圖1-46所示是三極管示意圖。三極管有3根引腳：基極(用B表示)、集電極(用C表示)和發(fā)射極(用E表示)，各引腳不能相互代用。

圖1-46 三極管示意圖

3根引腳中，基極是控制引腳，基極電流大小控制著集電極和發(fā)射極電流的大小。在3個電極中，基極電流最小(且遠小于另外兩個引腳的電流)，發(fā)射極電流最大，集電極電流其次。

三極管種類及外形特征

1.三極管種類

三極管是一個“大家族”，人丁眾多，品種齊全。表1-4所示是三極管種類。

表1-4 三極管種類

續(xù)表

2.三極管外形特征

目前用得最多的是塑料封裝三極管，其次為金屬封裝三極管。

關于三極管外形特征主要說明以下幾點。

(1)一般三極管只有3根引腳，它們不能相互代替。這3根引腳可以按等腰三角形分布，也可以按一字形排列，各引腳的分布規(guī)律在不同封裝類型的三極管中不同。

(2)三極管的體積有大有小，一般功率放大管的體積較大，且功率越大其體積越大。體積大的三極管約有手指般大小，體積小的三極管只有半個黃豆大小。

(3)一些金屬封裝的功率三極管只有兩根引腳，它的外殼是集電極，即第三根引腳。有的金屬封裝高頻放大管是4根引腳，第四根引腳接外殼，這一引腳不參與三極管內(nèi)部工作，接電路中地線。如果是對管，即外殼內(nèi)有兩只獨立的三極管，則有6根引腳。

(4)有些三極管外殼上需要加裝散熱片，這主要是功率放大管。

3.熟悉常見三極管

(1)塑料封裝小功率三極管。圖1-47所示是塑料封裝小功率三極管，也是電子電路中用得最多的三極管，它的具體形狀有許多種，3根引腳的分布也不同。小功率三極管在電子電路中主要用來放大信號電壓和作為各種控制電路中的控制器件。

圖1-47 塑料封裝小功率三極管

(2)塑料封裝大功率三極管。圖1-48所示是塑料封裝大功率三極管，它有3根引腳，在頂部有一個開孔的小散熱片。因為大功率三極管的功率比較大，三極管容易發(fā)熱，所以要設置散熱片，根據(jù)這一特征也可以分辨是不是大功率三極管。

圖1-48 塑料封裝大功率三極管

(3)金屬封裝大功率三極管。圖1-49所示是金屬封裝大功率三極管。大功率三極管是指它的輸出功率比較大，用來對信號進行功率放大。通常情況下，三極管輸出的功率越大，其體積越大。金屬封裝大功率三極管體積較大，結構為帽子形狀，帽子頂部用來安裝散熱片，其金屬的外殼本身就是一個散熱部件，兩個孔用來固定三極管。這種金屬封裝的三極管只有基極和發(fā)射極兩根引腳，集電極就是三極管的金屬外殼。

圖1-49 金屬封裝大功率三極管

(4)金屬封裝高頻三極管。圖1-50所示是金屬封裝高頻三極管，所謂高頻三極管就是指它的工作頻率很高。高頻三極管采用金屬封裝，其金屬外殼可以起到屏蔽的作用。

圖1-50 金屬封裝高頻三極管

(5)帶阻三極管。圖 1-51 所示是帶阻三極管，帶阻三極管是一種內(nèi)部封裝有電阻器的三極管，它主要構成中速開關管，這種三極管又稱為反相器或倒相器。帶阻三極管按照三極管的極性劃分有PNP型和NPN型兩種，按照內(nèi)置電阻分有含R1和R2兩種電阻的帶阻三極管和只含一只電阻R1的帶阻三極管，按照封裝形式分有SOT-23型、TO-92S型和M型等多種帶阻三極管。

圖1-51 帶阻三極管

(6)帶阻尼管的三極管。圖1-52所示是帶阻尼管的三極管，主要在電視機的行輸出級電路中作行輸出三極管，它將阻尼二極管和電阻封裝在管殼內(nèi)。三極管內(nèi)基極和發(fā)射極之間還接入了一只25的小電阻。將阻尼二極管設在行輸出管的內(nèi)部，減小了引線電阻，有利于改善行掃描線性和減小行頻干擾?；鶚O與發(fā)射極之間接入電阻以適應行輸出管工作在高反向耐壓狀態(tài)。

