如何判断三极管的好坏及其结构类型和引脚极性

三极管在电子电路中应用广泛，初学入门单片机时，需要学会辨别三级管的好坏，以及在电路中的工作状态，了解三极管最基本的工作原理和应用。

（1）学会用万用表辨别三极管的好坏、结构类型及各引脚的名称。

（2）学会用万用表辨断电路中三极管的工作状态。

任务要求

用万用表辨别三极管的好坏、结构类型和b、e、c三个极。

测试环境

万用表一只，三极管若干。

测试方法

1.三极管好坏的测试

由于三极管内部是由两个PN 结构成的，因此，与二极管类似，也可以用万用表对三极管的电极、好坏做大致的判断。

需要注意的是：无论是基极与集电极之间的正向电阻，还是基极与发射极之间的正向电阻，都为几百欧姆至几千欧姆；而反向电阻则应趋近于无穷大。若测出的正向、反向电阻均很小且相等，则说明此结已经击穿；若测出的电阻均为无穷大，则说明此结已断。

2.三极管的结构、引脚的辨别

（1）确定三极管的基极及结构

判断三极管的基极及结构时，可把三极管等效为两个极管，如图1-35所示。

图1-35　辨别三极管的基极和结构类型的等效电路

将万用表欧姆挡置于 “R×100kΩ”或 “R×1kΩ”的位置（注意万用表红表笔接内置电池负极，黑表笔接内置电池正极）。

先假设三极管的某引脚为 “基极”，并把黑表笔接在假设的基极上，将红表笔先后接到其余两个引脚上测量电阻值。如果两次测得的电阻值都很小（为几百欧姆至几千欧姆），则认为该引脚为基极的假设是正确的，且被测三极管为NPN 型管。

如果两次测得的电阻值都很大（为几千欧姆至几十千欧姆），则关于该引脚为基极的假设也是正确的，但被测三极管为PNP型管；如果两次测得的电阻一大一小，则原来假设的基极是错误的，这时必须重新假设另一引脚为 “基极”，再重复上述测试。最多重复两次就能找出真正的基极。

（2）确定三极管的集电极和发射极

在已知三极管结构和基极的前提下（假设为NPN 型），假定其余的两个引脚中一个是集电极，另一个是发射极，用潮湿的手指把假设的集电极和已知的基极捏起来（但两个金属脚不能相碰），将黑表笔接假定的集电极，红表笔接假定的发射极，读出并记下此电阻值。然后再做相反假设，即把原来假设为集电极的引脚假设为发射极，做同样的测试并记下此电阻值。比较两次的阻值大小，阻值小的一次假设是对的。

若判断的是PNP型晶体管，仍用上述方法，但必须把表笔对调一下。

测试步骤

（1）针对若干个三极管，首先用万用表辨别出好坏。

（2）万用表选择×1kΩ 挡，判断出基极及结构。

（3）在确定基极及结构的前提下，用上面介绍的方法再辨别出引脚e、c。

一、三极管状态的判断

【例1-3】现已测得某电路中几只晶体管3个极的直流电位如表1-4所示，各晶体管b～e间开启电压Uon均为0.5V。

试分别说明各管子的工作状态。

表1-4　三个极的直流电位

解：在电子电路中，可以通过测试晶体管各极的直流电位来判断晶体管的工作状态。对于NPN 型管，当b-e间电压UBE＜Uon时，晶体管截止；当UBE＜Uon且管压降UCE≥UBE（或UC≥UB）时，晶体管处于放大状态；当UBE＞Uon且管压降UCE＜UBE（或UC＜UB）时，晶体管处于饱和状态。硅管的Uon约为0.5V，锗管的Uon约为0.1V。对于PNP型管，读者可自行总结规律。

根据以上规律可知，VT1处于放大状态，因为UBE=0.7V 且UCE=5V、UCE＞UBE。VT2处于饱和状态，因为UBE=0.7V，且UCE=UC-UE=0.4V、UCE＜UBE。VT3处于放大状态，因为UBE=UB-UE=0.7V，且UCE=UC-UE=1.7V、UCE＞UBE。VT4处于截止状态，因为UCE=0V＜Uon。

