上一節我們已經談到;要全面的檢測晶體二極管、晶體三極管的性能優劣;必須應用專門的測試儀器;但是作為我們一般的維修人員;是不可能有這些儀器、設備的,這樣一般的維修師傅們;就用萬用表的歐姆檔簡單的判斷一下這些晶體管的好壞也是可行的,這也是在沒有專門測試儀器的情況下的不得已而為之的方法,雖然是不得已而為之;但是只要方法得當;也是可行的,特別是判斷晶體管的是否擊穿、開路,是否漏電、PN結的正向導通性能優劣;也是相當可靠的,不過測量方法必須正確、得當,不然就會出現誤判斷;從而導致故障維修進入死胡同。什么是測量方法必須正確、得當?也就是你采用萬用表歐姆檔的檔位是那一檔?這一檔紅黑表筆間的電壓、電流是否符合、接近被測器件的工作特性?。掌握正確的歐姆檔位測量晶體管就必須了解;歐姆檔的特性和晶體管PN結的特性(萬用表歐姆檔測量晶體二極管、晶體三極管主要是測量PN結的性能),關于萬用表歐姆檔的特性(紅黑表筆間的電壓、電流數值);第一節已經詳細介紹了。這一節;主要介紹晶體管PN結的特性及用萬用表歐姆檔正確判斷的方法。
一、二極管PN結的結構、原理及測量
1、二極管構造及PN結:
把一塊P型半導體和一塊N型半導體緊密地結合在一起就構成了一個二極管。在它們的結合面上形成一個界面,這個界面就稱PN結。如圖15所示。在P型與N型半導體上各加上一根引線,便構成一個二極管。其P型半導體的引線稱為:正極(+),N型半導體的引線稱為:負極(—)。
2、PN結的單向導電:
若在PN結上加正向電壓,即電源的正極接P區,負極接N區,也稱為:正向偏置。此時外加電壓在PN結中產生的外電場和內電場方向相反,內電場被削弱,多數載流子的擴散運動增強,形成較大的擴散電流(正向電流),PN結處于導通狀態。在一定范圍內,外電場愈強,正向電流(由P區流向N區的電流)愈大。正向偏置時;呈導通狀態,PN結呈現的電阻很低,一般常用的普通硅二極管的正向導通電阻為十幾歐姆~二十幾歐姆(用萬用表R×1檔測量,如用R×10、R×100、R×1K、R×10 K檔測量,由于二極管是非線性器件;指示均為零歐姆;歐姆讀數讀不出來),采用萬用表的R×1檔測量硅二極管正向導通電阻,如果測得阻值過大(大于四十至五十歐姆);此管則損壞;不可再用,此時要是把萬用表轉換成R×10、R×100、R×1K、R×10 K檔,同樣測量這只正向導通阻值過大的二極管,其指針的指示都是零歐姆,這就說明采用萬用表的R×10、R×100、R×1K、R×10 K檔位是判斷不出正向阻值已經變大的,已經損壞的二極管的。
若在PN結上加反向電壓,即電源的負極接P區,正極接N區,也稱為:反向偏置。此時外加電壓在PN結中產生的外電場和內電場方向一致,內電場被加強,結果阻止了多數載流子的擴散,無法形成擴散電流,PN結處于截止狀態。在一定范圍內,外電場愈強,阻擋電流流過的能力越強。反向偏置時,呈截止狀態;PN結呈現的電阻極高或為無窮大,一般常用的普通硅二極管的反向電阻為:無窮大;指針不能有偏轉指示(用萬用表R×10K檔測量;紅表筆接二極管正極,黑表筆接二極管負極),如果指針有偏轉指示;表示有阻值;此管漏電;根據阻值的大小;可判斷漏電的程度;也不可再用,如果指針指示為零;則此管擊穿;完全損壞(必須用紅黑表筆間有較高電壓的R×10K檔,如果用R×1、R×10、R×100、R×1K檔測量,由于表筆間電壓太低,輕微的漏電就測不出來)。
3、對二極管PN結的要求:
