五、晶体三极管及其放大电路
1. 晶体三极管
晶体三极管的外形及图形符号如图1-10所示。
图1-10 晶体三极管的外形及图形符号
(1)晶体三极管的分类和用途
晶体三极管根据组合方式的不同,可分为PNP和NPN两种类型,其结构和符号如图1-10(b)所示。
晶体三极管按所用半导体材料的不同又可分为锗管和硅管两种,无论是锗管或硅管,都可以制成PNP型和NPN型,目前我国生产的锗管以PNP型为主,硅管则以NPN型为主。
晶体三极管有电流分配和电流放大作用,即可用基极电流Ib 来控制集电极电流Ic,而且基极电流Ib 的少量变化可以引起集电极电流Ic 的较大变化,这就是晶体三极管的电流放大作用。
(2)晶体三极管的简易测试
① 根据引脚排列判别三极管极性:使用三极管,首先要弄清它的引脚极性。目前三极管种类较多,封装形式不一,引脚也有多种排列方法。多数金属封装的小功率管的引脚是等腰三角形排列的,顶点是基极b,左边为发射极e,右边为集电极c。此外,也有少量三极管的引脚是一字形排列的,中间是基极b,与其他电极距离最远的为集电极c,如图1-11(b)所示。
图1-11 引脚排列判别三极管极性
金属封装大功率三极管及塑料封装小功率三极管的引脚排列如图1-11(a)和图1-11(c)所示。
② 用万用表判别三极管型号和极性:虽然晶体管手册中对三极管的引脚极性都有标注,但有时查阅手册不方便,或者有些生产厂的产品未载入手册,还有的三极管标志不清。在这些情况下,可以用万用表测量各引脚间电阻的办法来判别引脚的极性,进而判别它是PNP型三极管还是NPN型三极管。
晶体三极管三个引脚的极性、型号、穿透电流和放大倍数的测试方法如表1-5所示。
表1-5 晶体三极管的极性、型号、穿透电流和放大倍数的测试方法
晶体三极管好坏的简易测试方法如表1-6所示。
表1-6 晶体三极管好坏的简易测试方式
(3)晶体三极管的型号含义
三极管的型号是根据我国半导体器件型号的规定来命名的。其型号含义如下:
2. 晶体三极管的电流分配和电流放大作用
当三极管加上工作电压时,三个电极上流过的电流大小和分配关系如图1-12所示。
图1-12 晶体三极管的电流分配
电路通电后有三股电流通过晶体管,即发射极电流IE,基极电流IB 和集电极电流IC,电流的方向如图1-12所示。调节47kΩ电位的阻值,可改变基极电流IB 的大小,而IB 的变化将引起集电极电流IC 和发射极电流IE 的变化。
(1)三极管中各极电流的关系
发射极电流IE(Ie)等于集电极电流IC 与基极电流IB(Ib)之和,即
IE=IC+IB
所以,晶体三极管实质上是一个电流分配器,它把发射极电流IE(Ie)分为两部分,一部分分配给集电极,作为集电极电流IC;另一部分分配给基极,作为基极电流IB。
由于基极电流IB 比集电极电流IC 小得多,所以可以认为集电极电流IC 近似等于发射极电流IE,即
IE≈IC
(2)三极管的电流放大系数
通常把IC >IB 的系数称为三极管的直流电流放大系数,用字母β表示,即
=IC/IB
将基极电流变化量ΔIB 与相对应的集电极电流变化量ΔIC 之比称为三极管的交流电流放大系数,用字母β表示,即
β=ΔIC/ΔIB
一般情况下,三极管的β和β值较接近,又因为β值便于测量,所以常用β值来代替β值,并将β写成β。
通常,放大电路中采用β为30~80的三极管为宜。β值太小放大作用差;β值太大易使管子性能不稳定。
3. 晶体三极管放大电路
(1)晶体三极管放大电路的三种基本接法
晶体三极管放大电路有三种不同接法:共发射极接法、共集电极接法及共基极接法,其电路如图1-13所示。
图1-13 晶体三极管放大电路的基本电路
上述三种电路的特性如表1-7所示。
表1-7 三种基本电路的特性
(2)晶体三极管的偏置电路
晶体三极管常见的几种偏置电路如表1-8所示。
表1-8 晶体三极管的偏置电路