三極管知識

晶體三極管的結構和類型

晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種，如圖從三個區引出相應的電極，分別為基極b發射極e和集電極c。

發射區和基區之間的PN結叫發射結，集電區和基區之間的PN結叫集電極。基區很薄，而發射區較厚，雜質濃度大，PNP型三極管發射區“發射”的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發射極箭頭向里；NPN型三極管發射區“發射”的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發射極箭頭向外。發射極箭頭向外。發射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。

三極管的封裝形式和管腳識別

常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類，引腳的排列方式具有一定的規律，如圖對于小功率金屬封裝三極管，按圖示底視圖位置放置，使三個引腳構成等腰三角形的頂點上，從左向右依次為e b c；對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個引腳朝下放置，則從左到右依次為e b c。

目前，國內各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進行測量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特性及相應的技術參數和資料。

晶體三極管的電流放大作用

晶體三極管具有電流放大作用，其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數，用符號“β”表示。電流放大倍數對于某一只三極管來說是一個定值，但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。

晶體三極管的三種工作狀態

截止狀態：當加在三極管發射結的電壓小于PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態，我們稱三極管處于截止狀態。

放大狀態：當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓，并處于某一恰當的值時，三極管的發射結正向偏置，集電結反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數β＝ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態。

飽和導通狀態：當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發射極之間的電壓很小，集電極和發射極之間相當于開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。

根據三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態，因此，電子維修人員在維修過程中，經常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態。

使用多用電表檢測三極管

三極管基極的判別：根據三極管的結構示意圖，我們知道三極管的基極是三極管中兩個PN結的公共極，因此，在判別三極管的基極時，只要找出兩個PN結的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調至電阻擋的R×1k擋，先用紅表筆放在三極管的一只腳上，用黑表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則紅表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，則紅表筆換到三極管的另一個腳，再測兩次；如還沒找到，則紅表筆再換一下，再測兩次。如果還沒找到，則改用黑表筆放在三極管的一個腳上，用紅表筆去測兩次看是否全通，若一次沒成功再換。這樣最多沒量12次，總可以找到基極。

三極管類型的判別： 三極管只有兩種類型，即ＰＮＰ型和ＮＰＮ型。判別時只要知道基極是Ｐ型材料還Ｎ型材料即可。當用多用電表R×1k擋時，黑表筆代表電源正極，如果黑表筆接基極時導通，則說明三極管的基極為Ｐ型材料，三極管即為ＮＰＮ型。如果紅表筆接基極導通，則說明三極管基極為Ｎ型材料，三極管即為ＰＮＰ型。

電子三極管

在弗萊明為改進無線電檢波器而發明二極管的同時，美國物理學博士弗雷斯特也在潛心研究檢波器。正當他的研究步步深入時，傳來了英國的弗萊明發明成功真空二極管的消息，使他大受震動。是改弦易轍還是繼續下去呢？他想到弗萊明的二極管可用于整流和檢波，但還不能放大電信號。于是，德弗雷斯特又 經過兩年的研制，終于改進了弗萊明的二極管，作出了新的發明。在二極管的陰極和陽極中間插入第三個具有控制電子運動功能的電極（棚極）。棚極上電壓的微弱信號變化，可以調制從陰極流向陽極的電流，因此可以得到與輸入信號變化相同，但強度大大增加的電流。這就是德弗雷斯特發明的三極管的“放大”作用。

1912年，德弗雷斯特又成功地做了幾個三極管的連接實驗，得到了比單個三極管大得多的放大能力。很快，德弗雷斯特研制出第一個電子放大器用于電話中繼器，放大微弱的電話信號，他是在電話中使用電子產品的第一人。此外，三極管還可振蕩產生電磁波，也就是說，所以，國外許多人都將三極管的發明看作是電子工業真正的誕生。

MOS場效應管

即金屬-氧化物-半導體型場效應管，英文縮寫為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據導電方式的不同，MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指：當VGS=0時管子是呈截止狀態，加上正確的VGS后，多數載流子被吸引到柵極，從而“增強”了該區域的載流子，形成導電溝道。耗盡型則是指，當VGS=0時即形成溝道，加上正確的VGS時，能使多數載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉向截止。

以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當漏接電源正極，源極接電源負極并使VGS=0時，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個擴散區之間就感應出帶負電的少數載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VTN（一般約為+2V）時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID。

國產N溝道MOSFET的典型產品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見圖2。

MOS場效應管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時，全部引線也應短接。在測量時應格外小心，并采取相應的防靜電感措施。下面介紹檢測方法。

1.準備工作

測量之前，先把人體對地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開，然后拆掉導線。

2.判定電極

將萬用表撥于R×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量，S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產的3SK系列產品，S極與管殼接通，據此很容易確定S極。

3.檢查放大能力（跨導）

將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應有較大的偏轉。雙柵MOS場效應管有兩個柵極G1、G2。為區分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側偏轉幅度較大的為G2極。

目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管，平時就不需要把各管腳短路了。

VMOS場效應管

VMOS場效應管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應管，其全稱為V型槽MOS場效應管。它是繼MOSFET之后新發展起來的高效、功率開關器件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高（≥108W）、驅動電流小（左右0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導的線性好、開關速度快等優良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優點集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數可達數千倍）、功率放大器、開關電源和逆變器中正獲得廣泛應用。

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