电子元器材系列常识–三极管
晶体三极管的结构和类型
晶体三极管，是半导体根本元器材之一，具有电流扩大作用，是电子电路的中心元件。三极管是在一块半导体基片上制造两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分红三部分，中心部分是基区，两边部分是发射区和集电区，摆放办法有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，别离为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区”发射”的是空穴，其移动方向与电流方向共同，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区”发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
三极管的封装办法和管脚辨认
常用三极管的封装办法有金属封装和塑料封装两大类，引脚的摆放办法具有必定的规矩，如图关于小功率金属封装三极管，按图示底视图方位放置，使三个引脚构成等腰三角形的极点上，从左向右依次为e b c；关于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e b c。
现在，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的摆放不尽相同，在运用中不确认管脚摆放的三极管，有必要进行丈量确认各管脚正确的方位，或查找晶体管运用手册，清晰三极管的特性及相应的技术参数和资料。
晶体三极管的电流扩大作用
晶体三极管具有电流扩大作用，其实质是三极管能以基极电流细小的改动量来操控集电极电流较大的改动量。这是三极管最根本的和最重要的特性。咱们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流扩大倍数，用符号“β”表明。电流扩大倍数关于某一只三极管来说是一个定值，但跟着三极管作业时基极电流的改动也会有必定的改动。
晶体三极管的三种作业状况
截止状况：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失掉了电流扩大作用，集电极和发射极之间适当于开关的断开状况，咱们称三极管处于截止状况。
扩大状况：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着操控作用，使三极管具有电流扩大作用，其电流扩大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处扩大状况。
饱满导通状况：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到必定程度时，集电极电流不再跟着基极电流的增大而增大，而是处于某必定值邻近不怎么改动，这时三极管失掉电流扩大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间适当于开关的导通状况。三极管的这种状况咱们称之为饱满导通状况。
依据三极管作业时各个电极的电位凹凸，就能判别三极管的作业状况，因而，电子修理人员在修理过程中，常常要拿多用电表丈量三极管各脚的电压，然后判别三极管的作业情况和作业状况。
运用多用电表检测三极管
三极管基极的判别：依据三极管的结构示意图，咱们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极，因而，在判别三极管的基极时，只需找出两个PN结的公共极，即为三极管的基极。具体办法是将多用电表调至电阻挠的R×1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，假如两次全通，则红表笔所放的脚便是三极管的基极。假如一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。假如还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。这样最多没量12次，总能够找到基极。
三极管类型的判别： 三极管只需两种类型，即ＰＮＰ型和ＮＰＮ型。判别时只需知道基极是Ｐ型资料还Ｎ型资料即可。当用多用电表R×1k挡时，黑表笔代表电源正极，假如黑表笔接基极时导通，则阐明三极管的基极为Ｐ型资料，三极管即为ＮＰＮ型。假如红表笔接基极导通，则阐明三极管基极为Ｎ型资料，三极管即为ＰＮＰ型。
电子三极管
在弗莱明为改善无线电检波器而创造二极管的一同，美国物理学博士弗雷斯特也在潜心研讨检波器。合理他的研讨步步深入时，传来了英国的弗莱明创造成功真空二极管的音讯，使他大受轰动。是改弦更张仍是继续下去呢？他想到弗莱明的二极管可用于整流和检波，但还不能扩大电信号。所以，德弗雷斯特又 通过两年的研发，总算改善了弗莱明的二极管，作出了新的创造。在二极管的阴极和阳极中心刺进第三个具有操控电子运动功用的电极（棚极）。棚极上电压的弱小信号改动，能够调制从阴极流向阳极的电流，因而能够得到与输入信号改动相同，但强度大大添加的电流。这便是德弗雷斯特创造的三极管的“扩大”作用。
1912年，德弗雷斯特又成功地做了几个三极管的衔接试验，得到了比单个三极管大得多的扩大才干。很快，德弗雷斯特研发出榜首个电子扩大器用于电话中继器，扩大弱小的电话信号，他是在电话中运用电子产品的榜首人。此外，三极管还可振动发生电磁波，也便是说，所以，国外许多人都将三极管的创造看作是电子工业真实的诞生。
