2.4 晶體管

2.4.1 晶體管的字母表示及命名

晶體管是一種常用的具有兩個PN結的半導體晶體器件，有3個電極。晶體管的應用十分廣泛，在電路中通常用起電流放大與開關的作用。

1.晶體管的字母表示

晶體管在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。

2.晶體管的命名

根據國家有關標準規定，國產晶體管的型號命名由5部分構成，具體如下：

在實際檢修中，高壓二極管損壞多為擊穿，引起過電流，使高壓變壓器負載加重，引起較大的電流聲，且不能加熱，時間略長則會將高壓熔絲管或電源熔絲管熔斷。

表2-10為晶體管材料代號和意義對照表。

表2-10 晶體管材料代號和意義對照表

表2-11為晶體管類別代號和意義對照表。

表2-11 晶體管類別代號和意義對照表

2.4.2 晶體管的分類及電路圖形符號

晶體管的種類繁多，根據不同的分類標準，其分類情況如下。

1.按PN結的性質分類

按PN結的不同，晶體管可分為PNP型晶體管和NPN型晶體管。

（1）PNP型晶體管

如圖2-59所示為PNP型晶體管的實物及電路圖形符號。

圖2-59 PNP型晶體管

如圖2-60所示為PNP型晶體管內部結構示意圖。

圖2-60 PNP型晶體管內部結構

由兩塊P型半導體中間夾著1塊N型半導體所組成的晶體管，稱為PNP型晶體管。

（2）NPN型晶體管

如圖2-61所示為NPN型晶體管的實物及電路圖形符號。

圖2-61 NPN型晶體管

如圖2-62所示為NPN型晶體管內部結構示意圖。

圖2-62 NPN型晶體管內部結構

2.按頻率高低分類

晶體管按頻率的高低可以分為高頻晶體管和低頻晶體管。

高頻晶體管的工作頻率很高，通常情況下高頻晶體管為軍用品。

如圖2-63所示為高頻小功率晶體管，高頻晶體管采用金屬封裝，其金屬外殼可以起到屏蔽的作用。

3.按功率大小分類

晶體管按功率大小可分為大功率管、中功率管和小功率管，下面來了解微波爐中常用的幾種大功率管和小功率管。

（1）金屬封裝大功率晶體管

如圖2-64所示為金屬封裝大功率晶體管實物圖。

圖2-63 高頻小功率晶體管實物圖

圖2-64 金屬封裝大功率晶體管實物圖

NPN型晶體管由3塊半導體構成，其中兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間，兩塊N型半導體在兩側。

金屬封裝大功率晶體管的體積較大，外形為帽子形狀，帽子頂部用來安裝散熱片，其金屬外殼本身就是一個散熱部件。兩個孔用來將晶體管固定在電路板上。這種封裝的晶體管只有基極和發射極兩個引腳，集電極就是晶體管的金屬外殼。

（2）塑料封裝大功率晶體管

如圖2-65所示為塑料封裝大功率晶體管實物圖。

塑料封裝大功率晶體管有3個引腳，其上部有一個孔以便與散熱片固定。因為大功率晶體管的耗散功率比較大，容易發熱，所以要設置散熱片。根據這一特征可以分辨是不是大功率晶體管。

