[1] 晶體三極管通常簡稱為晶體管或三極管,是一種具有兩個PN結的半導體器件。晶體三極管是電子電路中的核心器件之一,在各種電子電路中的應用十分廣泛。
[2] 晶體三極管的文字符號為“VT”,圖形符號如圖所示。
[3] 電流放大係數β是晶體三極管的主要參數之一,是指集電極電流Ic的變化量與基極電流Ib的變化量之比,反映了三極管的放大能力。如圖所示,當Ib從40μA上升到60μA時,相應的Ic從6mA上升到9mA,其β=(9-6)×103/(60-40)=150。
[4] 特征頻率fT是晶體三極管的另一主要參數。當工作頻率超過一定值時,三極管的β值開始下降。β值下降到1時所對應的頻率即為特征頻率fT。
[5] 晶體三極管具有三根管腳,分別是:基極b、發射極e和集電極c,使用中應識別清楚。
[6] 晶體三極管的基本工作原理如圖示(以NPN型管為例)。當給基極(輸入端)輸入一個較小的基極電流Ib時,其集電極(輸出端)將按比例產生一個較大的集電極電流Ic,這個比例就是三極管的電流放大係數β,即Ic=βIb。集電極電流和發射極電流受基極電流的控製,所以晶體三極管是電流控製型器件。
[7] 檢測晶體三極管時,萬用表置於“R×1k”擋。先用黑表筆接某一管腳,紅表筆分別接另外兩管腳,測得兩個電阻值。再將黑表筆換接另一管腳,重複以上步驟,直至測得兩個電阻值都很小(NPN管)或都很大(PNP管),這時黑表筆所接的是基極b。
[8] 接著,對於NPN管,用紅表筆接基極以外的一管腳,左手拇指與中指將黑表筆與基極捏在一起,同時用左手食指觸摸餘下的管腳,這時表針應向右擺動。將基極以外的兩管腳對調後再測一次。兩次測量中,表針擺動幅度較大的那一次,黑表筆所接為集電極,紅表筆所接為發射極。表針擺動幅度越大,說明被測三極管的β值越大。對於PNP管則對調紅、黑表筆測量。
[9] 晶體三極管最基本的作用是放大。圖示為晶體三極管放大電路,輸入信號Ui經C1加至三極管VT基極,使其集電極電流相應變化,並在集電極負載電阻Rc上產生壓降,經C2輸出。由於輸出電壓等於電源電壓與Rc上壓降的差值,因此輸出電壓Uo與輸入電壓Ui相位相反。R1、R2為VT的基極偏置電阻。
[10] 晶體三極管具有開關作用。圖示為驅動發光二極管的電子開關電路,開關管VT的基極由脈衝信號CP控製,當CP=“1”時,VT導通,發光二極管VD發光;當CP=“0”時,VT截止,發光二極管VD熄滅。R為限流電阻。
[11] 複合管是由兩個或更多三極管按一定規律組合在一起而成。達林頓管即為一種複合管,圖示為兩個NPN型三極管構成的達林頓管,等效為一個高β值的晶體三極管,β=β1·β2。達林頓管也可由兩個PNP管,或一個PNP管和一個NPN管構成。
[12] 帶阻三極管是一種內部包含有一個或幾個電阻的晶體三極管,近年來在家用電器和音像設備中應用較多。圖示為較常見的兩種帶阻三極管內部電路結構。
[13] 場效應晶體管通常簡稱為場效應管,是一種利用場效應原理工作的半導體器件。和普通雙極型晶體管相比較,場效應管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態範圍大、功耗小、易於集成等特點,得到了越來越廣泛的應用。場效應管的文字符號也為“VT”,圖形符號如圖所示。
[14] 場效應管一般具有3個極(雙柵管有4個極):柵極G、源極S和漏極D,它們的功能分別對應於雙極型晶體管的基極b、發射極e和集電極c。由於場效應管的源極S和漏極D是對稱的,實際使用中可以互換。
[15] 場效應管的基本工作原理如圖示(以結型N溝道管為例)。由於柵極G接有負偏壓UG,在G附近形成耗盡層。當負偏壓UG增大時,耗盡層增大,溝道減小,漏極電流ID減小;當負偏壓UG減小時,耗盡層減小,溝道增大,漏極電流ID增大。漏極電流ID受柵極電壓的控製,所以場效應管是電壓控製器件。
[16] 檢測結型場效應管時,萬用表置於“R×1k”擋,用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻。當某兩個管腳間的正、反向電阻相等,均為數kΩ時,則這兩個管腳為漏極D和源極S(可互換),餘下的一個管腳即為柵極G。
[17] 估測結型場效應管的放大能力:萬用表置於“R×100”擋,兩表筆分別接漏極D和源極S,然後用手捏住柵極G(注入人體感應電壓),表針應向左或向右擺動。表針擺動幅度越大說明場效應管的放大能力越大。如果表針不動,說明該管已壞。
[18] 場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。圖示為場效應管源極輸出器,其特點是輸入阻抗Zi很高、輸出阻抗Zo較低,常用於多級放大器的輸入級作阻抗變換。
[19] 場效應管可以用作可變電阻。圖示為錄音機自動電平控製電路,當輸入信號Ui增大導致Uo增大時,由Uo經VD負向整流後形成的柵極偏壓-UG的絕對值也增大,使場效應管VT的等效電阻增大,R1與其的分壓比減小,使進入放大器的信號電壓減小,最終使Uo保持基本不變。
[20] 場效應管可以方便地用作恒流源,如圖所示,如果漏極電流ID因故增大,源極電阻RS上形成的負柵壓也隨之增大,迫使ID回落,反之亦然,使ID保持恒定。恒定電流ID=|UP|/RS,式中,UP為場效應管夾斷電壓。