MOS场效应管
即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），归于绝缘栅型。其首要特色是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因而具有很高的输入电阻（最高可达1015Ω）。它也分N沟道管和P沟道管，符号如图1所示。一般是将衬底（基板）与源极S接在一同。依据导电办法的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状况，加上正确的VGS后，大都载流子被招引到栅极，然后“增强”了该区域的载流子，构成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即构成沟道，加上正确的VGS时，能使大都载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。
以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源分散区N+和漏分散区N+，再别离引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总坚持等电位。图1（a）符号中的前头方向是从外向电，表明从P型资料（衬底）指身N型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。跟着VGS逐步升高，受栅极正电压的招引，在两个分散区之间就感应出带负电的少量载流子，构成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的敞开电压VTN（一般约为+2V）时，N沟道管开端导通，构成漏极电流ID。
国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均为单栅管），4DO1（双栅管）。它们的管脚摆放（底视图）见图2。
MOS场效应管比较“娇气”。这是因为它的输入电阻很高，而栅-源极间电容又十分小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上构成适当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。因而了厂时各管脚都绞合在一同，或装在金属箔内，使G极与S极呈等电位，避免堆集静电荷。管子不用时，悉数引线也应短接。在丈量时应分外当心，并采纳相应的防静电感办法。下面介绍检测办法。
1．准备作业
丈量之前，先把人体对地短路后，才干摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地坚持等电位。再把管脚分隔，然后拆掉导线。
2．断定电极
将万用表拨于R×100档，首要确认栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚便是栅极G。沟通表笔重丈量，S-D之间的电阻值应为几百欧至几千欧，其间阻值较小的那一次，黑表笔接的为D极，红表笔接的是S极。日本出产的3SK系列产品，S极与管壳接通，据此很简单确认S极。
3．查看扩大才干（跨导）
将G极悬空，黑表笔接D极，红表笔接S极，然后用手指触摸G极，表针应有较大的偏转。双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。为区分之，可用手别离触摸G1、G2极，其间表针向左边偏转起伏较大的为G2极。
现在有的MOSFET管在G-S极间添加了维护二极管，平常就不需要把各管脚短路了。
VMOS场效应管
VMOS场效应管（VMOSFET）简称VMOS管或功率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器材。它不只承继了MOS场效应管输入阻抗高（≥108W）、驱动电流小（左右0.1μA左右），还具有耐压高（最高可耐压1200V）、作业电流大（1.5A～100A）、输出功率高（1～250W）、跨导的线性好、开关速度快等优秀特性。正是因为它将电子管与功率晶体管之长处集于一身，因而在电压扩大器（电压扩大倍数可达数千倍）、功率扩大器、开关电源和逆变器中正取得广泛运用。
众所周知，传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其作业电流根本上是沿水平方向活动。VMOS管则不同，从图1上能够看出其两大结构特色:榜首，金属栅极选用V型槽结构；第二，具有笔直导电性。因为漏极是从芯片的反面引出，所以ID不是沿芯片水平活动，而是自重掺杂N+区（源极S）动身，通过P沟道流入轻掺杂N-漂移区，最终笔直向下抵达漏极D。电流方向如图中箭头所示，因为流转截面积增大，所以能通过大电流。因为在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因而它仍归于绝缘栅型MOS场效应管。
国内出产VMOS场效应管的首要厂家有877厂、天津半导体器材四厂、杭州电子管厂等，典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六种VMOS管的首要参数。其间，IRFPC50的外型如图3所示。 
