模块三 晶体管电路的应用
任务一 认识晶体管及特性
单元目标：熟悉晶体管的结构和符号表
达；掌握晶体管的输入输出特性；掌握
汽车晶体管的型号命名；熟练掌握晶体
管的简易测试方法
活动一 认识晶体管的结构和符号
晶体管类似于两个背靠背连接的二极管，通过图
1-21的实物形状请你想一想怎样把两个PN结画在一起。
图1-21 晶体管
图1-22晶体管结构和符号
［知识链接］
晶体管也称为晶体三极管，是电子电路中最重要的器件。它最王
要的功能是电流放大和开关作用，配合其他元件还可以构成振荡
器等。
三极管由两个PN结构成，具有3个电极。共用的一个电极为三
极管的基极(用字母b表示)，其他的两个电极为集电极(用字母c表
示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是
NPN型的三极管， 一种是PNP型的三极管。三极管的符号中有一
个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝
内的是PNP型。实际上箭头所指的方向就是电流的方向，如图1-
22所示。
三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。例如，按
工作频率分有低频、中频、高频、超高频；按功率分有小功率、
中功率、大功率等；按材料分有硅管、锗管；接工艺分有平面型、
台金型等；按封装分有塑料封装、金属封装等；按载流子数目分
有双极型、单极型等。
活动二 认识晶体管的特性和基本工作原理
图1-23 晶体管的特性
晶体管和二极管工作时一样，是由N型材料提供自由
电子、P型材料提供空穴从而来传导电流。基极控制决
定了晶体管的通断，如图1-23所示，控制电流类似于
水龙头工作方式控制主要电路。在基极上施加合适的
电压和正确的极性时才能传导电流。三极管的基极和
发射极之间有一个小电流流通时，主要的电路电流将
穿过晶体管的另外两个部分：发射极e和集电极c，将
三极管接通，使得一个较大的电流可以从集电极流向
发射极。如果基极电流被断开，那么从集电极到发射
极的电流也将被断开。控制基极的电流称为控制电流，
控制电流须高于一定值才能断开或者接通晶体管。控
制电压又叫门电压，对锗二极管必高于0．3 V，硅二
极管必须高于0．6 V。 晶体管这时的作用就象开
关一样，因此称之为晶体管的开关作用。
晶体管以微小电流流过基极，控制较大电流导通发射
极和集电极，好像把电流放大的作用，我们称之为晶
体管的放大作用。大多数的晶体管都具有放大功能，
例如，在一个PNP晶体管里，如果基极电压高于发射
极电压(大概O．6 v或者更多)，电流将从集电极流向发
射极。然而，随着基极电流的增加，从集电极到发射
极的电流也会相应增加直到达到一个饱和点。基极到
发射极的电流和集电极到发射极电流之间的比率称为
晶体管增益，用希腊字母β来表示，
增益(β)= ICE／IBE
ICE——集电极到发射极电流
IBE ——基极到发射极电流。
若基极到发射极电流是49μA，集电极到发射极电流
是，那么晶体管增益是β=
的电流是流经晶体管基极电流的100～200倍。
［知识链接］晶体管的特性曲线
图1-24晶体管特性曲线
晶体管的特性曲线是描绘晶体管各电极电压和电流之间关系的曲
线，是晶体管内部性能的外部表现。典型晶体管的特性曲线如图1
-24所示。
(1)输入特性曲线
输入特性曲线是指集一射极间的电压为常UCE数时，输入回路中
基极电流如与加在基一射极间的电压UBE之间的关系曲线，如图1
-24 (a)所示，其特点如下：
当UCE=0时，晶体管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲
线相似，iB与UBE之比也是非线性关系。
当UBE=1V时，曲线右移。可见，UBE对iB有一定的影响。
当UCE>1V时，其曲线与UCE=1 V时的曲线很接近，因此一般用
UCE=1 V时的输入特性曲线代替UCE>l V时的特性曲线。
晶体管的输入特性曲线与二极管伏安特性曲线一样，也有导通电
压(硅管约 V，锗管约 V)，只有UBE大于导通电压时晶体管
中才会出现iB。当硅管的UBE接近0．7 V， 锗管的UBE接近
V时，电压稍有增高，电流就会增大很多。为避免UBE过大导致iB
剧增而损坏管子,所以常在输入回路中串接限流电阻。
(2)输出特性曲线
输出特性曲线是指基极电流如为常数时，输出电路中集电极电
流iC与集-射极间电压UCE之间的关系曲线，如图1-24 (b)所示。
