2.9 三极管的选用与测试
三极管又称晶体管,是电子电路中应用最为广泛的电子器件,主要用于放大、变阻和开关电路。
(1)三极管的符号和外形
三极管的符号和外形如图2-12所示。
图2-12 三极管的符号和外形
(2)三极管的分类
① 按导电类型分:NPN型三极管和PNP型三极管。
② 按材料分:硅三极管和锗三极管。
③ 按结构分:点接触型三极管和面接触型三极管。
④ 按工作频率分:高频三极管(>3MHz)和低频三极管(<3MHz)。
⑤ 按功率分:大功率三极管(>1W)、中功率三极管(0.5~1W)和小功率三极管(<0.5W)。
(3)三极管三种工作状态的比较
三极管三种工作状态有如下特点。
三极管即晶体管,作为放大用应工作在其特性曲线的放大区;三极管作为开关用应工作在其特性曲线的饱和区和截止区。三极管的放大区、饱和区和截止区如图2-13所示。三种工作状态见表2-27。
图2-13 三极管的放大区、饱和区和截止区
表2-27 三极管三种工作状态
续表
(4)三极管主要参数
① 集电极反向截止电流Icbo:是发射极开路时,基极和集电极之间加以规定的截止电压时的集电极电流。
② 发射极反向饱和电流Iebo:是集电极开路时,基极和发射极之间加以规定的反向电压时的发射极电流。
③ 集电极穿透电流Iceo:是基极开路时,集电极和发射极之间加以规定的反向电压时的集电极电流。
④ 共发射极电流放大系数hfe(β):是在共发射极电路中,集电极电流和基极电流的变化量之比。
⑤ 共基极电流放大系数hfb(α):是在共基极电路中,集电极电流和发射极电流的变化量之比。
⑥ 共发射极截止频率fβ:是β下降到低频的0.707倍时所对应的频率。
⑦ 共基极截止频率f α :是α下降到低频的0.707倍时所对应的频率。
⑧ 特征频率fT:是β下降到1时所对应的频率。当f≥fT时,三极管便失去电流放大能力。
⑨ 最高振荡频率fM:是给定条件下,三极管能维持振荡的最高频率。它表示三极管功率增益下降到1时所对应的频率。
⑩ 集电极-基极反向击穿电压U(BR) cbo:发射极开路时,集电结的最大允许反向电压。
⑪ 集电极-发射极反向击穿电压U(BR) ceo:基极开路时,集电极和发射极之间的最大允许电压。
⑫ 发射极-基极反向击穿电压U(BR) ebo:发射极开路时,发射结最大允许反向电压。
⑬ 基极-发射极间并联电阻时的集电极-发射极反向击穿电压U(BR) ceR:基极-发射极间并联电阻Rbe时,集电极与发射极之间最大允许电压。
⑭ 集电极最大允许电流ICM:三极管参数变化不超过规定允许值时,集电极的最大电流。
⑮ 集电极最大允许耗散功率PCM:保证三极管参数变化在规定允许范围之内的集电极最大消耗功率。
⑯ 最高允许结温Tjm:保证三极管参数变化不超过规定允许范围的PN结最高温度。
(5)常用三极管的主要参数
常用低频小功率锗三极管参数见表2-28。
表2-28 常用低频小功率锗三极管参数
常用3DG、3CG高频小功率三极管主要参数见表2-29。
表2-29 常用3DG、3CG高频小功率三极管主要参数
① hFE分挡:橙25~40、黄40~55、绿55~80、蓝80~120、紫120~180、灰180~270。
通用9011~9018、8050、8550三极管主要参数见表2-30。
表2-30 通用9011~9018、8050、8550三极管主要参数
注:一般在塑封管TO-92上标有E、B、C或D、S、G。
(6)三极管主要参数的选择
三极管主要参数的选择见表2-31。
表2-31 三极管主要参数的选择
(7)三极管的测试
① 管脚的判别 小功率三极管管脚的判别见表2-32。
表2-32 三极管管脚的判别方法
对于大功率三极管,可用以下方法判别:先判断基极,判断方法与小功率管的相同,但万用表应打到R×1或R×10挡,否则测试锗管的正、反电阻都很小,很难比较。然后判断集电极和发射极:管壳为集电极,另一脚为发射极。
② 三极管特性的简易测试 小功率三极管的穿透电流、电流放大系数和热稳定性的简易测试见表2-33。
表2-33 三极管特性的简易测试(PNP型)
注:测NPN型管子时只要将万用表的表笔对调即可。
大功率三极管电流放大系数的简易测试与小功率三极管测试方法相似。但测大功率管时,需要Ib大。在测试时,用上述方法指针摆动不明显,可在b、c两脚间接以几百欧电阻,这样便能观察到表针偏转现象。
③ 低频管与高频管的判别 对于小功率三极管,先用万用表R×100或R×1k(1.5V)挡测出be结反向电阻,然后用R×10k挡(表内电池9V以上)再测一次。如果两次测得的阻值无明显变化,则被测的是低频管;如果用R×10k挡测时表针偏转角度明显变大,则被测的是高频管。当然个别型号高频管(如3AG1等合金扩散型三极管),其be结反向击穿电压值小于1V,用此法测试很难区别。
对于大功率三极管,测试方法同上,但应使用R×1或R×10挡。
(8)选用三极管的注意事项
① 三极管的型号规格非常之多,应根据其在电路中的作用并抓住电路参数的主要特点来进行选择。高频电路应选用高频管(如3DG型或3AG型),选用时,放大倍数不宜很高,过高易产生自激,同时要求噪声系数小;脉冲电路应选用开关管(如3CK型或3DK型);低频及功放电路应选择低放管(如3AX型、3AD型或3DD型)。
② 配换三极管时必须注意管子的结构形式,NPN型管子只能用NPN型的代换,PNP型管子只能用PNP型的代换。
③ 使用或配换三极管时,三极管的极限参数BUceo、ICM和PCM必须满足电路要求,否则会造成管子击穿或过热损坏。一般BUceo取电源电压的2倍及以上,ICM取集电极电流的2倍及以上。
④ 配换三极管时,管子的工作特性应与原三极管尽量相近,以免影响电路的性能。
⑤ 一般三极管的穿透电流愈小愈好,这样工作稳定性好。
⑥ 安装时应尽量远离发热元件。