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1 三极管的非线形失真
当我们用三极管对信号进行放大的时候,目的是对信号有一定比例地放大,如果不能按比例放大,放大后的信号与原信号相比就改变了性质,这种现象我们称之为信号失真,而这种失真是由于对原信号进行非线形放大而产生的,我们称为非线形失真。
2 非线形失真产生的原因及分类
2.1 截止失真 现在以NPN型三极管为例说明晶体三极管的工作原理及失真原因的分析,三极管的结构和符号
三极管的发射节相当于一个二极管,而二极管具有单向导电性,其所加电压与通过电流与二极管的伏安特性相同。
只有加到发射节上的电压高与uon(开启电压)时,发射节才有电流通过,而当发射节被加反向电压时(只要不超过其反向击穿电压),只有很小的反向电流通过,我们认为这种情况下三极管处于截止状态,而在实际应用中,我们会遇到各种各样的信号需要放大,有较强的信号,有较弱的信号,也有反向的信号,根据PN节的特性,当加到发射节上的信号为较弱的信号(小于开启电压),或者是反向信号时,发射节是截止的,三极管是不能起到放大的作用,输出的信号,也出现严重的失真,此时的失真,称为截止失真。
2.2 饱和失真 在了解三极管的饱失真前,我们先了解一下三极管的饱和导通,我们知道,当三极管的的发射节被加正向电压且Ube>uon,三极管的发射节有电流通过,以NPN三极管为例,三极管的工作过程是这样的:当发射节加正向电压时,发射区通过扩散运动向基区发射电子,形成发射极电流IE;其中一小部分与基区的空穴复合,形成基极电流IB,又由于集电极加反向电压,所以从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极,形成集电极电流IC。当集电极上加不同电压时,有三种情况:
2.2.1 集电节加反向电压,集电节反偏,此时,集电极有能力收集从发射极发射出的电子,三极管处于稳定的放大状态。如电路图3,三极管工作在如图5所示的放大区。
2.2.2 当集电极加正向电压,集电极正偏,此时,发射极发射电子由于而集电极收集电子不足,即使基极电流增大,发射极发射电子电流增大,由于集电极收集电子不足,集电极电流也不会增大,这种情况称为三极管的饱和导通,如图5所示的饱和区。饱和导通时,三极管对信号也失去了发放大作用,此时的三极管的失真称为饱和失真
2.2.3 当集电结所加电压为零,即UCB=0时,三极管出处于饱和放大的临界状态。
3 非线形失真的解决办法
3.1 截止失真的解决办法 当输入信号uiuon,保证三极管导通。如下图所示:
3.2 饱和失真的解决办法
3.2.1 增加VCC 由于三极管饱和的根本原因是集电结收集电子的能力不足,所以增加VCC能够增强集电极收集电子的能力,但必须保证VCC在三极管的能承受范围内,在RC和管子不变的情况下,能够消除饱和失真
Ⅰ
3.2.2 增加基极电阻RB以减小基极电流,从而集电极电流IC=βIB,在集电极电阻RC和集电极电源VCC不变的情况下,由VCE=VCC-βIBRC得集电极电压变大,从而使集电极收集电子能力增强,消除饱和失
3.2.3 减小集电极电阻,在电路中其他参数不变的情况下,减小集电极电阻RC就减小了在RC上的压降由uCE=VCC-βIBRC知加在集电结的电压增大,也增强了集电极收集电子的能力,从而消除饱和失真
3.2.4 更换一只β较小的管子.在其他参数不变的情况下,换一只放大倍数较小的管子,由uce=VCC-βIBRC知:在集电极电阻上的压降减小,也即增大了加在集电结的电位,增强了集电结收集电子的能力,从而消除饱和失真,同理由Ⅰ式得β应满足
关键词:模拟电子电路;三极管;三种组态;案例教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)36-0184-02
一、三极管放大电路三种组态的共同点
三极管作为放大器件,其主要作用是用来放大交流信号的,但不管其接成任何一种组态,直流偏置都应该是一样的,即发射极正偏、集电极反偏,这样才能满足组成三极管放大电路的基本偏置条件,如图1所示。
二、三极管放大电路三种组态的判断
