電工電子基礎(chǔ)之元件篇：三極管的種類(lèi)和好壞判斷
我們開(kāi)設(shè)這個(gè)專(zhuān)欄名字叫電工電子，把電工放在前面，為什么呢，就是因?yàn)檫@個(gè)欄目的初衷是要做電工用的電子知識(shí)，而不是電子專(zhuān)業(yè)用的電子知識(shí)，這個(gè)是有區(qū)別的，電工用到的電子相對(duì)簡(jiǎn)單得多，元件也就那么多。如果要講電子專(zhuān)業(yè)的東西，那可就多了去了，我也沒(méi)那個(gè)能力。
上一篇文章做的是二極管，那個(gè)是從網(wǎng)上抄了很多內(nèi)容，兩個(gè)腳的零件要簡(jiǎn)單得多?？梢哉f(shuō)三極管是入門(mén)電子的一個(gè)坎，搞懂了三極管也就基本搞懂了弱電電子。妙工科技總結(jié)：測(cè)量三極管好壞，最好用指針萬(wàn)用表，100歐檔，三極管三個(gè)腳正反向共測(cè)量6次，其中只有基極到發(fā)射極和基極到集電極這兩次是正向?qū)?，其?次是反向不導(dǎo)通，指針一點(diǎn)都不動(dòng)，正向那兩次指針沒(méi)有偏到底，就這么記，準(zhǔn)得很。
三極管，也稱(chēng)為雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT），具有電流放大作用。它由三個(gè)半導(dǎo)體層區(qū)域構(gòu)成，分別是發(fā)射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector），簡(jiǎn)稱(chēng)BCE，三極管之所以是入門(mén)的坎，還因?yàn)樗諴NP型和NPN型，我們?cè)诮虒W(xué)的時(shí)候不教學(xué)員如何記這兩種符號(hào)對(duì)應(yīng)極性，只告訴學(xué)員必須記住，記牢，不管你用什么方法，因?yàn)檫@個(gè)記的方法很多，刻意講反而容易混亂。
三極管的外觀特別多，八九十年代國(guó)產(chǎn)管子有做過(guò)圓形的三極管，其余幾乎都是直棱的，和三極管造型相同的三個(gè)腳的管子還有場(chǎng)效應(yīng)管MOS管、可控硅、IGBT單管，也并不是所有三極管都長(zhǎng)三個(gè)腳，有長(zhǎng)四個(gè)腳的，其中多一個(gè)腳接散熱外殼或者不用，這比較少見(jiàn)。還有三極管組合達(dá)林頓管，這個(gè)事情要搞得很透徹那就不算入門(mén)級(jí)知識(shí)了，那得算中級(jí)電子知識(shí)，得有一定的電子基礎(chǔ)才行。下圖主要集合各種形形色色的三極管造型。
三極管據(jù)材質(zhì)劃分有兩種，分別是硅管和鍺管。硅三極管：大多數(shù)常見(jiàn)的晶體管都是硅三極管。硅材料與鍺材料對(duì)比，熱穩(wěn)定性能好和噪聲低。鍺三極管：早期晶體管中鍺三極管應(yīng)用較多。鍺材料與硅材料對(duì)比，具有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)通電壓低。這個(gè)問(wèn)題從維修的角度一般不去記它，維修更換三極管一般都是原型號(hào)替換，如果要替代，自然會(huì)去查參數(shù)。
三極管按照功率分小功率三極管、中功率三極管和大功率三極管。小功率三極管：主要用于小信號(hào)放大、開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)電路，如音頻放大器、射頻放大器、邏輯門(mén)等。中功率三極管：適用于電源開(kāi)關(guān)、電機(jī)控制、音頻功率放大器等。大功率三極管：適用于功率放大器、交流驅(qū)動(dòng)器、電源開(kāi)關(guān)等。具有更高的最大電流和最大電壓，在幾百毫安甚至幾安的電流和數(shù)百到上千伏特的電壓。
按頻率可分為低頻管、高頻管和超頻管。低頻管適用于較低頻率的放大和開(kāi)關(guān)應(yīng)用；高頻管適用于較高頻率的射頻放大和振蕩應(yīng)用。一般以頻率3MHz作為判定高低頻三極管的依據(jù)。
主要參數(shù)：實(shí)際維修工作中只記兩個(gè)參數(shù)，電流Ic和耐壓Vceo,其他的參數(shù)那么多是設(shè)計(jì)人考慮的，維修不考慮。
下圖為NPN三極管數(shù)據(jù)手冊(cè)截取的參數(shù)表，結(jié)合此表我們說(shuō)明一下三極管的主要參數(shù)。
VCBO：集電極-基極擊穿電壓，發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極間的反向擊穿電壓。
VCEO：集電極-發(fā)射極擊穿電壓，基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。
VEBO：發(fā)射極-基極反向擊穿電壓，集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極與基極間的反向擊穿電壓。
IC：集電極最大允許電流，當(dāng)三極管的電流放大系數(shù)（β值）超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，其性能會(huì)下降，從而影響到電路的性能。下圖為集電極電流與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系：
