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三極管基礎之封裝與管腳判斷

時間:2021-11-27 9:57:00
摘要: 晶體三極管具有電流放大作用,其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數,用符號“β”表示。電流放大倍數對于某一只三極管來說是一個定值,但隨著三極管

一般工程師都知道常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類,引腳的排列方式具有一定的規律,底視圖位置放置,使三個引腳構成等腰三角形的頂點上,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。


  晶體三極管的電流放大作用

  晶體三極管具有電流放大作用,其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數,用符號“β”表示。電流放大倍數對于某一只三極管來說是一個定值,但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。


  晶體三極管的三種工作狀態

  截止狀態:當加在三極管發射結的電壓小于PN結的導通電壓,基極電流為零,集電極電流和發射極電流都為零,三極管這時失去了電流放大作用,集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態,我們稱三極管處于截止狀態。


  放大狀態:當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓,并處于某一恰當的值時,三極管的發射結正向偏置,集電結反向偏置,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β=ΔIc/ΔIb,這時三極管處放大狀態。


  飽和導通狀態:當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓,并當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,集電極與發射極之間的電壓很小,集電極和發射極之間相當于開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。


  根據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,因此,電子維修人員在維修過程中,經常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓,從而判別三極管的工作情況和工作狀態。


  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。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,二者并聯后的阻值也較小;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結等效二極管的反向電阻值與保護電阻R的并聯阻值,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。


  D.用黑表筆接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。


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