输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时,输出电路(集电极电路)中集电极电流IC与集—射极电压UCE之间的关系曲线IC=f(UCE)。在不同的IB下,可得出不同的曲线,所以晶体管的输出特性曲线是一组曲线。晶体管有三种工作状态,因而输出特性曲组分为三个工作区
(1)放大区
输出特性曲线的近于水平部分是放大区。放大区也称为线性区,因为IC和IB成正比的关系。对NPN型管而言,应使UBE>0,UBC<0,此时,uce>UBE。
(2)截止区
IB=0的曲线以下的区域称为截止区。IB=0时,IC=ICEO(很小)。对NPN型硅管,当UBE<0.5V时,即已开始截止,但为了使晶体管可靠截止,常使UBE<0,截止时集电结也处于反向偏置(UBC<0)。
(3)饱和区
当UCE<UBE时,集电结处于正向偏置(UBC>0),晶体管工作于饱和状态。
在饱和区,IC和IB不成正比。
当晶体管饱和时,UCE≈0,发射极与集电极之间如同一个开关的接通,其间电阻很小;当晶体管截止时,IC≈0,发射极与集电极之间如同一个开关的断开,其间电阻很大,可见,晶体管除了有放大作用外,还有开关作用。
三极管的管型及管脚的判别是技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒,找基极
大家知道,三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同,可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管,测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×100或R×1k挡位。假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时,我们任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着,再取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近:即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
二、PN结,定管型
找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
三、顺箭头,偏转大
找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1)对于NPN型三极管,根据这个原理,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,此时电流的流向一定是:黑表笔→c极→b极→e极→红表笔,电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”),所以此时黑表笔所接的一定是集电极c,红表笔所接的一定是发射极e。
(2)对于PNP型的三极管,道理也类似于NPN型,其电流流向一定是:黑表笔→e极→b极→c极→红表笔,其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致,所以此时黑表笔所接的一定是发射极e,红表笔所接的一定是集电极c。
四、测不出,动嘴巴
若在“顺箭头,偏转大”的测量过程中,若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时,就要“动嘴巴”了。具体方法是:在“顺箭头,偏转大”的两次测量中,用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部,用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b,仍用“顺箭头,偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用,目的是使效果更加明显。
晶体的正常工作需要一定条件,超过允许条件范围则可能是晶体三极管不能正常工作,甚至会遭到永久性损坏。因而,选用时应考虑以下各因素:
①选用的晶体三极管,切勿使工作时的电压、电流、功率超过手册中规定的极限值,并根据设计原则选取一定的余量,以免烧坏管子。
②对于大功率管,特别是外延型高频功率管,在使用中的二次击穿往往使功率管损坏。为了防止第二次击穿,就必须大大降低管子的使用功率和电压。
③选择晶体三极管的频率,应符合设计电路中的工作频率范围。
④根据设计电路的特殊要求,如稳定性、可靠性、穿透电流、放大倍数等,均应进行合理选择。
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