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三極管性能的簡易測量

  (1) 用萬用表電阻檔測ICEO和β

  基極開路，萬用表黑表筆接NPN管的集電極c、紅表筆接發射極e(PNP管相反)，此時c、e間電阻值大則表明ICEO小，電阻值小則表明ICEO大。

  用手指代替基極電阻Rb，用上法測c、e間電阻，若阻值比基極開路時小得多則表明 β值大。

  (2) 用萬用表hFE檔測β

  有的萬用表有hFE檔，按表上規定的極型插入三極管即可測得電流放大系數β，若β很小或為零，表明三極管己損壞，可用電阻檔分別測兩個PN結，確認是否有擊穿或斷路。

  4．半導體三極管的選用

  選用晶體管一要符合設備及電路的要求，二要符合節約的原則。根據用途的不同，一般應考慮以下幾個因素：工作頻率、集電極電流、耗散功率、電流放大系數、反向擊穿電壓、穩定性及飽和壓降等。這些因素又具有相互制約的關系，在選管時應抓住主要矛盾，兼顧次要因素。

  低頻管的特征頻率fT一般在2.5MHz以下，而高頻管的fT都從幾十兆赫到幾百兆赫甚至更高。選管時應使fT為工作頻率的3～10倍。原則上講，高頻管可以代換低頻管，但是高頻管的功率一般都比較小，動態范圍窄，在代換時應注意功率條件。

  一般希望β選大一些，但也不是越大越好。β太高了容易引起自激振蕩，何況一般β高的管子工作多不穩定，受溫度影響大。通常β多選40～100之間，但低噪聲高β值的管子(如1815、9011~9015等)，β值達數百時溫度穩定性仍較好。另外，對整個電路來說還應該從各級的配合來選擇β。例如前級用β高的，后級就可以用β較低的管子；反之，前級用β較低的，后級就可以用β較高的管子。  

  集電極-發射極反向擊穿電壓UCEO應選得大于電源電壓。穿透電流越小，對溫度的穩定性越好。普通硅管的穩定性比鍺管好得多，但普通硅管的飽和壓降較鍺管為大，在某些電路中會影響電路的性能，應根據電路的具體情況選用，選用晶體管的耗散功率時應根據不同電路的要求留有一定的余量。

  對高頻放大、中頻放大、振蕩器等電路用的晶體管，應選用特征頻率fT高、極間電容較小的晶體管，以保證在高頻情況下仍有較高的功率增益和穩定性。

光敏三極管在原理上類似于晶體管，只是它的集電結為光敏二極管結構。它的等效電路見圖T313。由于基極電流可由光敏二極管提供，故一般沒有基極外引線(有基極外引線的產品便于調整靜態工作點)。

如在光敏三極管集電極c和發射極e之間加電壓，使集電結反偏，則在無光照時，c、e 間只有漏電流ICEO，稱為暗電流，大小約為0.3 μA。有光照時將產生光電流IB，同時IB被“放大”形成集電極電流IC，大小在幾百微安到幾毫安之間。

  光敏三極管的輸出特性和晶體管類似，只是用入射光的照度來代替晶體管輸出特性曲線中的IB。光敏三極管制成達林頓形式時，可獲得很大的輸出電流而能直接驅動某些繼電器。

光敏三極管的缺點是響應速度(約5 ～ 10μs)比光敏二極管(幾百毫微秒)慢，轉換線性差，在低照度或高照度時，光電流放大系數  值變小。

  使用光敏三極管時，除了管子實際運行時的電參數不能超限外，還應考慮入射光的強度是否恰當，其光譜范圍是否合適。過強的入射光將使管芯的溫度上升，影響工作的穩定性，不合光譜的入射光，將得不到所希望的光電流。例如：硅光敏三極管的光譜響應范圍為0.4 ～ 1.1 μm波長的光波，若用熒光燈作光源，結果就很不理想。

  另外，在實際選用光敏三極管時，應注意按參數要求選擇管型。如要求靈敏度高，可選用達林頓型光敏三極管；如要求響應時間快，對溫度敏感性小，就不選用光敏三極管而選用光敏二極管。探測暗光一定要選擇暗電流小的管子，同時可考慮有基極引出線的光敏三極管，通過偏置取得合適的工作點，提高光電流的放大系數。例如，探測10-3勒克斯的弱光，光敏三極管的暗電流必須小于0.1 nA。

晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

NPN管它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結，而集電區與基區形成的PN結稱為集電結，三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極。當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發射結處于正偏狀態，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于反偏狀態，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

在制造三極管時，有意識地使發射區的多數載流子濃度大于基區的，同時基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含量，這樣，一旦接通電源后，由于由于發射結正偏,，發射區的多數載流子（電子）極基區的多數載流子（控穴）很容易地截越過發射結構互相向反方各擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電流Ie。由于基區很薄，加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補紀念給，從而形成了基極電流Ibo根據電流連續性原理得：Ie=Ib+Ic這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：β1=Ic/Ib式中：β--稱為直流放大倍數，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib式中β--稱為交流電流放大倍數，由于低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉變為電壓放大作用。

