附錄A常用電子元器件簡介A.1半導體三極管A.2場效應(yīng)管

A.1半導體三極管

1.三極管概述半導體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個電極。二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個電極稱為三極管的基極(用字母b表示)，其他的兩個電極稱為集電極(用字母c表示)和發(fā)射極(用字母e表示)?；诓煌慕M合方式，形成了兩種三極管:一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。

三極管的種類很多，并且不同型號各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝。常見的三極管中，有一個箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向，見圖A.1.1。

圖A.1.1三極管

電子制作中常用的三極管有90××系列，包括低頻小功率的硅管9013(NPN)、9012(PNP)，低噪聲管9014(NPN)，高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號一般都標在塑殼上，而外形都一樣，都是TO92標準封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見到3DG6(低頻小功率硅管)、3AX31(低頻小功率鍺管)等，它們的型號也都印在金屬的外殼上。我國生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則，下面進行簡單介紹。

符號的第一部分“3”表示三極管。符號的第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu):A表示PNP型鍺材料;B表示NPN型鍺材料;C表示PNP型硅材料;D表示NPN型硅材料。符

號的第三部分表示功能:U表示光電管;K表示開關(guān)管;X表示低頻小功率管;G表示高頻小功率管;D表示低頻大功率管;A表示高頻大功率管。另外，

3DJ型為場效應(yīng)管，BT打頭的表示半導體特殊元件。

三極管最基本的作用是放大，它可以把微弱的電信號變成具有一定強度的信號，當然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號的能量罷了。三極管有一個

重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個大小是基極電流的β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而

變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管還可以用作電子開關(guān)，配合其他元件還可以構(gòu)成振蕩器。

2.三極管的主要參數(shù)及極性判別

1)常用小功率三極管的主要參數(shù)

常用小功率三極管的主要參數(shù)參見表A.1.1。常用三極管的外觀、型號及符號見圖A.1.2。圖A.1.2低頻小功率三極管

2)三極管電極和管型的判別

(1)目測法。

一般地，管型是NPN還是PNP應(yīng)從管殼上標注的型號來辨別。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，

3BX為NPN型高頻小功率管。

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

常用中小功率三極管有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型。圖A.1.3介紹了三種典型的外形和管極排列方式。圖A.1.3常用三極管管極排列

(2)用數(shù)字萬用表“”擋判別。

三極管內(nèi)部有兩個PN結(jié)，可用萬用表電阻擋分辨e、b、c三個極。在型號標注模糊的情況下，也可用此法判別管型。

用萬用表判斷晶體三極管的類型及三個電極的方法如下:

①顛倒測，找基極。

測試三極管可以用數(shù)字萬用表的擋，萬用表的讀數(shù)就是PN結(jié)的正向壓降。假定我們并不知道被測三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各引腳是什么電極。測試的第一步是判斷哪個引腳是基極，這時任取兩個引腳(如這兩個管腳為1、2)，用萬用表紅黑兩支表筆分別顛倒測量，并觀察萬用表兩次的讀數(shù)。如果1、2之間沒有讀數(shù)，說明引腳3為基極。如果1、2之間有讀數(shù)，接著取1、3兩個引腳，分別顛倒測量，觀察萬用表的讀數(shù)。如果1、3之間也有讀數(shù)，說明引腳1為基極。如果1、2之間有讀數(shù)，

1、3之間沒有讀數(shù)，說明引腳2為基極。圖A.1.4三極管結(jié)構(gòu)圖

②PN結(jié)，定管型。

找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個電極之間PN結(jié)的方向來確定管子的導電類型。將萬用表的紅表筆接觸基極，黑表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，

若萬用表讀數(shù)在0.5~0.7之間，則說明被測三極管為NPN型管;若萬用表沒有讀數(shù)，則說明被測三極管為PNP型。

③發(fā)射極，讀數(shù)大。

找出了基極b，另外兩個電極哪個是集電極c，哪個是發(fā)射極e呢?這時我們可以根據(jù)正向壓降的大小來確定集電極c和發(fā)射極e。正向壓降讀數(shù)大的那個極為發(fā)射極，正向壓降讀數(shù)小的那個極為集電極。

3)判別三極管的好壞

(1)用萬用表“”擋。

測試時用萬用表“”擋位分別測試三極管發(fā)射結(jié)、集電結(jié)的正、反偏是否正常，讀數(shù)正常的三極管是好的，否則三極管已損壞。如果在測量中找不到公共b極，則該三極管也為壞管子。

