1.5 三极管及其单元电路
1.5.1 三极管的识别
(1)三极管的划分种类
三极管的划分种类很多,表1-7所示为三极管的种类。
表1-7 三极管的划分种类
(2)三极管的封装形式
目前应用最多的是塑料封装的三极管,其次是金属封装的三极管。表1-8所示为几种常见的三极管。
表1-8 常见的三极管
(3)三极管的引脚分布
不同封装的三极管,其引脚分布的规律不同。图1-73给出的是一些塑料封装三极管的引脚分布,供识别时参考。
图1-73 塑料封装三极管引脚分布规律示意图
图1-74给出的是金属封装三极管引脚分布规律示意图。
图1-74 金属封装三极管引脚分布规律示意图
(4)三极管外形特征和电路符号解说
目前用得较多的是塑料封装三极管,其次为金属封装三极管,如图1-75所示。关于三极管的外形特征主要说明以下几点。
图1-75 三极管外形特征
①一般三极管有三个引脚,每个引脚之间不可互相代替。不同封装类型的三极管其引脚分布规律也不同。
②一些金属封装功率放大管只有两个引脚,它的外壳作为第三个引脚(集电极)。有的金属封装高频放大管是四个引脚,第四个引脚接外壳,这一引脚不参与三极管的内部工作。如果是对管,外壳内部有两个独立的三极管,有6个引脚。
③功率三极管的外壳上需要附加散热片。
(5)三极管的电路符号解说
三极管的电路符号解说如表1-9所示。
表1-9 三极管的电路符号解说
(6)三极管的电路符号
三极管新旧电路符号对比如表1-10所示。
表1-10 三极管新旧电路符号对比
1.5.2 三极管电流分配解说
三极管具有电流放大作用,掌握三极管的工作原理,最主要的是掌握各电极的电流之间的关系。
(1)三极管结构解说
三极管的基本结构由两个PN结构成,其组成形式有NPN和PNP两种,如表1-11所示。
表1-11 三极管结构解说
(2)三极管各电极电流之间关系解说
三极管各电极电流之间关系是由其内部载流子运动规律决定的。表1-12所示为三极管各电极电流之间关系解说。
表1-12 三极管各电极电流之间关系解说
(3)三极管三种工作状态解说
三极管的输出特性曲线可分为三个工作区,也就是说三极管有三种工作状态,即截止状态、放大状态和饱和状态。表1-13所示为三极管的三种工作状态解说。
表1-13 三极管的三种工作状态
三极管的三种工作状态电路示意图见表1-14。
表1-14 三极管的三种工作状态电路示意图
1.5.3 三极管单元电路
(1)放大电路
三极管的主要作用是电流放大,以共发射极放大电路为例,如图1-76所示。图中,UCC>UBB,保证三极管处于放大状态。当基极电压有一个微小变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC将会有一个很大的变化。基极电流IB越大,集电极电流IC也越大;反之,基极电流IB越小,集电极电流IC也越小,即基极电流控制集电极电流的变化,如表1-15所示。集电极电流IC的变化比基极电流IB的变化大很多,这就是三极管的电流放大作用。
图1-76 共发射极放大电路
IC的变化量与IB的变化量之比叫作三极管的放大倍数β,β=ΔIC/ΔIB。三极管的放大倍数β一般在几十到几百。
表1-15 三极管电流测量数据
(2)开关电路
工作在开关状态下的三极管处于饱和(导通)和截止两种状态。三极管截止时,E、B、C三个极互为开路,如图1-77(a)所示。三极管工作在饱和状态时,其等效电路如图1-77(b)所示。
图1-77 三极管的开关等效电路
图1-78所示电路为三极管非门电路,当开关S拨至位置“2”时,A端电压为0V,三极管VT截止,E点电压为5V,Y端输出电压为5V。当S拨至位置“1”时,A端电压为5V时,三极管VT饱和导通,E点电压低于0.7V,Y端输出电压也低于0.7V。
图1-78 三极管非门电路