2.9　故障诊断和检测

本节将介绍三极管的测试技术和如何检测放大电路中的一些故障，并了解故障可能对电路或系统产生的后果。

2.9.1　三极管的简易测试

三极管在使用前应了解它的性能优劣，判别它能否符合使用要求。除了应用专门的仪器测试外，也可用万用表做一些简单的测试。

1.三极管好坏的判别

使用三极管时，要首先判断它的好坏，判断方法可以用一只普通万用表（或数字万用表）测试三极管的好坏。测量时，将万用表拨到“电阻”挡，一般用R×100或R×1k这两挡（而R×1挡电流较大，R×10k挡电压较高，都容易使被测管损坏），测试三极管的两个PN结，方法同测试二极管（参见第1章相关内容）。

2.硅管或锗管的判别

因为硅管发射极正向压降一般为0.6～0.8V，而锗管只有0.2～0.3V，所以只要按图2.32测得基-射极的正向压降，即可区别硅管或锗管。

3.估计比较β的大小

按图2.33连接NPN型管电路，万用表拨至“R×1k”挡（此时黑表笔与表内电池的正极相接，红表笔与表内电池的负极相接），比较开关S断开和接通时的电阻值，前后两个读数相差越大，表示三极管的β越高。这是因为当S断开时，管子截止，C-E极之间的电阻大，S接通后，管子发射极正偏，集电极反偏，处于导通放大状态，根据IC=βIB原理，如果β大，IC也大，C、E极之间的电阻就小，所以两次读数相差大就表示β大。

如果被测是PNP型三极管，只要将万用表黑表笔接E极，红表笔接C极（与测NPN型管的接法相反），其他不变，仍可用同样的方法估测比较β的大小。

4.估测ICEO

将万用表的选挡开关拨至“R×1k”挡测NPN型三极管时，黑表笔（表内电池正极）接集电极，红表笔（表内电池负极）接发射极，如图2.34所示（测PNP型管时红、黑表笔对调）。所测阻值大的管子，ICEO小。对于小功率管，当测出的阻值在几十千欧以上时，表示ICEO不太大，该三极管可以使用。若阻值无穷大，表示三极管内部开路；若阻值为0，表示三极管内部短路，这2种情况时三极管已经损坏不能使用。对于大功率管，由于ICEO通常比较大，所以阻值很小，有的只有数十欧。

5.NPN管型和PNP管型的判别

三极管内部有两个PN结，根据PN结正向电阻小、反向电阻大的特性，可以测定管型。

测试时，可以先测定管子的基极。将万用表选挡开关放在“R×1k”挡或“R×100”挡，用黑表笔和任一管脚相接（假设它是基极B），红表笔分别和另外2个管脚相接，测量其阻值都很小，如图2.35（a）所示；再把红表笔接假设的基极B，黑表笔分别和另外两个管脚相接，若测量其阻值都很大，如图2.35（b）所示，此时可以确定假设的基极B是正确的，而且是NPN型的管子。原因是黑表笔与表内电池的正极相接，每1次测得的是2个PN结的正向电阻值，所以很小；而每2次测得的是2个PN结的反向电阻值，所以很大。

如果用红表笔与任一管脚相接，黑表笔分别与另两个管脚相接，再把红表笔调换另一管脚，按上述方法测量，如果2次阻值都很小，则红表笔所接的就是PNP管的基极。

6.3个管脚的判别

首先用前述方法确定三极管的基极B和管型。假定确定为NPN型管，而且基极B已找出，则可用图2.33估测β值的方法来判断C、E极，即先假定一个待定电极为集电极C（另一个假定为发射极E）接入电路，记下欧姆表摆动的幅度，然后再把这2个待定电极对调一下，即原来假定为C极的改为假定为E极（原假定为E极的改为假定为C极）接入电路，再记下欧姆表摆动的幅度。摆动幅度大的一次（即阻值小的一次），黑表笔所接的管脚为集电极C，红表笔所接管脚为发射极E。这是因为三极管只有各电极电压极性正确时才能导通放大，β值较大的缘故。如果待测电极管子是PNP型管，只要把图2.33电路中红、黑表笔对调位置，仍照上述方法测试。

7.晶体三极管测试器

晶体三极管也可以用晶体三极管测试器来进行测试，如在某印刷电路（PCB）中放大器工作不正常，可以用晶体三极管测试器的测试夹（测试表棒）分别接到三极管的三个极上，如果三极管是正常的，测试器会提供一个正确的测试结果，避免了盲目拆除三极管的麻烦；如果三极管已经损坏，则测试器得不到测试结果，这样可以决定拆换三极管，排除故障。

2.9.2　放大电路静态故障检测

在三极管放大电路中，可能会同时出现多个故障情况。应首先从电路的直流静态开始检测，根据发生故障电路的元器件数据，在理论上计算出相差测点的电压值，然而根据实际测量数值判断故障的原因，找到故障点，并加以排除。在确保电源电压正确的连接情况下，直流静态故障可能的情况有偏置电阻开路、上下偏置电阻接反、接线短路以及三极管本身内部开路或短路。如基极或集电极电阻开路，对应测试的极上电压近似为零；如三极管本身内部开路，则检测到的各个极上电压值为相应所加的直流电压值（如集电极内部开路时测得集电极的电压为电源电压值）。

2.9.3　放大电路动态故障检测

在三极管放大电路中，如果静态测试正常，就可以进行动态测试。应首先从电路的输入端加入信号，然后用示波器观察输出波形，如发现输出有失真，应适当调节静态工作点，直至波形不失真；如发现输出端无任何波形，则检查电路中耦合电容是否连接好或者电容器本身已经开路，根据故障产生的原因加以排除。

思考题

1.如何判断三极管好坏及管脚？

2.如何判断三极管在什么情况下会饱和？什么情况下会截止？