什么是穿透电流,这要从集电极-基极间的反向饱和电流I\(_{CBO}\)谈起。
当发射极开路,集电结加反向电压时,就相当于二极管加反向电压,如图①所示。此时P型和N型半导体中的多数载流子将背离阻挡层。多数载流子的扩散电流极小,通过PN结的电流主要是由少数载流子形成的漂移电流,它的大小主要与集电区的少数载流子浓度有关,且受温度的影响。在一定温度下,由于少数载流子的浓度不变,漂移电流也就在一定范围内与它两端外加的电压无关,对某只三极管是一个常数,所以,就称这个漂移电流为反向饱和电流,用I\(_{CBO}\)表示。一般ICBO值很小,小功率锗管为μA级,硅管为nA级。

当三极管的基极开路,集电极与发射极间加上一定反向电压时,如图②示出PNP型三极管的情况。由于发射结与集电结的分压作用,使得各点的电位成V\(_{c}\)<Vb<V\(_{e}\)关系,即发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置,这样就使三极管处于放大工作状态。此时集电结因反向偏置而产生的反向饱和电流ICBO被放大后就形成了集电极电流,这个电流就是所谓的穿透电流,用I\(_{CEO}\)表示,根据三极管的电流放大规律有ICEO=I\(_{CBO}\)(1+β)≈βICBO。由于三极管的β数值一般都大于10,所以I\(_{CEO}\)值比ICBO值要大数十倍,甚至数百倍,另外,随着温度的升高,I\(_{CEO}\)会随ICBO的增加而急剧增加。

当三极管工作在共发射极电路时,I\(_{CEO}\)将成为集电极电流IC的一部分,如果三极管工作在大电流状态,集电极总要发热,而发热会使I\(_{CEO}\)增加,反过来又会促使集电极更热,如此这样的恶性循环将会使三极管无法正常工作甚至烧坏。
例如,收音机音频功率放大部分的推挽三极管就工作在大电流状态,如果它们的I\(_{CEO}\)过大,将会产生:“开机时声音正常,收听几分钟后声音逐渐减小至无声”现象,打开机盖,触摸功放管会发现它们非常烫。所以,功放管应选ICEO小的三极管。
由于构成三极管的半导体中总有少数载流子,所以任何三极管都有穿透电流I\(_{CEO}\),为了使三极管的工作不受或少受ICEO的影响,除了应选用I\(_{CEO}\)小的管子外,在电路中还采用多种形式的直流负反馈来稳定三极管的静态工作点。
不同的三极管,I\(_{CEO}\)的数值也不同,由晶体管手册给出。例如,当集电极与发射极间加6伏的反向电压(VCE=-6V)时,3AX31A的I\(_{CEO}\)≤1000μA,3AX31E的ICEO≤500μA。又如当V\(_{CE}\)=10V时,3DG6A的ICEO≤0.1μA,3DG6D的I\(_{CEO}\)≤0.01μA。
在业余条件下,可以用万用表中的最小量程的直流电流档按图③所示的电路测试三极管的穿透电流,其中E\(_{C}\)应与手册中给出的VCE值一致。若所测值超过手册中规定的I\(_{CEO}\),说明该管的穿透电流不符合要求;如果再用手指捏紧管壳,表中电流明显上升,又说明该管的热稳定性较差。

另外,用万用表欧姆档的R×100或R×1000档测试三极管集电极与发射极间的电阻,也能粗略地判断出三极管穿透电流的大小。测试PNP型三极管时,将表的红笔接集电极,黑笔接发射极,对于小功率锗管,阻值应在几十千欧以上,硅管应在几百千欧以上。所测电阻大,说明I\(_{CEO}\)小;电阻小,说明ICEO大。若用手指捏紧管壳,所测的电阻值明显变小时,则说明该管的热稳定性很差。
最后值得提一笔的是,万用表R×10k档的电压较高,有可能击穿三极管,所以,要注意不能用这一档来测试三极管的I\(_{CEO}\)。(徐达林)