三极管放大电路的这三种组态的主要特点就在这个“共”字上,即哪个极作为输入、输出信号的交流信号公共端,图2、图3、图4分别画出了共发射极放大电路、共集电极放大电路、共基极放大电路的交流通路示意图。
在确定了公共端后,还要看输入信号加在三极管的哪个电极,输出信号从哪个电极输出。共发射极放大电路,信号由基极输入,集电极输出;共集电极放大电路,信号从基极输入,发射极输出;共基极放大电路,信号从发射极输入,集电极输出。
三、三极管放大电路三种组态的特点和用途
三极管放大电路三种组态在理论上有何区别呢?这是让学生了解和掌握这三种组态特点的关键。首先把三极管看成一个四端网络,通过微变等效分析法可分析出三极管放大电路三种组态的各自特点,如表1所示。
通过表1我们可以分析出:共发射极组态电压、电流放大倍数高,输入电阻中等,输出电阻高,因此该种组态一般适用于放大电路的中间极;共集电极组态电压放大倍数低,电流放大倍数高,最主要的特征是输入电阻高,输出电阻低,因此该种电路适用于输入、输出级及缓冲级;共基极组态电压放大倍数高,电流放大倍数低,输入电阻低,输出电阻高,频率特性好是它的重要特性,因此常用于高频电路或宽带放大器。
四、三极管放大电路不同组态组合放大电路
在讲完三级管放大电路三种基本组态后,要想进一步扩充学生的知识面,就要介绍一下三极管放大电路不同组态组合放大电路。在现实中,可根据三极管三种组态的不同特点,将其中任意两种组态进行组合,构成三极管放大电路的不同组态组合,以充分发挥各自的特点。
(一)共射―共基组合放大电路
共射―共基组合放大电路的交流通路如图5所示,在这两种组态组合放大电路中,后级的输入电阻是前级的负载,由于后级共基极放大电路输入电阻很小,致使前级共发射极组态的电压增益很小,整个电路的电压增益主要由共基极放大电路提供,由于共基极放大电路的频带宽,所以这种组合电路特别适用于高频工作,常常用于视频放大电路。
(二)共集―共射组合放大电路
共集―共射组合放大电路的交流通路如图6所示,第一级共集电极电路主要特点是输入电阻高,用于提高整个电路的输入电阻,第二级共发射极电路主要用于提高电路的放大倍数。
五、三极管放大电路三种组态及组合的实际案例分析
让学生能够理解三极管放大电路三种组态的不同应用是让学生正确理解好这一问题的关键,而实际案例教学是解决好这一问题的最好方法。在教学中,笔者通过以下实例来帮助学生理解和分析这一问题。
实例1:视频放大及视频输出电路。
一般电视机都有音频、视频输入输出转换板,这里给学生介绍一下视频输入信号输入端子部分电路的例子,视频输入端子是为VCD等视频设备提供视频输入信号的输入端,这个电路一般有两部分,一部分为视频放大部分,另一部分为视频信号放大后与内部电路的缓冲及阻抗匹配部分,这两部分由于功能不同,所以各有特点。视频放大部分因主要完成的是视频放大,且视频信号频率较高,故应采用宽带放大器,因此用共基极放大电路较适宜。而与内部电路连接需考虑阻抗匹配,输出阻抗要低,因此应采用共集电极放大电路。
图7为某品牌电视机的这一视频放大转换电路。课上要对这一电路进行简单分析以加强学生的读图能力和分析问题、解决问题的能力。R1、R2、R3、R4、C1、VT1组成共基极放大电路,外接视频输出设备,输入视频信号从VT1发射极输入,集电极输出,C1为VT1基极交流接地电容;R5、R6、R7、VT2组成共集电极放大电路,视频信号通过C2从VT2基极输入,发射极输出。这两级电路由于功能不同,分别采用了不同的组态形式,保证了视频信号的放大及与内部电路之间的阻抗匹配。通过这一实例使学生理解三极管各种组态在电路中的作用,由于问题是从实际案例出发,因此提高了学生的学习兴趣,增强了学生的学习动力,取得了较好的学习效果。
实例2:超外差收音机高放与混频电路。