（3）塑料封裝小功率晶體管

如圖2-66所示為塑料封裝小功率晶體管實物圖。

圖2-65 塑料封裝大功率晶體管實物圖

圖2-66 塑料封裝小功率晶體管實物圖

塑料封裝小功率晶體管是電子電路中用得最多的一種晶體管，它的具體形狀不同，3個引腳的分布規律也有多種。

小功率晶體管在電子電路中主要用來發揮除放大信號功率之外的作用，如用來放大信號電壓、作為各種控制電路中的控制器件等。

4.其他類型的晶體管

（1）光敏晶體管

如圖2-67所示為光敏晶體管的實物及電路圖形符號。

圖2-67 光敏晶體管

光敏晶體管工作原理是：在無光照射時，光敏晶體管處于截止狀態，無電信號輸出；當有光照射其基極（受光窗口）時，光敏晶體管將導通，從發射極或集電極輸出放大后的信號。

（2）開關晶體管

塑料封裝大功率晶體管的輸出功率比較大，用來對信號進行功率放大。

光敏晶體管是具有放大能力的光電轉換晶體管，廣泛應用于各種光控電路中。

如圖2-68所示為開關晶體管的實物圖。

開關晶體管在開關電路中用來控制電路的開啟或關閉，其功能十分像一個無觸點的電子開關。

其比較突出的優點是開關速度快、體積小，可以用很小的電流控制大電流的通斷，因此在很多電子產品的電路中都可以找到該類晶體管。

（3）達林頓晶體管

達林頓晶體管又稱達林頓結構的復合管，簡稱復合管。如圖2-69所示為達林頓晶體管實物及電路圖形符號。

圖2-68 開關晶體管實物圖

圖2-69 達林頓晶體管

達林頓晶體管內部由兩只輸出功率不等的晶體管按一定接線規律復合而成。根據內部兩只晶體管復合方式的不同，有4種不同的達林頓晶體管，同時管內還會有電阻器。

2.4.3 晶體管的特性及工作條件

1.晶體管的特性

下面分別是兩種導電類型——PNP型和NPN型晶體管的基本特性，其導通偏壓方向如圖2-70所示。

圖2-70 晶體管的圖形符號

達林頓晶體管主要作為功率放大管和電源調整管。

（1）放大特性

晶體管基極電流發生微小的變化，就可以引起集電極電流產生較大的變化，說明基極電流對集電極電流有控制作用，把這種控制作用叫做晶體管的電流放大，即晶體管具有電流放大作用。

（2）開關特性

晶體管的截止和飽和導通狀態，相當于開關的斷開和閉合，使信號隔斷和通過。加控制信號后，便組成簡單的開關電路。

如圖2-71所示，該電路中，若調整R_v使加到VT的基極電壓足夠低（BE結不導通），則基極電流等于0，基極控制集電極，則C、E之間的電阻為無窮大，等效于開關斷開。

反之，若調整R_v使加到VT的基極電壓足夠高（BE結導通），則基極電流較大，基極控制集電極，則C、E之間的電阻很小，等效于開關閉合。

圖2-71 晶體管的開關電路

2.晶體管的工作條件

必須給晶體管以合適的外部條件，晶體管才能實現放大作用，這個外部條件就是給晶體管適當的偏置，即給各電極加上一個合適的電壓。

晶體管組成的放大電路多種多樣，但無論晶體管組成的放大電路形式如何變化，要使晶體管具有放大作用，必須滿足：發射極正偏，集電極反偏。

對于NPN型晶體管來說，要使發射極正偏，就需要基極的電位大于發射極電位；集電結反偏，就需要集電極電位大于基極電位，如圖2-72所示，即V_C＞V_B＞V_E。

圖2-72 NPN型晶體管偏壓示意圖

對于PNP型晶體管來說，要使發射結正偏，就需要基極的電壓小于發射極電壓；要使集電結反偏，就需要集電極電位小于基極電位，如圖2-73所示，即V_E＞V_B＞V_C。

圖2-73 PNP型晶體管偏壓示意圖

掌握以上晶體管3個電極間的關系，可以通過測試正常電路中晶體管3個電極的電位來判斷這個晶體管是NPN型還是PNP型晶體管。

晶體管也有起始電壓，晶體管的起始電壓是指晶體管基極與發射極之間的電壓。不同類型、不同材料的晶體管的起始電壓不一樣。硅材料的NPN型晶體管的起始電壓是0.6～0.8V（基極對發射極的電壓，下同）；硅材料的PNP型晶體管的起始電壓是-0.8～-0.6V；鍺材料的NPN型晶體管的起始電壓是0.15～0.3V之間；鍺材料的PNP型晶體管的起始電壓是-0.3～-0.15V。

