为了保证晶体管在电路中能正常工作,我们经常需要测试晶体管的反向击穿电压。这里我们介绍一种简便的适合业余条件下的测试方法。
一、什么叫反向击穿电压?
大家都知道,二极管在加上反压后,在反压较小时,管子只有较小的反向电流,如果继续加大反向电压达到某一数值时,反向电流将急剧增加,管子进入反向击穿状态。如图1所示。管子进入击穿状态后,管子电流大小,主要取决于外电路,如果外电路没有限流措施,电流就会很大,管子就有烧坏的危险。

二极管的反向击穿电压这个参数就是反映击穿特性的,它是指反向电流达到某一个规定的I\(_{R}\)值时的反向电压(见图1),这个规定的IR数值可从晶体管手册“测试条件”一栏查出。
二、测试二极管反向击穿电压的方法
(一)用高灵敏度万用表测试时的方法。
在所用万用表灵敏度很高(灵敏度为20kΩ/V)时, 可以忽略电表的分流作用情况下,我们采用图2方法来测量。图2中万用表用直流电压100伏档,如果万用表没有100伏档,可用较高档次。测试时按相应直流电压刻度读直流电压值U\(_{直}\),则2U直即为该管反向击穿电压的估计数值。如果U\(_{直}\)不很大,譬如50伏以下,测试误差亦不很大,而且还是负误差。如果要求得到较准确的数值,可以利用图3查出与U直(图中的U-)对应的电压U。


图2中电阻R是限流电阻,它的作用是当管子反向击穿时,限制反向电流大体在规定的测试条件I\(_{R}\)左右。图2中R的数值应按下式计算:R=\(\frac{110伏}{I}\)\(^{-}\)1/K0,式中I可取晶体管手册中规定的测试条件I\(_{R}\)值,K0是电压表的灵敏度。如果万用表K\(_{0}\)很高(20kΩ/V),则1/K0小于1毫安,如果I在1毫安以上,则I》1/K\(_{0}\),这样上式可简化为R=110伏/I……①。电阻R的功率应大于220伏×2I,如果不是连续测试,电阻R的额定功率可以降低。
这里我们来分析一下图2的测试原理。从图2看这是一个半波整流电路,如果管子的反向击穿电压很高,不产生反向击穿,则二极管两端电压u\(_{d}\)如图4所示。在正半周时,管子导通,ud=0;在负半周时,u\(_{d}\)为半个正弦波,其峰值为\(\sqrt{2}\)220伏=308伏(因忽略了万用表的分流作用)。

如果管子的反向击穿电压V\(_{B}\)很低,则当反向电压达到VB后,管子就要产生反向击穿,击穿后电压维持在V\(_{B}\)左右,如图5(a)所示。正半周时,ud仍等于0;负半周时近似为一个高度为V\(_{B}\)的矩形波。

我们知道直流电压表测量的是直流分量,也就是测电压的平均值。现在万用表接在二极管两端,所测的是图5(a)所示波形的平均值。这个波形一个半周为0,另一个半周为V\(_{B}\),所以万用表指示的平均值U直是V\(_{B}\)的一半,即VB=2U\(_{直}\)。
如果V\(_{B}\)较高,ud的波形是一个平顶的正弦脉冲,它和矩形相差甚多,V\(_{B}\)越高差的越多,如再用上式计算误差就很大了,这就要用图3查出与U直对应的V\(_{B}\)值,才比较准确。
在使用灵敏度较高的万用表测试时,也可用图6所示方法,这是因为电阻R上的直流分量电压和二极管上直流分量电压一样大。

(二)万用表分流作用不能忽略时的测试方法
当万用表的灵敏度较低或者被测管要求测试条件I\(_{R}\)很小,就不能满足I》1/K0了,可以用下列方法测试。
如果\(\frac{1}{K}\)\(_{0}\)虽然不是比I小很多,但还是小于I时,可用图6所示方法测试,B按下式选择
R=\(\frac{110伏}{I-}\)1;K\(_{0}\)……(2),
测试读数方法不变。