下面介绍检测VMOS管的办法。
1．断定栅极G
将万用表拨至R×1k档别离丈量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，而且沟通表笔后仍为无穷大，则证明此脚为G极，因为它和别的两个管脚是绝缘的。
2．断定源极S、漏极D
由图1可见，在源-漏之间有一个PN结，因而依据PN结正、反向电阻存在差异，可辨认S极与D极。用沟通表笔法测两次电阻，其间电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此刻黑表笔的是S极，红表笔接D极。
3．丈量漏-源通态电阻RDS（on）
将G-S极短路，挑选万用表的R×1档，黑表笔接S极，红表笔接D极，阻值应为几欧至十几欧。
因为测验条件不同，测出的RDS（on）值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。
4．查看跨导
将万用表置于R×1k（或R×100）档，红表笔接S极，黑表笔接D极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有显着偏转，偏转愈大，管子的跨导愈高。
留意事项：
（1）VMOS管亦分N沟道管与P沟道管，但绝大大都产品归于N沟道管。关于P沟道管，丈量时应沟通表笔的方位。
（2）有少量VMOS管在G-S之间并有维护二极管，本检测办法中的1、2项不再适用。
（3）现在市场上还有一种VMOS管功率模块，专供沟通电机调速器、逆变器运用。例如美国IR公司出产的IRFT001型模块，内部有N沟道、P沟道管各三只，构成三相桥式结构。
（4）现在市售VNF系列（N沟道）产品，是美国Supertex公司出产的超高频功率场效应管，其最高作业频率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和播送、通讯设备中。
（5）运用VMOS管时有必要加适宜的散热器后。以VNF306为例，该管子加装140×140×4（mm）的散热器后，最大功率才干到达30W
场效应晶体管
场效应晶体管(FET)简称场效应管，它归于电压操控型半导体器材，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、没有二次击穿现象、安全作业区域宽等长处，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强壮竞争者。
场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极彻底绝缘而得名。现在在绝缘栅型场效应管中，运用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚面世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体资料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电办法来区分，场效应管又可分红耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见附图1。
MOS场效应晶体管运用留意事项。
MOS场效应晶体管在运用时应留意分类，不能随意交换。MOS场效应晶体管因为输入阻抗高（包含MOS集成电路）极易被静电击穿，运用时应留意以下规矩：
1. MOS器材出厂时一般装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随意拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚衔接在一同，或用锡纸包装
2.取出的MOS器材不能在塑料板上滑动，运用金属盘来盛放待用器材。
3. 焊接用的电烙铁有必要杰出接地。
4. 在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS器材焊接完成后在分隔。
5. MOS器材各引脚的焊接次序是漏极、源极、栅极。拆机时次序相反。
6.电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。
7. MOS场效应晶体管的栅极在答应条件下，最好接入维护二极管。在检修电路时应留意查验原有的维护二极管是否损坏。
场效应管的测验。
下面以常用的3DJ型N沟道结型场效应管为例解说其测验办法：
3DJ型结型场效应管可看作一只NPN型的晶体三极管，栅极G对应基极b，漏极D对应集电极c，源极S对应发射极e。所以只需像丈量晶体三极管那样测PN结的正、反向电阻既可。把万用表拨在R*100挡用黑表笔接场效应管其间一个电极，红表笔别离接别的南北极，当呈现两次低电阻时，黑表笔接的便是场效应管的栅极。红表笔接的便是漏极或源极。对结型场效应管而言，漏极和源极能够交换。关于有4个管脚的结型场效应管，别的一极是屏蔽极（运用中接地）。
现在常用的结型场效应管和MOS型绝缘栅场效应管的管脚次序如图2所示。
硅管、锗管的判别
硅管和锗管在特性上有很大不同，运用时应加以差异。咱们知道，硅管和锗管的PN结正向电阻是不一样的，即硅管的正向电阻大，锗管的小。运用这一特性就能够用万用表来判别一只晶体管是硅管仍是锗管。
判别办法如下：
