简易晶体管在路测试仪

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这种测试仪简单、易制,仅用了两只晶体管、几只电阻和电位器,一块10mA的表头。它可以测试在电路中的晶体管的短路、断路以及β值的大小。

工作原理

测试仪利用了电桥平衡原理,见图1。被测管作为一个桥臂接入电路,其中E\(_{1}\)=E2,由于被测晶体管加上了近似正常的工作电流,它的c、e间就等效为一个数值不太大的电阻R\(_{ce}\),Rce=E\(_{2}\)/IC。当调整R\(_{g}\)=Rce时,E\(_{1}\)=E2=U\(_{Rg}\)=Uce,电表指示为零,电桥达到平衡。这时如果在被测晶体管的基极上再加上一个小的电流I\(_{b}\),集电极就有一个电流βIb,晶体管c、e间的等效电阻就为R\(_{ce}\)',

R\(_{ce}\)'=E2;I\(_{c}\)+βIb

图1
图1 🔍原图 (382×509)

这样R\(_{ce}\)'<Rce。由于c、e间等效电阻的减小,电桥又失去平衡; R\(_{ce}\)的减小是由于被测管c、e间流过的电流比原来增加了,原来电流为Ic,现在为I\(_{c}\)+βIb。这就相当于在R\(_{ce}\)两端(即c、e间)并联上一个电阻R',

R'=\(\frac{U}{_{ce}}\)βIb=E\(_{2}\);βIb

这时如果在R\(_{g}\)上也并上一个电阻R',则电桥就会再次平衡。由于E2和I\(_{b}\)为已知数,根据R'的大小,就可以知道所测晶体管β值的大小。

由于图1中E\(_{1}\)和E2在测试时消耗的功率不一样,而且在被测晶体管短路的情况下电流很大,对表头、电池都不利,所以采用图2分压电路,U\(_{ce}\)代替了E1、U\(_{R4}\)代替了E2 。当电源电压取9伏,电桥平衡时,U\(_{ce}\)=4.5伏。

测试仪的实际电路如图3所示。图中晶体管BG\(_{1}\)、BG2是为测PNP、NPN管时分别提供分压电路的。W\(_{1}\)、W2相当于图1中的R\(_{g}\),调电桥初次平衡用的,其中W1为粗调用的,而W\(_{2}\)为细调用的。W3相当于图1中的并联电阻R',调W\(_{3}\),使电桥第二次平衡,从而得到所测管的β值。W4是用来给被测管提供一个近似正常的工作电流,当滑动臂向上时,被测管加的偏压增加,向下时为偏压减小。

图2
图2 🔍原图 (874×527)

K\(_{3}\)是β值倍乘开关,当K3扳至β×4时,9伏电源通过R\(_{11}\)、R12给被测管基极一个0.02mA的电流;K\(_{3}\)在β×1时,通过R11、R\(_{13}\)给被测管基极一个0.08mA的电流,同时接通W3的电路。为了使测试锗、硅管时的基极电流相同,测硅管时用开关K\(_{4}\)将R11短路。K\(_{1}\)为管型选择开关。

为了防止被测管短路时电流太大损坏表头,表头电路中接有二极管保护电路。

元器件选择与制作

由于被测管短路时,流过BG\(_{1}\)(BG2)的电流很大,9伏电池电压也全部加到BG\(_{1}\)(BG2)的c、e极之间,消耗的功率较大,因此BG\(_{1}\)、BG2应采用功耗较大的晶体管,如3AX61~3AX63、3AX41、3DG7、3DG12等,要求管子的热稳定性要好,穿透电流要小。二极管D采用2AP型的,最大整流电流要大于400mA。

表笔自制,用三根废圆珠笔心,把头上的圆珠去掉,焊上一根大头针,大头针的另一头接引线。引线应根据e、b、c三极的区别选用三种颜色的线,把引线接到插头上。

由于本仪器用的元器件较少,所以可以把电阻、三极管、二极管等直接焊到各开关和电位器的焊片上,见图4所示,这是仪器面板的背面。测试仪的外壳用铝饭盒,面板是一块绝缘板,电池放在饭盒底部。整个仪器外形见图5。

图3
图3 🔍原图 (607×529)

调试与使用

调整时,在R\(_{4}\)短路情况下调R1,使I\(_{C1}\)=25mA左右;在R6短路时,调R\(_{5}\)使IC2=25mA左右。最后调R\(_{4}\)、R6,使U\(_{R4}\)=UR6=4.5V。这时被测管c、e极间电压也为4.5V,电路部分就算调好。

电路调好后就刻β值刻度。在仪器面板的W\(_{3}\)轴上,装一个带有指示线的旋钮。根据图1介绍的原理,找出需要并联的电阻R'。当K2在β×1档时,被测管基极加有0.08mA的电流,这时求出的R'=4.5/0.08×β,若取β=15,则R\(_{1}\)=3.75KΩ。由于图3中R10和W\(_{3}\)串联才相当于图1中的R1,R\(_{1}\)0是固定不变的,所以对应于β=15时,W3旋柄指处对应的阻值应是3.75-0.9=2.85KΩ,把W\(_{3}\)这个位置记上15。然后找出β=20时,W3应旋到的位置,标上20,以此类推,将β从15、20、25……60刻度出来。

使用时,先将β选择开关K\(_{3}\)置于“0”位,粗、细调旋钮(W1、W\(_{2}\))放在中间或阻值最大位置,管型选择开关根据所测试的管子选择。测试时将三只表笔分别接于被测管相应的电极上,鳄鱼夹子接在被测管的集电极供电线上(即被测管负载电阻接电源的一端)。接通仪器的电源,此时表外可能不指0,转动W1、W\(_{2}\),使电表指示为0(电桥平衡)。转动W4,使表针指示为1~2mA(给被测管一个小的电流,使其工作在线性范围内)。再转动W\(_{1}\)、W2,使表针指0,让电桥再次平衡。将β选择开关扳至×4位置(其它开关、旋钮不变),调W\(_{3}\),使电表表针指0,电桥第3次达到平衡,这时将W3旋钮上指示的β数再乘4,就是所测管的β值。如果K3扳至×4位置时,转动W\(_{3}\)从小到大,表针不指0,应将K3扳至×1位,再调W\(_{3}\),使表针指0,直接读出β数值。

测试时应注意以下几个问题:

1.由于晶体管在电路中与很多元器件相连,这会给测试带来影响,为此,本仪器在发射极表笔上另外又接了一根带鳄鱼夹子的引线。测试时,把鳄鱼夹子和被测晶体管集电极供电线短路,见图6,虽然R\(_{C}\)与管子并联了,但是只要RC>150Ω就可以在初次平衡时,使基极没有正向偏压;在共集电极电路或电感负载电路中,集电极的电阻很小,就不能用鳄鱼夹子来短路了,否则就把被测管的c、e间短路了,这时应将印制板上被测管的集电极电流的缺口焊开,使被测管的集电极与外电路断开再测试。

图4
图4 🔍原图 (592×265)

2.如果接上被测管后,无论怎样调W\(_{2}\)、W2,表针都不能回到0位,说明被测管己短路。

3.如果接上被测管时,转动W\(_{4}\)使阻值最大还不能使表针偏转(即加不上偏流),说明被测管c、e或e、b间开路或发射结短路。

4.仪器的电源接通时,要防止表笔间互相短接。

5.测试前,应关断被测管电路的电源。

6.由于被测管外电路对被测管b、e间阻值的影响,所以测得的β值较实际值稍低些。(王根法)