这个例子是我们经常使用的超外差式收音机电路的一部分,而且是用一个三极管分别组成共发射极和共基极放大电路以完成高频放大和混频两个功能的电路,实际电路如图8所示。在讲这个实例之前先给学生介绍一些超外差收音机的原理,使学生对这个实例更容易理解。从图8中可分析出,双联可变电容器的一部分CA与磁棒线圈B1的主线圈组成了一个串联谐振电路,利用这个电路的选频特性并通过调节可变电容CA对高频信号进行选频,以选出要收听的电台电磁波信号,这个高频电台信号通过磁棒主副线圈的耦合作用传送到三极管VT1的基极,对于这个电台高频信号,三极管VT1组成的是共发射极放大电路,放大后的电台高频信号从集电极输出。同时三极管VT1与振荡线圈B2及双联可变电容的一部分CB组成共基极振荡电路。这里有两个信号:①高频电台信号f1;②振荡器的振荡信号f2。这两个信号同时在VT1基极输入端进行叠加,利用三极管的非线性产生两个频率:f2-f1和f2+f1,在通过选频网络选出f2-f1,这就是超外差收音机中的465KHZ中频信号,这个中频信号再经过中频放大、检波、功率放大推动扬声器发出声音。这里主要是介绍混频电路,因为这个电路既含有共发射极放大电路又含有共基极振荡电路,是一个三极管分别组成两个组态放大电路的实例,因此分析好这个电路对于学生掌握三极管三种组态的应用具有很大的帮助。
六、结语
三极管放大电路三种组态是模拟电子技术课程中较难学的一部分内容,如何让学生学懂、学好这部分内容是授课教师需要考虑的问题。笔者通过改进教学方法,用案例法进行授课,从而取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]李小珉.电子技术基础[M].北京:电子工业出版社,2013.
【关键词】实验法 三极管 振荡电路 另类接法 互换
三极管作为一种电流控制型元件,在许多电子技术类教材中,认为三极管只有先有基极电流,然后才有集电极电流,三极管在截止区和饱和区之间转换时必须经过放大区才行。因此在电路中集电极和发射极不能互换。
本文以8050和8550三极管为研究对象,通过实验的方法,测试了NPN型和PNP型三极管的不同接法。通过稻莘治觯说明三极管工作在开关状态时,集电极和发射极可以互换,为三极管在振荡电路及其他作为开关使用的电路中提供了新的接法。
1 三极管另类接法组成的振荡电路
如图1所示电路按照课本所学的知识来分析这个电路不符合常规,是不可能工作的。因为根据V1和V2管所加的电压,这两个管子不能先形成基极电流,所以他们都只能处于截止状态。但通过实验,证明发光二极管能够闪烁,电路能够振荡,这是为什么呢? 带着问题,经过反复实验,在验证了小功率三极管的同时又验证了大功率三极管,证明了在开关状态下,三极管的集电极和发射极是可以互换的。
2 三极管不同接法的工作状态
用小功率的8050 NPN型三极管和8550PNP型三极管,验证三极管在不同的接法下的工作状态。元器件采用1.5V干电池做电源,用发光二极管来直观显示电流的大小。NPN型三极管采用12种接法,部分典型实验电路和实验数据如图2所示; PNP型三极管采用6种接法,部分典型实验电路和实验数据如图3所示。
3 数据结论
3.1 8050 NPN型三极管数据分析
通过对 8050 NPN型三极管十二种不同接法的数据进行分析,三极管放大状态时把集电极和发射极互换,发光二极管不亮。当减少基极电阻,增大基极电流,发光二极管也仅仅处于微亮状态,说明集电极和发射极在放大状态下不能互换。当三极管工作在饱和导通状态,把其集电极和发射极互换,从其集电极和发射极的电压数据可以看出,电路工作情况基本相同,从而说明NPN型三极管在开关状态下两极可以互换。使用大功率NPN型三极管C5802做了相同的实验,验证了同样的结果。
3.2 8550PNP型三极管数据分析
通过对PNP型三极管六种不同接法的数据进行分析,只有产生基极电流时,PNP型三极管才处于饱和导通状态,另外也进一步证明了PNP型三极管的集电极和发射极在开关状态下可以互相替换。
4 结论
通过以上电路的分析,说明当三极管工作在开关状态时,不论NPN型还是PNP型三极管其集电极和发射极可以互换,并且PNP型三极管只有在有基极电流的情况下才能处于饱和导通状态,纠正了资料和许多教材中关于集电极和发射极绝对不可以互换的错误观点,提供了三极管在振荡电路及其他作为开关使用的电路新的接法。
参考文献
[1]曾令琴等.模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社,2009:15-17.
