晶体管是一种常用的具有两个PN结的半导体晶体器件,如图2-50所示。
常用晶体管的管脚排列(从底部看)如图2-51所示。
图2-50 晶体管
图2-51 常用晶体管的管脚排列
晶体管的应用十分广泛,在电路中通常起电流放大与开关作用。
晶体管有3个电极。目前制作晶体管的材料主要有硅和锗两种,每一种材料的晶体管根据结构的不同又分为NPN型与PNP型。晶体管有塑封和铁封两种。
1.晶体管的表示方法
晶体管在电路中用“VT”表示,其电路符号如图2-52所示。
2.晶体管的分类
目前,电动自行车中常用的晶体管从电路结构上可分为以下几种:
(1)普通晶体管 部分大功率晶体管的外形和双二极管(即两个二极管组成的元件,也为3个引脚)、场效应晶体管极为相似,判断时应注意区分,以免造成误判。
用数字万用表测量管子基极和发射极PN结的正向压降,硅管的正向压降一般为0.5~0.8V,锗管的正向压降一般为0.2~0.4V。
(2)带阻晶体管 带阻晶体管是由一个晶体管及1个或2个电阻器组成的。带阻晶体管相当于一个开关电路。当晶体管饱和导通时IC很大,C-E结压降较小;当晶体管截止时IC很小,C-E结压降较高,约等于VCC供电电压。管中的内置电阻器决定了管子的饱和深度。基极电阻值越小,管子导通程度越强,C-E结压降越低。但是,该电阻值不能太小,否则会影响开关速度。
带阻晶体管外观上与普通晶体管几乎相同,只有通过万用表进行测量才能区分它们。
(3)光敏晶体管 光敏晶体管的导通信号是光信号,早期的电动自行车将此类晶体管用于车速调整。光敏晶体管的电路符号如图2-53所示。
图2-52 晶体管的电路符号
图2-53 光敏晶体管的电路符号
3.晶体管的检测
(1)PNP型和NPN型晶体管的判断 用万用表的R×1k挡检测晶体管是PNP型或NPN型时,用红表笔接基极,黑表笔接发射极或集电极。若所测电阻值小于1kΩ,则说明被测晶体管为PNP型;如果所测电阻值为5~10kΩ,则说明被测晶体管为NPN型。
(2)晶体管管脚的检测 晶体管管脚的检测方法如下:
1)判定基极。用万用表R×100挡测量晶体3个管脚中每两个管脚之间的正反向电阻值。当用第一根表笔接某一管脚,第二根表笔先后接另外两个管脚均测得低电阻值时,第一根表笔所接的那个管脚即为基极。同时注意表笔的极性,如果黑表笔接基极,红表笔分别接在其他两极时测得电阻值都较小,则可确定晶体管为NPN型(见图2-54),反之即为PNP型。
根据锗管比硅管PN结正向电阻值小的特点,在上述测试中还可判断出被测管是锗管还是硅管。
2)判定集电极和发射极。找到基极并确定为NPN型管后,在剩下的两个管脚中可先假定一个为集电极,另一个为发射极,按图2-55a所示的方法测试其放大作用。若确定为PNP型晶体管,则按图2-55b测试,并记住表针偏转的位置。把假设反过来,即把刚才所用电路中C、E脚对换一下(表笔和电阻位置不变),再测试其放大作用。比较两次测量结果,其中表针偏转角度大(电阻小)的那次假设是正确的,因为C、E正确使用时,晶体管的放大倍数较大。
图2-54 判断晶体管基极
图2-55 检测晶体管的放大能力(www.daowen.com)
检测时可按图2-55连接,此时表针应向右偏转,偏转的角度越大,说明放大倍数越大。如果加了电阻器R之后表针变化不大,或根本不变,则说明晶体的放大作用很差或已损坏。
检测硅管时,电阻值可在50~100kΩ之间选用;检测锗管时,电阻值可在1~20kΩ之间选用。也可利用人体电阻,即用手用力捏住C、B两脚(但C、B间不能短路)来代替电阻器R。
检测大功率晶体管的放大能力时,电阻器R的取值应适当降低,如取几百欧姆或几千欧姆,此时万用表的挡位应改为R×10或R×1挡。
4.晶体管好坏的检测
电动自行车PCB板上晶体管的主要故障有断线开路、击穿短路、漏电及稳定性差等。晶体管的好坏可用万用表的R×100挡或R×1k挡测量。
(1)NPN管好坏的检测 检测NPN管时,先将黑表笔放在晶体管基极B,然后分别将红表笔放在集电极C和发射极E,两次都应有读数,而且比较近似;反过来把黑表笔放在基极B,红表笔放在集电极C和发射极E,无论表笔怎样连接,都应该没有读数,否则,说明该晶体管已损坏。
在用数字万用表测试NPN管时,应该用红表笔接B极,黑色表笔接C极和E极,而测试PNP管时则应相反。
(2)PNP管好坏的检测 检测PNP管时,用红表笔接其B极,黑表笔分别接发射极E和集电极C,所测电阻值为发射极E和集电极C之间的正向电阻值,该正向电阻值越小越好。对换表笔后,用黑表笔接基极B,红表笔分别接发射极E和集电极C,所测电阻值为反向电阻值,该反向电阻值越大越好。当所测晶体管的正向电阻值为零时,说明晶体管已损坏。
5.晶体管的更换
(1)晶体管的拆卸
1)首先用螺钉旋具拆下晶体管上的固定螺钉,如图2-56所示。
2)将蘸有松香的电烙铁按图2-57所示的方法接触被拆晶体管3只引脚的焊点,并适当移动,以便将3个焊点同时均匀加热。
图2-56 拆下晶体管的固定螺钉
图2-57 焊开3只引脚
3)待该管3只引脚的焊点都熔化后,用手向外拔该管,3只引脚即从电路板引脚孔中脱离,如图2-58所示。
(2)晶体管的安装 安装该类器件的原则是先固定后焊接,具体操作如下:
1)检查符合电路要求的晶体管引脚是否有污物或氧化物,若有,则应清理并挂好焊锡,如图2-59所示。
图2-58 拔下晶体管
图2-59 给引脚挂锡
2)在晶体管的背面涂上适量的导热硅脂,以利于散热,然后将该晶体管引脚插进电路板的相应孔中(见图2-60),并用螺钉固定在散热片上,如图2-61所示。
3)将电路板背面朝上放置,让已烧热并蘸有适量松香的电烙铁头搭在该晶体管某引脚与焊盘的结合处,使该引脚与其焊盘同时受热,如图2-62所示。
图2-60 将晶体管引脚插入电路板
图2-61 将固定螺钉固定好
4)根据上述方法将另外2只引脚也焊接在电路板上,晶体管即安装完毕。
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