三極管的基本結構

1

硅管與鍺管的區分方法

①看型號： 9011/9013/9014/9016/9018/8050是硅管NPN型

9012/9015/8550是鍺管PNP型

②讓該管工作在 放大狀態 ，測Ube電壓（基極與發射極的電壓），如果 電壓Ube=0.2~0.3V （歐姆檔指針偏轉了4/5）則是鍺管，如果 Ube=0.6~0.7V （歐姆檔指針偏轉了1/2--3/5）則是硅管。

2

TTL與CMOS的區分方法

三極管從結構上分為 雙極型晶體管 （BJT、電流控制）與 場效應型三極管 （FET，電壓控制器件）。

不加特殊說明，電路里通常指 前者 （電流控制）。而后者如MOS管（電壓控制），可類比NPN理解，它也有三個級：源極S（發射極）、漏極D（集電極）、柵極G（基級）。

區別TTL和CMOS：

由晶體管構成的集成電路為TTL：電源電壓5V，多余的輸入端可懸空；

由MOS管構成的集成電路為CMOS：電源電壓3V~8V，多余的輸入端不可懸空。

三極管的截止、放大與飽和

1

NPN型類比理解

我們先以NPN硅管為例，為了便于理解，可以類比下面的水管：

水源 （Vcc）從上面（集電極）奔流而來（Ic），中間有一個 水閥 （基級），靠 小水流 （Ib）掀動閥門使水流流到下面（發射極）的水管（Ie）。

①截止狀態

從電流角度： Ib太小 （Ib≈0） ，頂不動閥門，閥門的關閉導致水被困在上面的水管中不能流動 **（Ic=0；Ie=0）** 。

從電壓角度： φb太小導致Ube達不到發射結開啟電壓 （Ube＜0.5V） ； φc=Vcc （上面連接水源，當然有水）； **φe=φ地=0** （下面沒水）。因此 **Uce=φc-φb=Vcc** 。

注：此時集電極反偏，發射極反偏。（可以這樣理解， φp＞φn就是正偏，否則反偏 ）

②放大狀態

從電流角度： Ib增大 ，頂開閥門，水會從上面Ic通過打開的閥門流下，和小電流Ib匯入到下管（發射極）， Ie=Ic+Ib。 這樣就實現小電流（Ib）控制大電流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍數為 β ，即Ic=β Ib。所以：Ie＞Ic＞Ib。

從電壓角度： φb升高→Ube增大（從0.6V到0.7V），因此 φc＞φb＞φe 。此時 Uce≈1/2Vcc 。

注：此時集電極反偏，發射極正偏。

③飽和狀態

從電流角度： Ib繼續增大 ，閥門開到最大，由于管徑的限制，水流趨向于恒定，即Ic會繼續增大到 Vcc/Rc （串聯在集電極的電阻）之后恒定不變。此時，Ic不會再受Ib的控制，Ib的增大已無法影響Ic。

從電壓角度： φb升高到使Ube=0.7V時，三極管相當于導線，使得 Uce=0 。此時，可理解為開關的閉合。因此φb＞φe，φb＞φc。

注：此時集電極正偏，發射極反偏。

2

PNP型類比理解

再以PNP為例，為了便于理解，可以類比下面的水管：

與NPN不同 ，PNP型三極管是從發射極e流入，從基級b和集電極c流出。

①截止狀態

從電流角度： 閥門Ib太小（ Ib≈0 ）打不開閥門，從而造成水被堵在發射極下不來（ **Ie=0，Ic=0** ）

從電壓角度： φb太大 接近Vcc ，導致Ueb達不到發射結開啟電壓（ Ueb=φe-φb＜0.5V ）； φe=Vcc （上面連接水源，當然有水）； **φc=φ地=0** （下面沒水）。因此 **Uec=φe-φc=Vcc** 。

注：此時集電極反偏，發射極反偏。

②放大狀態

從電流角度： Ib增大 ，頂開閥門，水會從上面Ie通過打開的閥門流下，分流為小電流Ib和集電極電流Ic，即 Ie=Ib+Ic 。這樣就實現基級（Ib）控制集電極（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍數為β，即 Ic=β Ib。所以： Ie＞Ic＞Ib 。

