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发布于 2026-03-29 / 85 阅读

NPN、PNP、NMOS、PMOS、IGBT

NPN使用B-E电流(Ib)控制C-E电流(Ic)。正常放大时,E极电位最低,C极电位通常最高,即:Vc>Vb>Ve

PNP使用E-B电流(Ib)控制E-C电流(Ic)。正常放大时,E极电位最高,C极电位通常最低,即:Vc<Vb<Ve

1. NPN三极管:

基极加高电压1,集电极与发射极短路,即三极管导通;

基极加低电压0,集电极与发射极开路,即三极管截止。

高电位(高电平)有效。

2. PNP三极管:

基极高电压,集电极与发射极开路,即三极管截止;

基极加低电位,集电极与发射极短路,即三极管导通。

即低电位(低电平)有效。

元件连接说明:

电源 (Vcc):通常为 5V 或 12V 直流。

基极偏置电阻 (Rb):连接在 Vcc 与基极之间,用于提供基极电流。

集电极电阻 (Rc):连接在 Vcc 与集电极之间。

发射极 (E):直接接地(这是最简形式,无发射极电阻)。

三极管 (Q1):NPN型,如 9013, 8050等

二、 直流电压档测量判断工作状态

测量方法黑表笔固定于公共地GND红表笔依次测 控制极输出极 对地电压。

  • 对于 NPN/IGBT:测 VBE(或 VGE)和 VCE

  • 对于 PNP:测 VEB(发射极对基极电压)和 VEC

  • 对于 NMOS:测 VGSVDS

  • 对于 PMOS:测 VSG(源极对栅极)和 VSD

ChatGPT Image 2026年3月29日 09_53_40.png

下表以 NPNNMOS 为例,其他器件类推。

状态

NPN

PNP

NMOS

PMOS

IGBT (N沟道)

截止

VBE<0.5V
VCEVCC

VEB<0.5V
VECVCC

VGS<Vth(约2~4V)
VDSVCC

VSG<∥Vth
VSDVCC

VGE<Vth(约4~6V)
VCEVCC

放大

VBE≈0.6∼0.7V
VCE=0.7VVCCVCC/2

VEB≈0.6∼0.7V
VEC=0.7VVCC

VGS>Vth
VDS>VGSVth(饱和区)IDVGS 控制

VSG>∥Vth
VSD>VSG−∥Vth

VGE>Vth
VCEVGE 变化,处于线性放大区

饱和

VBE≈0.7∼0.8V
VCE<0.3V

VEB≈0.7∼0.8V
VEC<0.3V

VGS>Vth
VDS<VGSVth(可变电阻区)
VDS≈0.1∼0.3V(小电流)

VSG>∥Vth
VSD<VSG−∥Vth

VSD≈0.1∼0.3V

VGE>Vth(通常10~15V)
VCE<1.5∼2V(大电流时)
典型饱和压降1~2V

特征

• 截止:VBE 未导通,输出等于电源
• 放大:
VBE 恒定,VCEIB 变化
• 饱和:
VCE 极小(<0.3V)

与 NPN 对称,但电压极性相反

• 截止:VGSVGS 低于阈值
• 线性:
IDIDVGSVGS 平方律关系
• 饱和:
VDSVDS 很低,相当于开关闭合

与 NMOS 对称,但电压极性相反

• 截止:VGE 低于阈值
• 放大:
VCE 较高,ICVGE 变化
• 饱和:
VCE 降低至1~2V(比 BJT 高)

依据

VBEVCE 的组合:
VBE<0.5V → 截止
0.6V<VBE<0.8VVCE>0.5V → 放大
VBE>0.7VVCE<0.3V → 饱和

VEBVEC 的组合,符号相反

VGSVDS
VGS<Vth → 截止
VGS>VthVDS>VGSVth → 饱和区(放大)
VGS>VthVDS<VGSVth → 可变电阻区(饱和)

