【任務1.2】三極管特性測試及檢測任務目標了解三極管的結構，熟知三極管特性。熟練使用萬用表測試三極管，會查閱半導體手冊。熟悉三極管放大電路狀態判別。工作任務◆三極管放大電路的連接和測試。◆三極管的測試、使用。1.2.1三極管的特性測試三極管，全稱半導體三極管，也稱雙極型晶體管（BipolarJunctionTransistor）、晶體三極管。是一種控制電流的半導體器件，其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，是半導體基本元器件之一，是電子電路的核心元器件。一、三極管的認識常見的三極管實物如圖1.2.1所示，由于其有三個引出電極習慣又稱晶體三極管。圖1.2.1常見三極管實物

三極管的結構示意圖及其對應符號如圖1.2.2所示，它是由三層不同性質的半導體組合形成兩個互相影響的PN而構成的。從其結構圖可以看出，三極管有三個區域，分別稱為發射區、基區和集電區，三個區域在制造工藝上的特點是：發射區摻雜濃度高，基區很薄且摻雜濃度低，集電區面積最大，因此集電區和發射區不能互換；由三個區分別引出的三個電極分別稱為發射極e(emitter）、基極b(base)和集電極c(collector)；發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結，而集電區與基區形成的PN結稱為集電結。圖1.2.2三極管結構及電路符號依據半導體的組合方式不同，由兩塊N型半導體中點夾著一塊P型半導體結構的三極管稱為NPN型三極管；而將由兩塊P型半導體中點夾著一塊N型半導體的三極管稱為PNP型三極管，兩種三極管的電路符號如圖1.2.2所示，其中發射極上箭頭方向是指發射結在正向電壓下導通時發射極的電流方向。三極管的分類除了按結構分為NPN型和PNP型外，按其制作材料分為硅管和鍺管，市場上硅管多為NPN型，鍺管多為PNP型；按其消耗功率的不同三極管的種類有小功率管中功率管和大功率管等；按功能可分為開關管、功率管、達林頓管、光敏管等；按工作頻率可分為低頻管和高頻管；按安裝工藝方式可分為插件三極管和貼片三極管。技能訓練--------三極管電流關系測試測試電路如圖1.2.3所示，其中基極電源UBB為0~12V的可調直流穩壓電源，集電極電源UCC為12V的直流穩壓電源；三個電流表分別用來測量基極電流IB集電極電流IC和發射極電流IE；基極電阻為51K，集電極電阻為1K；三極管VT的型號選擇為2N2222。圖1.2.3三極管電流測試訓練步驟①按圖1.2.3所示在面包板上、實驗箱上或仿真軟件里正確搭建電路；②改變基極電壓UBB，觀測基極電流表的變化，在不同值IB時，觀測并記錄的IC、IE值與表1.2-1中。③測出相應的值后，計算出對應的IC/IB、IC/IE將計算結果也記錄與表1.2-1中。IB（uA）-10010203040IC（mA）