(2)用萬用表hFE

擋。

有的萬用表有hFE擋，按萬用表上規(guī)定的極型插入三極管即可測得電流放大系數(shù)β，若β很小或為零，表明三極管已損壞，可用電阻擋分別測兩個PN結(jié)，確認是否有擊穿或斷路。

3.半導體三極管的選用

選用晶體管一要符合設(shè)備及電路的要求，二要符合節(jié)約的原則。根據(jù)用途的不同，一般應(yīng)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(shù)、反向擊穿電

壓、穩(wěn)定性及飽和壓降等。這些因素又具有相互制約的關(guān)系，在選管時應(yīng)抓住主要矛盾，兼顧次要因素。

低頻管的特征頻率fr

一般在2.5MHz以下，而高頻管的fT

為從幾十兆赫到幾百兆赫甚至更高。選管時應(yīng)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(tài)范圍窄，在代換時應(yīng)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高的管子工作時大

多不穩(wěn)定，受溫度影響大。通常β多選在40~100之間，但低噪聲高β值的管子(如1815、9011~9015等)其β值達數(shù)百時溫度穩(wěn)定性仍較好。

另外，對整個電路來說，還應(yīng)該從各級的配合來選擇β。例如，前級用β較高的，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(fā)射極反向擊穿電壓UCEO應(yīng)選得大于電源電壓。穿透電流越小，對溫度的穩(wěn)定性越好。普通硅管的穩(wěn)定性比鍺管好得多，但普通硅管的飽和壓降較鍺管大，在某些電路中會影響電路的性能，應(yīng)根據(jù)電路的具體情況選用，選用晶體管的耗散功率時應(yīng)根據(jù)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(yīng)選用特征頻率高、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(wěn)定性。

A.2場效應(yīng)管

場效應(yīng)晶體管的英文名稱為FieldEffectTransistor，縮寫為FET，簡稱場效應(yīng)管。各類場效應(yīng)管根據(jù)其溝道所采用的半導體材料，可分為N型溝道和P型溝道兩種。所謂溝道，就是電流通道。

半導體的場效應(yīng)是指在半導體表面的垂直方向上加一電場時，電子和空穴在表面電場的作用下發(fā)生運動，半導體表面載流子重新分布，因而半導體表面的導電能力受到電場的作用而改變，即改變?yōu)榧与妷旱拇笮『头较颍梢钥刂瓢雽w表面層中多數(shù)載流子的濃度和類型，或控制PN結(jié)空間電荷區(qū)的寬度，這種現(xiàn)象稱為半導體的場效應(yīng)。

場效應(yīng)管屬于電壓控制元件，這一點類似于電子管的三極管，但它的構(gòu)造與工作原理和電子管是截然不同的。與雙極型晶體管相比，場效應(yīng)晶體管具有如下特點:①輸入阻抗高;②輸入功耗小;③溫度穩(wěn)定性好;④信號放大穩(wěn)定性好，信號失真小;⑤由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。

根據(jù)構(gòu)造和工藝的不同，場效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣型兩大類。

1.結(jié)型場效應(yīng)管

圖A.2.1是結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖A.2.2是N型導電溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖A.2.1N溝通結(jié)型場效應(yīng)管圖A.2.2N型導電溝道結(jié)型場效應(yīng)管

在兩個高摻雜的P區(qū)中間，夾著一層低摻雜的N區(qū)(N區(qū)一般做得很薄)，形成了兩個PN結(jié)。在N區(qū)的兩端各做一個歐姆接觸電極，在兩個P區(qū)上也做上歐姆電極，并把這兩個P區(qū)連起來，就構(gòu)成了一個場效應(yīng)管。從N型區(qū)引出的兩個電極分別稱為源極S和漏極D，從兩個P區(qū)引出的電極稱為柵極G，很薄的N區(qū)稱為導電溝道。

2.絕緣柵型場效應(yīng)管

絕緣柵型場效應(yīng)管又分為增強型和耗盡型兩種，我們稱在正常情況下導通的為耗盡型場效應(yīng)管，在正常情況下斷開的為增強型效應(yīng)管。增強型場效應(yīng)管的特點是:當UGS

=0

時漏極電流ID

=0，只有當UGS

增加到某一個值時才開始導通，有漏極電流產(chǎn)生。開始出現(xiàn)漏極電流時的柵源電壓UGS