三极管的两三事

三极管的基本结构

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硅管与锗管的区分方法

①看型号： 9011/9013/9014/9016/9018/8050是硅管NPN型

9012/9015/8550是锗管PNP型

②让该管工作在 放大状态 ，测Ube电压（基极与发射极的电压），如果 电压Ube=0.2~0.3V （欧姆档指针偏转了4/5）则是锗管，如果 Ube=0.6~0.7V （欧姆档指针偏转了1/2--3/5）则是硅管。

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TTL与CMOS的区分方法

三极管从结构上分为 双极型晶体管 （BJT、电流控制）与 场效应型三极管 （FET，电压控制器件）。

不加特殊说明，电路里通常指 前者 （电流控制）。而后者如MOS管（电压控制），可类比NPN理解，它也有三个级：源极S（发射极）、漏极D（集电极）、栅极G（基级）。

区别TTL和CMOS：

由晶体管构成的集成电路为TTL：电源电压5V，多余的输入端可悬空；

由MOS管构成的集成电路为CMOS：电源电压3V~8V，多余的输入端不可悬空。

三极管的截止、放大与饱和

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NPN型类比理解

我们先以NPN硅管为例，为了便于理解，可以类比下面的水管：

水源 （Vcc）从上面（集电极）奔流而来（Ic），中间有一个 水阀 （基级），靠 小水流 （Ib）掀动阀门使水流流到下面（发射极）的水管（Ie）。

①截止状态

从电流角度： Ib太小 （Ib≈0） ，顶不动阀门，阀门的关闭导致水被困在上面的水管中不能流动 **（Ic=0；Ie=0）** 。

从电压角度： φb太小导致Ube达不到发射结开启电压 （Ube＜0.5V） ； φc=Vcc （上面连接水源，当然有水）； **φe=φ地=0** （下面没水）。因此 **Uce=φc-φb=Vcc** 。

注：此时集电极反偏，发射极反偏。（可以这样理解， φp＞φn就是正偏，否则反偏 ）

②放大状态

从电流角度： Ib增大 ，顶开阀门，水会从上面Ic通过打开的阀门流下，和小电流Ib汇入到下管（发射极）， Ie=Ic+Ib。 这样就实现小电流（Ib）控制大电流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为 β ，即Ic=β Ib。所以：Ie＞Ic＞Ib。

从电压角度： φb升高→Ube增大（从0.6V到0.7V），因此 φc＞φb＞φe 。此时 Uce≈1/2Vcc 。

注：此时集电极反偏，发射极正偏。

③饱和状态

从电流角度： Ib继续增大 ，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，即Ic会继续增大到 Vcc/Rc （串联在集电极的电阻）之后恒定不变。此时，Ic不会再受Ib的控制，Ib的增大已无法影响Ic。

从电压角度： φb升高到使Ube=0.7V时，三极管相当于导线，使得 Uce=0 。此时，可理解为开关的闭合。因此φb＞φe，φb＞φc。

注：此时集电极正偏，发射极反偏。

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PNP型类比理解

再以PNP为例，为了便于理解，可以类比下面的水管：

与NPN不同 ，PNP型三极管是从发射极e流入，从基级b和集电极c流出。

①截止状态

从电流角度： 阀门Ib太小（ Ib≈0 ）打不开阀门，从而造成水被堵在发射极下不来（ **Ie=0，Ic=0** ）

从电压角度： φb太大 接近Vcc ，导致Ueb达不到发射结开启电压（ Ueb=φe-φb＜0.5V ）； φe=Vcc （上面连接水源，当然有水）； **φc=φ地=0** （下面没水）。因此 **Uec=φe-φc=Vcc** 。

注：此时集电极反偏，发射极反偏。

②放大状态

从电流角度： Ib增大 ，顶开阀门，水会从上面Ie通过打开的阀门流下，分流为小电流Ib和集电极电流Ic，即 Ie=Ib+Ic 。这样就实现基级（Ib）控制集电极（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为β，即 Ic=β Ib。所以： Ie＞Ic＞Ib 。

