三极管是常用的半导体元件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。本文介绍一些三极管的相关知识。
三极管有多种类型:按材料分,有锗三极管、硅三极管等;按照极性的不同,又可分为NPN三极管和PNP三极管;按用途不同,又可分为大功率三极管、小功率三极管、高频三极管、低频三极管、光电三极管;按用途的不同,则可以分为普通三极管、带阻三极管、带阻尼三极管、达林顿三极管、光敏三极管等;按照封装材料的不同,则可分为金属封装三极管、塑料封装三极管、玻璃壳封装(简称玻封)晶体管、表面封装(片状)晶体管和陶瓷封装晶体管等。下面分别介绍常用三极管的相关知识。
三极管内部由两PN结构成,其三个电极分别为集电极(用字母C或c表示),基极(用字母B或b表示)和发射极(用字母E或e表示)。如图1所示,晶体管的两个PN结分别称为集电结(C、B极之间)和发射结(B、E极之间),发射结与集电结之间为基区。
根据结构不同,晶体管可分为PNP型和NPN型两类。在电路图形符号上两种类型晶体管的发射极箭头(代表集电极电流的方向)不同。PNP型晶体管的发射极箭头朝内,NPN型晶体管的发射极箭头朝外,如图2所示。
通常情况下,把最大集电极允许耗散功率PCM在1W以下的三极管称为小功率三极管; 把特征频率低于3MHz的三极管称为低频三极管;把特征频率高于3MHz而低于30MHz的三极管称为中频三极管;把特征频率大于30MHz的三极管称为高频三极管;把特征频率大于300MHz的三极管称为超高频三极管; 超高频三极管也称微波三极管,其频率特性一般高于500MHz,主要用于电视、雷达、导航、通信等领域中处理微波波段(300MHz以上的频率)的信号。
高频中、大功率三极管一般用于视频放大电路、前置放大电路、互补驱动电路、高压开关电路及行推动等电路。
中低频小功率三极管主要用于工作频率较低、功率在1W以下的低频放大和功率放大等电路中。
中、低频大功率三极管一般用在电视机、音响等家电中作为电源调整管、开关管、场输出管、行输出管、功率输出管或用在汽车电子点火电路、逆变器、不间断电源(UPS)等系统电路中。
开关三极管是一种饱和与截止状态变换速度较快的三极管,广泛应用于各种脉冲电路、开关电路及功率输出电路中。开关三极管分为小功率开关三极管和高反压大功率开关三极管等。
小功率开关三极管一般用于高频放大电路、脉冲电路、开关电路及同步分离电路等。
高反压大功率开关三极管通常均为硅NPN型,其最高反向电压VCBO高于800V,主要用于彩色电视机、电脑显示器中作开关电源管、行输出管或用于汽车电子点火器、电子镇流器、逆变器、不间断电源(UPS)等产品中。
常用的高反压大功率开关三极管有2SD820、2SD850、2SD1401、2SD1403、2SD1432~2SD1433、2SC1942等型号。
带阻尼三极管是将高反压大功率开关三极管与阻尼二极管、保护电阻封装为一体构成的特殊电子器件,主要用于彩色电视机或电脑显示器的行扫描电路中。
带阻尼三极管有金属封装(TO-3)和塑封(TO-3P)两种封装形式。带阻尼三极管的内部结构电路如图3(2SD1427)所示。
带阻三极管是将一只或两只电阻器与晶体管连接后封装在一起构成的,作反相器或倒相器,广泛应用于电视机、影碟机、录像机、DVD、显示器等家电产品中。其封装外形有EM3、UMT、SST(美国或欧洲SOT-23)、SMT(SC-59/日本SOT-23)、MPT(SOT-89)、FTR和TO-92等,耗散功率为150~400mW。常见的带阻三极管的内部电路结构如图4所示。
常用的带阻三极管有DTA系列、DTB系列、DTC系列、DTD系列、MRN系列、RN系列、UN系列、KSR系列、FA系列、FN系列、GN系列、GA系列、HC系列、HD系列、HQ系列、HR系列、GR系列等多种。常用的国产带阻晶体管等(除GR系列为国产,其余均为进口产品)。
差分对管也称孪生对管或一体化差分对管,它是将两只性能参数相同的三极管封装在一起构成的电子器件,一般用在音频放大器或仪器、仪表中作差分输入放大管。
差分对管有NPN型和PNP型两种结构。内部电路结构如图5所示。
7.达林顿管
达林顿管也称复合晶体管,具有较大的电流放大系数及较高的输入阻抗。它又分为普通达林顿管和大功率达林顿管。
普通达林顿管。普通达林顿管通常由两只晶体管或多只晶体管复合连接而成,内部不带保护电路,耗散功率在2W以下。普通达林顿管的内部电路结构如图6所示。
普通达林顿管一般采用TO-92塑料封装,主要用于高增益放大电路或继电器驱动电路等。
大功率达林顿管。大功率达林顿管在普通达林顿管的基础上,增加了由泄放电阻和续流二极管组成的保护电路,稳定性较高,驱动电流更大。大功率达林顿管的内部电路结构如图7所示。
大功率达林顿管一般采用TO-3金属封装或采用TO-126、TO-220、TO-3P等塑料封装,主要用于音频功率放大、电源稳压、大电流驱动、开关控制等电路。
8.光敏三极管
光敏三极管是具有放大能力的光-电转换三极管,广泛应用于各种光控电路中。
光敏三极管有塑封、金属封装(顶部为玻璃镜窗口)环氧树脂、陶瓷等多种封装结构,引脚也分为两脚和三脚型。
在无光照射时,光敏三极管处于截止状态,无电信号输出。光当信号照射其基极(受光窗口)时,光敏三极管将导通,从发射极或集电极输出放大后的电信号。
光敏三极管的电路图形符号如图8所示。
二、三极管的识别与检测
1.三极管外形的识别
三极管在电路中常用字母“Q”、“V”、“VT”加数字表示,如:Q5表示编号为5的三极管。
常见的金属封装三极管的外形如图9(a)、(b)所示,常见塑料封装三极管的外形如图10所示。
由于带阻三极管目前尚无统一的标准符号,在不同厂家的电子产品中电路图形符号及文字符号的标注方法也不一样。日立、松下等公司的产品中常用字母“QR”来表示,东芝公司用字母“RN”来表示,飞利浦及日电(NEC)等公司用字母“Q”表示,还有的厂家用“IC”表示,国内电子产品中则通常使用普通三极管的文字符号,即用字母“V”或“VT”来表示。不同厂家电子产品中带阻三极管常用的电路图形符号如表1所示。
(文/赵理科 辛然)