從電壓角度： φb降低→ Ueb升高 （從0.6V到0.7V），因此 φe＞φb＞φc 。此時 Uce≈1/3Vcc~2/3Vcc 。

注：此時集電極反偏，發射極正偏。

③飽和狀態

從電流角度： Ib繼續增大 ，閥門開到最大，由于管徑的限制，水流趨向于恒定，即Ic會繼續增大到 Vcc/Rc （串聯在集電極的電阻）之后恒定不變。此時，Ic不會再受Ib的控制，Ib的增大已無法影響Ic。

從電壓角度： φb降低到使Ueb達到0.7V時，三極管相當于導線，使得 Uec=0 。此時，可理解為開關的閉合。因此φb＜φe，φb＜φc。

注：此時集電極正偏，發射極反偏。

3

歸納總結

結合上述可得：

4

例題分析

例1： 在電路中測得硅材料三極管的三個電極的電位如下圖所示，處于飽和狀態的有：

分析： 對于NPN的飽和狀態，有φb＞φe，φb＞φ c，Ube=0.7V ，故選D；

對于PNP的飽和狀態，有 φb＜φe，φb＜φc，Ueb=0.7V ，故選B。

例2： 下列各三極管的管型、電流方向及大小均正確的是：

分析： NPN為 2入1出 （集電極、基級入，發射極出），排除A；

PNP為 1入2出 （發射極入，集電極、基級出），排除D；

又三極管的管腳排布依次為 ebc （倒過來cbe），中間永遠是基級b；

對于NPN來說，C項中間腳是基級b，應該是入的，排除C；

故選B。

例3： 如圖所示是小明在電子控制技術實踐課上搭建的電路，經測量V1的Ube=0.7V，Uce=3V。下列關于V1工作狀態的判斷中，正確的是（ ）

A.飽和狀態

B.放大狀態

C.截止狀態

D.條件不足，無法判斷

思路一： Ube=0.7V，Uce=3V，由于NPN型發射極e接地，即 **φe=0** ，故而φb=0.7V，φc=3V。由**φc＞φb＞φe**可知其為放大狀態。

思路二： 已知Ube=0.7V，Uce=3V，從而Uce≈1/2Vcc，Ube∈[0.6V,0.7V]，可知其為放大狀態。

故選B。

例4：

分析： A、設電阻R1左端電位為φa，右端電位為φb（即V1基級電位）；因為V1是PNP型三極管，基級應該是“出”（即 電位從φb到φa經過電阻R1形成電壓降 ）。因此當R1阻值變大，導致自右到左的電壓降變大， 定左 ，則右端φb應當增大。故V1高電位更易截止，電熱器不發熱。

BC、繼電器不能正常工作，電熱器不發熱。

D、V2起保護三極管V1的作用（防止繼電器反向自感電動勢對三極管集電極的沖擊），而與電路控制功能無關，故選D。

例5： 小明在測試電路時，發現R4的阻值不符合電路要求，導致J2始終都不能吸合，合理的調整措施是 ▲ （在A..增大R4；B.減小R4中選擇合適的選項，將序號填入“ ▲ ”處）

分析： 此題常見錯誤選A，誤認為電流從R4左端流向右端，自左向右形成電壓降，增大R4可使R4消耗更多電勢，從而使V2基級電位降低。

事實上，由V2是PNP型三極管可知， 基級應該是“出” ，即R4自右向左形成電壓降（此時應 定左 ）。故為了讓R4的右端電勢（即V2基級電位）降低，應當減小R4的分壓，選B。

三、多用電表測三極管

首先要明確，應該使用電表的歐姆檔測電阻，根據 “紅進黑出” 原則（“進、出”是從****電表的角度而言），又因電源在電表內部，得知此時黑表筆卻是高電位，紅表筆為低電位。