圖1-52 帶阻尼管三極管

(7)達林頓三極管。圖1-53所示是達林頓三極管。達林頓三極管又稱達林頓結構的復合管，有時簡稱復合管。這種復合管由內(nèi)部的兩只輸出功率大小不等的三極管復合而成。根據(jù)內(nèi)部兩只三極管復合的不同可構成4種具體的達林頓三極管，同時管內(nèi)還會有電阻。它主要作為功率放大管和電源調(diào)整管。

圖1-53 達林頓三極管

(8)功率場效應管。圖1-54所示是功率場效應管。場效應管是電壓控制器件，圖示功率場效應管能夠放大信號功率。

圖1-54 功率場效應管

(9)貼片三極管。圖1-55所示是貼片三極管，其引腳很短，它裝配在電路板銅箔線路一面。

圖1-55 貼片三極管

4.熟悉電路板上的三極管

圖1-56所示是電路板上的三極管。從圖中可以看出，這塊電路板上的三極管采用立式安裝方式。

圖1-56 電路板上的三極管

三極管電路符號和基本 工作原理

1.兩種極性三極管電路符號

三極管種類繁多，按極性劃分有兩種：NPN型三極管(常用三極管)和PNP型三極管。

圖1-57 NPN 型三極管電路符號

(1)NPN型三極管電路符號。圖1-57所示是NPN型三極管的電路符號。電路符號中表示了三極管的3個電極。

(2)PNP 型三極管電路符號。圖 1-58所示是PNP型三極管的電路符號。它與NPN型三極管電路符號的不同之處是發(fā)射極箭頭方向不同，PNP型三極管電路符號中的發(fā)射極箭頭指向管內(nèi)，而NPN型三極管電路符號中的發(fā)射極箭頭指向管外，以此可以方便地區(qū)別電路中這兩種極性的三極管。

圖1-58 PNP型三極管電路符號

2.三極管電路符號中的3個電極

圖1-59所示是根據(jù)三極管電路符號記憶3個電極的方法。

圖1-59 根據(jù)三極管電路符號記憶3個電極

3.三極管電路符號中識圖信息

電子元器件的電路符號中包含了一些識圖信息，三極管電路符號中的識圖信息比較豐富，掌握這些識圖信息能夠輕松地分析三極管電路工作原理。

(1)NPN型三極管電路符號識圖信息。圖1-60所示是NPN型三極管電路符號識圖信息示意圖。電路符號中發(fā)射極箭頭的方向指明了三極管3個電極的電流方向，在分析電路中三極管電流流向、三極管直流電壓時，這個箭頭指示方向非常有用。

圖1-60 NPN型三極管電路符號識圖信息示

判斷各電極電流方向時，首先根據(jù)發(fā)射極箭頭方向確定發(fā)射極電流的方向，再根據(jù)基極電流加集電極電流等于發(fā)射極電流，判斷基極和集電極電流方向。

(2)PNP型三極管電路符號識圖信息。圖1-61所示是PNP型三極管電路符號識圖信息示意圖，根據(jù)電路符號中的發(fā)射極箭頭方向可以判斷出3個電極的電流方向。

圖1-61 PNP型三極管電路符號識圖信息示

重要提示

判斷各電極電流方向時要記住，流入三極管內(nèi)的電流應該等于流出三極管的電流，三極管內(nèi)部是不能存放電荷的。

表1-5所示是其他幾種三極管電路符號說明。

表1-5 其他幾種三極管電路符號說明

4.三極管結構

(1)NPN 型三極管結構。圖1-62 所示是NPN型三極管結構示意圖。三極管由3塊半導體構成，對于NPN型三極管而言，由兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間，兩塊N型半導體在兩側，這兩塊半導體所引出電極的名稱如圖中所示。

圖1-62 NPN型三極管結構示意圖

(2)PNP 型三極管結構。圖1-63 所示是PNP型三極管結構示意圖。它與NPN型三極管基本相似，只是用了兩塊P型半導體，一塊N型半導體，也是形成兩個PN結，但極性不同，如圖中所示。