IE（mA）

IE/IC

IC/IB

表1.2-1三極管電流測試結論：三極管的電流（IB，IC，IE）受到電流（IB，IC，IE）明顯的控制作用；IE/IC

（≥1，≈1，≤1，）IC/IB

（≥1，≤1，﹥﹥1），且IC/IB的值在IB取不同值時，其大小

（有/沒有）明顯變化。相關知識三極管的放大的內部條件三極管盡管從結構上看,相當于兩個二極管背靠背地串聯在一起，但是,當我們用單獨的兩個二極管按上述關系串聯起來時將會發現,它們并不具有放大作用。其原因是,為了使三極管實現放大,必須由三極管的內部結構保證。從三極管的內部結構來看,應具有以下三點：發射區進行重摻雜,因而多數載流子電子濃度遠大于基區多數載流子空穴濃度，以便于有足夠的載流子供“發射”。基區做得很薄,通常只有幾微米到幾十微米,而且是低摻雜，以減少載流子在基區的復合機會，這是三極管具有放大作用內部條件的關鍵所在。集電極面積大,以保證盡可能收集到發射區發射的電子。由此可見，三極管并非兩個PN結的簡單組合，在實地使用過程中，不能用兩個二極管來代替作為三極管使用，在放大電路中也不可將發射極ｅ和集電極ｃ對調使用。已經知道，雙極型三極管的基極電流對集電極電流有控制作用，同樣，后面將要學習的場效應管的柵源之間的電壓對漏極電流也有控制作用，因此，這兩種器件都可以實現放大作用，它們是組成放大電路的核心元件。為了時使得三極管具有該放大作用，除了三極管本身構成的結構特點外，還需要發射區發射載流子，集電區收集發射區發射的載流。所以，要保證發射結導通，即發射結正向偏置，集電結截止，即發射結反向偏置，簡言之，三極管放大的外部條件是：發射結正偏，集電結反偏。通過上面三極管電流測試訓練，可以明顯看出，NPN型三極管集電極電流IC受到基極電流IB的控制，是一種電流控制電流源（CCCS）半導體器件，基極電流IB的微弱變化會引起集電極電流IC的突變。為了描述三極管對電流放大的能力，因此定義了三極管的共射極直流電流放大系數β?

而為了描述基極電流IB有微小變化ΔIB時，在集電極上就可以得到很大的集電極電流的IC改變量ΔIC，描述三極管對交流點的放大能力，又定義了三極管的共發射極交流電流放大系數β。

技能訓練---共射極三極管放大電路特性曲線測試

1.輸入回路測試測試電路如圖1.2.5所示，三極管VT的型號選擇為2N2222，其中電位器RW1=RW1=100K，基極電阻RB=51K，集電極電阻RC=1K，基極直流電壓UBB=6V，集電極直流電壓UCC=12V。技能訓練---共射極三極管放大電路特性曲線測試

①按圖1.2.5所示在面包板上、實驗箱上或仿真軟件里正確搭建電路。②不接UCC，即三極管集電極和發射極短路，即令uCE=0。③調節基極電位器RW，使uBE和iB的值分別為表1.2-2中所給的uCE=0時的各個值，并測出此時相應的iB和uBE的值，將它們記錄與表1.2-2中④去掉三極管集電極和發射極之間的短路限，即讓UCC工作。⑤調節基極電位器RW，使uBE和iB的值分別為表1.2-2中所給的（uCE>1V）時的各個值，并測出此時相應的iB和uBE的值，將它們記錄與表1.2-2中⑥盡可能多的測量記錄數值，結測量結果繪制在圖1.2.6所時的輸入回路坐標系中。uCE=0ViB（uA）

10203040506080uBE（V）00.30.5

uCE>1ViB（uA）

10203040506080uBE（V）00.30.5

表1.2-2共射極三極管輸入回路測試結論：當基極電流iB達到一定值后，發射結之間的電壓uBE_____（不變/增大/減小），其電壓值約為______V，功率放大作用；當發射結之間的電壓uBE約為_____V后，基極才有了基極電流iB。2.輸出回路測試①按圖1.2.5所示在面包板上、實驗箱上或仿真軟件里正確搭建電路。②接入集電極直流電壓UCC。③調節基極電位器RW1，使iB分別為表1.2-3中所給各個值；對應每一組調節電位器RW2使得uCE的值為表1.2-3所列各個值，測出此時相應的iC，將它們記錄與表1.2-3中④盡可能多的測量記錄數值，結測量結果繪制在圖1.2.7所示的輸出回路坐標系中。iB=0uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

iB=20uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

iB=40uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

iB=60uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

iB=80uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

iB=10uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）

結論：當基極電流iB達到一定值后，發射結之間的電壓uBE_____（不變/增大/減小），其電壓值約為______V，功率放大作用；當發射結之間的電壓uBE約為_____V后，基極才有了基極電流iB。3.三極管的特性曲線三極管特性曲線是反映三極管各電極電壓和電流之間相互關系的曲線，是用來描述晶體三極管工作特性曲線，常用的特性曲線有輸入特性曲線和輸出特性曲線。圖1.2.8輸入特性曲線1）輸入特性曲線輸入特性曲線是指當集電極與發射極間的電壓UCE為常量時，