将分析结果填入表1-5中。

表1-5　工作状态分析结果

二、三极管在电子技术中的应用

半导体三极管是电子电路的核心元器件，应用十分广泛。尽管三极管可以组成运算放大电路、功率放大电路、振荡电路、反相器、数字逻辑电路等多种电路，但按其在电路中起的作用，均可归纳为放大应用和开关应用两大类。

（一）放大应用

在模拟电子电路中，三极管主要工作于放大状态。三极管的放大应用就是利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值。利用三极管的电流放大作用，可以得到各种形式的电子电路。

（二）开关应用

与二极管的正偏导通、反偏截止相似，三极管也可以工作在开关状态，是基本的开关器件之一，主要应用于数字电路。开关状态的三极管工作于截止区或饱和区，分别相当于断开或闭合的开关，而放大区只是出现在三极管饱和与截止的相互转换过程中，是个瞬间的过渡过程。

图1-36（a）所示为控制发光二极管LED 的开关电路。在图1-36（a）中，当输入电压uI为高电平UIH时，晶体管工作在饱和状态，C、E间等效为开关闭合，LED 导通发光，如图1-36（b）所示；当输入uI为低电平0V 时，晶体管截止，C、E 间等效为开关断开，LED 不能导通发光，如图1-36（c）所示。可见，晶体管起到一个开关作用，是一个受基极输入电压控制的电子开关，用以驱动发光二极管LED 的亮与不亮。那么为什么不直接加到LED 上来驱动呢？ 这是因为点亮LED 需要一定的驱动电流，典型值约为10mA，当信号源驱动电流能力不够时，利用晶体管IC＞IB的电流放大作用，便可提高信号源的驱动灵敏度。

图1-36　三极管控制LED开关电路

【例1-4】在图1-37（a）所示的晶体管开关电路中，已知晶体管β=50，输入电压为一方波，如图1-37（b）所示，试对应uI画出输出电压uO的波形。

解：当uI=0V 时，晶体管发射结零偏而截止，iC≈0，故uI=5V；当uI=3.6V时，晶体管发射结正偏导通，由图1-37可求得晶体管的基极电流为

若晶体管工作在饱和导通状态，并设管子的饱和压降UCES=0.3V，则由此求得晶体管集电极饱和电流ICS为

由此可得，晶体管临界基极电流（即晶体管饱和所需最小基极电流）IBS为

由于iB＞IBS，因此晶体管处于饱和导通状态，输出电压uO=UCES=0.3V。

根据上述分析结果，可画出输出电压uO的波形，如图1-37（c）所示.由于输出电压uO与输入电压uI反相，因此该电路称为反相器，又称为非门电路。

图1-37　三极管开关电路

通过学习本项目内容，读者应重点理解和掌握以下知识。

（1）半导体是导电能力介于导体与绝缘体之间的一种材料，常温下导电能力较差，但掺入杂质、受热和光照射后，导电性能明显发生变化，即具有杂敏性、热敏性和光敏性。

（2）N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素的杂质，自由电子是多子，空穴是少子；P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素的杂质，空穴是多子，自由电子是少子。

（3）P型半导体与N 型半导体有机结合形成PN 结，二极管的基本结构就是PN 结。

（4）二极管的重要特性即PN 结的重要特性——单向导电性。单向导电性是指PN结加正向电压，PN 结导通；PN 结加反向电压，PN 结截止。

（5）理想二极管是指当二极管加正向电压时，就相当于开关闭合；当二极管加反向电压时，就相当于开关断开。

（6）二极管的主要参数有最大整流电流、反向击穿电压UO、反向饱和电流结电容与最高工作频率fM。

（7）晶体三极管有NPN 型和PNP 型两种结构。不论哪一种结构，三极管要处于放大状态，必须满足发射结正偏，集电结反偏。对应各极电位关系对于NPN 型为VC＞VB＞VE，对于PNP型为VE＞VB＞VC。

（8）三极管的伏安特性分为输入特性和输出特性。输入特性是指uBE与iB的关系，从特性曲线来看，相当于PN 结的正向导通特性；输出特性是指以IB为定值时，iC与uCE之间的关系，输出特性曲线可分为3个区，即截止区、放大区、饱和区。