圖1-63 PNP型三極管結構示意圖

5.三極管工作原理

三極管共有3個電極，各電極的電流分別是：基極電流，用IB表示;集電極電流，用IC表示;發(fā)射極電流，用IE表示。表1-6所示是各電極電流之間的關系說明，是必須要掌握的知識。無論是NPN型還是PNP型三極管，3個電極電流之間關系相同。

三極管具有電流放大作用，它是一個電流控制器件。

重要提示

所謂電流控制器件是指它用很小的基極電流IB來控制比較大的集電極電流IC和發(fā)射極電流IE，沒有IB就沒有IC和IE。

IC=βIB，β為幾十甚至更高，只要有一個很小的輸入信號電流IB，就有一個很大的輸出信號電流IC出現(xiàn)。由此可見，三極管能夠對輸入電流進行放大。在各種放大器中，就是用三極管的這一特性來放大信號的。

在三極管電路中，三極管的輸出電流IC或IE是由直流電源提供的，基極電流IB則是一部分由所要放大的信號源電路提供，另一部分也是由直流電源提供。

如果三極管沒有電流IB，三極管就處于截止狀態(tài)，直流電源就不會為三極管提供IC和IE(IC和IE都是由直流電源提供的，除了IE中很小的IB是基極輸入電流)。

基極電流IB由兩部分組成：直流電源提供的靜態(tài)偏置電流和由信號源提供的信號電流。

表1-6 三極管各電極電流之間關系說明

由上述分析可知，三極管能將直流電源的電流按照輸入電流IB的要求(變化規(guī)律)轉換成相應的電流IC和IE，從這個角度上講三極管是一個電流轉換器件。圖1-64所示是三極管電流控制作用示意圖。

圖1-64 三極管電流控制作用示意圖

重要結論

所謂三極管的電流放大作用，就是將直流電源的電流按輸入電流IB的變化規(guī)律轉換成IC、IE。由于基極電流IB很小，而集電極電流IC和發(fā)射極電流IE很大，所以三極管具有電流放大作用。

三極管截止、放大和飽和3種工作狀態(tài)

三極管共有3種工作狀態(tài)：截止狀態(tài)、放大狀態(tài)和飽和狀態(tài)。用于不同目的三極管其工作狀態(tài)是不同的。

1.三極管3種工作狀態(tài)電流特征

表1-7所示是三極管3種工作狀態(tài)定義和電流特征。

表1-7 三極管3種工作狀態(tài)定義和電流特

2.三極管截止工作狀態(tài)

用來放大信號的三極管不應工作在截止狀態(tài)。倘若輸入信號部分地進入了三極管特性的截止區(qū)，則輸出會產(chǎn)生非線性失真。

所謂非線性可以這樣理解，給三極管輸入一個標準的正弦信號，從三極管輸出的信號已不是一個標準的正弦信號，輸出信號與輸入信號不同就是失真。

圖1-65所示是非線性失真信號波形示意圖，產(chǎn)生這一失真的原因是三極管截止區(qū)的非線性。

如果三極管基極上輸入信號的負半周進入三極管截止區(qū)，將引起削頂失真。注意，三極管基極上的負半周信號對應于三極管集電極的是正半周信號，所以三極管集電極輸出信號的正半周被三極管的截止區(qū)去掉，如圖1-66所示。

當三極管用于開關電路時，三極管的一個工作狀態(tài)就是截止狀態(tài)。注意，開關電路中的三極管不用來放大信號，所以不存在這樣的削頂失真問題。

圖1-65 非線性失真信號波形示意圖

圖1-66 三極管截止區(qū)造成的削頂失真

3.三極管放大工作狀態(tài)

重要提示

當三極管用來放大信號時，三極管工作在放大狀態(tài)，輸入三極管的信號進入放大區(qū)，這時的三極管是線性的，信號不會出現(xiàn)非線性失真。

在放大狀態(tài)下，IC=βIB中β的大小基本不變，有一個基極電流就有一個與之相對應的集電極電流。β值基本不變是放大區(qū)的一個特征。

在線性狀態(tài)下，給三極管輸入一個正弦信號，則輸出的也是正弦信號，此時輸出信號的幅度比輸入信號要大，如圖1-67所示。這說明三極管對輸入信號已有了放大作用，但是正弦信號的特性未改變，所以沒有非線性失真。