输出特性曲线是一组曲线簇，晶体管有三个不同的工作区。
1)截止区 iB=O曲线以下的区域(阴影部分)称为截止区。该区域
的主要特点是：iB=0、iC=iCEO(穿透电流)，UCE =UCC (RC上
无压降)，相当于集-射极间断开。实验证明：当晶体管的发射结反
偏或零偏时,管子就截止，即处于截止状态。
2)饱和区 曲线左侧的阴影部分，即iC近于直线上升的区域
称为饱和区。该区域的
主要特点是iC。不随iB的增大而增大，只取决于RC和UCC的大小，
即ic= UCC /RC。饱和时管子呈低阻状态，UCE很小(小于1 V)，
集-射极间相当于短路。实验证明：当晶体管的发射结和集电结都
处于正偏时，管子就工作在饱和区，即处于饱和状态。
3)放大区 iB=0的那条曲线以上的各条曲线间隔均匀，此区域称
为放大区(也称线
性区)。该区的特点是：当iB增大时，相应的iC也增大，
而与UCE基本无关，而且iC比iB的增加大得多。实验证明：当晶
体管发射结正偏、集电结反偏时，管子就工作在放大区，即处于
放大状态。
活动三 晶体管电路的简易测试
晶体管的质量、性能、类型及管
脚判别，可用万用表的电阻挡进行简易测试。
请你根据下面的示意图1-25来测试晶体三极管
图1-25 晶体管极性判别
1．管脚和类型判别
(1)确定基极和类型
用万用表的两根表棒分别对晶体管的三个管脚中的任
意两个进行正接测量和反接测量各一次，如果在正、
反接时测得的电阻均较大，则此次测量中所空下的管
脚即为基极。因为不论是NPN还是PNP型晶体管，都
可以把它们的发射结和集电结等效为两个背靠背连接
的二极管，当万用表的一根表棒和基极相接而另一表
棒和其他任一极相接时，则在正、反接的过程中总有
一次测得的是二极管的正向电阻，其值很小。当万用
表的两根表棒和集电极及发射极相接时，不论是正接
还是反接，总是一个正向电阻和一个反向电阻相串联，
其阻值必然远大于一般二极管的正向电阻。
当基极判定后，可用黑表棒(表内电池的正极)接到基
极，用红表棒(表内电池的负极)分别和另外两个极相接，
若测得的两个阻值都很小，则为NPN型管；反之则为
PNP型管。
(2)集电极和发射极的判断
在基极判定之后，可把其余两个管脚中的任一个假定
为集电极。通过一个100 kΩ的电阻把假定的集电极和
已测得的基极接通，如果是NPN型晶体管，则以万用
表的黑表棒接到假定的集电极；红表棒接到假定的发
射极(见图1-26)，这时从万用表上读出一个阻值。而后
把第一次测量中所假定的集电极和发射极互换，把万
用表的黑表棒接到第二次所假定的集电极上，进行第
二次测量。在两次测量中，测得阻值小的那一次与黑
表棒相接的极便是集电极,图5-24可以清楚地说明上述
关系。在图1-26a中因为有基极电流IB，所以IC较大，
晶体管呈现的电阻小，这时假定的集电极是正确的。
而在图1-26b中，因晶体管不能导通，故呈现的阻值较
大，此时所假定的集电极实际上是发射极。
图 1-26晶体管极性测试
2．管子好坏的粗略判别
根据晶体管内PN结的单向导电性，可以判别测量B、E极间和B、C极间
PN结的正、反向电阻。如果正、反向电阻相差较大，说明管子基本上
是好的。如果正、反向电阻都很大，说明管子内部有断路；如果正、反
向电阻都很小或为零，说明管子极间短路或击穿。
任务二 晶闸管的结构和特点
单元目标： 熟悉晶闸管的结构和符号表达；掌握晶
闸管的特性；学会晶闸管的简单测试方法
活动一 认识晶闸管的结构和符号
图 1-27 晶闸管
如图1-27有一种类似于三极管的半导体元件，我们称之为晶闸管。晶
闸管过去称可控硅，全称为晶体闸流管，是一种“以小控大”的功率(电
流)型器件。晶闸管能像闸门一样，控制大电流的流通而由此得名。
晶闸管看似两个头尾相连的二极管组成，是由PNPN四层半导体构
成的元件。它有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。
请你通过以上图片和文字描述，试着画一下晶闸管的
结构和符号。晶闸管结构和符号如图1-28所示。
图 1-28 晶闸管结构和符号
［小帖示］晶闸管在电路中能够实现交流电的
无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象
继电器那样控制时有火花产生，具有体积小、
重量轻、功耗低、效率高、寿命长、可靠性好
及使用方便等优点，应用领域十分广泛，在家
电、电子测量、工业自动化设备中都可见到它
们。现在许多初级电子制作，如交流无触点开
关、调光、调速、调压、控温、控湿及稳压等
也采用了晶闸管。