1

判斷好壞

基本思想： 對于NPN型，有 ①從中間的P到兩邊的N（P→N）是否都是正偏；②從兩邊的N到中間的P（N→P）是否都是反偏。

若①②都滿足則是好的NPN型；

若①不滿足、②滿足則是斷路問題；

若①滿足、②不滿足則是短路問題。

具體操作： ①歐姆檔R×100或×1k，黑表筆（高電位）接中間基級b，紅表筆（低電位）接另外兩極，是否 阻值都很小 （指針偏轉角度大）；

②紅表筆（低電位）接中間基級b，黑表筆（高電位）接另外兩極， 是否阻值都很大 （指針偏轉角度小）。

PS：各位可以思考一下PNP型的檢驗方法~

2

確定基級

基本思想： 由于三極管（NPN或PNP）的集電極和發射極之間必有一段是 由N到P的（即反偏） ，其本質就是經多次驗證，若某次正接反接都是反偏，則剩下的就是基級。

具體操作： 歐姆檔R×100，紅黑表筆多次正反測量任意兩個管腳，若某次測得 阻值都很大 ，則剩下的那只腳為基級b。

3

確定類型

基本思想： 對于 NPN型 ，從中間的P到兩邊的N （P→N） 都是 正偏 ；否則為PNP。

具體操作： 歐姆檔R×100或×1k，黑表筆（高電位）接中間基級b，紅表筆（低電位）接另外兩極，若 阻值都很小 （指針偏轉角度大）， 即為NPN ；若阻值都很大即為PNP。

思考：若測得阻值一大一小，有哪些可能？

4

例題分析

例6： 判斷D項是否正確：

分析： 9013是NPN型硅管，從集電極c到發射極e必定是 ①從 N （集電極c）經 P （基級b） ② P （基級b）再到 N （發射極e）的過程。圖中給定的是第①個過程—— 反偏 （電阻大），這不足以說明三極管是好的，當然更無法說明它是壞的。

例7： 用R×1k擋測電子元器件，僅測一次，下列結果能證明電子元器件已損壞的是：

分析： A、發光二極管 長腳為正 ，卻接到了電表的紅表筆（歐姆檔狀態下是 低電位 ），二極管反偏截止，電阻很大，即指針幾乎不偏轉，與題圖吻合，說明它是好的；排除A。

B、黑表筆（高電位）進入基級，紅表筆（低電位）出，由題圖知測得阻值很大， 其為反偏 。若此三極管為NPN，則可判斷其斷路；若為PNP，則紅表筆還需要檢測另一個P腳才可下結論；而圖中未告知三極管類型，無法判斷，排除B。

C、電位器（電阻）阻值不可能小到0，由題圖可知，此電阻內部斷路，已損壞，故選C。

D、圖中未告知干簧管狀態，無法確定，排除D。

復合管在門電路中的應用

1

處理方式：等效法

注意：復合管放大倍數β=β1×β2。

2

例題分析

例8： 當水缸內的熱敏電阻（正溫度系數）檢測出水溫 低于下限設定溫度時，加熱絲加熱 ；當熱敏電阻檢測出水溫 高于上限設定溫度時，停止加熱。 則虛框中應是什么邏輯門？

分析： 假設Rt1是下限溫控電阻 ，則Rt2是上限溫控電阻。當溫度在設定范圍內升高時，電熱絲是加熱的，即 J1J2均閉合 ，Rt2處于短路狀態；這樣當溫度超過上限時，Rt2無法起作用，因此假設錯誤。

所以 Rt1應是上限溫控電阻，Rt2是下限溫控電阻 。當溫度在設定范圍內升高時，電熱絲是加熱的，即J1J2均閉合，Rt2處于短路狀態（無所謂）；超過上限，上限溫控電阻 Rt1變大 ，導致Rt1上端電位升高，記為 1 。

把復合管看成 1個PNP三極管 ，要使電熱絲不加熱（繼電器不吸合，三極管截止），該等效三極管的基級應當是 高電位 1 ；

又因為Rt2一直被短路，故記Rt上端電勢為 0 。而0,1要出1的話，只能是或門、與非門。

當溫度降到下限溫度以下時（此時 J1J2均斷開 ），Rt1、Rt2上端都是0，因此此時需要電熱器加熱（繼電器吸合、三極管導通），對于等效PNP三極管來說，基級必須為低電位 0才能導通。而0,0要出0的話，不可能是與非門。

故只能填 或門 。