基極電流IB與基極和發射極的電壓UBE之間的關系曲線，即：

圖1.2.8是用是某三極管構成的共射極放大電路的的輸入特性曲線。由圖2.4可知，輸入特性與二極管的正向特性相似。當電壓UBE小于三極管的死區電壓（硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V）時，基極電流IB幾乎為零。當UBE大于死區電壓后，基極電流IB才隨UBE迅速增大，三極管導通。管子導通后，硅管的發射結電壓UBE約為0.7V，鍺管UBE約為0.3V。2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指當基極電流iB為常量時，集電極電流iC與集電極和發射極的電壓UCE之間的關系曲線，即：

圖1.2.9是用是某三極管構成的共射極放大電路的的輸出特性曲線。圖中的每條iC與uCE之間的關系曲線，都有一個給定iB與之對應，調節Rc所測得的不同uCE下的iC值理論上應該有無數條，習慣上用一簇曲線表示。三極管輸出特性曲線可以分為三個工作區：(2-1-6)（1）截止區當iB=0時，IC=ICEO≈0，ICEO叫三極管的穿透電流。三極管工作于截止狀態，管子的集電極與發射極之間接近開路，等效于開關斷開狀態，三極管無放大作用。所以將iB=0對應曲線以下的區域稱為截止區。三極管工作在截止狀態的外部條件是：發射結反偏（或零偏）集電結反偏。（2）放大區當iB﹥0，uCE﹥1V后，每條曲線幾乎與橫軸平行。iC不受uCE的影響，iC只受iB的控制，并且IB微小的變化就能控制IC較大的變化，三極管工作在放大狀態，具有電流放大能力。三極管工作于放大狀態的外部條件是：發射結正偏，集電結反偏。（3）飽和區當iB﹥0，且uCE﹤1V時，特性曲線的起始上升部分，iC不受iB控制，但隨uCE增大而迅速增大，三極管工作在飽和狀態，無放大作用。因為uCE值很小，三極管的集電極和發射極電位近似相等，集電極和反電極之間接近短路，等效于開關閉合狀態。三極管工作于飽和狀態的外部條件是：發射結正偏，集電結正偏。綜上所述，三極管工作在放大區時，才有電流放大作用，比如，各種放大電路中的三極管，通常就工作于放大區。三極管工作于飽和區和截止區時，它起電子開關的作用，由于電子開關的開關速度極高，常用于數字電路中。【例3.2】測得電路中幾個三極管的各極對地電壓如圖例題3.2圖所示。試判斷各三極管的工作狀態。解：（a）圖三極管為NPN管，UB=0.7V，UC=5V，UE=0V，因UB>UE，發射結正偏；又因UB<UC，集電結反偏，因此該管工作在放大區。（b）圖三極管為PNP管，UB=-0.2V，UC=-5V，UE=0V，因UB<UE，發射結反偏；又因UB>UC，集電結反偏，因此該管工作在截止區。（c）圖三極管為NPN管，UB=2.7V，UC=2.4V，UE=0V，因UB>UE，發射結反偏；又因UB>UC，集電結正偏，因此該管工作在飽和區。（d）圖三極管為NPN管，UB=-5.3V，UC=0V，UE=0V，因UB<UE，發射結反偏；又因UB<UC，集電結反偏，因此該管工作在截止區。1.2.1三極管的檢測常用三極管的引腳的排列方式具有一定的規律，對于中小功率塑料封裝三極管，如S系列的s9014，s9013，s9015，s9012，s9018等晶體小功率三極管，把顯示文字平面朝自己，引腳朝下，從左向右依次為發射極e、