晶闸管按特性分类可分为单向的和双向的，
单向的有MCR-100等，双向的有TLC336等。
活动二 晶闸管的特性
1、反向阻断
将晶闸管的阴极接电源的正端，阳极通过白炽
灯HL接UAA的负端(此回路称为主回路)，然后
将控制极通过开关SA接电源UGG的正端，阴
极通过保护电阻R接的负端(此回路称为触发回
路)。这时，不管开关SA闭合与否，白炽灯HL
始终不亮。这说明当晶闸管接反向电压时，不
管控制极是否加上正向电压，它都不会导通而
处于阻断状态，这种阻断状态称为反向阻断状
态，如图1-29所示。 图1-29 晶闸管反向阻断
2、正向阻断
图1-30 晶闸管的正向阻断
当晶闸管加上正向电压时，如果开关
SA不闭合，灯也不亮。这就说明晶闸
管尽管加上正向电压，但控制极未加正
向电压时，也不会导通而仍处于阻断状
态。这种阻断状态称为品闸管的正向阻
断状态，如图1-30所示。
3、正向导通
晶闸管加上正向电压的同时，合上开关SA，
使其控制极也加上正向电压，灯才被点亮。
若在灯亮后，把开关SA断开，则灯将继续点
亮，如图1-31所示。由此可见，在阳极加上
正向电压的同时，控制极也必须加上正向电
压，晶闸管才能导通。然而晶闸管一旦导通
后，其控制极便失去了控制作用。晶闸管导
通时，阳极与阴极之间的正向压降很小，约
为l V。晶闸管导通后，将阳极电流减小到一
定程度，晶 闸管可由导通状态变为截止
状态。由此可见，要维持晶闸管导通，它所
通过的阳极电流必须在一定值以上。这个电
流值就称为晶闸管的维持电流。因此，要关
断已经导通的晶闸管，可以把阳极电压切除
或反向。这时晶闸管的阳极电流迅速降低到
维持电流以下，晶闸管也就关断了
认真学习晶闸管的特性，再按以上三张图自己
动手连接一下，看看理论是否被验证。
晶闸管的特性：当控制极不接电压时，
阳极接反向电压或接正向电压都不导通。当
控制极、阳极与阴极同时接正向电压时，晶
闸管就会导通，而一旦导通后控制极电压无
论有否或极性反向都不会使晶闸管关断。如
果要关断晶闸管，需要把阳极电压降到某一
临界值或反向。
活动三 用小电珠简易测试晶闸管
请你按图1-32准备好实验器材进行接线测试。
图1-32 电珠测试晶闸管
图中VT为被测试的晶闸管。开关SA未合上时，指示灯不应亮，否则
表明管子阳极和阴极之间已短路。合上开关SA指示灯亮，再断开开
关SA，指示灯仍然亮，表明管子工作正常，可以使用。否则可能是
控制极已损坏或阳、阴极已击穿而断路。
［小帖示］晶闸管使用注意事项
(1)在选择晶闸管额定电压、电流时应
留有足够的安全余量。
(2)应有过电流、过电压保护和限制
电流、电压变化率的措施。
(3)晶闸管的散热系统应严格遵守规
定要求，使用中若冷却系统发生故障，
应立即停止使用或将负载减小到额定
值的三分之一，作短时应急使用。
(4)严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘
情况。
任务三 晶体管在汽车上的应用
单元目标：熟悉晶体管的开关电路；掌握晶体管放大
电路；掌握晶闸管的控制电路
活动一 晶体管的开关电路
请先根据前面所学的晶体管知识，分析
图1-33的晶体管在电路中如何工作的。
（a）晶体管基本开关电路
提示：
图1-33（a）中晶体管V是开关元
件；-UBB和Rb是为了保证当输入为
低电位时晶体管能可靠地截止而设
置的；Rb是集电极限流电阻，用以
限制集电极电流，使之不超过晶体
管允许的ICM ；RK是基极限流电阻。
设输入电压为矩形波，其高电位为3
V，低电位为O V。
图 1-33（b）输入与输出波形
工作原理
当输入为低电位(Ui=0 V)时，基
极电源-UBB经Rk和Rb分压，使基
极电位为负(即UBE<0)，发射结处
于反向偏置，保证了晶体管可靠地
截止，此时输出为高电位
(u0≈UCC)；当输入为高电位(ui =3
V)时，输入信号经Rk和Rb分压，
使基极电位为正，发射结处于正向
偏置。如果Rk和Rb选择得适当，
晶体管能获得足够大的基极电流，
满足ib≥IBS的条件，使晶体管由截
止状态变为饱和状态。此时输出为
低电位(u0≈0)。
从以上的分析可见，当输入为低电位时，输出为高电位；
当输入为高电位时，输出为低电位。输入与输出的波形
如图1-33（b）所示。由于输入与输出的相位相反，所
以又称为反相器。又因为它相当于一个没有机械触点的
开关，所以又称为无触点开关。
活动二 晶体管的放大电路
晶体管的放大特性其实是“以小带大、以
小控大”，即基极小电流控制集电极与发射极导通，请
试分析图1-34电路中的晶体管是如何工作的?
