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2.6 晶体三极管

晶体三极管又称半导体三极管(简称三极管),是汽车电子电路中应用最广泛的器件之一。

2.6.1 晶体三极管的作用与外形

晶体三极管在不同的电路中所起的作用是不一样的,通常用于组成信号放大电路、振荡电路、开关电路等。表2-18示出了部分常用晶体三极管的外形。

表2-18 部分常用晶体三极管的外形

2.6.2 普通晶体三极管的类型与电路图形符号

晶体三极管是由两个相距很近的PN结组成的,根据其内部三个区域半导体类型的不同,晶体三极管可分为PNP型和NPN型两大类,属于电流控制型半导体器件。

(1)三极管的类型 晶体三极管根据其功能和用途分类,可分为低噪声放大三极管、低频放大三极管、中频和高频放大三极管、开关三极管、达林顿三极管、高反压三极管、带阻尼二极管的三极管、带电阻器的三极管、光敏三极管等。

(2)三极管的电路图形符号 PNP型和NPN型三极管的电路图形符号见表2-19。图形符号中的发射极通常采用小写字母e表示,集电极采用c表示,基极采用b表示。其中,发射极e的箭头表示发射结加正向电压时的电流方向,NPN型三极管发射极箭头指向管外,PNP型三极管发射极箭头指向管内。表2-19中也列出了其他类型三极管的电路图形符号。

表2-19 晶体三极管电路图形符号

2.6.3 场效应晶体管的类型与电路图形符号

场效应晶体管(FET,Field Effect Transistor),通常简称为场效应管。

(1)场效应管的类型 场效应管主要有结型场效应管与绝缘栅场效应管两大类;根据导电沟道使用的材料不同又分为N沟道与P沟道结型场效应管和N沟道与P沟道绝缘栅场效应管;根据工作方式的不同又分为N沟道与P沟道耗尽型结型场效应管和N沟道与P沟道增强型绝缘栅场效应管、N沟道与P沟道耗尽型绝缘栅场效应管等。

(2)场效应管的电路图形符号 场效应管是一种高输入阻抗的电压控制型半导体器件,在电路中的图形符号见表2-20,文字符号为 “V”或“VF”“VT”,旧标准用“FET”表示。

表2-20 场效应管的电路图形符号

2.6.4 指针式万用表检测晶体三极管

采用指针式万用表对三极管的穿透电流、电流放大系数、热稳定性的判别,可按以下方法进行检测判断。

(1)穿透电流Iceo的检测 将万用表测量范围转换开关置于电阻R×100或R×1k挡,如图2-6(a)所示,测量集电极c与发射极e的反向电阻,该电阻值越大,说明穿透电流Iceo越小,三极管性能越稳定。

(2)电流放大系数β的检测 在进行穿透电流Iceo的检测时,如图2-6(b)所示,如果在基极b与集电极c之间接入100kΩ电阻,集电极c与发射极e之间的反向电阻减小,万用表指针将向右偏转,偏转的角度越大,说明电流放大系数β越大。

(3)热稳定性的检测 在判别穿透电流Iceo的同时,如图2-6(c)所示,用手捏住晶体管,受人体体温的影响,集电极c与发射极e之间的反向电阻将有所减小,若电阻变化不大,则三极管稳定性较好。

图2-6 指针式万用表检测晶体三极管

2.6.5 数字式万用表检测晶体三极管

采用数字式万用表检测判断三极管好坏时,无论三极管功率的大小,都可以采用万用表的“二极管挡”。

(1)硅三极管的检测 对于硅三极管的检测,如图2-7(a)所示,先检测两个PN结的正向导通压降应在0.48~0.7V之间,检测两个PN结的反向电压,应显示“1”(溢出),然后检测发射极e与集电极c之间的正、反向电压,也显示“1”(溢出)。

如果检测的结果符合上述规律,则判断被检测的三极管是好的,否则说明其不良或损坏。

(2)锗三极管的检测 对于锗三极管的检测,如图2-7(b)所示,先检测两个PN结的正向导通压降应在0.1~0.3V之间,检测两个PN结的反向电压,应显示“1”(溢出),然后将红表笔与发射极e相连接,黑表笔与集电极c相连接,显示屏显示3~4位数字(mV),对换表笔测量,则显示“1”(溢出)。

如果检测的结果符合上述规律,则判断被检测的三极管是好的,否则说明其不良或损坏。

图2-7 数字式万用表检测晶体三极管

2.6.6 数字式万用表检测结型场效应管

(1)给电容充电 根据场效应管的工作原理,当栅极加上负压后,UDS会发生变化,所以先准备一个4.7~10μF/10V的电解电容,利用万用表“二极管挡”给电容充电(红正、黑负),等读数至“1”后,停2s待用。

(2)检测方法 将万用表的红表笔接D极,黑表笔接S极,显示UDS<1V。再将充电后的电解电容正极接S极,用电解电容负极触及栅极。这是利用电解电容的电压形成UGS,则万用表指示应会发生变化:UDS增加,甚至出现“1”。由于D、S两极可以互换,所以颠倒表笔,测量结果相同。若接上电解电容后读数无变化,即说明管子已经损坏。