VSGVSD

类似 NMOS,但饱和压降VCE(sat) 稍高

注:MOSFET 的“饱和区”在输出特性曲线上对应恒流区(放大区),而“可变电阻区”对应开关导通状态。为与 BJT 术语统一,表中“放大”对应 MOSFET 的恒流区,“饱和”对应 MOSFET 的可变电阻区。实际使用时注意区分。

三、 二极管档测量好坏(在路/离路)

1. 测量原理

  • 二极管档 可测量 PN 结的正向压降(单位 mV),同时发出蜂鸣声提示短路。

  • 在路测量:电路板断电,电容放电后直接测引脚,结果受外围电路影响,需结合经验判断。

  • 离路测量:将器件拆下单独测量,结果最准确。

2. 各器件引脚二极管特性

器件

内部结构(PN结)

正常离路测量结果

注意事项

NPN

基极-发射极:PN结
基极-集电极:PN结
集电极-发射极:两个背靠背二极管(一般不通)

• B→E 正向 0.6V,反向∞
• B→C 正向 0.6V,反向∞
• C→E 双向∞(或极小的漏电)

若外围有电阻/电感,可能显示低阻或导通。断开基极偏置电阻可提高判断准确性。

PNP

发射极-基极:PN结
集电极-基极:PN结

• E→B 正向 0.6V,反向∞
• C→B 正向 0.6V,反向∞
• C→E 双向∞

同 NPN,注意极性相反。

NMOS

体二极管(源-漏):源极→漏极存在二极管,栅极与其他极绝缘

• S→D 正向 0.4~0.7V(体二极管压降)
• D→S 反向∞(或漏电)
• G 与 D/S 均∞

栅极可能被电路板上电容存电影响,测量前短接 G-S 放电。

PMOS

体二极管(源-漏):漏极→源极存在二极管

• D→S 正向 0.4~0.7V
• S→D 反向∞
• G 与 D/S 均∞

同样注意栅极放电。

IGBT

测量前,先将G-E短接放电该二极管在 E-C 之间,阳极接 E, 阴极接 C

EC 正向(若集成二极管)0.4~0.7V
CE 反向∞
GE/C 均∞(绝缘栅)

在路测量时,若外部电路有电感或电容,可能产生误判。

3. 好坏判断表格

器件

离路测量(正常值)

离路测量(损坏特征)

在路测量(参考)

NPN

B→E、B→C 正向压降 0.5~0.8V,反向∞;C→E 不通

• 任意两极短路(蜂鸣器响)
• 任一 PN 结开路(无穷大)
• B→E 压降异常(<0.4V 或 >0.9V)

红表笔接 B,黑表笔接 E,若显示 0.6V 左右且无短路,基本正常。若显示 0V 则可能短路或外围电阻短路。

PNP

E→B、C→B 正向压降 0.5~0.8V,反向∞;C→E 不通

同 NPN,极性相反。

黑表笔接 B,红表笔接 E,正常应显示 0.6V 左右。

NMOS

S→D 体二极管正向 0.4~0.7V,反向∞;G 与 D/S 均∞

• D-S 短路(蜂鸣器响)
• 体二极管开路或短路
• G-S 或 G-D 漏电(显示几百 kΩ 以下)

在路测 S→D,若有 0.5V 左右压降说明体二极管正常;若为 0V 则可能短路。测 G 对 S/D 应为开路(高阻)。

PMOS

D→S 体二极管正向 0.4~0.7V,反向∞;G 与 D/S 均∞

同 NMOS,极性相反。

在路测 D→S,正常应测到体二极管压降。

IGBT

测量前,先将G-E短接放电E→C(带二极管)正向 0.4~0.7V,反向∞;G E/C 均∞

C-E 短路(蜂鸣器响)
• 二极管损坏
• G 极对 C/E 漏电

在路测 E→C,若有二极管压降则二极管正常;测 G 对 E 应为开路(高阻)。

在路测量技巧

  • 必须断开电路板电源,并给大电容放电。

  • 若测量结果异常,可尝试交换表笔复测,排除外围元件并联的影响。

  • 对于 BJT 和 IGBT,基极/栅极通常接有下拉电阻(几千~几十千欧),在路测基极对地可能会显示电阻值而非二极管特性,此时可断开基极偏置电阻再测。

-----------------------------------------------PMOS与NMOS------------------------------------------

导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特性:Vgs大于某一值管子就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V就可以了。