基極

b、集電極c，如圖1.2.10（a）所示。貼片三極管的三個引腳如圖1.2.10（b）所示，其中集電極c單獨位于一邊，基極b和發射極e位于另一邊；中大功率三極管的封裝形式如圖1.2.10（c）所示，其中的金屬外殼為三極管的集電極c，小功率金屬封裝三極管，帶有標志位，離標志位最近的為發射極e，按圖示底視圖位置放置，則三個引腳構成等腰三角形，頂點上的為基極b，左下為發射極e，右下為集電極bc，如圖1.2.10中所示。目前，三極管的種類眾多，管腳的排列也不盡相同，在使用中無法確定管腳的排列時，必須進行測量以確定各管腳的位置，或查找晶體管使用手冊。二、指針萬用表判斷三極管的引腳1.基極和類型的判別用指針式萬用表的電阻擋測試三極管的基極和類型，就是測PN結的單向導電性，其結構示意圖如圖1.2.11所示。①將萬用表撥到電阻擋并選用Ｒ×100或Ｒ×1K；將黑表筆和紅表筆短接，此時指針偏至刻度盤的右端，觀測指針是否指向0處，若未和0處對齊，調節歐姆調零旋鈕，直至指針和0處對齊；

②任選待測三極管一個引腳假設其為基極b，若以黑表筆為準，則將萬用表的黑表筆接觸假設的b極，再將紅表筆分別接觸另外兩引腳，如圖1.49所示。三極管的種類眾多，管腳的排列也不盡相同，在使用中無法確定管腳的排列時，必須進行測量以確定各管腳的位置，或查找晶體管使用手冊。圖1.2.1.1三極管類型判斷等效圖圖1.2.11三極管基極判斷關系測試

若兩次測得電阻值同時為小，即“同小”，再用紅表筆接假設的基極b，黑表筆分別接觸其余兩引腳，若兩次測得阻值都是大，即“同大”，則所假設的基極是真正的基極b；同時可知該三極管是NPN型。③若以紅表筆為準，則將萬用表的紅表筆接觸假設的b極，再將紅表筆分別接觸另外兩引腳，若兩次測得電阻值同時為大，即“同大”，再用黑表筆接假設的基極b，紅表筆分別接觸其余兩引腳，若兩次測得阻值都是小，即“同小”，則所假設的基極是真正的基極b；同時可知該三極管是PNP型。④若兩次測試中有一次阻值是“一大一小”，則所假設電極就不是基極，需再選另一電極設為基極繼續進行測試，直至判出基極為止，即找到“同大”“同小”為止。2.集電極和發射極的判別常用測量三極管電流放大倍數的方法來判測集電極c和發射極e。以NPN型為例，在已確定基極b和管型的情況下，假設余下兩引腳中一腳為集電極，將萬用表的黑表筆接假設的集電極，紅表筆接假定的發射極上，然后在假設的集電極和基極之間加上一人體電阻（不能讓C，B直接接觸），如圖1.2.12所示，這時注意觀察表針的偏轉情況，記住表針偏轉的位置。圖1.2.12集電極和發射極的判斷交換假設的集電極和發射極，仍在假設的集電極和基極之間加上一人體電阻，觀察表針的偏轉位置。兩次假設中，指針偏轉大的一次，即阻值小，黑表筆所接為電極是集電極，則另一腳是發射極。對于PNP型三極管，以紅表筆接假設的集電極，同樣在基極和集電極之間加上一人體電阻，觀察表針的偏轉大小，表針偏轉大的一次，即阻值小的一次，黑表筆接的是發射極。在三極管檢測過程中，在集電極和基極之間加上人體電阻時，指針偏轉角度越大，可以粗略的說明三極管的電流放大倍數越大；指針偏轉角度越小，電流放大倍數也就越小。3.數字萬用表檢測三極管（1）基極和類型的判別由于三極管中具有兩個PN結，如圖