[2]林平勇等.电工电子技术[M].北京:高等教育出版社,2009:164-168.
作者简介
蒋依静,女,山东省烟台市人。烟台经济开发区高级中学。
作者单位
随着电子技术的发展和高职教育的深化,模拟电子技术的教学内容和教学方法需不断改进,实践教学已被证实是高职教学中传授知识和技能的有效方法[1][2]。近年来,基于计算机平台的电子仿真被广泛应用于教学,电子仿真能有效、快速地把知识以类似实物的形成展示给学生,可以把抽象的知识具体化、技能化,从而提高学生对知识和技能的掌握。因此,把电子仿真引入到模拟电子技术教学中,是实现本课程实践教学法的有效途径。
一、模拟电子技术教学现状与改革措施
模拟电子技术内容有二极管、三极管、集成电路等 ,即三极管的使用被集成电路所取代。目前模拟电子技术的教学内容仍包含了大量的关于三极管的知识,比如输入阻抗、输出阻抗等,这些知识是设计由三极管构成复杂电路(如集成电路)时所必需的,而高职培养的人才主要是能正确使用电子器件,极少涉及研发性较强的有关电路设计等方面的工作。因而在授课过程中,有关集成运放方面的知识需要加强,而三极管的知识应合理取舍,取舍的方法和内容将在后文讲述。综上所述,模拟电子技术的授课需根据技术发展和应用型人才的培养目标,按照“需要、够用、实用”的原则抛弃陈旧内容,突出重点,选择合适的授课知识点,这是促进模拟电子技术教学改革的关键。
传统模拟电子技术的教学是以理论教学为主,实践教学为辅,通常采用“理论教学+实训周”的模式,理论内容在课堂上讲授,实训周则是为提高学生的实践技能。目前理论教学主要是“黑板+多媒体”,该方式手段较单一,内容展示枯燥,学生的学习兴趣不高,且该方式通常是在理论课结束后才开始实训,致使授课内容和实训内容在时间上不同步,理论教学和实践教学融合不彻底。为调动学生学习的积极性,需要把抽象的知识具体化、形象化;为减轻学生的学习压力,需要让教学活动更符合高职学生的学习规律;为增强知识的掌握和技能的运用能力,需要把知识的传授寓于实践中,通过实践增强对知识的理解和运用。为达上述目的,需促进理论教学与实践教学的深层次融合。本文在借鉴“教、学、做一体化”教学方法优点[4]的基础上,在理论教学阶段同步引入了实践教学,即在阶段性知识点学习完后,综合运用理论指导实践,实践验证理论的科学方法加深学生对知识的理解和掌握,促使学生把知识转变为技能。在该教学方法实施过程中,合理地安排教学内容、划分知识节点是保证该教学方法实施效果的关键;而以简单、便捷、灵活的计算机仿真作为实践平台则是教学实施的保障。
Multisim仿真软件是美国国家仪器有限公司(NI)推出的一款用于电子电路设计与仿真的EDA软件,该软件可在Windows环境下运行,界面直观,操作方便。Multisim除提供了包括基本元器件、半导体器件、运算放大器以及各种数字器件外,还提供了丰富的测试仪器,如:万用表、函数信号发生器、示波器等。其电路的建模方式有电路原理图图形输入方式和电路硬件描述语言输入方式,图形输入方式具有简单、直观、易学等特点,更符合高职学生的学习规律,因而Multisim仿真是实施模拟电子技术实践教学的理想平台。
二、阶段性知识点设计
模拟电子技术的课程目标是让学生掌握电子技术的基本知识和技能,能够运用电路的基本分析方法对电路进行参数设置和调试。模拟电子技术由半导体器件、三极管及其放大电路、模拟集成电路、波形发生电路、集成稳压器等部分组成。由于二极管、三极管、集成电路是模拟电子技术的重要内容,因而本文给出了这三个知识点的教学设计方案。
1.半导体器件教学设计