如果\(\frac{1}{K}\)\(_{0}\)>I,就要用图7所示方法测试,用万用表本身内阻代替限流电阻,此时万用表不能再用100伏档了,其量程Um在下式范围选用:
U\(_{m}\)=(0.3~0.8)220伏/IK。……(3)。
(三)稳压管的测试方法
稳压管的稳定电压Vz就是它的反向击穿电压,因此也可以测试。它的测试条件是稳定电流I\(_{z}\)(可从晶体管手册中查出)。由于稳定电流Iz一般均较大,故应按图2或图6测试。稳压管按图8所示接入图2或图6的甲、乙处。电阻R由(1)式选用。式中I用I\(_{z}\)代入,注意Iz不是最大稳定电流I\(_{ZM}\),按此法测试时Iz不得超过I\(_{ZM}\)/2。

三、三极管反向击穿电压测试方法
三极管的反向击穿电压参数很多,常用的有BV\(_{CBO}\)、BVCEO,BV\(_{CES}\)、BVCER、BV\(_{EBO}\)等几种,前三种的测试条件是IC;BV\(_{CER}\)的测试条件是IC和基极与发射极之间电阻R\(_{B}\);BVEBO的测试条件是I\(_{E}\)。在选择电阻R时就要按相应规定的测试条件来计算。
如果测试条件规定的电流值I》1/K\(_{0}\)时,用图2或图6所示方法。并用(1)式选择R的数值。
如果测试条件规定的电流值虽不能满足I》1/K\(_{0}\),但I仍大于1/K0用图6所示方法,并用(2)式选择R的数值。
如果I<1/K\(_{0}\),按图7所示方法,并用(3)式选择万用表档次。
三极管要按图9接法,接到相应电路的甲乙处。测试读数方法均同二极管。

图9(d)(e)是测BV\(_{CEO}\)和BVCER时的接法,由于集电极和发射极之间有两个PN结,它的伏安特性不象二极管那样正向导通压降接近零,因此为使它正向导通,在测BV\(_{CEO}\)和BVCER时需要接二极管。在反向时由于二极管截止,仍相当开路,符合参数定义的规定。
四、实测举例
例一:用灵敏度为5kΩ/V的万用表,测试某只2AP5的反向击穿电压。
由手册查到2AP5反向击穿电压的测试条件是I\(_{R}\)=400μA,先选R,
R=110V/(I-1/K\(_{0}\))
=\(\frac{110V}{40-}\)1;5kΩ/V=550kΩ,
电阻R可选用0.5W、510kΩ的电阻。
按图6测试电路实测,万用表指示为U=52伏,查图3,U=120伏,即此只2AP5的反向击穿电压为120伏。如用近似计算2U=2×52伏=104伏,比查图3得到数值小一些,有一些负误差。
例二:测试某只3AD30C的BV\(_{CEO}\)。
由手册查到3AD30C的BV\(_{CEO}\)的测试条件是IC=20mA,此值很大,可用下式选R∶R=110V/I=110V/20mA=5.5kΩ
电阻可选用2W、5.1kΩ的电阻。按图6或图2接好电路,万用表指示为20伏,即此管BV\(_{CEO}\)=2×20伏=40伏。
例三:用灵敏度K\(_{0}\)为5kΩ/V的万用表,测试某只3DG403的集电极和基极之间反向击穿电压BVCBO。
由手册查到测3DG403的BV\(_{CBO}\)的测试条件是IC=100μA,\(\frac{1}{K}\)\(_{0}\)=1;5kΩ/V=200μA,I<\(\frac{1}{K}\)0,可应用图⑦所示方法。先选择万用表的档次:
U\(_{m}\)=(0.3~0.8)×\(\frac{220V}{100μA×5kΩ/V}\)
=(132~352)V
万用表的250V档符合要求,故万用表使用直流250V档,按图7接好电路,万用表指示U\(_{直}\)=45伏,查图③得U=100伏,即此管反向击穿电压BVCBO=100伏。接近似计算V\(_{B}\)=90伏。
此管曾用直流在严格条件下测试过,BV\(_{CBO}\)=108V,可见这种方法误差不大。
五、测试的注意事项
1. 因用220伏市电,测试时身体不要碰带电部位,防止触电。
2.测试时不允许因电压读数很小而换用低的电压档,否则有烧管危险。
3.电源电压的影响:在U\(_{直}\)<70伏时,电源电压在180~230V范围内,以及U直>70伏时,电源电压在200~230伏范围内,如不计万用表本身的误差,测试误差均不大于10%,而且基本上是负误差。
4.测试时如发现表针反打,可能是管子电极接反,或者万用表上“+”、“-”极接反,应调换。(王永江)