将万用表拨到R*100挡或R*1K挡。丈量二极管时，万用表的正端接二极管的负极，负端接二极管的正极；丈量NPN型的三极管时，万用表的负端接基极，正端接集电极或发射极；丈量PNP型的三极管时，万用表的正端接基极，负端接集电极或发射极。
按上述办法接好后，假如万用表的表针指示在表盘的右端或接近满刻度的方位上（即阻值较小），那么所测的管子是锗管；假如万用表的表针在表盘的中心或偏右一点的方位上（即阻值较大），那么所测的管子是硅管。
测判三极管的口诀
三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项根本功，为了协助读者敏捷把握测判办法，笔者总结出四句口诀：“三倒置，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测禁绝，动嘴巴。”下面让咱们逐句进行解说吧。
一、 三倒置，找基极
咱们知道，三极管是含有两个PN结的半导体器材。依据两个PN结衔接办法不同，能够分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。
测验三极管要运用万用电表的欧姆挡，并挑选R×100或R×1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。由图可见，红表笔所衔接的是表内电池的负极，黑表笔则衔接着表内电池的正极。
假定咱们并不知道被测三极管是NPN型仍是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测验的榜首步是判别哪个管脚是基极。这时，咱们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔倒置丈量它的正、反向电阻，调查表针的偏转视点；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，别离倒置丈量它们的正、反向电阻，调查表针的偏转视点。在这三次倒置丈量中，必定有两次丈量成果附近：即倒置丈量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩余一次必定是倒置丈量前后指针偏转视点都很小，这一次未测的那只管脚便是咱们要寻觅的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、 PN结，定管型
找出三极管的基极后，咱们就能够依据基极与别的两个电极之间PN结的方历来确认管子的导电类型(图1)。将万用表的黑表笔触摸基极，红表笔触摸别的两个电极中的任一电极，若表头指针偏转视点很大，则阐明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转视点很小，则被测管即为PNP型。
三、 顺箭头，偏转大
找出了基极b，别的两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时咱们能够用测穿透电流ICEO的办法确认集电极c和发射极e。
(1) 关于NPN型三极管，穿透电流的丈量电路如图3所示。依据这个原理，用万用电表的黑、红表笔倒置丈量南北极间的正、反向电阻Rce和Rec，尽管两次丈量中万用表指针偏转视点都很小，但仔细调查，总会有一次偏转视点稍大，此刻电流的流向必定是：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共同(“顺箭头”)，所以此刻黑表笔所接的必定是集电极c，红表笔所接的必定是发射极e。
(2) 关于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向必定是：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共同，所以此刻黑表笔所接的必定是发射极e，红表笔所接的必定是集电极c。
四、 测不出，动嘴巴
若在“顺箭头，偏转大”的丈量过程中，若因为倒置前后的两次丈量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体办法是：在“顺箭头，偏转大”的两次丈量中，用两只手别离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”的判别办法即可区分隔集电极c与发射极e。其间人体起到直流偏置电阻的作用，意图是使作用愈加显着。
高频管和低频管的判别
高频管和低频管因其特性和用处不同而一般不能相互代用。
这儿介绍如何用万用表来快速判别它高频管与低频管。判别办法为：
首要用万用表丈量三极管发射极的反向电阻，假如是丈量PNP型管，万用表的负端接基极，正端接发射极；假如是丈量NPN型管，万用表的正端接基极，负端接发射极。然后用万用表的R*1KΩ挡丈量，此刻万用表的表针指示的阻值应当很大，一般不超越满刻度值的1/10。再将万用表转换到R*10KΩ挡，假如表针指示的阻值改动很大，超越满刻度值的1/3，则此管为高频管；反之，假如万用表转换到R*10KΩ挡后，表针指示的阻值改动不大，不超越满刻度值的1/3，则所测的管子为低频管。
场效应晶体管的好坏的判别。
先用MF10型万用表R*100KΩ挡（内置有15V电池），把负表笔（黑）接栅极（G），正表笔（红）接源极（S）。给栅、源极之间充电，此刻万用表指针有细微偏转。再该用万用表R*1Ω挡，将负表笔接漏极（D），正表笔接源极（S），万用表指示值若为几欧姆，则阐明场效应管是好的。