二極管的主要工作部位就是PN結;對PN結的要求就是;單向導電。單向導電就是要求在二極管正向偏置時(外電源的正極接二極管的P區,外電源的負極接N區);有最小的導通電阻,也就是能有最大的導通電流。在正向導通大電流的情況下;仍然能保持較小的導通電阻,此二極管PN結的正向特性是優秀的。
在二極管反向偏置時(外電源的正極接二極管的N區,外電源的負極接P區);沒有電流能夠通過;電阻值為無窮大(萬用表歐姆檔測量指針不能有偏轉指數)。在一定的范圍內反向偏置的電壓逐步上升到較高的電壓,仍然不能有電流通過,電阻值仍然為無窮大,在較高的反向偏置電壓情況下;電阻值仍然保持為無窮大的二極管;是不存在漏電的現象;其反向特性是優秀的。圖16是是普通二極管PN結的電壓電流特性曲線圖,會看圖的就可以看出;PN結施加正向電壓;電流導通;并且微小的電壓上升;會引起流過的電流大幅度的上升。PN結施反向電壓;就沒有電流流通;反向電壓繼續增加;也沒有電流流過PN結。
只有二極管PN結的“正向特性”和“反向特性”都優秀的二極管在電路上應用才是可靠的,這一點是至關重要的。
上一節談到;對PN結的要求是:正向特性;大電流并且導通電阻要小。也就是;正向特性的測量需要有在提供較大電流的情況下,測量其導通電阻越小越好。也就是;正向特性的測量需要有在提供較大電流的情況下,測量其導通電阻越小越好。
反向特性;施加反向電壓較高時;也不能有電流。反向特性的測量需要有在提供較高反向電壓的情況下,測量其漏電流;測量其反向截止電阻為無窮大。
既然我們一般的維修人員都是用萬用表的歐姆檔測量晶體管的好壞,從第一部分:“萬用表歐姆檔的原理”可知在萬用表歐姆檔的R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K五個電阻檔位中; R×1檔表筆間能提供較大的電流;R×10K檔表筆間能提供較高的電壓,也就是在沒有其他儀器的情況下,只有采用萬用表歐姆檔的 R×1、R×10K兩檔來判斷PN結,R×1檔用來測量PN結的正向導通特性,R×10K檔其測量PN結的反向截止特性;其結果才會是基本正確的。R×10、R×100、R×1K這三檔測量是測量不出輕微的正向阻值變大和反向輕微漏電的,只能判斷短路和開路的晶體管器件,對于輕微的正向阻值變大和反向輕微漏電的PN結;就無法作出正確判斷,這些輕微的正向阻值變大和反向輕微漏電的二極管和三極管;應用在電路上;往往回出現一些令人難以判斷的疑難、軟故障;似是而非的故障令你吃不下飯、睡不好覺,很多維修師傅都有這樣的經歷。
測量方法:
5、 PN結的正向導通電阻測量:
所選用的萬用表歐姆檔中心刻度越小越好,因為中心刻度越小;在R×1檔時;表筆間流過的電流越大(歐姆檔中心刻度越小;表頭的品質越高);符合二極管正常工作時的狀態。
萬用表歐姆檔置于 R×1檔;選一只常用的二極管;如1N4008或RU4等都可以,紅表筆接被測二極管負極;黑表筆接二極管正極,圖17所示;此時,指針指示應該在十幾到二十歐姆左右,讀數越小越好,不同歐姆中心刻度的表;讀數略有不同、二極管功率大的讀數略小(肖特基管讀數更小一些)。由于不同的萬用表性能不同;用自己的萬用表歐姆檔多測量幾個不同型號的;正品好二極管;記下讀數,以便以后維修中作為基準參考。同一型號的二極管,用R×1檔測量;其讀數基本一樣;如果阻值偏差較大;大于正常管5Ω—10Ω則此管PN結已經有問題;一般不能使用(盡管有時沒有故障出現)。此時如果用R×10、R×100、R×1K、R×10K檔測量;其讀數都為0Ω;無法判斷其正向導通性能的優劣。
