三極管電路中三極管BE結燒壞故障的研究

薄 璐

0 引言

據基層測試及維護電子設備的工作者介紹，他們在工作中遇到一種怪現象，三極管放大電路不能正常工作，用萬用表測試時，三極管的 BE結電壓卻正常，NPN型三極管的BE結電壓仍是0.7V左右，PNP型三極管的BE結電壓仍是0.2V左右。為了解決這個問題，他們只能換掉整個印刷電路板。然而這樣做浪費太大，于是本文對此問題深入研究，總結出檢查三極管BE結燒壞故障的方法。

1 三極管的常見電路

1.1 分流偏置電路

分流偏置電路圖如圖1所示：

圖1 分流偏置電路圖

其中T為NPN型晶體管，是整個電路的核心器件。共射極交流電壓ui通過C1加到T的發射極，引起基極電流iB的相應變化，從而使集電極電流iC隨之變化。iC的變化在RC上產生壓降，使集電極電壓uCE隨之變化，uCE中的交流信號通過C2傳送的輸出端，成為輸出電壓uo。如果電路參數選擇恰當，則uo幅度比ui的幅度大得多，從而實現電壓放大。其實質是能量的轉換，即由一個能量較小的輸入信號控制直流電源，使之轉換成交流能量輸出來驅動負載。這個電路的基極直流電流是比較穩定的，設由于溫度等其它原因引起iB增大，則iB↑→iBRB↑→uB↓→iB↓，可見，具有負反饋自動控制調整功能。

1.2 分壓偏置電路

由于固定偏流電路，偏置電流IB是“固定”的，當環境溫度變化引起管子參數變化時，電路的靜態工作點 Q會發生移動，甚至移動到不合適的位置，使放大電路無法正常工作。由溫度對晶體管特性影響的分析得知，晶體管參數ICBO、UBE、β隨溫度變化對Q點的影響，最終反映在Q點電流iC隨溫度的升高而增大，即iC的漂移。如果在溫度變化時，能設法使電路調節iC，維持iC基本恒定，就可解決靜態工作點的穩定問題。由此，實現了能自動調節 Q點位置的分壓偏置電路，如圖2所示：

圖2 分壓偏置電路圖

2 實驗與結果分析

2.1 對不能正常工作的三極管電路進行實驗

如圖3所示：

圖3 三極管實驗電路

在電路中，T1是一個BE結已經燒壞的三極管，而T2是一個BE結正常的三極管，BE結燒斷的三極管確實不能正常工作，而BE結正常的三極管能夠正常工作，當筆者用萬用表“1V”量程檔測試BE結燒斷的三極管的BE結電壓與BE結正常的三極管的BE結電壓時確實沒有區別，均屬于正常電壓。但用萬用表“10V”量程檔測試BE結燒斷的三極管的BE結電壓與BE結正常的三極管的BE結電壓卻得到這樣的結果，BE結燒斷的三極管的BE結電壓達到1V以上，而 BE結正常的三極管的 BE結電壓卻仍然是0.7V/0.2V左右，這一發現將把BE結燒斷的三極管與BE結正常的三極管性能參數區別開來，至于為什么會出現這種情況，下面將根據理論進行分析研究。

2.2 對不能正常工作的三極管電路故障原因的分析研究

為了找出上述正常工作的三極管電路故障的根本原因，本文根據三極管的等效電路圖，如圖4所示：

圖4 三極管等效電路

從理論方面進行分析研究，根據萬用表的測試原理，假設萬用表的內阻為 1kΩ/V，用萬用表測量一個電器的電壓時，在1V檔量程時，它對電路的影響就相當于一個1kΩ的電阻，而在10V檔量程時相當于一個10kΩ的電阻。再根據串并聯電路的定量計算，終于找出了三極管電路故障根本原因。

1.當用萬用表1V檔測量BE結燒斷的三極管BE結電壓時，相當于把一個1kΩ的電阻并聯在BE結上，由于BE結的等效電阻為一個阻值為無窮大的電阻，所以這個并聯電路的等效電阻為1kΩ，因此測量出的電壓與BE結正常的三極管相同；而用萬用表1V檔測量BE結正常的三極管的BE結電壓時，雖然這個并聯電路的電阻減小了，但BE結的電壓還是不能低于正常值，否則基極電流減小，必然要引起BE結電壓再升高，所以用萬用表測量不出BE結燒斷的三極管與BE結正常的三極管之間BE結電壓的區別。

2.當用萬用表10V檔測量BE結燒斷的三極管BE結電壓時，相當于把一個10kΩ的電阻并聯在BE結上，所以當BE結燒斷時，這個并聯電路的等效電阻為 10kΩ，因此測量出的電壓肯定會超過BE結的正常工作電壓；而在BE結正常的情況下，萬用表的等效電阻比BE結的正常工作等效電阻大，所以并聯電路的等效電阻幾乎不變，所以測量出的電壓接近BE結的正常工作電壓。

進一步觀察分析可知，當 BE結燒斷時，由于 Ib為 0控制電流源βIb失效，發射極電位接近于地，集電極電位接近于電源電壓。

3 檢查三極管電路故障的方法和技巧

根據對不能正常工作的三極管電路故障的原因進行理論分析和定量計算，總結出下列診斷不能正常工作的三極管電路故障的方法。

1.把萬用表的量程設置為10V檔測量BE結的電壓；

2.當三極管的等效電路中的控制電流源βIb的電流即其集電極電流較小，集電極電位Uc必然升高，所以可以通過測量集電極電位Uc，比較Uc的測量值與計算值，來判斷三極管的BE結是否燒斷；

3.因為三極管的發射極電流Ie=Ib+Ic≈Ic，所以，當三極管等效電路中的控制電流源βIb失效，Ic電流減少時，三極管的發射極電流 Ie也隨之減少，于是三極管的發射極電位就接近于“地”的電位，所以可以通過測量發射極電位Ue，比較Ue的測量值與計算值，來判斷三極管的BE結是否燒斷。

通過把上述結論在電子電路中進行應用、測試和檢驗，證明這些結論正確無誤，而且用來判斷電子電路中三極管BE結是否燒斷效率很高。同時，將上述方法反饋給基層測試及維護電子設備的工作者，受到其肯定與歡迎，可以將工作效率提高3倍以上。

4 總結

本文通過實驗和理論分析，找出了三極管的BE結燒斷與 BE結正常的兩種情況下，用萬用表“1V”檔所測出的BE結電壓都正常的根本原因，并根據知識拓展，總結了檢查故障三極管電路核心元件三極管的BE結是否燒斷的有效方法，具有很大的實用意義。

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