半导体器件部分主要是让学生了解本征Si、N型Si和P型Si的区别,PN结的结构,以及二极管的电特性和应用。其中二极管是本部分的主要知识,高职学生应了解检波、整流、稳压、开关、隔离、肖特基、发光、硅功率开关、旋转等二极管的特性及应用场合,能根据用途选择合适的二极管。此外二极管的单向导电性是需掌握的重要内容,也是本节教学的重点。在讲授二极管知识时,可用Multisim自带的IV测试仪测量二极管的IV特性,讲解该曲线的形成,而后由学生根据图1所示的电路自行测量二极管的IV曲线,即在不同电压下测量电流值,测量过程可提醒学生参照IV测试仪测量的IV曲线在拐点处多测量几个点,以保证测量曲线的平滑性,通过该实践可加深学生对二极管导电特性的理解。
2.三极管教学设计
三极管内容主要有直流分析和交流分析,通过直流分析,可以给NPN或PNP型三级管施加合适的电压使三极管根据需要分别工作于截止、放大或饱和状态;交流分析是利用微变等效电路计算输入/输出阻抗以及放大倍数。直流分析是三极管工作的基础,尽管在复杂电路中三极管已被集成芯片取代,但在一些简单电路中仍被使用,如利用三极管的开/关特性,可使用在自动控制电路中;再如在集成芯片引脚驱动电流(灌/拉电流)不足时,利用三极管的放大功能,用集成芯片的引脚控制三极管的基极,可在发射极获得大的驱动电流,这些典型应用需学生掌握三极管不同状态的工作条件和静态工作点的设定。
三极管接法主要有共发射极、共基极和共集电极,教学中可用射极偏置电路,如图2所示。调节电阻Rx,通过电压表观察BE、CE电压(UBQ和UCEQ),根据三极管截止、放大、饱和的工作条件可判断出三极 管的工作状态。为让学生更好地理解公式计算结果与电路电特性之间的关系,从而把理论和实践结合起来,可用公式(1)、(2)和(3)分别计算出UBQ和UCEQ,并和仿真结果进行比较。
交流分析的内容较多、较难,有些内容不适合高职学生学习,如输入、输出阻抗、放大倍数等电参数的计算;有些内容仍需掌握,如截止失真,饱和失真,以及如何通过调整电参数使电路工作于不同状态的技能。
在图2中加入信号源,并用耦合电容与基极相连,同样在集电极的输出端用耦合电容和负载相连,可得到交流放大电路,通过该电路学生可直接观察输入信号和输出信号的波形。
[JZ][XC<36.JPG>;%48%48][HT5”K][JZ]图3 截止失真和饱和失真波形[HT5SS]
在静态电路中判断三极管的工作状态主要是根据UBQ和UCEQ的电压值,而在交流通路中可以直观地观察到三个状态下输出的波形,图3即为截止失真和饱和失真时输出的波形。通过该教学过程,也能进一步说明直流分析和交流分析间的关系和区别。
3.集成运放教学设计
集成运放构成的电路主要有:反相输入运算电路、同相输入运算电路和比较电路。应掌握的知识点有:(1)集成运放主要技术指标;(2)反相/同相放大电路的组成,外围电子元器件的作用,电路动态参数的计算;(3)简单比较电路的组成。如图4(a)和图4(b)所示,同相和反相比例放大电路均引入负反馈,信号的输入端分别是同相端和反相端。应用方面:同相放大电路优点在于有足够大的输入阻抗,对于输出阻抗很大的电路比较适用;缺点在于放大电路没有虚地,抗干扰能力相对较差,放大倍数只能大于1。反相放大电路优点是同相端接地,反相端虚地,抗干扰能力强;缺点是输入阻抗很小,不适用于前级电路输出阻抗很大的电路。反相比例放大电路输入/输出的信号如图5所示,可以看出输入/输出信号的波形的相位相差180度,而同相比例放大电路输出/输入信号的相位则相同(信号波形图本文没有给出)。比较电路是集成运放的另一个重要应用,它通过比较两个输入端的电压,根据比较结果输出高电压或低电压,常用于比较、判断和分析。简单的比较电路如图4(c)所示,比较电路通常工作在开环(如图4(c)所示)或正反馈状态。
