------------- 实验三：识别三极管 一.实验目的 1）了解三极管的分类方法； 2）知道三极管的命名方法； 3）掌握三极管的管脚检测； 4）知道三极管电流分配关系的测量； 5）知道三极管输入输出特性曲线的测量。 二.实验设备 1）交流信号源、直流稳压电源、双踪示波器、数字万用表； 2）三极管（9013,9012,3DG6,3DG6,8050,8055），电阻若干等。 三.实验要求 1）查阅有关技术资料、网络资料及电子学科工具书，查集成运放的性能参数； 2）识读与测试电路中相关的元器件的引脚和判断器件的好坏； 3）使用仿真电路软件PROTEUS进行电路的仿真，验证其原理； 4）焊接设计的电路，并调试成功，对电路所出现故障进行原因分析及排除； 5）撰写实验报告。 6）小组合作。 各小组学习情况记录： 专业 班别 成员 组长 姓名 学号 组员1 组员2 组员3 组员4 负责的工作 自评分 组内评分 ------------- ------------- 四.实验项目 第一部分 三极管的识别及工作原理 一、三极管的外形、结构及工作原理 1. 通过资料阅读、网络搜索等手段，了解三极管的外形和结构，以及它们在现代工业和科学研究等领域的重要作用，填入自制的表格。 2.学习三极管的结构与符号，写出结构图中序号的名称，根据结构图说明三极管的工艺特点（内部条件），并画出NPN和PNP三极管的符号。 （1） ；（2） ；（3） ；（4） ； （5） ；（6） ；（7） ；（8） ； 三极管的工艺特点（内部条件）： 三极管的符号： 3. 电路中常用的三极管种类很多，具体的分类情况如下图，查阅资料，填写下图。 按功能用途分 （2） 图1 NPN三极管结构简图 （2） 图2 PNP三极管结构简图 （ 5）（ 8） （4） （7）（1） （6） （3） （1） （（ 8） （4） （7） 5）（6） （3） N P N P N P 晶体三极管分类 按功率分 按工艺分 按材料 极性分 按工作频率分 ------------- ------------- 4. 不同的国家和地区，对三极管的命名方法是不一样的，查阅资料，填写下面表格，补充归纳三极管命名方法。 表一：国产半导体分立器件型号命名法（场效应管、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分） 第一部分 符号 意义 符号 A 2 二极管 第二部分 意义 N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 PNP型锗材料 NPN型锗材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 第三部分 符号 P V W C Z L S N U K 普通管 微波管 稳压管 参量管 整流管 整流堆 隧道管 阻尼管 光电器件 开关管 半导体晶闸管（可控整流器） 低频小功率管 第四部分 第五部分 用汉语拼音字母表示规格号 意义 意义 用数字表示序号 B C D A B C D 3 三极管 示例： 3 D G 6 C T X G D A Y B J CS BT FH PIN JG 高频小功率管 低频大功率管 高频大功率管 体效应器件 雪崩管 阶跃恢复管 场效应管 半导体特殊器件 复合管 PIN型管 激光器件 注：场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分。 注：PIN是指在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层,由P-I-N构成的二极管就是PIN 二极管。它主要用在RF领域，用作RF Switch和RF保护电路，也有用做Photo-Diode 表二：美国电子工业协会半导体分立器件命名方法 第一部分 符号 JAN JANTX JANTXV JANS 无 特军级 超特军级 宇航级 非军用品 第二部分 符号 1 2 3 三个pn结器件 n个pn结器件 第三部分 符号 该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册登记 第四部分 符号 多位数字 意义 该器件在美国电子工业协会登记的顺序号 第五部分 意义 军级 意义 二极管 三极管 意义 符号 意义 同一型号器件的不同档别 A、B、C、D、 …. N n 例如：JAN2N3251A表示PNP硅高频小功率开关三极管 ------------- ------------- JAN 2 N 3251 A 表三：日本半导体分立器件型号命名方法 第一部分 符号 0 1 2 3 意义 符号 S 意义 符号 A B C D F G H J K M 例如：2SC1815Y、2SC9013H、2SC8050 2 S C 1815 Y 意义 符号 两位以上的整数，从“11”开始，数字越大，越是近期产品 意义 符号 A B C D E F 意义 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 表四：国际电子联合会半导体器件型号命名方法 德国、法国、意大利、比利时等欧洲以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件命名方法。 第一部分 符号 A B C D E 意义 符号 A B C D E F G H K L M P 意义 一个字母加二位数字 符号 三位数字 意义 符号 D、E…… 意义 A、B、C、 第二部分 第三部分 第四部分 ------------- ------------- Q R S T U X Y Z 例如：BDX51 B D X51 5.通过网络搜索，查找型号为3DG6、9012、9013、2N2222、8550、2N5551三极管的主要参数，填入表格五，并根据表格，归纳三极管的主要参数有哪些？ 表五：三极管的主要参数 型号 极性 电流放大倍数 极间反 向电流 电流 极 限 参 数 3DG6 9012 9013 2N2222 2N5551 8550 8050 ICBO ICEO ICM 反向 VEBO 击穿 VCBO 电压 VCEO 功率 PCM 特征频率 饱和压降 VCE(sat) 6.三极管的种类用途繁多，用户在使用三极管前都需要进行管脚的的判别和硅管锗管的判别，通过网络搜集，查找中小功率三极管的性能及学习如何使用指针式万用表和数字万用表对中小功率三极管进行检测。 7.三极管有三个电极，任意取其中一个电极作为公共端，一端为输入端，余下的一端为输出端，共有六种连接方式，但只有三种连接方式是具有放大作用的，试画出具有放大作用的三种连接方式，并归纳连接方式的要点。 8.三极管的制造工艺提供了内部条件，但是还必须具备一定的外部条件才能实现放大功能。具体地说，就是需要加上一定的工作电压给三极管，如果电源极性接错，或提供的电压不正常，尽管这时三极管本身是------------- ------------- 好的，也照样不能工作，甚至还可能损坏三极管。要使三极管能够起放大作用，其工作电源的接法的原则是什么？并画出电路图。 9.生产厂家必须严格按内部条件生产的三极管，才具备放大能力，但这并不是说三极管就一定能放大，要使三极管具有放大，用户必须为三极管提供外部条件。填写表六。 表六：三极管工作条件 三极管内 部条件 截止区 发射区掺杂浓度大于基区掺杂浓度；集电区比发射区大；基区做得很薄，杂质掺得少。 外部工作条件 发射结反偏 特点 对NPN三极管, UBE＜0 三极管起到电流放大作用，流进集电极电流Ic是基极电流Ib的放大 放大区 发射结正偏，集电极反偏 两个PN结均正偏 饱和区 集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态 10.给定某一具体型号的三极管（如9013，3DG6），如何获取三极管的电流放大倍数 ？方法有四种：（a）查阅相关资料；（b）三极管上的标记：色标法或英文字母法；（c）数字万用表测量法；（d）实验法。其中色标法是在晶体管顶部点上不同颜色的色点表示的大小，如图3所示，国产小功率管色点与值的关系见表七。英文字母法即在管子型号后边用A、B、C……K中的一个字母来代表的大小，如图4所示，表八列出了一部分晶体管用字母表示的情况。网络搜索，完成表七和表八。 表七：色点与hFE对应关系 色标 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 图3 β色点标记法 图4 β字母标记法 绿点 蓝点 3DG 201 3DG 201 HHE 9013I S9014 C338 黑 黑橙 ------------- ------------- hFE 0——15—25—40—55—80—120—180—270—400—600—— 15 —25 —40 —55 —80 —120 —780 —270 —400 —600 表八：字母与hFE对应关系 型号 9011,9018 A B C D 29-44 E 39-60 F 54-80 G 72-10H 97-14I 132-1 M L K 8 5 98 9012,9013 64-91 78-1195-13118-144-2180-3 2 5 216 02 50 9014,9015 60-1100-3200-6400-1 50 00 00 000 8050,8550 85-10 120-2160-3 00 00 5551,5401 82-16150-2200-3 0 40 95 11.