三极管开关电路在电子电路中的优化应用技巧

（一）NPN型三极管开关电路

三极管在基极电流控制下，在截止与饱和两种状态下交替变换，就如同一个开关的断开与闭合状态交替变换一样，称为三极管的开关电路。

开关电路的工作原理：当基极B输入一个高电位控制信号时，三极管VT进入饱和导通状态，集电极C 与发射极E 之间的电势差几乎为零，相当于CE 之间闭合，如图5-3-4（a）所示。当基极B高电位控制信号消失后，三极管VT进入截止状态，集电极C与发射极E之间几乎没有电流流过，相当于CE之间断开，如图5-3-4（b）所示。利用三极管的这种特性，就构成了三极管的开关电路。图5-3-4中，Rb是基极限流电阻，防止基极电流过大。Rc是集电极电阻，在本电路中是防止三极管导通时电源短路。在实际开关电路中，Rc的位置由被控电子元件取代。

图5-3-4　NPN管的开关状态

如图5-3-5 所示为NPN 型三极管的开关电路：开关电路在工作时，受控制的电子元件一般接在集电极C上，控制信号加在基极B上。当基极B有控制信号到来时，三极管VT处于饱和导通状态，CE之间相当于开关闭合，接在集电极C上的电子元件得电工作；当控制信号与基极B断开时，三极管VT处于截止状态。CE之间相当于开关断开，电子元件的电路被切断失电，恢复初始状态。在汽车电子电路中，功率较小的控制信号经过三极管开关电路，可以控制喷油器、继电器、指示灯等大功率器件的工作。电阻R 起到限制基极电流的作用，防止因控制信号过大损坏三极管。二极管VD起续流作用，保护三极管免受反向电动势的冲击。

NPN型三极管开关实验电路，如图5-3-6所示。

图5-3-5　NPN型三极管开关电路

图5-3-6　NPN型三极管开关实验电路

（二）PNP型三极管开关电路

PNP型三极管的开关电路与NPN型三极管开关电路的组成和工作原理类似，只不过加在基极B 上的控制信号要低于发射极电位。当基极B 输入一个低电位控制信号时，三极管VT进入饱和导通状态，发射极E与集电极C之间的电势差几乎为零，相当于EC 之间闭合，如图5-3-7（a）所示。当基极B 低电位控制信号撤离后，三极管VT进入截止状态，发射极E 与集电极C 之间几乎没有电流，相当于EC 之间断开，如图5-3-7（b）所示。

图5-3-7　PNP型三极管的开关状态

利用PNP 三极管的这种特性，可以构成PNP 型三极管的开关电路，如图5-3-8 所示。当开关闭合后，发光二极管发光；开关断开后，发光二极管熄灭。

图5-3-8　PNP型三极管的开关实验电路

任务实施

一、任务内容

三极管类型管脚和好坏的判断。

二、作业准备

1.设备：PNP型三极管、NPN型三极管、万用表等若干。

2.场地：电工理实一体化实训室。(www.xing528.com)

3.安全教育。

三、操作步骤

1.分成六个小组，设立组长和副组长。将三极管分到各个小组。

2.目测法判断三极管的管型、管脚极性。

方法：PNP 和NPN 型三极管可以直接从管壳上标注的型号来判别。按照国家标准，三极管型号的第二位字母表示型号，A、C表示为PNP型，B、D表示为NPN型。例如：

3AX、3AD、3CA、3CG等都表示为PNP型三极管；

3BX、3DG、3DD、3DA等都表示为NPN型三极管。

说明：三极管型号中第一位数字3表示三极管，第三位字母表示三极管的功率及频率特性，A表示高频大功率、D表示低频大功率、G表示高频小功率、X表示低频小功率。

此外，国外标准中9011-9018系列的三极管，除了9012为PNP管外，其余的都是NPN管。

还可通过管脚的封装形式来判断，可按如图5-3-9来判断。

图5-3-9　常见的三极管的封装形式

3.用万用表电阻挡判别三极管类型和管脚。利用三极管内部的两个PN结和PN结的单向导电性，用万用表测量能比较准确地判断出三极管的类型和三个极。具体方法如下。

（1）基极的判别，一般情况下基极排列在三个电极中间（金属壳扁平型封装的大功率管除外）。

用指针式万用表黑色表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极。如果测得的电阻都相对比较小，几百至几千欧；再将红黑表笔对换，若测得的电阻都比较大，为几百千欧以上。则这个三极管为NPN型管，最初黑表笔所接的就是基极。

用指针式万用表黑色表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极。如果若测得的电阻都比较大，为几百千欧以上；再将红黑表笔对换，测得的电阻都相对比较小，几百至几千欧。则这个三极管为PNP型管，最初黑表笔所接的就是基极。

（2）基极和发射极的判断。

对于NPN管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另外两个极，同时用手指碰触基极，观察万用表指针的摆动幅度；再将两个表笔和接触的管脚对换，同时手指碰触基极，观察万用表指针的摆动幅度。取指针摆动幅度较大的一次，黑表笔所接的管脚为集电极C，红表笔所接的管脚为发射极E。

对于PNP管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另外两个极，同时用手指碰触基极，观察万用表指针的摆动幅度；再将两个表笔和接触的管脚对换，同时手指碰触基极，观察万用表指针的摆动幅度。取指针摆动幅度较大的一次，黑表笔所接的管脚为集电极E，红表笔所接的管脚为发射极C。

对于小功率的三极管，也可直接将三个管脚插入万用表的hFE插孔（放大倍数测量），如果能测出放大倍数，则插孔旁标注的E、B、C 就是孔内三极管管脚的名称；如果测不出来就换个方向重新插入，直至能测出放大倍数为止。

4.三极管的好坏的检测。在已明确三极管的类型和管脚的情况下，如果用万用表测得三极管PN结间的正向电阻很大，表明三极管已开路；如果测得三极管PN结间的反向电阻很小或者CE极间的电阻接近零，说明三极管已击穿短路。

5.填写实训报告。

案例分析

通过以上任务的学习，我们掌握了三极管的类型判断和管脚判断，也知道三极管具有放大和开关作用。三极管构成的电路在汽车电子电路中的应用相当广泛，主要用于电子调压器、电子点火器以及各种信号报警电路等，包括电子调压器电路、电子点火器电路、汽车蓄电池液位报警电路等。