图4所示的电路主要是配合理论教学使用,在学生实践过程中,可引导学生对上述电路做适当修改,设计一些简单的电路:(1)利用反相比例放大器设计放大倍数为50的放大电路,(2)利用同相比例放大器设计一个放大倍数为50的放大电路,并比较两者的输出的信号;(3)设计一个比较电路,改变参考电压值,观察输出信号的变化。
三、结语
通过将Multisim仿真软件引入到模拟电子技术教学中,实现了教学活动的实践化,激发了学生的学习兴趣,提高了掌握知识和技能的能力。
[参考文献]
[1] 邹 洁,张 彦.强化实践教学初探[J].石家庄职业技术学院学报,2010,22(4):5658.
[2] 梅德平.高校实践教学体系的建设与完善[J].高等函授学报,2010,23(2):3638.
【关键词】三极管;管脚判定;光控小电路
三极管有着广泛的使用,由于其种类繁多,并且三极管管脚排列不相同,使用三极管时,应该先测量确定各管脚正确的位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。本文就三极管管脚的判定方法进行了研究。
一、三极管概述
三极管是电子电路中最为重要的器件,最大的作用就是电流的放大作用和开关作用。二极管由一个PN结构成,三极管由两个PN结构成,顾名思义,三极管就是具有三个电极,公用的一个电极用字母b来表示,是三极管中的基极,其他的两个电极分别用字母e和字母c来表示,都为三极管的集电极[1]。三个电极之间的组合方式不同导致了三极管有NPN型和PNP型两种。三极管种类繁多,每种都有不同的用途。
二、如何选用三极管
三极管种类繁多,每一种都具有不同的用途,要合理的选择适当的三极管才能够保证电路的正常工作。三极管的选用一方面由电路来决定,不同的电子产品中包含有不同的电路,如高频放大电路、中频放大电路、功率放大电路、电源电路、振荡电路、脉冲数字电路等[2]。电路的功能不同,所需要的三极管的特性和种类也就不同了,要按照实际的电路情况和需要来进行选择。另一方面就是根据三级管的性能优势来选择。每个三极管都具有很多参数,特点都不相同,对于特殊用途的三级管选择不仅要根据电路来选择,还要根据对三极管参数的特殊要求来选择。最后是要根据合理的尺寸选择三极管的外形和封装,三极管外形各不相同,封装材质也不一样,要根据具体的尺寸和外形要求寻找合适的三极管。
三、三极管的塑封形式与管脚识别
三级管常用的封装形式有两种,一种是金属封装,另外一种是塑料封装。在三极管的封装上,引脚的排列方式是有规律的:例如金属封装的三极管,将三极管按照底视图的位置放置之后,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左到右依次为e、b、c;例如塑料封装的三极管,使其按照平面朝向自己的位置放置,从左到右的三个引脚依次为e、b、c。
四、三极管管脚的判定
当前,三极管具有繁多的种类,管脚的排列也都不相同,在使用中首先要弄清楚管脚的排列,一方面可以通过查询来获得,另一方面可以利用电子仪器来进场测量。用万能表来判断三极管的管脚是一种普遍的判断方法,一般过程为:首先判定三极管是PNP型还是NPN型,用万能表的R*1k档,用黑边连接任意一个管脚后,用红笔接触另外两个管脚,指针现实两个阻值都大的时候黑表笔接触的为PNP型的基极,如果指针显示两个阻值都有很小黑表笔接触的为NPN型的基极,如果阻值一大一小说明黑表笔接触的不是三极管的基极,需要更换黑表笔接触的管脚后重新检测。确定三极管的类型后,确定集电极和发射极,假设其中一个为集电极,PNP型三极管,红表笔接触假定的集电极管脚,黑表点笔接触假定的发射极管脚(NPN型两笔对调),用大拇指将基极与假定集电极连接,记录测量值,记录完成后将原来假定的两个管脚对调再次记录测量值,测量值较小的一次中红表笔接触的就是集电极(NPN型黑表笔接触的为集电极),另外一个为发射极[3]。
