果有一组数值不正常三极管为坏，如果两组数值相差不大说明三极管性变劣。 测量 ce 两脚，如果读数为 0，说明三极管 ce 之间短路或击穿，如果读数为 1，说明三极管 ce 之间开路。 七、 三极管的代换原则（只适舍主板） ＮＰＮ型和ＰＮＰ型三极管之间不能代换，硅管和锗管之间不能代换。 原则上要原型号代换，介在实际维修中很做到同型号代换，主板一般采用的三极管大多是硅管，所以代换时，只须做到硅管代换硅管，ＮＰＮ型代换ＮＰＮ型，ＰＮ Ｐ型代换ＰＮＰ型即可。 三极管的三个引脚不能弄错，拆下坏三极管时要记住线路板上各引脚孔的位置。 八、 主板上常见的三极管型号 NPN 型： 1AM、 R1P、 1A、 P0 N0 ZS8 ZS0 ZS0 G1 1PF CR50、 K1N F。