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三極管的測量

萬用表測量三極管圖解

三極管的管型及管腳的判別是電子技術初學者的一項基本功，為了幫助讀者迅速掌握測判方法，筆者總結出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結，定管型；順箭頭，偏轉大；測不準，動嘴巴。”下面讓我們逐句進行解釋吧。

  一、 三顛倒，找基極

  大家知道，三極管是含有兩個PN結的半導體器件。根據兩個PN結連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導電類型的三極管，圖1是它們的電路符號和等效電路。

  測試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。圖2繪出了萬用電表歐姆擋的等效電路。由圖可見，紅表筆所連接的是表內電池的負極，黑表筆則連接著表內電池的正極。

  假定我們并不知道被測三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測試的第一步是判斷哪個管腳是基極。這時，我們任取兩個電極(如這兩個電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度；接著，再取1、3兩個電極和2、3兩個電極，分別顛倒測量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度。在這三次顛倒測量中，必然有兩次測量結果相近：即顛倒測量中表針一次偏轉大，一次偏轉小；剩下一次必然是顛倒測量前后指針偏轉角度都很小，這一次未測的那只管腳就是我們要尋找的基極(參看圖1、圖2不難理解它的道理)。

  二、 PN結，定管型

  找出三極管的基極后，我們就可以根據基極與另外兩個電極之間PN結的方向來確定管子的導電類型(圖1)。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，若表頭指針偏轉角度很大，則說明被測三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉角度很小，則被測管即為PNP型。

  三、 順箭頭，偏轉大

  找出了基極b，另外兩個電極哪個是集電極c，哪個是發射極e呢?這時我們可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發射極e。

  (1) 對于NPN型三極管，穿透電流的測量電路如圖3所示。根據這個原理，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉角度都很小，但仔細觀察，總會有一次偏轉角度稍大，此時電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發射極e。

  (2) 對于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號中的箭頭方向一致，所以此時黑表筆所接的一定是發射極e，紅表筆所接的一定是集電極c(參看圖1、圖3可知)。

  四、 測不出，動嘴巴

  若在“順箭頭，偏轉大”的測量過程中，若由于顛倒前后的兩次測量指針偏轉均太小難以區分時，就要“動嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉大”的兩次測量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉大”的判別方法即可區分開集電極c與發射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。

三極管放大電路

以NPN型硅三極管為例，我們把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發射極的，所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。

  三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(β一般遠大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。[1]

三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因：

首先是由于三極管BE結的非線性(相當于一個二極管)，基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產生(對于硅管，常取0.7V)。當基極與發射極之間的電壓小于0.7V時，基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變(因為小于0.7V時，基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一個合適的電流(叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻)，那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。

另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了)。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓)，集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續增大時，三極管就進入了飽和狀態。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*β〉Ic。進入飽和狀態之后，三極管的集電極跟發射極之間的電壓將很小，可以理解為一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流為0時，三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止)，相當于開關斷開;當基極電流很大，以至于三極管飽和時，相當于開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。

如果我們在上面這個圖中，將電阻Rc換成一個燈泡，那么當基極電流為0時，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數β)，三極管就飽和，相當于開關閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。

但是在實際使用中要注意，在開關電路中，飽和狀態若在深度飽和時會影響其開關速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數等于或稍大于集電極電流時是淺度飽和，遠大于集電極電流時是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態就可以提高其轉換速度。

對于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發射極上面那個箭頭方向也反了過來——變成朝里的了。

PNP型三極管

PNP三極管是由2塊P型半導體中間夾著1塊N型半導體所組成的三極管，稱為PNP型三極管。也可以描述成，電流從發射極E流入的三極管。PNP型三極管發射極電位最高,集電極電位最低,UBE<0.

三極管按結構分,可分為NPN型三極管和PNP型三極管.

三極管導通時IE=（放大倍數+1)*IB和ICB沒有關系，ICB=0 ICB>0時,可能三極管就有問題,所以三極管在正常工作時,不管是工作在放大區還是飽和區ICB=0

當UEB>0.7V(硅)(鍺0.2V),RC/RB<放大倍數時,三極管工作在飽和區,反之就工作在放大區。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，通過電阻轉變為電壓放大作用。PNP是共陰極，即兩個PN結的N結相連做為基極，另兩個P結分別做集電極和發射極；電路圖里標示為箭頭朝內的三極管。

PNP型三極管有三種工作狀態：截止狀態、放大狀態、飽和狀態。當三極管用于不同目的時，它的工作狀態是不同的。  1、截止狀態：當三極管的工作電流為零或很小時，即IB=0時，IC和IE也為零或很小，三極管處于截止狀態。  2、放大狀態：在放大狀態下，IC=βIB，其中β(放大倍數)的大小是基本不變的（放大區的特征）。有一個基極電流就有一個與之相對應的集電極電流。  3、飲和狀態：在飲和狀態下，當基極電流增大時，集電極電流不再增大許多，當基極電流進一步增大時，集電極電流幾乎不再增大。

可以把PNP型三極管看成是兩個二極管，使用萬用表進行測量和判斷。PNP型三極管的測量如圖一所示。將正表筆接三極管的某一管腳，負表筆分別接另外兩個管腳，測量得到兩個阻值。如果測得的兩個阻值均較小，且為lkΩ，則正表筆所接管腳即為PNP型三極管的基極。若測得的兩阻值一大一小或都大，可將正表筆另接一管腳再試，直到兩阻值均較小為止。

PNP三極管工作原理

PNP三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發射極接地），當基極電壓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β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數β一般在幾十到幾百倍。

三極管在放大信號時，首先要進入導通狀態，即要先建立合適的靜態工作點，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，可將電流放大轉換成電壓放大：當基極電壓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

三極管具有電流放大作用，它是一個電流控制器件。所謂電流控制器件，是指它用很小的基極電流IB來控制比較大的集電極電流IC和發射極電流IE,沒有IB,就沒有IC和IE。

在IC=βIB中，β為幾十甚至更大，只要有一個很小的輸入信號電流IB，就有一個很大的輸出信號電流IC出現。由此可見，三極管能夠對輸入電流進行放大。在各種放大器電路中，就是用三極管的這一特性來放大信號的。

在三極管電路中，三極管的輸出電流IC或IE是由直流電源提供的；基極電流IB則是一部分由所要放大的信號源電路提供，另一部分也是由直流電源提供的。

如果三極管沒有電流IB，三極管就處于截止狀態，直流電源就不會為三極管提供IC和IE(IC和IE都是由直流電源提供的，除了IE中很小的IB，因為它是基極輸入電流)。

基極電流IB由兩部分組成：直流電源提供的靜態偏置電流和由信號源提供的信號電流。

由上述分析可知，三極管能將直流電源的電流按照輸入電流IB的要求（變化規律）轉換成相應的電流IC和IE。從這個角度上講，三極管是一個電流轉換器件。