五、三极管管脚判定口诀
为了能够尽快的掌握三极管管脚判定的方法,“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴”的口诀能够起到一定的作用[4]。
1.三颠倒,找基极
众所周知,三极管中有两个PN结,PN结的连接方式的不同使得三极管分为NPN型和PNP型两种导电类型。当不知道三极管是NPN型还是PNP型时,也不知道三极管的管脚是什么电极,第一步就是要用万能表判定那个管脚是基极。测试三极管时要用万能表的欧姆挡,选择R×100档位或R×1k档位。在三个电极中任选两个,用红黑两只表笔测量这两个电极之间的正、反向电阻,将三个电极都两两组合测试完毕之后,在三次的颠倒测量结果中,有两次的结果相近,即正反向颠倒测量的时候,表针一次偏转大,一次偏转小,剩下的那次颠倒测量中指针偏转都不大,在表针偏转不大的这次测量中,未参与测试的那只管脚就是基极。
2.PN结,定管型
基极找到之后,根据基极与另外连个电极之间的PN结的方向就可以判定三极管的导电类型。万能表的黑表笔接触基极,红表笔依次接触两位两个电极中的任意一个,表针偏转大,说明三级管为NPN型管;表针偏小,被测管即为PNP型。
3.顺箭头,偏转大
找到基极之后,要确定集电极与发射极,可以采用测穿透电流ICEO的方法。NPN型三极管,用万能表的红、黑表笔颠倒测量两个电极之间的电阻,表针偏转角度大的一次,电流的流向为黑表笔集电极基极发射极红表笔,电流方向与三极管中符号的方向一致,这就是所谓的顺箭头,此时黑表笔接触的为集电极,红表笔接触的为发射极[5]。PNP型三极管的测试原理与NPN型一致,指针偏转大的一次,电流方向为黑表笔发射极基极集电极红表笔,此时黑表笔接触的为发射极,红表笔接触的为集电极。
4.测不出,动嘴巴
如果在“顺箭头,偏转大”的测量过程中不能够明确区分哪次的指针偏转较大,就需要“动嘴巴”。测试的方法与“顺箭头,偏转大”中一样,只是在颠倒测试的过程中,用嘴巴含住或用舌头抵住基极,用人体起到直流偏置电阻的作用,使得指针偏转的角度变大,更容易辨别。
六、三极管管脚判断与光控小电路
图1为用光敏电阻器触发的晶匣管电路,这一类的电路可以作为公共场所,比如说楼道或者路灯等地方的自动光控开关。这种开关能够在天黑之后自动将灯点亮,天亮之后光敏电阻器的亮阻变小之后将晶匣管接地,将灯熄灭。通过对电阻器的调节,可以使不同型号或者规格的光敏电阻器在一定的黑暗程度下点亮灯。
七、总结
从产生开始,三极管因其简单的构成和迅速的开关速度得到了广泛的应用,三极管对也集成电路的发展有着巨大的贡献,计算机的发展也离不开三极管。由于三极管种类、样式繁多,在使用三极管时要选择合适的型号和种类,合理的适当的三极管才能够保证电路的正常工作。用“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴”的口诀掌握三极管的管脚的判定方法,可以在实际使用三极管时正确判定三极管的类型和电极,根据需求选择合适的三极管,正确发挥三极管的作用。
参考文献
[1]熊开封,田俊武.三极管类型、管脚及材料的理论判断方法[J].西南科技大学高教研究,2010,03(09):19-24.
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