萬用表歐姆檔選擇R×10K檔,因為R×10K檔時內部是1.5V和9V電池串聯應用,表筆間開路電壓是10.5V這個電壓比1.5V高的多,加到二極管的PN結上,只要反向有一點輕微的漏電都可以檢測出來(這個10.5V甚至高出二極管在電路上應用的VCC電壓,更符合實戰的檢驗)。
二極管的PN結(穩壓管除外),在用萬用表歐姆檔R×10K檔測量時;表筆的位置和上面測量正向導通特性相反;即紅表筆接被測二極管正極;黑表筆接二極管負極,圖18所示;此時,指針不應有任何偏轉指示;指針讀數為:無窮大歐姆,只要有一點微小的偏移;此管都不可用(此時如果用R×1、R×10、R×100、R×1K檔測量;就是漏電大一些的;其讀數仍然為無窮大;無法判斷其反向漏電性能),記住:一般的水管漏水要提高水壓檢查,同樣電子器件的漏電也要高電壓測量。
二、 穩壓管的測量:
穩壓管是一種特殊的二極管,也是以一種應用較多的二極管,測量的方法和普通的二極管相同,正向導通特性用萬用表歐姆檔R×1檔測量其測量結果也應和上面介紹的結果一樣,反向特性也用歐姆檔R×10K檔測量,只是測反向特性時;只要被測穩壓管的穩壓值小于10V(小于萬用表內部9V+1.5V=10.5V)的電壓數,指針就會發生偏轉;有一定的指數;指針偏轉的角度;也就是指針指示數的大小與被測穩壓管的穩壓值不同有關;例如:穩壓管有;3.6V、5V、6V、8.2V、12V、15V等,這其中;3.6V、5V、6V、8.2V在用R×10K檔測反向特性時;歐姆檔表指針就會有偏轉指數,指數的大小和穩壓值有關;穩壓值越小;指針偏轉角度越大;歐姆讀數越小;3.6V的穩壓管比5V穩壓管偏轉角度就大(歐姆讀數就小),5V穩壓管比6V穩壓管偏轉角度就大(歐姆讀數比6V的就小),而相同穩壓值的穩壓管偏轉角度是一樣的(相同穩壓值的穩壓管;歐姆讀數是一樣的)。你可以用你的萬用表歐姆檔多測量一些不同穩壓值的穩壓管;把指針偏轉讀數記錄下來;根據這些,你就可以利用你自己的萬用表歐姆檔,來判斷任意一個小于10V穩壓管的穩壓值(我們電路中一般應用最多的穩壓管;其穩壓值都小于10V);懂得這個道理;又擴展了你萬用表的新用途。
下面簡單的介紹一下為什么萬用表歐姆檔(R×10K檔);測量穩壓管反向特性時;表指針會有不同的偏轉角度(讀數不同),圖19是一只穩壓管的符號及電壓電流特性曲線圖;該穩壓管的穩壓值是5.1V。可以看出其紅色的電壓電流特性曲線;不同于圖16普通二極管的電壓電流特性曲線,不同之處在加反向電壓時(穩壓管的正極接負電壓、負極接正電壓),在電壓軸的負電壓一段(由0向左)在0V至-5.1V這一段曲線是平直的,這意味著穩壓管反向沒有電流;當達到5.1V時;曲線突然以90度直角向下拐彎。這意味著;在反向電壓達到5.1V時,穩壓管被擊穿;反向電流猛增,等于短路;此時若反向電壓繼續增加;即也被穩壓管的擊穿電流短路了,反向電壓就被控制在5.1V位置上(這就是穩壓管的穩壓原理)當電壓小于5.1V,反向電流又消失;又回到截止狀態。曲線的拐點的電壓值;就是該穩壓管的穩壓值,顯然拐點要求應該是絕對的直角。某些穩壓管該拐點直角不銳利,其穩壓性能(精度、穩定度)就不好。懂得了這些道理;就可以知道歐姆檔(R×10K檔)判斷穩壓管穩壓值的道理。下面用圖來說明:
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