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您会用万用表的欧姆挡测量二极管、三极管吗?(中)

2011-2-28 11:56| 发布者: 摩托车| 查看: 869| 评论: 1|原作者: 郝铭

摘要: 上一节已经谈到;要全面的检测晶体二极管、晶体三极管的性能优劣;必须应用专门的测试仪器;但是作为我们一般的 维修 人员;是不可能有这些仪器、设备的,这样一般的 维修 师傅们;就用万用表的欧姆档简单的判断一下 ...

上一节已经谈到;要全面的检测晶体二极管、晶体三极管的性能优劣;必须应用专门的测试仪器;但是作为我们一般的维修人员;是不可能有这些仪器、设备的,这样一般的维修师傅们;就用万用表的欧姆档简单的判断一下这些晶体管的好坏也是可行的,这也是在没有专门测试仪器的情况下的不得已而为之的方法,虽然是不得已而为之;但是只要方法得当;也是可行的,特别是判断晶体管的是否击穿、开路,是否漏电、PN结的正向导通性能优劣;也是相当可靠的,不过测量方法必须正确、得当,不然就会出现误判断;从而导致【故障】维修进入死胡同。什么是测量方法必须正确、得当?也就是你采用万用表欧姆档的档位是那一档?这一档红黑表笔间的电压、电流是否符合、接近被测器件的工作特性?。掌握正确的欧姆档位测量晶体管就必须了解;欧姆档的特性和晶体管PN结的特性(万用表欧姆档测量晶体二极管、晶体三极管主要是测量PN结的性能),关于万用表欧姆档的特性(红黑表笔间的电压、电流数值);第一节已经详细介绍了。这一节;主要介绍晶体管PN结的特性及用万用表欧姆档正确判断的方法。

一、二极管PN结的结构、原理及测量

1、二极管构造及PN结:

把一块P型半导体和一块N型半导体紧密地结合在一起就构成了一个二极管。在它们的结合面上形成一个界面,这个界面就称PN结。如图15所示。在P型与N型半导体上各加上一根引线,便构成一个二极管。其P型半导体的引线称为:正极(+),N型半导体的引线称为:负极(—)。

2、PN结的单向导电:

若在PN结上加正向电压,即dianyuan电源的正极接P区,负极接N区,也称为:正向偏置。此时外加电压在PN结中产生的外电场和内电场方向相反,内电场被削弱,多数载流子的扩散运动增强,形成较大的扩散电流(正向电流),PN结处于导通状态。在一定范围内,外电场愈强,正向电流(由P区流向N区的电流)愈大。正向偏置时;呈导通状态,PN结呈现的电阻很低,一般常用的普通硅二极管的正向导通电阻为十几欧姆~二十几欧姆(用万用表R×1档测量,如用R×10、R×100、R×1K、R×10 K档测量,由于二极管是非线性器件;指示均为零欧姆;欧姆读数读不出来),如果zuzhi阻值过大(大于四十至五十欧姆);此管则损坏;不可再用。

若在PN结上加反向电压,即dianyuan电源的负极接P区,正极接N区,也称为:反向偏置。此时外加电压在PN结中产生的外电场和内电场方向一致,内电场被加强,结果阻止了多数载流子的扩散,无法形成扩散电流,PN结处于截止状态。在一定范围内,外电场愈强,阻挡电流流过的能力越强。反向偏置时,呈截止状态;PN结呈现的电阻极高或为无穷大,一般常用的普通硅二极管的反向电阻为:无穷大;指针不能有偏转指示(用万用表R×10K档测量;红表笔接二极管正极,黑表笔接二极管负极),如果指针有偏转指示;表示有zuzhi阻值;此管漏电;根据zuzhi阻值的大小;可判断漏电的程度;也不可再用,如果指针指示为零;则此管击穿;完全损坏(必须用红黑表笔间有较高电压的R×10K档,如果用R×1、R×10、R×100、R×1K档测量,由于表笔间电压太低,轻微的漏电就测不出来)。

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图 15

3、对二极管PN结的要求:

二极管的主要工作部位就是PN结;对PN结的要求就是;单向导电。单向导电就是要求在二极管正向偏置时(外dianyuan电源的正极接二极管的P区,外dianyuan电源的负极接N区);有最小的导通电阻,也就是能有最大的导通电流。在正向导通大电流的情况下;仍然能保持较小的导通电阻,此二极管PN结的正向特性是优秀的。

在二极管反向偏置时(外dianyuan电源的正极接二极管的N区,外dianyuan电源的负极接P区);没有电流能够通过;电zuzhi阻值为无穷大(万用表欧姆档测量指针不能有偏转指数)。在一定的范围内反向偏置的电压逐步上升到较高的电压,仍然不能有电流通过,电zuzhi阻值仍然为无穷大,在较高的反向偏置电压情况下;电zuzhi阻值仍然保持为无穷大的二极管;是不存在漏电的现象;其反向特性是优秀的。图16是是普通二极管PN结的电压电流特性曲线图,会看图的就可以看出;PN结施加正向电压;电流导通;并且微小的电压上升;会引起流过的电流大幅度的上升。PN结施反向电压;就没有电流流通;反向电压继续增加;也没有电流流过PN结。

只有二极管PN结的“正向特性”和“反向特性”都优秀的二极管在电路上应用才是可靠的,这一点是至关重要的。

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图16

4、怎样用万用表欧姆档测量二极管PN结:

上一节谈到;对PN结的要求是:正向特性;大电流并且导通电阻要小。也就是;正向特性的测量需要有在提供较大电流的情况下,测量其导通电阻越小越好。也就是;正向特性的测量需要有在提供较大电流的情况下,测量其导通电阻越小越好。

反向特性;施加反向电压较高时;也不能有电流。反向特性的测量需要有在提供较高反向电压的情况下,测量其漏电流;测量其反向截止电阻为无穷大。

既然我们一般的维修人员都是用万用表的欧姆档测量晶体管的好坏,从第一部分:“万用表欧姆档的原理”可知在万用表欧姆档的R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K五个电阻档位中; R×1档表笔间能提供较大的电流;R×10K档表笔间能提供较高的电压,也就是在没有其他仪器的情况下,只有采用万用表欧姆档的 R×1、R×10K两档来判断PN结,R×1档用来测量PN结的正向导通特性,R×10K档其测量PN结的反向截止特性;其结果才会是基本正确的。R×10、R×100、R×1K这三档测量是测量不出轻微的正向zuzhi阻值变大和反向轻微漏电的,只能判断短路和开路的晶体管器件,对于轻微的正向zuzhi阻值变大和反向轻微漏电的PN结;就无法作出正确判断,这些轻微的正向zuzhi阻值变大和反向轻微漏电的二极管和三极管;应用在电路上;往往回出现一些令人难以判断的疑难、软【故障】;似是而非的【故障】令你吃不下饭、睡不好觉,很多维修师傅都有这样的经历。【 郝铭原创作品 请勿转载 请勿链接】

测量方法:

5、 PN结的正向导通电阻测量:

所选用的万用表欧姆档中心刻度越小越好,因为中心刻度越小;在R×1档时;表笔间流过的电流越大(欧姆档中心刻度越小;表头的品质越高);符合二极管正常工作时的状态。

万用表欧姆档置于 R×1档;选一只常用的二极管;如1N4008或RU4等都可以,红表笔接被测二极管负极;黑表笔接二极管正极,图17所示;此时,指针指示应该在十几到二十欧姆左右,读数越小越好,不同欧姆中心刻度的表;读数略有不同、二极管功率大的读数略小(肖特基管读数更小一些)。由于不同的万用表性能不同;用自己的万用表欧姆档多测量几个不同型号的;正品好二极管;记下读数,以便以后维修中作为基准参考。同一型号的二极管,用R×1档测量;其读数基本一样;如果zuzhi阻值偏差较大;大于正常管5Ω—10Ω则此管PN结已经有问题;一般不能使用(尽管有时没有【故障】出现)。此时如果用R×10、R×100、R×1K、R×10K档测量;其读数都为0Ω;无法判断其正向导通性能的优劣。

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图17

6、PN结的反向漏电测量:

万用表欧姆档选择R×10K档,因为R×10K档时内部是1.5V和9V电池串联应用,表笔间开路电压是10.5V这个电压比1.5V高的多,加到二极管的PN结上,只要反向有一点轻微的漏电都可以检测出来(这个10.5V甚至高出二极管在电路上应用的VCC电压,更符合实战的检验)。

二极管的PN结(稳压管除外),在用万用表欧姆档R×10K档测量时;表笔的位置和上面测量正向导通特性相反;即红表笔接被测二极管正极;黑表笔接二极管负极,图18所示;此时,指针不应有任何偏转指示;指针读数为:无穷大欧姆,只要有一点微小的偏移;此管都不可用(此时如果用R×1、R×10、R×100、R×1K档测量;就是漏电大一些的;其读数仍然为无穷大;无法判断其反向漏电性能),记住:一般的水管漏水要提高水压检查,同样电子器件的漏电也要高电压测量。

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图18

二、 稳压管的测量:

稳压管是一种特殊的二极管,也是以一种应用较多的二极管,测量的方法和普通的二极管相同,正向导通特性用万用表欧姆档R×1档测量其测量结果也应和上面介绍的结果一样,反向特性也用欧姆档R×10K档测量,只是测反向特性时;只要被测稳压管的稳压值小于10V(小于万用表内部9V+1.5V=10.5V)的电压数,指针就会发生偏转;有一定的指数;指针偏转的角度;也就是指针指示数的大小与被测稳压管的稳压值不同有关;例如:稳压管有;3.6V、5V、6V、8.2V、12V、15V等,这其中;3.6V、5V、6V、8.2V在用R×10K档测反向特性时;欧姆档表指针就会有偏转指数,指数的大小和稳压值有关;稳压值越小;指针偏转角度越大;欧姆读数越小;3.6V的稳压管比5V稳压管偏转角度就大(欧姆读数就小),5V稳压管比6V稳压管偏转角度就大(欧姆读数比6V的就小),而相同稳压值的稳压管偏转角度是一样的(相同稳压值的稳压管;欧姆读数是一样的)。你可以用你的万用表欧姆档多测量一些不同稳压值的稳压管;把指针偏转读数记录下来;根据这些,你就可以利用你自己的万用表欧姆档,来判断任意一个小于10V稳压管的稳压值(我们电路中一般应用最多的稳压管;其稳压值都小于10V);懂得这个道理;又扩展了你万用表的新用途。【 郝铭原创作品】

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图19

下面简单的介绍一下为什么万用表欧姆档(R×10K档);测量稳压管反向特性时;表指针会有不同的偏转角度(读数不同),图19是一只稳压管的符号及电压电流特性曲线图;该稳压管的稳压值是5.1V。可以看出其红色的电压电流特性曲线;不同于图16普通二极管的电压电流特性曲线,不同之处在加反向电压时(稳压管的正极接负电压、负极接正电压),在电压轴的负电压一段(由0向左)在0V至-5.1V这一段曲线是平直的,这意味着稳压管反向没有电流;当达到5.1V时;曲线突然以90度直角向下拐弯。这意味着;在反向电压达到5.1V时,稳压管被击穿;反向电流猛增,等于短路;此时若反向电压继续增加;即也被稳压管的击穿电流短路了,反向电压就被控制在5.1V位置上(这就是稳压管的稳压原理)当电压小于5.1V,反向电流又消失;又回到截止状态。曲线的拐点的电压值;就是该稳压管的稳压值,显然拐点要求应该是绝对的直角。某些稳压管该拐点直角不锐利,其稳压性能(精度、稳定度)就不好。懂得了这些道理;就可以知道欧姆档(R×10K档)判断稳压管稳压值的道理。下面用图来说明:

根据上一讲欧姆档原理图7绘制出 R×10K档测量原理图20;由于是R×10K档的高阻测量;中心刻度为150K 所以图20中RX=150K,为了在高阻测量表头L指针有足够的偏转电流;电池采用在原1.5V的基础上;再增加一只9V的电池;回路电池总电压达到10.5V。

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图20

在欧姆档的红黑表笔连接时;电流Ia流经表笔、RX流通;