PMOS的特性:Vgs小于某一值管子就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。

三个脚的极性判断完后,接下就该判断是P沟道还是N沟道了:

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004.png

源极(S)栅极(G)漏极(D)

N沟道mos导通条件是:栅极电压(Vg) ≥ 源极电压(Vs) + 阈值电压(Vₜₕ,正电压,通常 0.5~5V)

即G给高电平导通

P沟道mos导通条件是栅极电压(Vg) ≤ 源极电压(Vs) - 阈值电压(Vₜₕ,通常为 0.5~1V)

即G给低电平导通

当然也可以先判断沟道类型,再判断三个脚极性。

接下来,是寄生二极管的方向判断:

它的判断规则就是:

N沟道,由S极指向D极。

P沟道,由D极指向S极。

上面方法不太好记,一个简单的识别方法是:

IMG_20260327_165643.jpg

不论N沟道还是P沟道MOS管,中间衬底箭头方向寄生二极管的箭头方向总是一致的:

要么都由S指向D,

要么都由D指向S。

(想像DS边的三节断续线是连通的)

PMOS的阈值电压教NMOS高,因此需要更高的驱动电压,充放电时间长,开关速度更低。

PMOS的导通电阻大,发热大,相对NMOS来说不易通过大电流。

所以导致现在的格局:NMOS价格便宜,厂商多,型号多。PMOS价格贵,厂商少,型号少。(相对而言,其实MOS 管发展到现在,普通的应用 PMOS 和 NMOS 都有大量可方便选择的型号)

NMOS 是电子的移动,PMOS那就是空穴的移动。

四、MOS管特点

1、输入阻抗非常高,因为MOS管栅极有绝缘膜氧化物,甚至可达上亿欧姆,所以他的输入几乎不取电流,可以用作电子开关。

2、导通电阻低,可以做到几个毫欧的电阻,极低的传导损耗,。

3、开关速度快,开关损耗低,特别适应PWM输出模式。

4、在电路设计 上的灵活性大,栅偏压可正可负可零,三极管只能在正向偏置下工作,电子管只能在负偏压下工作;

4、低功耗、性能稳定、抗辐射能力强,制造成本低廉与使用面积较小、高整合度。

5、极强的大电流处理能力,可以方便地用作恒流源。

所以现在芯片内部集成的几乎都是MOS管。

6、MOS管栅极很容易被静电击穿,栅极输入阻抗大,感应电荷很难释放,高压很容易击穿绝缘层,造成损坏。

前面的几点也可以说是MOS管的优点。最后一点容易击穿也是相对来说的,现在的mos管没有那么容易被击穿,不少都有二极管保护,在大多数CMOS器件内部已经增加了IO口保护。

用手直接接触CMOS器件管脚不是好习惯。

注意防护静电

判别是NMOS 还是 PMOS 以及MOS管好坏。

红表笔(+极)接D极,黑表笔(- 极)接S极:二极体值高于1.200V以上。

黑表笔(- 极)接D极,红表笔(+极)接S极:二极体值低于0.700V以下。

则可以判断,此MOS管为NMOS管

红表笔(+极)接D极,黑表笔(- 极)接S极:二极体值低于0.700V以下

黑表笔(- 极)接D极,红表笔(+极)接S极:二极体值高于1.200V以上。

则可以判断,此MOS管为PMOS管。

将万用表调至二极管档,将红表笔接在MOS的S极,黑表笔接在D极, 如果这时候万用表显示0.4V~0.9V(二极管特性,不同MOS管有一定差异)电压值,说明这很可能是一个 NMOS;如果没有读数,说明这很可能是一个PMOS,

所以只需要将上面的红黑表笔返回来再测试一遍,如果情况相反,那么就能够判断是 NMOS 还是PMOS。

如果上面操作万用表都显示一定的电压值,代表MOS管D和S已经击穿损坏

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