PLC/变频器维修中晶体三极管的检测技术

    1)判别三极管的极性

    目前，国内外生产的晶体管型号已达上万种，封装型式及引脚排列顺序差异很大。假如晶体管上的标记已模糊不清，无法根据型号查阅手册，识别电极的位置，可借助于万用表的R×1k挡识别。

    ①判定基极b。无论PNP管还是NPN管，均可看作由两只半导体二极管反极性串联而成。图1-8(a)、(b)分别代表PNP管和NPN管。

 

    图1-8  三极管结构图

    如果用第一支表笔碰触某个电极，用另一支表笔依次碰触其他两个电极时，测出的电阻值都很大或者都很小，即可判定第一支表笔接的是基极。若两次测出的电阻值是一大一小，相差很多，证明第一支表笔接的不是基极，应更换其他电极重测。

    ②判定发射极e和集电极c。确定基极之后，再测量e、c极间电阻，然后交换表笔重测一次，两次电阻值应不相等，其中电阻较小的一次为正常接法。正常接法时，对于PNP型，黑表笔接的是e极，红表笔接的是c极；对于NPN管，红表笔接的是e极，黑表笔接的是c极。

    2)三极管电极判别常用的三种方法

    第一种方法：对于有测三极管hFE插孔的万用表，先测出b极后，将三极管随意插到插孔中去（当然b极是可以插准确的），测一下hFE值，然后再将管子倒过来再测一遍，测得hFE值比较大的一次，各引脚插入的位置是正确的。

    第二种方法：对无hFE测量插孔的万用表，或管子太大不方便插入插孔的，可以用这种方法：

    对NPN管，先测出b极，将万用表置于R×1kΩ挡，将红表笔接假设的e极（注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或引脚），黑表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个引脚，将管子拿起来，用舌尖舔一下b极，看万用表指针应有一定的偏转，如果各表笔接得正确，指针偏转会大些，如果接得不对，指针偏转会小些，差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e极。

    对PNP管，要将黑表笔接假设的e极（手不要碰到笔尖或引脚），红表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个引脚，然后用舌尖舔一下b极，如果各表笔接得正确，万用表指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次，比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管，方便实用。根据万用表指针的偏转幅度，还可以估计出管子的放大能力，当然这是凭经验的。

    第三种方法：先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后，将万用表置于R×10kΩ挡，对NPN管，黑表笔接e极，红表笔接c极时，表针可能会有一定偏转，对PNP管，黑表笔接c极，红表笔接e极时，万用表表针可能会有一定的偏转，反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子，这个方法就不适用。

    3)三极管性能测量

    三极管性能测量通常要用万用表的R×1 kΩ挡，不管是NPN管还是PNP管，不管是小功率、中功率、大功率三极管，测其b、e结或c、b结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性，反向电阻无穷大，其正向电阻大约在10kΩ。

    为进一步估测三极管特性的好坏，必要时还应变换万用表的电阻挡位进行多次测量。其方法是：置R×10Ω挡测PN结正向导通电阻都在200Q左右；置R×1Ω挡测PN结正向导通电阻都在30Ω左右（以上为47型表测得数据，其他型号表大概略有不同，可多测试几个好的三极管总结一下，做到有一个参考值）。如果读数偏大太多，则可以断定三极管的特性不好。还可将万用表置于R×10kΩ挡测耐压低的三极管（基本上三极管的耐压都在30V以上），其c、b结反向电阻也应在∞，但其b、e结的反向电阻可能会有些，表针会稍有偏转（一般不会超过满量程的1/3，根据三极管的耐压不同而不同）。同样，在用R×10kΩ挡测e、c间（对NPN管）或c、e极（对PNP管）的电阻时，表针可能略有偏转，但这不表示三极管是坏的。但在用R×1kΩ以下挡测c、e或e、c结电阻时，万用表指针指示应为无穷大，否则三极管就是有问题。应该说明的是，以上测量是针对硅管而言的，对锗管不适用。已知型号和管脚排列的三极管，判断其性能好坏的步骤如下：

    ①测量极间电阻。将万用表置于R×100或R×1k挡，按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。其中，发射结和集电结的正向电阻值比较低，其他四种接法测得的电阻值都很高，约为几百千欧至无穷大。但不管是低阻还是高阻，硅材料三极管的极间电阻要比锗材料三极管的极间电阻大得多。

    ②三极管的穿透电流ICEO的数值近似等于三极管的放大倍数卢和集电结的反向电流ICBO的乘积。ICBO随着环境温度的升高而增长很快，ICBO的增加必然造成ICEO的增大。而ICEO的增大将直接影响三极管工作的稳定性，所以在使用中应尽量选用ICEO小的三极管。通过用万用表电阻直接测量三极管e、c极之间的电阻方法，可间接估计ICEO的大小，具体方法如下：

    万用表电阻挡量程一般选用R×100或R×1k挡，对于PNP管，黑表管接e极，红表笔接c极，对于NPN型三极管，黑表笔接c极，红表笔接e极。要求测得的电阻越大越好。e、c极间的阻值越大，说明三极管的ICEO越小；反之，所测阻值越小，说明被测管的ICEO越大。一般说来，中、小功率硅三极管、锗材料低频三极管，其阻值应分别在几百千欧、几十千欧及十几千欧以上，如果阻值很小或测试时万用表指针来回晃动，则表明ICEO很大，三极管的性能不稳定。

    ③测量放大能力(p)。目前有些型号的万用表具有测量三极管hFE的刻度线及其测试插座，可以很方便地测量三极管的放大倍数。先将万用表功能开关拨至欧姆挡，量程开关拨到ADJ位置，把红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使万用表指针指示为零，然后将量程开关拔到hFE位置，并使两短接的表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可从hFE刻度线上读出管子的放大倍数。

    4)区分硅晶体管与锗晶体管

    将万用表拨至R×1k挡，对于PNP型管，黑表笔接发射极e，红表笔接基极b，给发射极接上正向电压。锗管发射结正向导通电压UBE=0.15～0. 3V，硅管的UBE=0.6～0.7V。采用读取电压法可确定UBE的大小，区分硅管与锗管。对于NPN型管只需将表笔位置交换一下即可。

    举例说明：选择MF30型万用表R×1k挡，按照50mA DC刻度读取n'。

    例一：事先已判定被测管为NPN管，按如图1-9(b)所示的接法读出n'=21格，该挡K'=0. 03V/格，故

    UBE=K'n'=0.03V/格×21格=0. 63V

    被测管显然是硅管(实际型号为3DG6 B)。

    例二：已知被测管属于PNP型，参照图1-9(a)的接法读取n'=5格，因此

    UBE =0. 03V/格×5格=0. 15V

 

    图1-9  区分硅管与锗管连接示意图

    可以肯定是锗管（实际型号为3AK20）。

    对于3AX31、3AX81型锗晶体管．应选择R×100挡。这是因为R×1k挡所提供的电流较小，发射结不能完全导通，测出的UBE值会明显偏低。例如，实测一只3AX31B的管子，在R×1k挡读出n'=3格，UBE =0. 09V;改拨到R×100挡时n'=9格，UBE =0. 27V。显然R×100挡的测量结果更接近于正常值。