圖1-67 信號放大示意圖

重要提示

輸出信號的幅度變大，這也是一種失真，稱之為線性失真。在放大器中這種線性失真是需要的，沒有這種線性失真放大器就沒有放大能力。顯然，線性失真和非線性失真不同。

要想使三極管進入放大區(qū)，無論是NPN型三極管還是PNP型三極管，必須給三極管各個電極一個合適的直流電壓，歸納起來是兩個條件：給三極管的集電結加反向偏置電壓，給三極管的發(fā)射結加正向偏置電壓。

4.三極管飽和工作狀態(tài)

三極管在放大工作狀態(tài)的基礎上，如果基極電流進一步增大許多，三極管將進入飽和狀態(tài)，這時的三極管電流放大倍數(shù)β要下降許多，飽和得越深β值越小，電流放大倍數(shù)β一直能小到小于1的程度，這時三極管沒有放大能力。

在三極管處于飽和狀態(tài)時，輸入三極管的信號要進入飽和區(qū)，這也是一個非線性區(qū)。圖1-68所示是三極管進入飽和區(qū)后造成的信號失真，它與截止區(qū)信號失真不同的是，加在三極管基極的信號的正半周進入飽和區(qū)，在集電極輸出信號中是負半周被削掉，所以放大信號時三極管也不能進入飽和區(qū)。

在開關電路中，三極管的另一個工作狀態(tài)是飽和狀態(tài)。由于三極管開關電路不放大信號，所以也不會存在這樣的失真。

圖1-68 三極管進入飽和區(qū)后信號的失真

三極管開關電路中，三極管從截止狀態(tài)迅速地通過放大狀態(tài)而進入飽和狀態(tài)，或是從飽和狀態(tài)迅速地進入截止狀態(tài)，不停留在放大狀態(tài)。

三極管3種工作狀態(tài)小結

三極管的3種工作狀態(tài)中，三極管工作電流都有一定的范圍，其中截止區(qū)的電流范圍最小，放大區(qū)的范圍最大，飽和區(qū)其次，當然通過外電路的調(diào)整也可以改變各工作區(qū)的電流范圍。

三極管的3種工作狀態(tài)中，放大倍數(shù)β 也不同，截止區(qū)、飽和區(qū)中的β 很小，放大區(qū)中的β 大且大小基本不變。

三極管各電極電壓與電流關系

重要提示

給三極管各電極加上適當?shù)闹绷麟妷汉螅麟姌O才有直流電流。三極管基極電壓用UB表示，UC是集電極電壓，UE是發(fā)射極電壓。

圖1-69所示是NPN型三極管各電極電壓和電流示意圖。

圖1-69 NPN 型三極管各電極電壓和電流

1.三極管基極電壓

電路中，直流工作電壓+V通過電阻R1和R2分壓，加到三極管VT1基極，作為VT1的基極直流電壓。改變電阻R1或R2的阻值大小，可以改變?nèi)龢O管基極電壓的大小。

直流電壓+V產(chǎn)生的電流經(jīng)R1送入三極管VT1基極，另一部分電流經(jīng)R2到地。電阻R1中的電流為I1，R2中的電流為I2，I1=I2+IB。

三極管VT1基極電壓大小與電阻R1和R2的阻值大小有關，而VT1基極電流大小與基極電壓相關。

2.三極管集電極電壓

如圖1-70所示，直流工作電壓+V經(jīng)R3加到三極管VT1集電極上，R3兩端的電壓U3=IC×R3，集電極電壓UC=+V-U3?？梢?，掌握集電極電壓大小的分析方法，對分析三極管集電極電路非常重要。

圖1-70 集電極電壓示意圖

當直流工作電壓+V和R3確定后，集電極電壓只與集電極電流IC的大小有關，而集電極電流受基極電流控制，所以最終三極管的集電極電壓由基極電流決定。

3.三極管發(fā)射極電壓

發(fā)射極電壓與發(fā)射極電流IE和發(fā)射極電阻R4的阻值大小相關，如圖1-71所示。由于發(fā)射極電流受基極電流控制，所以發(fā)射極電壓大小由基極電流大小決定。

圖1-71 發(fā)射極電壓示意圖

4.三極管3種工作狀態(tài)下各電極電壓特征

表1-8所示是NPN型三極管3種工作狀態(tài)下各電極電壓特征。

表1-8 NPN型三極管3種工作狀態(tài)下各電極