三极管的封装知识

1.三极管的基本知识

晶体三极管又称双极型三极管,它是利用是有电子和空穴两种载流子的运动而工作的,简称三极管。三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量,但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流控制大电流放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。

三极管内部结构

半导体二极管内部只有一个pn结,若在半导体二极管p型半导体的旁边,再加上一块n型半导体如图5-1(a)所示。由图5-1(a)可见,这种结构的器件内部有两个pn结,且n型半导体和p型半导体交错排列形成三个区,分别称为发射区,基区和集电区。从三个区引出的引脚分别称为发射极,基极和集电极,用符号e、b、c来表示。处在发射区和基区交界处的pn结称为发射结;处在基区和集电区交界处的pn结称为集电结。具有这种结构特性的器件称为三极管。

三极管通常也称双极型晶体管(bjt),简称晶体管或三极管。三极管在电路中常用字母t来表示。因三极管内部的两个pn结互相影响,使三极管呈现出单个pn结所没有的电流放大的功能,开拓了pn结应用的新领域,促进了电子技术的发展。

因图5-1(a)所示三极管的三个区分别由npn型半导体材料组成,所以,这种结构的三极管称为npn型三极管,图5-1(b)是npn型三极管的符号,符号中箭头的指向表示发射结处在正向偏置时电流的流向。

根据同样的原理,也可以组成pnp型三极管,图5-2(a)、(b)分别为pnp型三极管的内部结构和符号。

由图5-1和图5-2可见,两种类型三极管符号的差别仅在发射结箭头的方向上,理解箭头的指向是代表发射结处在正向偏置时电流的流向,有利于记忆npn和pnp型三极管的符号,同时还可根据箭头的方向来判别三极管的类型。

例如,当大家看到“ ”符号时,因为该符号的箭头是由基极指向发射极的,说明当发射结处在正向偏置时,电流是由基极流向发射极。根据前面所讨论的内容已知,当pn结处在正向偏置时,电流是由p型半导体流向n型半导体,由此可得,该三极管的基区是p型半导体,其它的两个区都是n型半导体,所以该三极管为npn型三极管。

三极管的结构

三极管的几种常见外形,其共同特征就是具有三个电极,这就是“三极管”简称的来历。 通俗来讲,三极管内部为由P型半导体和N型半导体组成的三层结构,根据分层次序分为NPN型和PNP型两大类。NPN(一般为硅管)和PNP (一般为锗管) 上述三层结构即为三极管的三个区, 中间比较薄的一层为基区,另外两层同为N型或P型,其中尺寸相对较小、多数载流子浓度相对较高的一层为发射区,另一层则为集电区。三极管的这种内部结构特点,是三极管能够起放大作用的内部条件。 三个区各自引出三个电极,分别为基极(b) 、发射极(e)和集电极(c)。 三层结构可以形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。三极管符号中的箭头方向就是表示发射结的方向。三极管内部结构中有两个具有单向导电性的PN结,因此当然可以用作开关元件,但同时三极管还是一个放大元件,正是它的出现促使了电子技术的飞跃发展。2 三极管的电流放大作用

直流电压源Vcc应大于Vbb,从而使电路满足放大的外部条件:发射结正向偏置,集电极反向偏置。改变可调电阻Rb,基极电流IB,集电极电流Ic 和发射极电流IE都会发生变化,由测量结果可以得出以下结论:

(1) IE = IB + IC ( 符合克希荷夫电流定理)

(2) IC ≈ IB *? ( ?称为电流放大系数,可表征三极管的电流放大能力)

(3)△ IC ≈ △ IB *?

由上可见,三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。

2.急求三极管的相关基础知识

晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,如图从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。 发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。

基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区”发射”的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区”发射”的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。

发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。

三极管的封装形式和管脚识别 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类,引脚的排列方式具有一定的规律,如图对于小功率金属封装三极管,按图示底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为e b c;对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为e b c。目前,国内各种类型的晶体三极管有许多种,管脚的排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列的三极管,必须进行测量确定各管脚正确的位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。

晶体三极管的电流放大作用 晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。

我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

晶体三极管的三种工作状态 截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。 放大状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb,这时三极管处放大状态。

饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从而判别三极管的工作情况和工作状态。 使用万用电表检测三极管 三极管基极的判别:根据三极管的结构示意图,我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极,因此,在判别三极管的基极时,只要找出两个PN结的公共极,即为三极管的基极。

具体方法是将多用电表调至电阻挡的R*1k挡,先用红表笔放在三极管的一只脚上,用黑表笔去碰三极管的另两只脚,如果两次全通,则红表笔所放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到,则红表笔换到三极管的另一个脚,再测两次;如还没找到,则红表笔再换一下,再测两次。