通过网络搜索，查找三极管替换时应该根据什么原则替换？ 12.三极管的特性曲线和参数都是描述三极管性能的方式。温度对三极管的特性和参数是否有影响？如果有影响，是怎样的影响？ 13. 采用PROTEUS软件仿真，可以更好地理解和学习电子线路的工作原理。一般在怎样的情况下采用直接输入“NPN”或“PNP”的方法来拾取三极管？PROTEUS仿真软件中没有3DG6、9013H三极管，应如何仿真？用PROTEUS仿真软件绘制2N2222A三极管的特性曲线，并从特性曲线求电流放大倍数β。 14.问题。 1）在结构上，三极管时由两个背靠背的PN结组成的，那么，三极管与两只对接的二极管有什么区别？可否用两个二极管相连构成一只BJT，试说明其理由。 ------------- ------------- 2）三极管发射极和集电极是否很颠倒使用？说明理由。 3）BJT是电流控制器件，还是电压控制器件？ 4）用万用表直流电压档测得某电路中三极管各电极的电位如表九所示，试判断它们的极性、材料、类型和工作状态。 表九 T1 管型 VC/V VB/V VE/V 极性 材料 类型 工作状态 3AD6A T2 3BX1A T3 3DK3A T4 3CG21 T5 3DGBC 5）现在市场上经常见到9011~9018一类的晶体三极管，它们的极性、参数有何区别，填写下表。 表十：90××特性 型号 极性 功率（mW） fT（MHz） 用途 9011 9012 9013 9014 9015 9016 9018 6）高频管的截止频率大于3MHz，而低频管的截止频率则小于3MHz，一般情况下，二者是不能互换使用的。由于高、低频管的型号不同，所以当它们的标志清楚时，可以查有关手册较容易地直接加以区分。当它们的标志型号不清时，如何用万用表区分是高频管还是低频管？ 7）选用三极管应该根据什么原则选取？ 8）集成电路中经常将三极管接成二极管使用，接法有以下三种，哪一种接法好？ ------------- + 基极-集电极短接 + 发射极-集电极短接 + 发射极-基极短接 ------------- 第二部分 三极管特性探究 1.判断3DG6、9012、9013、2N2222、8550、8050、2N5551三极管的管脚和极性，并用数字万用表测量电流放大倍数β，填入自制的表格。 2.图5可以验证三极管的放大原理和其中的电流分配关系，思考图中Rp的作用，三极管用9013，Rp、Rb、Rc、Vcc、Vbb值自定，如何操作可以得到电流分配关系？自制表格，并填入数据。分析数据将会得出怎样的结论。 Rp VBB Rb uA IB mA IE Rc mA IC VCC 图5 三极管电流分配验证电路 3. 三极管的特性曲线是内部载流子运动的外部表现，它反映出三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。最常用的是共发射极接法时的输入特性曲线和输出特性曲线。这些特性曲线可用晶体管特性图示仪直观地显示出来，也可通过图6电路进行测绘。利用图6测绘三极管输出特性曲线（IB取0uA、20uA、40uA、60uA、80uA），并在输出特性曲线上标出截止区、放大区、饱和区。图中三极管用9013，Rp、Rb、Rc、Vcc、Vbb值自定。 Rp VBB Rb IC mA VCC Rc uA IB + VBE V _ + V VCE _ 图6 测量三极管特性曲线的电路 4.给定某一具体型号的三极管（如9013）接成如图所示电路，要求开关打到A端，BJT工作在饱和状态，------------- ------------- 开关打在B端，三极管工作在放大状态；开关打在C端，三极管工作在截止状态。要求：1）确定电阻的取值，并求出相应的集电极电流Ic。2）将电路中的三极管用8050替换，会有怎样的结果？3）电路用PROTEUS仿真，并搭接实际电路。 RB B C RC 12V 图7 三极管电路 +12V RA S A RD -------------