（9）三极管正常工作时，其工作参数不能超过极限值，即iC不能超过ICM、uCE不能超过U（BR）CEO、PC不能超过PCM。

一、填空题

1.二极管反向击穿分为电击穿和热击穿两种情况，其中______是可逆的，而______会损坏二极管。

2.在PN 结形成过程中，载流子扩散运动是_________作用下产生的，漂移运动是_________作用下产生的。

3.在本征半导体中掺入________价元素得N 型半导体，掺入_________价元素得P型半导体。

4.半导体中有_________和_________两种载流子参与导电，其中_________带正电，而________带负电。(www.xing528.com)

5.本征半导体掺入微量的五价元素，则形成________型半导体，其多子为_________，少子为_________。

6.纯净的具有晶体结构的半导体称为_________，采用一定的工艺掺杂后的半导体称为_________。

7.PN 结正偏是指P区电位________N 区电位。

8.PN 结在_________时导通，_________时截止，这种特性称为_________。

9.PN 结的内电场对载流子的扩散运动起_________作用，对漂移运动起_________作用。

10.二极管P区接电位_________端，N 区接电位_________端，称为正向偏置，二极管导通；反之，称为反向偏置，二极管截止，所以二极管具有_________性。

11.温度升高时，由于二极管内部少数载流子浓度________，因此少子漂移而形成的反向电流_________，二极管反向伏安特性曲线_________移。

12.二极管按PN 结面积大小的不同分为点接触型和面接触型，_________型二极管适用于高频、小电流的场合，________型二极管适用于低频、大电流的场合。

13.温度升高时，二极管的导通电压_________，反向饱和电流_________。

14.硅管的导通电压比锗管的_________，反向饱和电流比锗管的_________。

15.三极管工作在放大区时，发射结为_________偏置，集电结为_________偏置。

16.三极管电流放大系数β反映了放大电路中________极电流对________极电流的控制能力。

17.双极型半导体三极管按结构可分为________型和________型两种，它们的符号分别是_________和_________。

18.某处于放大状态的三极管，测得3个电极的对地电位为U1=-9V、U2=-6V、U3=-6.2V，则电极________为基极，________为集电极，________为发射极，为________型管。

图1-38　三极管3个电极的电流

20.硅三极管3个电极的电压如图1-39所示，则此三极管工作于_________状态。

图1-39　三极管3个电极的电压

21.当温度升高时，三极管的参数β 会_________，ICBO会_________，导通电压会________。

22.工作在放大区的一个三极管，如果基极电流从10μA 变化到22μA 时，集电极电流从1mA 变为2.1mA，则该三极管的β约为________；α约为________。

23.某三极管的极限参数ICM=20mA、PCM=100mW、U（BR）CEO=20V。当工作电压UCE=10V 时，工作电流IC不得超过_________mA；当工作电压UCE=1V 时，IC不得超过_________mA；当工作电流IC=2mA 时，UCE不得超过_________V。

二、计算分析题

1.二极管电路如图1-40所示。判断图1-40中二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压UO。设二极管的导通压降为0.7V。

图1-40　题1二极管电路

2.二极管电路如图1-41所示，判断图1-41中二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压UO。设二极管的导通压降为0.7V。

图1-41　题2二极管电路

3.二极管双向限幅电路如图1-42所示，设ui=10sinωtV，二极管为理想器件，试画出输出ui和uo的波形。

图1-42　二极管双向限幅电路

4.电路如图1-43所示，试估算流过二极管的电流和A 点的电位。设二极管的正向压降为0.7V。

图1-43　题4电路图

5.电路如图1-44所示，试估算流过二极管的电流和A 点的电位。设二极管的正向压降为0.7V。

图1-44　题5电路图

6.电路如图1-45（a）所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图1-45（b）所示，设二极管导通电压可忽略。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。

图1-45　题6电路图

7.电路如图1-46所示，二极管导通电压UD=0.7V，常温下UT≈26mV，电容C对交流信号可视为短路；ui为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流有效值是多少？

图1-46　题7电路图

8.稳压电路如图1-47所示。已知稳压管的稳定电压UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA，最大功耗PZM=150mW。试求稳压管正常工作时电阻R 的取值范围。

图1-47　稳压电路