从电压角度： φb降低→ Ueb升高 （从0.6V到0.7V），因此 φe＞φb＞φc 。此时 Uce≈1/3Vcc~2/3Vcc 。

注：此时集电极反偏，发射极正偏。

③饱和状态

从电流角度： Ib继续增大 ，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，即Ic会继续增大到 Vcc/Rc （串联在集电极的电阻）之后恒定不变。此时，Ic不会再受Ib的控制，Ib的增大已无法影响Ic。

从电压角度： φb降低到使Ueb达到0.7V时，三极管相当于导线，使得 Uec=0 。此时，可理解为开关的闭合。因此φb＜φe，φb＜φc。

注：此时集电极正偏，发射极反偏。

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归纳总结

结合上述可得：

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例题分析

例1： 在电路中测得硅材料三极管的三个电极的电位如下图所示，处于饱和状态的有：

分析： 对于NPN的饱和状态，有φb＞φe，φb＞φ c，Ube=0.7V ，故选D；

对于PNP的饱和状态，有 φb＜φe，φb＜φc，Ueb=0.7V ，故选B。

例2： 下列各三极管的管型、电流方向及大小均正确的是：

分析： NPN为 2入1出 （集电极、基级入，发射极出），排除A；

PNP为 1入2出 （发射极入，集电极、基级出），排除D；

又三极管的管脚排布依次为 ebc （倒过来cbe），中间永远是基级b；

对于NPN来说，C项中间脚是基级b，应该是入的，排除C；

故选B。

例3： 如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量V1的Ube=0.7V，Uce=3V。下列关于V1工作状态的判断中，正确的是（ ）

A.饱和状态

B.放大状态

C.截止状态

D.条件不足，无法判断

思路一： Ube=0.7V，Uce=3V，由于NPN型发射极e接地，即 **φe=0** ，故而φb=0.7V，φc=3V。由**φc＞φb＞φe**可知其为放大状态。

思路二： 已知Ube=0.7V，Uce=3V，从而Uce≈1/2Vcc，Ube∈[0.6V,0.7V]，可知其为放大状态。

故选B。

例4：

分析： A、设电阻R1左端电位为φa，右端电位为φb（即V1基级电位）；因为V1是PNP型三极管，基级应该是“出”（即 电位从φb到φa经过电阻R1形成电压降 ）。因此当R1阻值变大，导致自右到左的电压降变大， 定左 ，则右端φb应当增大。故V1高电位更易截止，电热器不发热。

BC、继电器不能正常工作，电热器不发热。

D、V2起保护三极管V1的作用（防止继电器反向自感电动势对三极管集电极的冲击），而与电路控制功能无关，故选D。

例5： 小明在测试电路时，发现R4的阻值不符合电路要求，导致J2始终都不能吸合，合理的调整措施是 ▲ （在A..增大R4；B.减小R4中选择合适的选项，将序号填入“ ▲ ”处）

分析： 此题常见错误选A，误认为电流从R4左端流向右端，自左向右形成电压降，增大R4可使R4消耗更多电势，从而使V2基级电位降低。

事实上，由V2是PNP型三极管可知， 基级应该是“出” ，即R4自右向左形成电压降（此时应 定左 ）。故为了让R4的右端电势（即V2基级电位）降低，应当减小R4的分压，选B。

三、多用电表测三极管

首先要明确，应该使用电表的欧姆档测电阻，根据 “红进黑出” 原则（“进、出”是从****电表的角度而言），又因电源在电表内部，得知此时黑表笔却是高电位，红表笔为低电位。

