三极管电路中三极管BE结烧坏故障的研究

2014-02-05薄璐

微型电脑应用 2014年4期

薄璐

0 引言

据基层测试及维护电子设备的工作者介绍，他们在工作中遇到一种怪现象，三极管放大电路不能正常工作，用万用表测试时，三极管的 BE结电压却正常，NPN型三极管的BE结电压仍是0.7V左右，PNP型三极管的BE结电压仍是0.2V左右。为了解决这个问题，他们只能换掉整个印刷电路板。然而这样做浪费太大，于是本文对此问题深入研究，总结出检查三极管BE结烧坏故障的方法。

1 三极管的常见电路

1.1 分流偏置电路

分流偏置电路图如图1所示：

图1 分流偏置电路图

其中T为NPN型晶体管，是整个电路的核心器件。共射极交流电压ui通过C1加到T的发射极，引起基极电流iB的相应变化，从而使集电极电流iC随之变化。iC的变化在RC上产生压降，使集电极电压uCE随之变化，uCE中的交流信号通过C2传送的输出端，成为输出电压uo。如果电路参数选择恰当，则uo幅度比ui的幅度大得多，从而实现电压放大。其实质是能量的转换，即由一个能量较小的输入信号控制直流电源，使之转换成交流能量输出来驱动负载。这个电路的基极直流电流是比较稳定的，设由于温度等其它原因引起iB增大，则iB↑→iBRB↑→uB↓→iB↓，可见，具有负反馈自动控制调整功能。

1.2 分压偏置电路

由于固定偏流电路，偏置电流IB是“固定”的，当环境温度变化引起管子参数变化时，电路的静态工作点 Q会发生移动，甚至移动到不合适的位置，使放大电路无法正常工作。由温度对晶体管特性影响的分析得知，晶体管参数ICBO、UBE、β随温度变化对Q点的影响，最终反映在Q点电流iC随温度的升高而增大，即iC的漂移。如果在温度变化时，能设法使电路调节iC，维持iC基本恒定，就可解决静态工作点的稳定问题。由此，实现了能自动调节 Q点位置的分压偏置电路，如图2所示：

图2 分压偏置电路图

2 实验与结果分析

2.1 对不能正常工作的三极管电路进行实验

如图3所示：

图3 三极管实验电路

在电路中，T1是一个BE结已经烧坏的三极管，而T2是一个BE结正常的三极管，BE结烧断的三极管确实不能正常工作，而BE结正常的三极管能够正常工作，当笔者用万用表“1V”量程档测试BE结烧断的三极管的BE结电压与BE结正常的三极管的BE结电压时确实没有区别，均属于正常电压。但用万用表“10V”量程档测试BE结烧断的三极管的BE结电压与BE结正常的三极管的BE结电压却得到这样的结果，BE结烧断的三极管的BE结电压达到1V以上，而 BE结正常的三极管的 BE结电压却仍然是0.7V/0.2V左右，这一发现将把BE结烧断的三极管与BE结正常的三极管性能参数区别开来，至于为什么会出现这种情况，下面将根据理论进行分析研究。

2.2 对不能正常工作的三极管电路故障原因的分析研究

为了找出上述正常工作的三极管电路故障的根本原因，本文根据三极管的等效电路图，如图4所示：

图4 三极管等效电路

从理论方面进行分析研究，根据万用表的测试原理，假设万用表的内阻为 1kΩ/V，用万用表测量一个电器的电压时，在1V档量程时，它对电路的影响就相当于一个1kΩ的电阻，而在10V档量程时相当于一个10kΩ的电阻。再根据串并联电路的定量计算，终于找出了三极管电路故障根本原因。

1.当用万用表1V档测量BE结烧断的三极管BE结电压时，相当于把一个1kΩ的电阻并联在BE结上，由于BE结的等效电阻为一个阻值为无穷大的电阻，所以这个并联电路的等效电阻为1kΩ，因此测量出的电压与BE结正常的三极管相同；而用万用表1V档测量BE结正常的三极管的BE结电压时，虽然这个并联电路的电阻减小了，但BE结的电压还是不能低于正常值，否则基极电流减小，必然要引起BE结电压再升高，所以用万用表测量不出BE结烧断的三极管与BE结正常的三极管之间BE结电压的区别。

2.当用万用表10V档测量BE结烧断的三极管BE结电压时，相当于把一个10kΩ的电阻并联在BE结上，所以当BE结烧断时，这个并联电路的等效电阻为 10kΩ，因此测量出的电压肯定会超过BE结的正常工作电压；而在BE结正常的情况下，万用表的等效电阻比BE结的正常工作等效电阻大，所以并联电路的等效电阻几乎不变，所以测量出的电压接近BE结的正常工作电压。

进一步观察分析可知，当 BE结烧断时，由于 Ib为 0控制电流源βIb失效，发射极电位接近于地，集电极电位接近于电源电压。