中職電子專業(yè)晶體三極管管腳及工作狀態(tài)判別的教學(xué)實(shí)踐

德陽市黃許職業(yè)中專學(xué)校  周崇興

摘要：晶體三極管是一種常用的電子元件，在電子領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，是中職電子專業(yè)學(xué)生必須掌握的，在適當(dāng)了解三級管的工作原理基礎(chǔ)上，對具體操作的要求就顯得很高，本位擬就實(shí)踐操作的教學(xué)作出一些探討。

關(guān)鍵詞：電子專業(yè)；晶體三極管；管腳；工作狀態(tài)；教學(xué)實(shí)踐

 

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，晶體三極管作為新型半導(dǎo)體元器件，由于具有體積小、價格便宜、性能穩(wěn)定、維修方便、安全系數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn)，在電子領(lǐng)域里應(yīng)用越來越為廣泛。這就勢必對中職學(xué)校電子類專業(yè)中，承擔(dān)電子電路基礎(chǔ)課程教學(xué)的教師有了更高的要求,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力也顯得尤為重要，筆者2011年參加德陽市中職學(xué)校電子類專業(yè)優(yōu)質(zhì)課競賽中，對普通小功率三極管的管腳判別這一課題進(jìn)行了一些研究，現(xiàn)公諸同好，敬請斧正。

一、簡化三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟記三極管的符號及工作特性

三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作原理抽象，動態(tài)參數(shù)較多，中職學(xué)生接受起來比較困難，所以在實(shí)施教學(xué)時，不必要求學(xué)生太深層次地了解三極管的構(gòu)造及內(nèi)部載流子的運(yùn)行過程，而是對它的分類、符號、管腳名稱、工作特性搞清楚就可以了，在實(shí)際教學(xué)過程中，通過復(fù)習(xí)和師生互動可以簡化為以下內(nèi)容，更多的理論知識通過知識鏈接和學(xué)案進(jìn)行補(bǔ)充。

1.三極管的分類、符號及管腳名稱

功率大小不同的三極管體積和封裝形式也各不相同。近幾年來，中、小功率管一般采用硅酮塑料封裝；大功率管采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，這樣能使三極管的外殼與散熱器連成一起，以便散熱。三極管的核心是兩個PN結(jié)，基極和集電極之間的PN結(jié)叫集電結(jié)，基極和發(fā)射極之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，根據(jù)兩個PN結(jié)的組合方式不同可以分為PNP型和NPN型兩類。三極管有發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)三個區(qū)，對應(yīng)有發(fā)射極、基極、集電極三個電極，所以我們可以說三極管是一個具備三極、三區(qū)、兩結(jié)的電子元器件。

2.晶體三極管工作特性

晶體三極管有三種工作狀態(tài)，當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時三極管處于放大狀態(tài)。當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，也稱為三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。在電子電路中，工作在開關(guān)狀態(tài)的三極管就是在截止與飽和之間轉(zhuǎn)換。

二、三極管管腳和類型的識別

這是本堂課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，要求學(xué)生能夠利用萬用表確定三極管的類型及管腳，在教學(xué)實(shí)際中，采取學(xué)生分組測量，比對數(shù)據(jù)，判定管腳和三級管類型。

1.最簡化判定方法

常用三極管引腳的排列方式具有一定的規(guī)律，底視圖位置放置，使三個引腳構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上，從左向右依次為e、b、c；對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個引腳朝下放置，則從左到右依次為e、b、c。

2.三極管基極b的判別

目前，國內(nèi)各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進(jìn)行測量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。同時我們也可以通過機(jī)械式萬用表確定三極管的類型及管腳（以MF47型萬用表為例）。

以NPN型為例，根據(jù)三極管的結(jié)構(gòu)示意圖，知道三極管的基極是三極管中兩個PN結(jié)的公共極，因此，在判別三極管的基極時，只要找出兩個PN結(jié)的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將萬用表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，先用黑表筆接在三極管的一只引腳上，用紅表筆分別去接三極管的另兩只引腳，如果兩次全通，則黑表筆所接的引腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，則黑表筆換接到三極管的另一個引腳，直到全導(dǎo)通為止，否則改用紅表筆接在三極管的一個引腳上，用黑表筆分別去接三極管的另兩只引腳，看是否全通，若全通則紅表筆所接的引腳就是三極管（PNP型）的基極。

3.三級管集電極c和發(fā)射極e的判別：

(1)對于NPN型三極管，將萬用表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，用手指捏住b極與假設(shè)的c極，管腳間利用我們的手指充當(dāng)電阻的作用，用黑表筆接假設(shè)的c極，紅表筆接假設(shè)的e極，測量兩極間的電阻Rce；之后將假設(shè)的c,e極對調(diào)再測一次。雖然兩次測量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大（電阻值較?。藭r黑表筆所接的一定是集電極c，則紅表筆所接就是發(fā)射極e了。

(２)對于PNP型的三極管，將萬用表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，用手指捏住b極與假設(shè)的c極，管腳間利用我們的手指充當(dāng)電阻的作用，用黑表筆接假設(shè)的c極，紅表筆接假設(shè)的e極，測量兩極間的電阻Rce；之后將假設(shè)的c,e極對調(diào)再測一次。雖然兩次測量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大（電阻值較小），此時紅表筆所接的一定是集電極c，則黑表筆所接就是發(fā)射極e了。

4.三極管類型的判別

三極管只有兩種類型，即PNP型和NPN型。判別時只要知道基極是P型材料還是N型材料即可。當(dāng)用萬用表R×1k擋時，黑表筆接的是萬用表內(nèi)部電池的電源正極，如果黑表筆接基極時導(dǎo)通，則說明三極管的基極為P型材料，三極管即為NPN型。如果紅表筆接基極導(dǎo)通，則說明三極管基極為N型材料，三極管即為PNP型。.

過程中出現(xiàn)學(xué)生測得數(shù)據(jù)有一定的差異，通過知識小貼士說明由于三級管或萬用表自身技術(shù)參數(shù)有差異，或者測量過程中的影響因素造成，甚至有學(xué)生元件都搞錯了，解決這一問題時，學(xué)生表現(xiàn)出極高的探索興趣。

三、三極管工作狀態(tài)的判別

本環(huán)節(jié)要求學(xué)生能夠通過測定三極管在電子電路中的動態(tài)數(shù)據(jù)判別晶體三極管的工作狀態(tài)。根據(jù)三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，經(jīng)常要拿萬用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作狀態(tài)。以NPN型為例：如果測得Ube＞0,Ubc＜0,則該管工作在放大狀態(tài)；如果測得Ube＜0,Ubc＜0,則該管工作在截止?fàn)顟B(tài)；如果測得Ube＞0,Ubc＞0,則該管工作在飽和狀態(tài)。

總之，針對中職學(xué)校文化基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，我們在教學(xué)有關(guān)三極管內(nèi)容過程中一定要因材施教，分清主次，務(wù)必避開復(fù)雜深奧的理論知識，注重實(shí)踐性教學(xué)，積極培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手操作能力，循序漸進(jìn)，由淺入深，較好地掌握三極管在實(shí)際電路中的應(yīng)用。