如果还没找到,则改用黑表笔放在三极管的一个脚上,用红表笔去测两次看是否全通,若一次没成功再换。这样最多没量12次,总可以找到基极。

三极管类型的判别: 三极管只有两种类型,即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。

当用多用电表R*1k挡时,黑表笔代表电源正极,如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管的基极为P型材料,三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为N型材料,三极管即为PNP型。

硅管、锗管的判别 硅管和锗管在特性上有很大不同,使用时应加以区别。我们知道,硅管和锗管的PN结正向电阻是不一样的,即硅管的正向电阻大,锗管的小。

利用这一特性就可以用万用表来判别一只晶体管是硅管还是锗管。 判别方法如下: 将万用表拨到R*100挡或R*1K挡。

测量二极管时,万用表的正端接二极管的负极,负端接二极管的正极;测量NPN型的三极管时,万用表的负端接基极,正端接集电极或发射极;测量PNP型的三极管时,万用表的正端接基极,负端接集电极或发射极。 按上述方法接好后,如果万用表的表针指示在表盘的右端或靠近满刻度的位置上(即阻值较小),那么所测的管子是锗管;如果万用表的表针在表盘的中间或偏右一点的位置上(即阻值较大),那么所测的管子是硅管。

高频管和低频管的判别 高频管和低频管因其特性和用途不同而一般不能互相代用。 判别方法为: 首先用万用表测量三极管发射极的反向电阻,如果是测量PNP型管,。

3.三极管的详细资料

晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。

而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。 对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。 在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)极基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流Ie。

由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得: Ie=Ib+Ic 这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即: β1=Ic/Ib 式中:β1–称为直流放大倍数, 集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为: β= △Ic/△Ib 式中β–称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。 三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。

[编辑本段] 三极管的分类: a.按材质分: 硅管、锗管 b.按结构分: NPN 、PNP c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等. d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管 e.按工作频率分:低频管、高频管、超频管 f.按结构工艺分:合金管、平面管 [编辑本段] 三极管的主要参数 a. 特征频率fT :当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于fT,电路将不正常工作. b. 工作电压/电流 用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围. c. hFE 电流放大倍数. d. VCEO 集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压. e. PCM 最大允许耗散功率. f. 封装形式 指定该管的外观形状,如果其它参数都正确,封装不同将导致组件无法在电路板上实现. [编辑本段] 判断基极和三极管的类型 三极管的脚位判断,三极管的脚位有两种封装排列形式,如右图: 三极管是一种结型电阻器件,它的三个引脚都有明显的电阻数据,测试时(以数字万用表为例,红笔+,黒笔-)我们将测试档位切换至 二极管档 (蜂鸣档)标志符号如右图: 正常的NPN结构三极管的基极(B)对集电极(C)、发射极(E)的正向电阻是430Ω-680Ω(根据型号的不同,放大倍数的差异,这个值有所不同)反向电阻无穷大;正常的PNP 结构的三极管的基极(B)对集电极(C)、发射极(E)的反向电阻是430Ω-680Ω,正向电阻无穷大。集电极C对发射极E在不加偏流的情况下,电阻为无穷大。

基极对集电极的测试电阻约等于基极对发射极的测试电阻,通常情况下,基极对集电极的测试电阻要比基极对发射极的测试电阻小5-100Ω左右(大功率管比较明显),如果超出这个值,这个元件的性能已经变坏,请不要再使用。如果误使用于电路中可能会导致整个或部分电路的工作点变坏,这个元件也可能不久就会损坏,大功率电路和高频电路对这种劣质元件反应比较明显。

尽管封装结构不同,但与同参数的其它型号的管子功能和性能是一样的,不同的封装结构只是应用于电路设计中特定的使用场合的需要。 要注意有些厂家生产一些不规范元件,例如C945正常的脚位是BCE,但有的厂家出的此元件脚位排列却是EBC,这会造成那些粗心的工作人员将新元件在未检测的情况下装入电路,导致电路不能工作,严重时烧毁相关联的元器件,比如电视机上用的开关电源。

在我们常用的万用表中,测试三极管的脚位排列图: 先假设三极管的某极为“基极”,将黑表笔接在假设基极上,再将红表笔依次接到其余两个电极上,若两次测得的电阻都大(约几K到几十K),或者都小(几百至几K),对换表笔重复上述测量,若测得两个阻值相反(都很小或都很大),则可确定假设的基极是正确的,否则另假设一极为“基极”,重复上述测试,以确定基极. 当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔笔接其它两极若测得电阻值都很少,则该三极管为NPN,反之为PNP. 判断集电极C和发射极E,以NPN为例: 把黑表笔接至假设的集电极C,红表笔接到假设的发射极E,并用手捏住B和C极,读出表头所示C,E电阻值,然后将红,黑表笔反接重测.若第一次电阻比第二次小,说明原假设成立. 体三极管的结构和类型 晶体三极管,是半导体基。

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