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判断好坏

基本思想： 对于NPN型，有 ①从中间的P到两边的N（P→N）是否都是正偏；②从两边的N到中间的P（N→P）是否都是反偏。

若①②都满足则是好的NPN型；

若①不满足、②满足则是断路问题；

若①满足、②不满足则是短路问题。

具体操作： ①欧姆档R×100或×1k，黑表笔（高电位）接中间基级b，红表笔（低电位）接另外两极，是否 阻值都很小 （指针偏转角度大）；

②红表笔（低电位）接中间基级b，黑表笔（高电位）接另外两极， 是否阻值都很大 （指针偏转角度小）。

PS：各位可以思考一下PNP型的检验方法~

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确定基级

基本思想： 由于三极管（NPN或PNP）的集电极和发射极之间必有一段是 由N到P的（即反偏） ，其本质就是经多次验证，若某次正接反接都是反偏，则剩下的就是基级。

具体操作： 欧姆档R×100，红黑表笔多次正反测量任意两个管脚，若某次测得 阻值都很大 ，则剩下的那只脚为基级b。

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确定类型

基本思想： 对于 NPN型 ，从中间的P到两边的N （P→N） 都是 正偏 ；否则为PNP。

具体操作： 欧姆档R×100或×1k，黑表笔（高电位）接中间基级b，红表笔（低电位）接另外两极，若 阻值都很小 （指针偏转角度大）， 即为NPN ；若阻值都很大即为PNP。

思考：若测得阻值一大一小，有哪些可能？

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例题分析

例6： 判断D项是否正确：

分析： 9013是NPN型硅管，从集电极c到发射极e必定是 ①从 N （集电极c）经 P （基级b） ② P （基级b）再到 N （发射极e）的过程。图中给定的是第①个过程—— 反偏 （电阻大），这不足以说明三极管是好的，当然更无法说明它是坏的。

例7： 用R×1k挡测电子元器件，仅测一次，下列结果能证明电子元器件已损坏的是：

分析： A、发光二极管 长脚为正 ，却接到了电表的红表笔（欧姆档状态下是 低电位 ），二极管反偏截止，电阻很大，即指针几乎不偏转，与题图吻合，说明它是好的；排除A。

B、黑表笔（高电位）进入基级，红表笔（低电位）出，由题图知测得阻值很大， 其为反偏 。若此三极管为NPN，则可判断其断路；若为PNP，则红表笔还需要检测另一个P脚才可下结论；而图中未告知三极管类型，无法判断，排除B。

C、电位器（电阻）阻值不可能小到0，由题图可知，此电阻内部断路，已损坏，故选C。

D、图中未告知干簧管状态，无法确定，排除D。

复合管在门电路中的应用

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处理方式：等效法

注意：复合管放大倍数β=β1×β2。

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例题分析

例8： 当水缸内的热敏电阻（正温度系数）检测出水温 低于下限设定温度时，加热丝加热 ；当热敏电阻检测出水温 高于上限设定温度时，停止加热。 则虚框中应是什么逻辑门？

分析： 假设Rt1是下限温控电阻 ，则Rt2是上限温控电阻。当温度在设定范围内升高时，电热丝是加热的，即 J1J2均闭合 ，Rt2处于短路状态；这样当温度超过上限时，Rt2无法起作用，因此假设错误。

所以 Rt1应是上限温控电阻，Rt2是下限温控电阻 。当温度在设定范围内升高时，电热丝是加热的，即J1J2均闭合，Rt2处于短路状态（无所谓）；超过上限，上限温控电阻 Rt1变大 ，导致Rt1上端电位升高，记为 1 。

把复合管看成 1个PNP三极管 ，要使电热丝不加热（继电器不吸合，三极管截止），该等效三极管的基级应当是 高电位 1 ；

又因为Rt2一直被短路，故记Rt上端电势为 0 。而0,1要出1的话，只能是或门、与非门。

当温度降到下限温度以下时（此时 J1J2均断开 ），Rt1、Rt2上端都是0，因此此时需要电热器加热（继电器吸合、三极管导通），对于等效PNP三极管来说，基级必须为低电位 0才能导通。而0,0要出0的话，不可能是与非门。

故只能填 或门 。