2.4.4 晶體管的檢測

下面就PNP型晶體管和NPN型晶體管的檢測方法做具體介紹。

1.NPN型晶體管和PNP型晶體管的判別

晶體管在電路中主要起放大作用，根據PN結的不同有NPN型和PNP型兩種。在實際電路中，常常需要判別待測的（或待更換的）晶體管是NPN型還是PNP型。

如圖2-74所示，首先明確晶體管的3個引腳從左到右分別為發射極（E）、基極（B）和集電極（C）。

圖2-74 明確引腳的極性

（1）如何判斷NPN型晶體管

1）小心對晶體管的各個引腳進行清潔，去除表面污物，如圖2-75所示，以確保測量準確。

圖2-75 清除晶體管引腳污物

2）將指針式萬用表的量程調至“R×1k”擋，如圖2-76所示，然后再將兩表筆相接進行調零校正。

圖2-76 檢測晶體管

3）將紅表筆（接萬用表正極）接在該晶體管中間的基極引腳上，再將黑表筆（接萬用表負極）接在左側的發射極引腳上，圖2-77所示。這時可以測得基極與發射極之間的阻值R₁。

4）將紅表筆接在該晶體晶體管中間的基極引腳上，再將黑表筆接在右側的集電極引腳上，圖2-77所示。這時可以測得基極與集電極之間的阻值R₂。

5）若R₁、R₂均為幾千歐，此時即可判定該晶體晶體管為NPN型晶體管。

晶體管的生產廠家有很多，對于基極、發射極和集電極的排列順序也不同，在實際檢測時，要注意。

（2）如何判斷PNP型晶體管

1）清潔引腳并進行歐姆調零校正，然后將紅表筆接在晶體晶體管的基極引腳上，如圖2-77所示，將黑表筆接在發射極引腳上。這時可以測得基極與發射極之間的阻值R₁。

圖2-77 檢測晶體管

2）保持紅表筆接在該晶體晶體管的基極引腳上，將黑表筆接在晶體晶體管的集電極引腳上。這時可以測得基極與集電極之間的阻值R₂。

3）將黑表筆接在該晶體晶體管中間的基極引腳上，再將紅表筆接在左側的發射極引腳上，這時可以測得一固定的阻值R₃。再將紅表筆移到集電極上，所測得的阻值記為R₄。

4）若R₁、R₂趨于無窮大，R₃、R₄為幾千歐至幾十千歐，則可判定該晶體管為PNP型晶體管。

2.檢測晶體管的放大能力（β）

如圖2-78所示為晶體管檢測操作示意圖。

圖2-78 檢測晶體管的放大能力

晶體管的信號從基極輸入，從集電極輸出，發射極接地。

檢測時可按圖2-78所示的方法連接，此時指針應向右偏轉，偏轉的角度越大，說明放大倍數β越大。如果加了電阻R之后指針變化不大，或根本不變，則說明管子的放大作用很差或已損壞。

檢測硅管時，電阻R值可在50～100kΩ之間選用；檢測鍺管，R阻值可在1～20kΩ之間選用。也可利用人體電阻，即用手用力捏住C、B兩腳（但C、B間不能短路）來代替電阻R。

3.晶體管好壞的檢測

晶體管的好壞可用萬用表的R×100擋或R×1k擋測量。

（1）PNP管好壞的檢測

檢測PNP型晶體管時，用紅表筆接其B極，黑表筆分別接發射極E和集電極C，所測阻值為發射集E和集電極C之間的正向電阻，該正向電阻越小越好。對換表筆后，用黑表筆接基極B，紅表筆分別接發射極E和集電極C，所測阻值為反向電阻，該反向電阻越大越好。如所測晶體管的正向電阻為零時，說明晶體管已損壞。

（2）NPN管好壞的檢測

檢測NPN型晶體管時，先將黑表筆放在晶體管基極B，然后分別將紅表筆放在集電極C和發射極E，兩次都應有讀數，而且比較近似；反過來把黑表筆放在基極B，紅表筆放在集電極C和發射極E，無論表筆怎樣連接都應該沒有讀數。否則，說明該晶體管已損壞。

需要說明的是，在采用數字萬用表測試NPN型晶體管時，應該用紅色表筆接B極，黑色表筆接C極和E極；而測試PNP型晶體管時則應相反。