老司機怎麼測量三極體管型、管腳和性能?

2021-01-08 21IC中國電子網

眾所周知,三極體具有基極、集電極、發射極三極,另外還有NPN型還有PNP型,那麼如何用最快的方法進行三極體測量來確認三極體的管腳和管型。另外,三極體的工作狀態是否可以通過三極體測量進行判斷?接下來本網整理了老司機們到底如何進行三極體測量,原來三極體測量「此中有深意」:

欲先善其事必先利其器:三極體到底有啥管型和管腳

半導體三極體也稱為晶體三極體,可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關作用。三極體顧名思義具有三個電極。二極體是由一個PN結構成的,而三極體由兩個PN結構成,共用的一個電極成為三極體的基極(用字母b表示)。其他的兩個電極成為集電極(用字母c表示)和發射極(用字母e表示)。由於不同的組合方式,形成了一種是NPN型的三極體,另一種是PNP型的三極體。三極體的種類很多,並且不同型號各有不同的用途。三極體大都是塑料封裝或金屬封裝,常見三極體的外觀,有一個箭頭的電極是發射極,箭頭朝外的是NPN型三極體,而箭頭朝內的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。

電子製作中常用的三極體有90×&TImes;系列,包括低頻小功率矽管9013(NPN)、9012(PNP),低噪聲管9014(NPN),高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號一般都標在塑殼上,而樣子都一樣,都是TO-92標準封裝。在老式的電子產品中還能見到3DG6(低頻小功率矽管)、3AX31(低頻小功率鍺管)等,它們的型號也都印在金屬的外殼上。我國生產的電晶體有一套命名規則,電子工程技術人員和電子愛好者應該了解三極體符號的含義。符號的第一部分「3」表示三極體。符號的第二部分表示器件的材料和結構:A——PNP型鍺材料;B——NPN型鍺材料;C——PNP型矽材料;D——NPN型矽材料。符號的第三部分表示功能:U——光電管;K——開關管;X——低頻小功率管;G——高頻小功率管;D——低頻大功率管;A——高頻大功率管。另外,3DJ型為場效應管,BT打頭的表示半導體特殊元件。

三極體電極和管型的基礎判別方法

(1) 目測法

① 管型的判別

一般,管型是NPN還是PNP應從管殼上標註的型號來辨別。依照部頒標準,三極體型號的第二位(字母),A、C表示PNP管,B、D表示NPN管,例如:

3AX 為PNP型低頻小功率管 3BX 為NPN型低頻小功率管

3CG 為PNP型高頻小功率管 3DG 為NPN型高頻小功率管

3AD 為PNP型低頻大功率管 3DD 為NPN型低頻大功率管

3CA 為PNP型高頻大功率管 3DA 為NPN型高頻大功率管

此外有國際流行的9011 ~ 9018系列高頻小功率管,除9012和9015為PNP管外,其餘均為NPN型管。

② 管極的判別

常用中小功率三極體有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型,圖T305介紹了三種典型的外形和管極排列方式。

(2) 用萬用表電阻檔判別

三極體內部有兩個PN結,可用萬用表電阻檔分辨e、b、c三個極。在型號標註模糊的情況下,也可用此法判別管型。

① 基極的判別

判別管極時應首先確認基極。對於NPN管,用黑表筆接假定的基極,用紅表筆分別接觸另外兩個極,若測得電阻都小,約為幾百歐~幾千歐;而將黑、紅兩表筆對調,測得電阻均較大,在幾百千歐以上,此時黑表筆接的就是基極。PNP管,情況正相反,測量時兩個PN結都正偏的情況下,紅表筆接基極。 實際上,小功率管的基極一般排列在三個管腳的中間,可用上述方法,分別將黑、紅表筆接基極,既可測定三極體的兩個PN結是否完好(與二極體PN結的測量方法一樣),又可確認管型。

② 集電極和發射極的判別

確定基極後,假設餘下管腳之一為集電極c,另一為發射極e,用手指分別捏住c極與b極(即用手指代替基極電阻Rb)。同時,將萬用表兩表筆分別與c、e接觸,若被測管為NPN,則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極(PNP管相反),觀察指針偏轉角度;然後再設另一管腳為c極,重複以上過程,比較兩次測量指針的偏轉角度,大的一次表明IC大,管子處於放大狀態,相應假設的c、e極正確。

三極體的管型和管腳究極判斷大法:四句口訣

關於三極體的管型和管腳江湖一直傳言著這樣的四句口訣:「三顛倒,找基極;PN結,定管型;順箭頭,偏轉大;測不準,動嘴巴。」下面是其詳細講解部分。

一、三顛倒,找基極

大家知道,貼片三極體是含有兩個PN結的半導體器件。根據兩個PN結連接方式不同,可以分為NPN型和PNP型兩種不同導電類型的貼片三極體。

測試貼片三極體要使用萬用電錶的歐姆擋,並選擇R×100或R×1k擋位。對於指針式萬用電錶有,其紅表筆所連接的是表內電池的負極,黑表筆則連接著表內電池的正極。假定我們並不知道被測貼片三極體是NPN型還是PNP型,也分不清各管腳是什麼電極。測試的第一步是判斷哪個管腳是基極。這時,我們任取兩個電極(如這兩個電極為1、2),用萬用電錶兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻,觀察錶針的偏轉角度;接著,再取1、3兩個電極和2、3兩個電極,分別顛倒測量它們的正、反向電阻,觀察錶針的偏轉角度。在這三次顛倒測量中,必然有兩次測量結果相近:即顛倒測量中錶針一次偏轉大,一次偏轉小;剩下一次必然是顛倒測量前後指針偏轉角度都很小,這一次未測的那隻管腳就是我們要尋找的基極。

