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三 極 管
一、晶體三極管的結構和類型
晶體三極管，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制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把正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，如圖從三個區引出相應的電極，分別為基極b發射極e和集電極c。
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結叫集電極。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。
電壓須在外部施用，以使晶體管操作。施用電壓以使電流朝著發射極箭頭的方向移動。施用電壓時，發射極電流Ie、集電極電流Ic和基點電流Ib將產生以下的關系：
Ie = Ic+Ib
晶體管類型：
按材料分類，可分為：硅晶體管、鍺晶體管
按電極分類，可分為：NPN晶體管、PNP晶體管
按功能分類，可分為：光敏三極管、開關三極管、功率三極管
二、三極管的封裝形式和管腳識別
常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類，引腳的排列方式具有一定的規律，如圖對于小功率金屬封裝三極管，按圖示底視圖位置放置，使三個引腳構成等腰三角形的頂點上，從左向右依次為e b c；對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個引腳朝下放置，則從左到右依次為e b c。
電子制作中常用的三極管有90××系列，包括低頻小功率硅管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，而樣子都一樣，都是TO-92標準封裝。在老式的電子產品中還能見到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。我國生產的晶體管有一套命名規則，電子愛好者最好還是了解一下：
第一部分的3表示為三極管。第二部分表示器件的材料和結構，A： PNP型鍺材料 B： NPN型鍺材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光電管 K：開關管 X：低頻小功率管 G：高頻小功率管 D：低頻大功率管 A：高頻大功率管。另外，3DJ型為場效應管，BT打頭的表示半導體特殊元件。
目前，國內各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進行測量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特性及相應的技術參數和資料。
三、三極管的放大及開關作用
1、三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉換成信號的能量，如下圖：
三極管有一個重要參數就是電流放大系數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是注入電流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，即
IE ＝ IB ＋ IC ( 符合克希荷夫電流定理)
IC ≈ IB ×β （ β稱為電流放大系數，可表征三極管的電流放大能力）
△IC ≈ △ IB ×β
由上可見，三極管是一種具有電流放大作用的模擬器件。
放大原理：
（1）發射區向基區擴散電子：由于發射結處于正向偏置，發射區的多數載流子（自由電子）不斷擴散到基區，并不斷從電源補充進電子，形成發射極電流IE。
（2）電子在基區擴散和復合：由于基區很薄，其多數載流子（空穴）濃度很低，所以從發射極擴散過來的電子只有很少部分可以和基區空穴復合，形成比較小的基極電流IB，而剩下的絕大部分電子都能擴散到集電結邊緣。
（3）集電區收集從發射區擴散過來的電子：由于集電結反向偏置，可將從發射區擴散到基區并到達集電區邊緣的電子拉入集電區，從而形成較大的集電極電流IC。
2、晶體管的開關作用
轉換晶體管一般用作空調的電子控制。轉換晶體管具有以下特征：
（1）假如基點發射極電壓Vbe偏低
晶體管內一種稱為屏障勢能的電阻存於集電極電流Ic的移動。一旦充作開關器，對開關器觸點作出反應的集電發射極C-E基于沒有電流移動而啟開，晶體管的開關則關閉。
（2）假如Vbe是0.6-0.8V
C-E間隙將會發生短路，電掣開著，而集電器電流開始流動。Vbe 將是0.6-0.8V。
晶體管可被視為電子繼電器。當最初的電壓是0V，繼電器關閉。當最初電壓是0.6至0.8V，繼電器啟開。
晶體管開關作用
晶體管發揮繼電器功用
四、晶體三極管樣圖
NPN型三極管
PNP型晶體管
五、晶體三極管的三種工作狀態
截止狀態：當加在三極管發射結的電壓小于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于開關的斷開狀態，我們稱三極管處于截止狀態。
放大狀態：當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓，并處于某一恰當的值時，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著控制作用，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。
飽和導通狀態：當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，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于開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。
六、三極管的主要參數
1、共射電流放大系數β
三極管有一個重要參數就是電流放大系數β
β的定義為集電極電流與基極電流的變化量之比，即
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是注入電流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。
2、共基電流放大系數α
α的定義是集電極電流與發射極電流的變化量之比，即
3、集電極和發射極之間的穿透電流ICEO
表示當基極b開路時，集電極c和發射極e之間的電流。測量ICEO的電路如圖：
（a）ICBO (b)ICEO
上述兩個反向電流之間存在以下關系：
ICEO=(1+)ICBO
ICBO和ICEO都是由少數載流子的運動形成的，所以對溫度非常敏感。當溫度升高時，ICBO和ICEO都將急劇地增大。實際工作中選用三極管時，要求三極管的反向飽和電流ICBO和穿透電流ICEO盡可能小一些，這兩個反向電流的值愈小，表明三極管的質量愈高。
七、測判三極管的口訣
三極管的管型及管腳的判別是電子技術初學者的一項基本功，為了幫助讀者迅速掌握測判方法，筆者總結出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結，定管型；順箭頭，偏轉大；測不準，動嘴巴。”下面讓我們逐句進行解釋。
（一）三顛倒，找基極
測試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。萬用表的紅表筆所連接的是表內電池的負極，黑表筆則連接著表內電池的正極。（數字萬用表紅表筆所連接的是表內電池的正極，黑表筆連接著表內電池的負極。）
假定我們并不知道被測三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測試的第一步是判斷哪個管腳是基極。這時，我們任取兩個電極(如這兩個電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度；接著，再取1、3兩個電極和2、3兩個電極，分別顛倒測量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度。在這三次顛倒測量中，必然有兩次測量結果相近：即顛倒測量中表針一次偏轉大，一次偏轉小；剩下一次必然是顛倒測量前后指針偏轉角度都很小，這一次未測的那只管腳就是我們要尋找的基極。
（二）PN結，定管型
找出三極管的基極后，我們就可以根據基極與另外兩個電極之間PN結的方向來確定管子的導電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，若表頭指針偏轉角度很大，則說明被測三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉角度很小，則被測管即為PNP型。
（三）順箭頭，偏轉大
找出了基極b，另外兩個電極哪個是集電極c，哪個是發射極e呢 這時我們可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發射極e。
（1）對于NPN型三極管，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉角度都很小，但仔細觀察，總會有一次偏轉角度稍大，此時電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發射極e。
（2）對于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號中的箭頭方向一致，所以此時黑表筆所接的一定是發射極e，紅表筆所接的一定是集電極c。
（四）測不出，動嘴巴
若在“順箭頭，偏轉大”的測量過程中，若由于顛倒前后的兩次測量指針偏轉均太小難以區分時，就要“動嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉大”的兩次測量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉大”的判別方法即可區分開集電極c與發射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。

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