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三極管

三極管
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三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。

三極管是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

基本介紹

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中文名 ：三極管

外文名： Bipolar Junction Transistor

別名 ：晶體三極管

發明時間 ：1947年

材   料 ：半導體

作用：實現電流放大功能 、控制電路

文字符號：NPN和PNP

發展歷史

1947年12月23日，美國新澤西州墨累山的貝爾實驗室里，3位科學家——巴丁博士、布萊頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做着實驗。他們在導體電路中正在進行用半導體晶體把聲音信號放大的實驗。3位科學家驚奇地發現，在他們發明的器件中通過的一部分微量電流，竟然可以控制另一部分流過的大得多的電流，因而產生了放大效應。這個器件，就是在科技史上具有劃時代意義的成果——晶體管。因它是在聖誕節前夕發明的，而且對人們未來的生活發生如此巨大的影響，所以被稱為「獻給世界的聖誕節禮物」。這3位科學家因此共同榮獲了1956年諾貝爾物理學獎。

新研究發現，在晶體管電子流出端的襯底外，沉積一層對應材料，能形成一個半導體致冷P-N結構，因為N材料的電子能級低，P材料的電子能級高，當電子流過時，需要從襯底吸入熱量，這就為晶體管核心散熱提供一個很好的途徑。因為帶走的熱量會與電流的大小成正比例，業內也稱形象地把這個稱為「電子血液」散熱技術。根據添加新材料的極性位置不同，新的致冷三極管分別叫做N-PNP或NPN-P。

晶體管促進並帶來了「固態革命」，進而推動了全球範圍內的半導體電子工業。作為主要部件，它及時、普遍地首先在通訊工具方面得到應用，並產生了巨大的經濟效益。由於晶體管徹底改變了電子線路的結構，集成電路以及大規模集成電路應運而生，這樣製造像高速電子計算機之類的高精密裝置就變成了現實。

基本結構

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晶體三極管是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，排列方式有PNP和NPN兩種。半導體三極管，也稱為晶體管，它是由三層半導體製成的兩個PN結組成。從三塊半導體上各引出一根導線是晶體管的三個電極，它們分別叫做發射極e，基極b和集電極c。每塊對應的半導體稱為發射區，基區和集電區。

發射區和集電區均為N型半導體，不同的是，發射區比集電區摻入的雜質多，在幾何尺寸上，集電區的面積要遠比發射區的大。而基區在發射區和集電區之間。

發射區和基區之間的PN結叫發射結，集電區和基區之間的PN結叫集電結。基區很薄，而發射區較厚，雜質濃度大，PNP型三極管發射區"發射"的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發射極箭頭向里；NPN型三極管發射區"發射"的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發射極箭頭向外。發射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。

產品分類

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1.按材質分: 硅管、鍺管

2.按結構分: NPN 、 PNP

3.按功能分: 開關管、功率管、達林頓管、光敏管等.

4. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

5.按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管

6.按結構工藝分：合金管、平面管

7.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管

產品參數

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1、特徵頻率

當f= fT時，三極管完全失去電流放大功能。如果工作頻率大於fT,電路將不正常工作。fT稱作增益帶寬積，即fT=βfo。若已知當前三極管的工作頻率fo以及高頻電流放大倍數，便可得出特徵頻率fT。隨着工作頻率的升高，放大倍數會下降．fT也可以定義為β=1時的頻率．

2、電壓/電流

用這個參數可以指定該管的電壓電流使用範圍。

3、電流放大倍數hFE

4、集電極發射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時的飽和電壓VCEO。

5、最大允許耗散功率PCM。

管型和管腳判斷

目測法

管型的判別

一般管型是NPN還是PNP應從管殼上標註的型號來辨別。依照部頒標準，三極管型號的第二位（字母），A、C表示PNP管，B、D表示NPN管。

例如：3AX 為PNP型低頻小功率管 3BX 為NPN型低頻小功率管

3CG 為PNP型高頻小功率管 3DG 為NPN型高頻小功率管

3AD 為PNP型低頻大功率管 3DD 為NPN型低頻大功率管

3CA 為PNP型高頻大功率管 3DA 為NPN型高頻大功率管

此外有國際流行的9011 ~ 9018系列高頻小功率管，除9012和9015為PNP管外，其餘均為NPN型管。

用萬用表電阻檔判別

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三極管內部有兩個PN結，可用萬用表電阻檔分辨e、b、c三個極。在型號標註模糊的情況下，也可用此法判別管型。 1、基極的判別

判別管極時應首先確認基極。對於NPN管，用黑表筆接假定的基極，用紅表筆分別接觸另外兩個極，若測得電阻都小，約為幾百歐~幾千歐；而將黑、紅兩表筆對調，測得電阻均較大，在幾百千歐以上，此時黑表筆接的就是基極。PNP管，情況正相反，測量時兩個PN結都正偏的情況下，紅表筆接基極。 實際上，小功率管的基極一般排列在三個管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅表筆接基極，既可測定三極管的兩個PN結是否完好（與二極管PN結的測量方法一樣），又可確認管型。

2、 集電極和發射極的判別

確定基極後，假設餘下管腳之一為集電極c，另一為發射極e，用手指分別捏住c極與b極（即用手指代替基極電阻Rb）。同時，將萬用表兩表筆分別與c、e接觸，若被測管為NPN，則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極（PNP管相反），觀察指針偏轉角度；然後再設另一管腳為c極，重複以上過程，比較兩次測量指針的偏轉角度，大的一次表明IC大，管子處於放大狀態，相應假設的c、e極正確。

元件的作用

晶體三極管具有電流放大作用，其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數，用符號「β」表示。電流放大倍數對於某一隻三極管來說是一個定值，但隨着三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。

工作狀態

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截止狀態

當加在三極管發射結的電壓小於PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當於開關的斷開狀態，我們稱三極管處於截止狀態。

放大狀態

當加在三極管發射結的電壓大於PN結的導通電壓，並處於某一恰當的值時，三極管的發射結正向偏置，集電結反向偏置，這時基極電流對集電極電流起着控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數β=ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態。

三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），並且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關係：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數（β一般遠大於1，例如幾十，幾百）。

如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射 極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大後，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那麼根據電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大後的電壓信號了。

飽和導通

當加在三極管發射結的電壓大於PN結的導通電壓，並當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨着基極電流的增大而增大，而是處於某一定值附近不怎麼變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發射極之間的電壓很小，集電極和發射極之間相當於開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。

根據三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態，因此，電子維修人員在維修過程中，經常要拿多用電錶測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態。

產品命名

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國產三極管的型號命名由五部分組成。

第一部分用數字「3」表示主稱和三極管。

第二部分用字母表示三極管的材料和極性。

第三部分用字母表示三極管的類別。

第四部分用數字表示同一類型產品的序號。

第五部分用字母表示規格號。

國產三極管 命名方式 例：3DD21

一、「3」表示三極管

二、「D」表示材料及導電類型

A： PNP 鍺管、B： NPN 鍺管、C： PNP 硅管、D： NPN 硅管 　　 三、「D」表示性能參數

X： 低頻小功率  、G： 高頻小功率、D： 低頻大功率、A： 高頻大功率、K： 開關管

四、「21」表示產品序號

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