三極管的主要作用是電流放大,以共發(fā)射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當基極電壓UB有一個微小的變化時,基極電流IB也會隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制,集電極電流IC會有一個很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。),三極管的放大倍數β一般在幾十到幾百倍。
1 中、小功率三極管的檢測
A 已知型號和管腳排列的三極管,可按下述方法來判斷其性能好壞
(a) 測量極間電阻。將萬用表置于R×100或R×1K擋,按照紅、黑表筆的六種不同接法進行測試。其中,發(fā)射結和集電結的正向電阻值比較低,其他四種接法測得的電阻值都很高,約為幾百千歐至無窮大。但不管是低阻還是高阻,硅材料三極管的極間電阻要比鍺材料三極管的極間電阻大得多。
(b) 三極管的穿透電流ICEO的數值近似等于管子的倍數β和集電結的反向電流ICBO的乘積。ICBO隨著環(huán)境溫度的升高而增長很快,ICBO的增加必然造成ICEO的增大。而ICEO的增大將直接影響管子工作的穩(wěn)定性,所以在使用中應盡量選用ICEO小的管子。 通過用萬用表電阻直接測量三極管e-c極之間的電阻方法,可間接估計ICEO的大小,具體方法如下:
萬用表電阻的量程一般選用R×100或R×1K擋,對于PNP管,黑表管接e極,紅表筆接c極,對于NPN型三極管,黑表筆接c極,紅表筆接e極。要求測得的電阻越大越好。e-c間的阻值越大,說明管子的ICEO越??;反之,所測阻值越小,說明被測管的ICEO越大。一般說來,中、小功率硅管、鍺材料低頻管,其阻值應分別在幾百千歐、幾十千歐及十幾千歐以上,如果阻值很小或測試時萬用表指針來回晃動,則表明ICEO很大,管子的性能不穩(wěn)定。
(c) 測量放大能力(β)。目前有些型號的萬用表具有測量三極管hFE的刻度線及其測試插座,可以很方便地測量三極管的放大倍數。先將萬用表功能開關撥至 擋,量程開關撥到ADJ位置,把紅、黑表筆短接,調整調零旋鈕,使萬用表指針指示為零,然后將量程開關撥到hFE位置,并使兩短接的表筆分開,把被測三極管插入測試插座,即可從hFE刻度線上讀出管子的放大倍數。
另外:有此型號的中、小功率三極管,生產廠家直接在其管殼頂部標示出不同色點來表明管子的放大倍數β值,其顏色和β值的對應關系如表所示,但要注意,各廠家所用色標并不一定完全相同。 B 檢測判別電極
(a) 判定基極。用萬用表R×100或R×1k擋測量三極管三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當用第一根表筆接某一電極,而第二表筆先后接觸另外兩個電極均測得低阻值時,則第一根表筆所接的那個電極即為基極b。這時,要注意萬用表表筆的極性,如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時,測得的阻值都較小,則可判定被測三極管為PNP型管;如果黑表筆接的是基極b,紅表筆分別接觸其他兩極時,測得的阻值較小,則被測三極管為NPN型管。
(b) 判定集電極c和發(fā)射極e。(以PNP為例)將萬用表置于R×100或R×1K擋,紅表筆基極b,用黑表筆分別接觸另外兩個管腳時,所測得的兩個電阻值會是一個大一些,一個小一些。在阻值小的一次測量中,黑表筆所接管腳為集電極;在阻值較大的一次測量中,黑表筆所接管腳為發(fā)射極。 C 判別高頻管與低頻管
高頻管的截止頻率大于3MHz,而低頻管的截止頻率則小于3MHz,一般情況下,二者是不能互換的。
D 在路電壓檢測判斷法
在實際應用中、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上,由于元件的安裝密度大,拆卸比
較麻煩,所以在檢測時常常通過用萬用表直流電壓擋,去測量被測三極管各引腳的電壓值,來推斷其工作是否正常,進而判斷其好壞。
2 大功率晶體三極管的檢測
利用萬用表檢測中、小功率三極管的極性、管型及性能的各種方法,對檢測大功率三極管來說基本上適用。但是,由于大功率三極管的工作電流比較大,因而其PN結的面積也較大。PN結較大,其反向飽和電流也必然增大。所以,若像測量中、小功率三極管極間電阻那樣,使用萬用表的R×1k擋測量,必然測得的電阻值很小,好像極間短路一樣,所以通常使用R×10或R×1擋檢測大功率三極管。
3 普通達林頓管的檢測
用萬用表對普通達林頓管的檢測包括識別電極、區(qū)分PNP和NPN類型、估測放大能力等項內容。因為達林頓管的E-B極之間包含多個發(fā)射結,所以應該使用萬用表能提供較高電壓的R×10K擋進行測量。
4 大功率達林頓管的檢測
檢測大功率達林頓管的方法與檢測普通達林頓管基本相同。但由于大功率達林頓管內部設置了V3、R1、R2等保護和泄放漏電流元件,所以在檢測量應將這些元件對測量數據的影響加以區(qū)分,以免造成誤判。具體可按下述幾個步驟進行:
A 用萬用表R×10K擋測量B、C之間PN結電阻值,應明顯測出具有單向導電性能。正、反向電阻值應有較大差異。
B 在大功率達林頓管B-E之間有兩個PN結,并且接有電阻R1和R2。用萬用表電阻擋檢測時,當正向測量時,測到的阻值是B-E結正向電阻與R1、R2阻值并聯(lián)的結果;當反向測量時,發(fā)射結截止,測出的則是(R1+R2)電阻之和,大約為幾百歐,且阻值固定,不隨電阻擋位的變換而改變。但需要注意的是,有些大功率達林頓管在R1、R2、上還并有二極管,此時所測得的則不是(R1+R2)之和,而是(R1+R2)與兩只二極管正向電阻之和的并聯(lián)電阻值。
5 帶阻尼行輸出三極管的檢測
將萬用表置于R×1擋,通過單獨測量帶阻尼行輸出三極管各電極之間的電阻值,即可判斷其是否正常。具體測試原理,方法及步驟如下:
A 將紅表筆接E,黑表筆接B,此時相當于測量大功率管B-E結的等效二極管與保護電阻R并聯(lián)后的阻值,由于等效二極管的正向電阻較小,而保護電阻R的阻值一般也僅有20~50 ,所以,二者并聯(lián)后的阻值也較?。环粗?,將表筆對調,即紅表筆接B,黑表筆接E,則測得的是大功率管B-E結等效二極管的反向電阻值與保護電阻R的并聯(lián)阻值,由于等效二極管反向電阻值較大,所以,此時測得的阻值即是保護電阻R的值,此值仍然較小。 B 將紅表筆接C,黑表筆接B,此時相當于測量管內大功率管B-C結等效二極管的正向電阻,一般測得的阻值也較小;將紅、黑表筆對調,即將紅表筆接B,黑表筆接C,則相當于測量管內大功率管B-C結等效二極管的反向電阻,測得的阻值通常為無窮大。
C 將紅表筆接E,黑表筆接C,相當于測量管內阻尼二極管的反向電阻,測得的阻值一般都較大,約300~∞;將紅、黑表筆對調,即紅表筆接C,黑表筆接E,則相當于測量管內阻尼二極管的正向電阻,測得的阻值一般都較小,約幾歐至幾十歐。
NPN和PNP三極管的區(qū)別。
NPN和PNP主要就是電流方向和電壓正負不同,說得“專業(yè)”一點,就是“極性”問題。
NPN 是用 B→E 的電流(IB)控制 C→E 的電流(IC),E極電位最低,且正常放大時通常C極電位最高,即 VC > VB > VE
PNP 是用 E→B 的電流(IB)控制 E→C 的電流(IC),E極電位最高,且正常放大時通常C極電位最低,即 VC < VB < VE
總之 VB 一般都是在中間,VC 和 VE 在兩邊,這跟通常的 BJT 符號中的位置是一致的,你可以利用這個幫助你的形象思維和記憶。而且BJT的各極之間雖然不是純電阻,但電壓方向和電流方向同樣是一致的,不會出現(xiàn)電流從低電位處流行高電位的情況。
如今流行的電路圖畫法,通常習慣“男上女下”,哦不對,“陽上陰下”,也就是“正電源在上負電源在下”。那NPN電路中,E 最終都是接到地板(直接或間接),C 最終都是接到天花板(直接或間接)。PNP電路則相反,C 最終都是接到地板(直接或間接),E 最終都是接到天花板(直接或間接)。這也是為了滿足上面的VC 和 VE的關系。一般的電路中,有了NPN的,你就可以按“上下對稱交換”的方法得到 PNP 的版本。無論何時,只要滿足上面的6個“極性”關系(4個電流方向和2個電壓不等式),BJT電路就可能正常工作。當然,要保證正常工作,還必須保證這些電壓、電流滿足一些進一步的定量條件,即所謂“工作點”條件。
對于NPN電路:
對于共射組態(tài),可以粗略理解為把VE當作“固定”參考點,通過控制VB來控制VBE(VBE=VB-VE),從而控制IB,并進一步控制IC(從電位更高的地方流進C極,你也可以把C極看作朝上的進水的漏斗)。
對于共基組態(tài),可以理解為把VB當作固定參考點,通過控制VE來控制VBE
(VBE=VB-VE),從而控制IB,并進一步控制IC。
如果所需的輸出信號不是電流形式,而是電壓形式,這時就在 C 極加一個電阻 RC,把 IC 變成電壓 IC*RC。但為滿足 VC>VE, RC 另一端不接地,而接正電源。
而且純粹從BJT本身角度,而不考慮輸入信號從哪里來,共射組態(tài)和共基組態(tài)其實很相似,反正都是控制VBE,只不過一個“固定” VE,改變VB,一個固定VB,改變VE。 對于共射組態(tài),沒有“固定參考點”了,可以理解為利用VBE隨IC或IE變化較小的特性,使得不論輸出電流IE怎么變化(當然也有個限度),VE基本上始終跟隨VB變化(VE=VB-VBE),VB升高,VE也升高,VB降低,VE也降低,這就是電壓跟隨器的名稱的由來。
PNP電路跟NPN是對稱的,例如:
對于共射組態(tài),可以粗略理解為把VE當作“固定”參考點,通過控制VB來控制VEB(VEB=VE-VB),從而控制IB,并進一步控制IC(從C極流向電位更低的地方,你也可以把C極看作朝下的出水管)。
對于共基組態(tài),可以理解為把VB當作固定參考點,通過控制VE來控制VEB(VEB=VE-VB),從而控制IB,并進一步控制IC。 ??
上面所有的VE的“固定”二字都加了引號。因為E點有時是串聯(lián)負反饋的引入點,這時VE也是變化的,但這個變化是反饋信號,即由VB變化這個因造成的果。