三極管的工作原理是基于小電流控制大電流的原則，其工作機(jī)制像一個(gè)可控制的閥門(mén)。根據(jù)不同的工作狀態(tài)和連接方式，三極管主要可以分為三種類(lèi)型：共基極（CB）、共集電極（CC）和共發(fā)射極（CE）。共基極（CB）：基極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。共集電極（CC）：集電極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。共發(fā)射極（CE）：發(fā)射極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。
三極管的3種工作狀態(tài)
三極管有三種狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和飽和狀態(tài)。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于電工來(lái)講就是一個(gè)超級(jí)難的事情，因?yàn)橐莆杖龢O管的三種狀態(tài)并且搞懂，必須要有大量的實(shí)踐或者實(shí)操維修，才好理解透徹，包括很多老一輩基礎(chǔ)較差的家電維修師傅，修過(guò)無(wú)數(shù)的電路板后也未必能把這個(gè)問(wèn)題講明白，而電工工作往往沒(méi)有這個(gè)條件去實(shí)踐。對(duì)于這三個(gè)狀態(tài)的理解可以先學(xué)習(xí)電子管的原理，更有助于理解。我們可以把三極管想象成一個(gè)水龍頭。
①截止?fàn)顟B(tài)。首先，當(dāng)我們沒(méi)有對(duì)水龍頭施加任何外力時(shí)，水龍頭是關(guān)閉的，水流無(wú)法通過(guò)，這時(shí)的狀態(tài)相當(dāng)于三極管的截止?fàn)顟B(tài)。具體來(lái)說(shuō)，就是加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)。
②放大狀態(tài)。當(dāng)三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏時(shí)，三極管就會(huì)進(jìn)入放大狀態(tài)。即當(dāng)我們逐漸打開(kāi)水龍頭時(shí)，水會(huì)開(kāi)始流出，這就相當(dāng)于三極管進(jìn)入了放大狀態(tài)。這里需要注意的是，這個(gè)“放大”并不是無(wú)中生有地創(chuàng)造能量，而是通過(guò)控制電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。
③飽和狀態(tài)。當(dāng)三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏時(shí)，三極管工作在飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)下的三極管基極電流即使變大，集電極電流也不會(huì)增大，相當(dāng)于水龍頭完全打開(kāi)時(shí)，水流已經(jīng)最大。
三、三極管的應(yīng)用
①放大作用。三極管最主要的功能就是放大功能。通過(guò)控制輸入信號(hào)的大小，三極管可以對(duì)電流進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的增強(qiáng)。其基于小電流控制大電流的原則，通過(guò)較小的基極電流IB來(lái)控制較大的集電極電流IC。當(dāng)基極電流IB有微小的變化時(shí)，會(huì)引發(fā)集電極電流IC和發(fā)射極電流IE的大幅度變化。這種“放大”并非將基極電流IB放大，而是通過(guò)控制輸入信號(hào)的大小，使輸出信號(hào)得到增強(qiáng)。
三極管的放大功能實(shí)現(xiàn)還要求基極和發(fā)射極之間加正向電壓（發(fā)射結(jié)正偏），基極與集電極之間加反向電壓（集電結(jié)反偏）。示例：簡(jiǎn)單的放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。這種放大功能被廣泛應(yīng)用于放大器、功率放大器等電路中。例如，在音頻放大器中，三極管可以將微弱的聲音信號(hào)放大為足夠大的聲音輸出。
②開(kāi)關(guān)控制。三極管可以通過(guò)控制輸入信號(hào)的高低電平，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的開(kāi)關(guān)控制。開(kāi)關(guān)作用基于三極管在電路中導(dǎo)通或截止的特性。這種開(kāi)關(guān)功能被廣泛應(yīng)用于邏輯門(mén)電路、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器等電路中。
③穩(wěn)壓功能。三極管還具有穩(wěn)壓功能，可以用于穩(wěn)定電壓。通過(guò)調(diào)整三極管的工作狀態(tài)，可以使電路的輸出電壓保持穩(wěn)定。在穩(wěn)壓電源、電池充電器中應(yīng)用較多。除了以上應(yīng)用外，三極管還可以用于振蕩器、調(diào)制解調(diào)器、電視機(jī)等電子設(shè)備中?？傊龢O管作為一種重要的電子元件，在電子電路中的應(yīng)用非常廣泛。
三極管封裝：這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也是維修必備的進(jìn)階知識(shí)點(diǎn)，不過(guò)只需看圖就行。