Ia = 10.5V ÷ 150K = 0.00007A(70微安)

这时 图20中可以看出10.5V电压;全部加到电阻RX两端;URX=10.5V

此时;为了保证表头偏转90度(零点校正)可调电阻R的zuzhi阻值为:

R= URX ÷Ib=10.5V÷0.00005A=210000Ω(210K)

考虑到电池电压的逐步下降及表头内阻等因素;R的zuzhi阻值约为 200K左右的可调电阻。

现在用该万用表的R×10K欧姆档;测量5.1V稳压管的反向特性;测量原理如图21所示;

由于测量的反向特性;欧姆档的红表笔(实际是电池的负极)接稳压管的正极;欧姆档的黑表笔(实际是电池的正极)接稳压管的负极,图21所示。

由于R×10K档应用时;电池电压有10.5V也就是红黑表笔之间的电压迹有10.5V。显然该电压反向加到5.1V稳压管的两端,10.5V电压大大于5.1V。稳压管立即处于反向击穿状态。由前面的介绍所知,稳压管反向击穿后稳压管两端的电压就是其稳压值5.1V(在有限流电阻的情况下);此时;电阻RX又起到限流电阻的作用。

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图21

既然稳压管两端电压是5.1V 其方向是下“正”上“负”,在稳压管击穿的情况下等效是一个5.1V的电池。这个电池电压和欧姆档内部的10.5V电池是一个反向串联关系,等效如图22所示。

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图22

虽然是反向;但是5.1V小于内部的10.5V,表笔回路仍然有电流流过,电阻RX上面仍然有压降URX存在;

URX=10.5V-5.1V=5.4V

既然有URX存在;表头回路就有电流Ib流过;

Ib=5.4V÷200000Ω=0.000027A(27微安)

此时 表头指针的读数是 50微安电流档的27微安刻度位置上。

你可以记录下来;以后凡是用欧姆档R×10K档测量稳压管的反向特性,指针指示在电流档50微安档;电流读数为27微安位置;被测稳压管的稳压值就是5.1V。

(此时可以看直流电压50V档,应该指示在27V刻度位置)

多测量几只稳压管的反向特性所指示的读数;并记录下来,你的万用表就又增加了一项能判断稳压管稳压值的功能。

同样的道理;

测量3.6V稳压管:

URX=10.5V-3.6V=6.9V

Ib=6.9V÷200000Ω=0.0000345A(34.5微安)

此时 表头指针的读数是 50微安电流档的34.5微安刻度位置上

测量8.2V稳压管:

URX=10.5V-8.2V=2.3V

Ib=2.3V÷200000Ω=0.0000115A(11.5微安)

此时 表头指针的读数是 50微安电流档的11.5微安刻度位置上

测量6V稳压管:

URX=10.5V-6V=4.5V

Ib=4.5V÷200000Ω=0.0000225A(22.5微安)

此时 表头指针的读数是 50微安电流档的22.5微安刻度位置上

不同的万用表读数会有差异,只要你自己记住,万用表欧姆档也可以测量稳压管的稳压值。

(对于稳压管稳压值大于万用表内部电压值的稳压管此方法无效)

其实;这一部分的重点是要向大家说明;

用万用表欧姆档测量半导体器件,只要方法得当,判断半导体元器件的好坏、优劣还是相当准确的,根据PN结的特性:正向特性测量;要利用万用表欧姆档表笔间大电流、低zuzhi阻值的测量功能——R×1档。反向特性测量;要利用万用表欧姆档表笔间高电压、高zuzhi阻值的测量功能——R×10K档。其他档位(R×10、R×100、R×1K)测量都会误判,特别是轻微的漏电及正向特性差的半导体器件。

另外;数字表就是用来测量电压的,不管它有没有测量半导体器件的插孔,它表笔之间的电压、电流都不具备测试半导体器件的条件,都不能用来测量半导体器件,极易误判,功能多没有用。 郝铭【 郝铭原创作品 请勿转载 请勿链接】

待续 下集 晶体三极管的正确测量

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刘述龙AAA 2012-11-13 13:21
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