图 1-34 晶体管放大电路的三种连接方式
图1-34是基本的低频小信号放大电路，它由晶体管、
电阻、电容和直流电源组成。电路中，晶体管VT起电
流放大作用；电阻RB叫基极偏置电阻，为晶体管提供
合适的电流(也称偏流)，以保证放大电路处于合适的工
作状态；集电极电源UCC的作用有两个：一是为放大
电路提供能量，二是保证晶体管发射结处于正向偏置、
集电结处于反向偏置；集电极电阻RC，一方面给集电
极提供合适的直流电位，另一方面通过它将集电极电
流的变化转换成电压的变化，以实现电压放大；电容
C1、C2称为隔直耦合电容，起传送交流信号、隔断直
流信号的作用。
［小帖示］达林顿管
如图所示复合晶体管包含两个连接
在一起的晶体管，这种组合可以用
非常小的电流控制大电流。复合晶
体管组又叫达林顿管，它是根据美
国贝尔实验室的物理学家西得尼·达
林顿(1929—1971年)的名字而命名
的。达林顿放大器电路普遍用于电
子点火系统、发动机电脑控制电路
和许多其他的电子应用场合。
活动三 晶闸管在汽车电路中的应用
晶闸管在汽车电路中应用较广，特别是在电容储能电
子点火系统中最为典型。
图1-35所示的就是该点火系统的原理，其中主要组成
部分有：
1.直流升压器作用是将电源的低压直流电变为300～
500 V的高压直流电，以便给储能电容充电。
2. 储能电容 用来储存点火所需的能量，并通过点火
线圈初级绕组放电在次级绕组中感应出火花塞跳火所
需的高压电动势。储能电容容量一般为～2μA
3.晶闸管 起开关作用，控制点火线圈初级电路的
通断。
4.触发器 用来产生点火信号，触发晶闸管
导通。
5.点火线圈 将储能电容300～500 V的低压电转变为
20-30kV的高压电，为火花塞提供工作电压。
图 1-35 晶闸管在电容储能式电子点火系统中应用
1-蓄电池；2-点火开关；3-晶闸管；4-储能电容；
5-点火线圈；6-分电器；7-触发器；8-火花塞
接通点火开关，直流升压器工作，把蓄电池12 V直流低压电转换
300—500 V的高压直流电。当晶闸管3关断时，由直流升压器输
出的300—500 V的直流电向储能电容4充电，由于充电回路电阻
很小，电容器电压迅速升高，充电电流迅速减小，电容器电压接
近升压器输出电压。同时电容器两端的电压通过搭铁和点火线圈
初级绕组加在晶闸管的阳极和阴极之间，使晶闸管阳极和阴极之
间承受正向电压。
当触发器输出的信号使晶闸管的控制极和阴极之间承受正向电
压时，晶闸管阳极和阴极导通。储能电容4通过晶闸管3向点火线
圈的初级绕组放电，由于初级绕组电流急剧升高，在点火线圈次
级绕组中就感应出很高的电动势。
当点火线圈次级绕组中的感应电动势高于火花塞击穿电压时，
火花塞间隙击穿、跳火。随着火花塞跳火，储能电容电压迅速下
降，直流升压器因输出端被点火线圈初级绕组短路而无输出，当
储能电容电压低于一定值时，晶闸管因阳极和阴极之间的电压过
低由导通转变为截止(注意：为了保证晶闸管截止后不会马上导通，
触发器在触发晶闸管导通后其输出信号一直使晶闸管控制极承受
反向电压)。
晶闸管截止后，切断了直流升压器和点火线圈初级绕
组之间的连接，振荡器重新开始插荡，直流升压器又
开始给储能电容充电，同时使晶闸管阳极和阴极之间
承受越来越高的正向电压。直至触发器输出的信号使
晶闸管的控制极和阴极之间承受正向电压时，晶闸管
再次导通重复点火过程。
［说明］晶闸管的控制极只控制晶闸管的导通，而
不能控制晶闸管截止。晶闸管导通后，控制极失去
对晶闸管工作状态的控制作用，晶闸管的工作状态
完全由阳极和阴极之间的电压决定，只有当阳极和
阴极之间的电压低于一定值(死区电压)或为负值时，
晶闸管才由导通转变为截止。
［单元思考与练习］
1、请思考晶体管的特性画出三种晶体管
放大电路的连接方法。
2、请简述晶闸管的工作过程。
3、练习：用万用表简易判断晶体管三个
引脚的极性及性能好坏。
4、请思考设计并制作简单晶体管电压调
节电路。