二、PN結,定管型

找出貼片三極體的基極後,我們就可以根據基極與另外兩個電極之間PN結的方向來確定管子的導電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極,紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極,若表頭指針偏轉角度很大,則說明被測貼片三極體為NPN型管;若表頭指針偏轉角度很小,則被測管即為PNP型。

三、順箭頭,偏轉大

找出了基極b,另外兩個電極哪個是集電極c,哪個是發射極e呢?這時我們可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發射極e。

(1)對於NPN型貼片三極體,由NPN型貼片三極體穿透電流的流向原理,用萬用電錶的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec,雖然兩次測量中萬用表指針偏轉角度都很小,但仔細觀察,總會有一次偏轉角度稍大,此時電流的流向一定是:黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆,電流流向正好與貼片三極體符號中的箭頭方向一致,所以此時黑表筆所接的一定是集電極c,紅表筆所接的一定是發射極e。

(2)對於PNP型的貼片三極體,道理也類似於NPN型,其電流流向一定是:黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆,其電流流向也與貼片三極體符號中的箭頭方向一致,所以此時黑表筆所接的一定是發射極e,紅表筆所接的一定是集電極c。

四、測不出,動嘴巴

若在「順箭頭,偏轉大」的測量過程中,若由於顛倒前後的兩次測量指針偏轉均太小難以區分時,就要「動嘴巴」了。具體方法是:在「順箭頭,偏轉大」的兩次測量中,用兩隻手分別捏住兩表筆與管腳的結合部,用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b,仍用「順箭頭,偏轉大」的判別方法即可區分開集電極c與發射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用,目的是使效果更加明顯。

利用三極體測量判斷三極體性能

1、已知型號和管腳排列的三極體,可按下述方法來判斷其性能好壞

(1)測量極間電阻。將萬用表置於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,矽材料三極體的極間電阻要比鍺材料三極體的極間電阻大得多。

(2)三極體的穿透電流ICEO的數值近似等於管子的倍數β和集電結的反向電流ICBO的乘積。ICBO隨著環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定性,所以在使用中應儘量選用ICEO小的管子。通過用萬用表電阻直接測量三極體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,對於PNP管,黑表管接e極,紅表筆接c極,對於NPN型三極體,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越小;反之,所測阻值越小,說明被測管的ICEO越大。一般說來,中、小功率矽管、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,管子的性能不穩定。

(3)測量放大能力(β)。目前有些型號的萬用表具有測量三極體hFE的刻度線及其測試插座,可以很方便地測量三極體的放大倍數。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,然後將量程開關撥到hFE位置,並使兩短接的表筆分開,把被測三極體插入測試插座,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、小功率三極體,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值的對應關係如表所示,但要注意,各廠家所用色標並不一定完全相同。

2、檢測判別電極

(1)判定基極。用萬用表R×100或R×1k擋測量三極體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,而第二表筆先後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,則可判定被測三極體為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,則被測三極體為NPN型管。 (2)判定集電極c和發射極e。(以PNP為例)將萬用表置於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射極。

3、判別高頻管與低頻管 高頻管的截止頻率大於3MHz,而低頻管的截止頻率則小於3MHz,一般情況下,二者是不能互換的。

4、在路電壓檢測判斷法

(1)在實際應用中、小功率三極體多直接焊接在印刷電路板上,由於元件的安裝密度大,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,去測量被測三極體各引腳的電壓值,來推斷其工作是否正常,進而判斷其好壞。

(2)大功率晶體三極體的檢測 利用萬用表檢測中、小功率三極體的極性、管型及性能的各種方法,對檢測大功率三極體來說基本上適用。但是,由於大功率三極體的工作電流比較大,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、小功率三極體極間電阻那樣,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擋檢測大功率三極體。

(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。但由於大功率達林頓管內部設置了V3、R1、R2等保護和洩放漏電流元件,所以在檢測量應將這些元件對測量數據的影響加以區分,以免造成誤判。具體可按下述幾個步驟進行: 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。 在大功率達林頓管B-E之間有兩個PN結,並且接有電阻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阻值並聯的結果;當反向測量時,發射結截止,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、上還並有二極體,此時所測得的則不是(R1+R2)之和,而是(R1+R2)與兩隻二極體正向電阻之和的並聯電阻值。

5、帶阻尼行輸出三極體的檢測

將萬用表置於R×1擋,通過單獨測量帶阻尼行輸出三極體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: 將紅表筆接E,黑表筆接B,此時相當於測量大功率管B-E結的等效二極體與保護電阻R並聯後的阻值,由於等效二極體的正向電阻較小,而保護電阻R的阻值一般也僅有20~50,所以,二者並聯後的阻值也較小;反之,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結等效二極體的反向電阻值與保護電阻R的並聯阻值,由於等效二極體反向電阻值較大,所以,此時測得的阻值即是保護電阻R的值,此值仍然較小。 將紅表筆接C,黑表筆接B,此時相當於測量管內大功率管B-C結等效二極體的正向電阻,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,則相當於測量管內大功率管B-C結等效二極體的反向電阻,測得的阻值通常為無窮大。 將紅表筆接E,黑表筆接C,相當於測量管內阻尼二極體的反向電阻,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,則相當於測量管內阻尼二極體的正向電阻,測得的阻值一般都較小,約幾至幾十。

以上就是關於三極體測量的全部內容,原來三極體測量有這麼多檢測知識,原來還有四字口訣這種利器,那麼你在三極體測量上又有何心得呢?

(21ic整理,編輯:付斌)

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