晶體三極管 - 主要作用

晶體三極管

三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發射極接地），當基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數β一般在幾十到幾百倍。

三極管在放大信號時，首先要進入導通狀態，即要先建立合適的靜態工作點，也叫建立偏置 ，否則會放大失真。

在三極管的集電極與電源之間接一個電阻，可將電流放大轉換成電壓放大：當基極電壓UB升高時，IB變大，IC也變大，IC 在集電極電阻RC的壓降也越大，所以三極管集電極電壓UC會降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB。

晶體三極管 - 主要參數

晶體三極管

1、直流參數

（1）集電極一基極反向飽和電流Icbo，發射極開路（Ie=0)時，基極和集電極之間加上規定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流，它只與溫度有關，在一定溫度下是個常數，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安，大功率鍺管的Icbo可達數毫安，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級。

（2）集電極一發射極反向電流Iceo(穿透電流）基極開路（Ib=0）時，集電極和發射極之間加上規定反向電壓Vce時的集電極電流。Iceo大約是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)IcbooIcbo和Iceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩定性的重要參數，其值越小，性能越穩定，小功率鍺管的Iceo比硅管大。

（3）發射極---基極反向電流Iebo集電極開路時，在發射極與基極之間加上規定的反向電壓時發射極的電流，它實際上是發射結的反向飽和電流。

（4）直流電流放大系數β1（或hEF）這是指共發射接法，沒有交流信號輸入時，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值，即：β1=Ic/Ib

2、交流參數

（1）交流電流放大系數β（或hfe）這是指共發射極接法，集電極輸出電流的變化量△Ic與基極輸入電流的變化量△Ib之比，即：β=△Ic/△Ib一般晶體管的β大約在10-200之間，如果β太小，電流放大作用差，如果β太大，電流放大作用雖然大，但性能往往不穩定。

（2）共基極交流放大系數α（或hfb）這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是△Ic與發射極電流的變化量△Ie之比，即：α=△Ic/△Ie因為△Ic＜△Ie，故α＜1。高頻三極管的α＞0.90就可以使用α與β之間的關系：α=β/（1+β）β=α/（1-α）≈1/（1-α）

（3）截止頻率fβ、fα當β下降到低頻時0.707倍的頻率，就是共發射極的截止頻率fβ；當α下降到低頻時的0.707倍的頻率，就是共基極的截止頻率fαofβ、fα是表明管子頻率特性的重要參數，它們之間的關系為：fβ≈（1-α）fα

（4）特征頻率fT因為頻率f上升時，β就下降，當β下降到1時，對應的fT是全面地反映晶體管的高頻放大性能的重要參數。

3、極限參數

（1）集電極最大允許電流ICM當集電極電流Ic增加到某一數值，引起β值下降到額定值的2/3或1/2，這時的Ic值稱為ICM。所以當Ic超過ICM時，雖然不致使管子損壞，但β值顯著下降，影響放大質量。

（2）集電極----基極擊穿電壓BVCBO當發射極開路時，集電結的反向擊穿電壓稱為BVEBO。

（3）發射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當集電極開路時，發射結的反向擊穿電壓稱為BVEBO。

（4）集電極-----發射極擊穿電壓BVCEO當基極開路時，加在集電極和發射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce＞BVceo，管子就會被擊穿。

（5）集電極最大允許耗散功率PCM集電流過Ic，溫度要升高，管子因受熱而引起參數的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM。管子實際的耗散功率于集電極直流電壓和電流的乘積，即Pc=Uce×Ic.使用時慶使Pc＜PCM。PCM與散熱條件有關，增加散熱片可提高PCM。

晶體三極管 - 特性曲線

晶體三極管

1、輸入特性其特點是：

1）當Uce在0-2伏范圍內，曲線位置和形狀與Uce有關，但當Uce高于2伏后，曲線Uce基本無關通常輸入特性由兩條曲線（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。

2）當Ube＜UbeR時，Ib≈O稱（0～UbeR)的區段為“死區”當Ube＞UbeR時，Ib隨Ube增加而增加，放大時，三極管工作在較直線的區段。

3）三極管輸入電阻，定義為:rbe=(△Ube/△Ib)Q點，其估算公式為：rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）rb為三極管的基區電阻，對低頻小功率管，rb約為300歐。

2、輸出特性

輸出特性表示Ic隨Uce的變化關系（以Ib為參數），它分為三個區域：截止區、放大區和飽和區。截止區當Ube＜0時，則Ib≈0，發射區沒有電子注入基區，但由于分子的熱運動，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流，常溫時Iceo約為幾微安，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關系是：Icbo=(1+β)Icbo常溫時硅管的Icbo小于1微安，鍺管的Icbo約為10微安，對于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數值增加一倍，而對于硅管溫度每升高8℃，Icbo數值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴重的管，放大區，當晶體三極管發射結處于正偏而集電結于反偏工作時，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區是三極管工作在放大狀態的區域。飽和區當發射結和集電結均處于正偏狀態時，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據三極管發射結和集電結偏置情況，可能判別其工作狀態。