3.3 晶体管及常用电子元件
3.3.1 晶体管
1.晶体管的电流放大作用
晶体管具有电流放大作用，其实质是晶体管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是晶体管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只晶体管来说是一个定值，但随着晶体管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
2.晶体管的三种工作状态
（1）截止状态 当加在晶体管发射结的电压小于PN结的导通电压时，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，晶体管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称晶体管处于截止状态。
（2）放大状态 当加在晶体管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使晶体管具有电流放大作用，其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb，这时晶体管处于放大状态。
（3）饱和导通状态 当加在晶体管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时晶体管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。晶体管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
根据晶体管工作时各个电极的电位高低，就能判别晶体管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中，经常要拿万用表测量晶体管各引脚之间的电压，从而判别晶体管的工作情况和工作状态。
3.晶体管的判别和检测
（1）晶体管基极的判别 根据晶体管的结构示意图，我们知道晶体管的基极是晶体管中两个PN结的公共极，因此，在判别晶体管的基极时，只要找出两个PN结的公共极，即为晶体管的基极。具体方法是将万用表调至电阻档的R×1k档，先用红表笔接在晶体管的一只脚上，用黑表笔去碰晶体管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所接的脚就是晶体管的基极。如果一次没找到，则红表笔换到晶体管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。如果还没找到，则改用黑表笔接在晶体管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。这样最多量12次，总可以找到基极。
（2）晶体管类型的判别 晶体管只有两种类型，即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用万用表R×1k档时，黑表笔代表电源正极，如果黑表笔接基极时导通，则说明晶体管的基极为P型材料，晶体管即为NPN型。如果红表笔接基极导通，则说明晶体管基极为N型材料，晶体管即为PNP型。常用晶体管外形及引脚排列如图3-12所示。
图3-12 常用晶体管外形及引脚排列
普通晶体管好坏的判断方法很多，主要是利用万用表来判断。指针万用表打到×1k电阻档，测量NPN型晶体管的好坏。将黑表笔与晶体管基极相连。分别测晶体管基极与发射极，基极与集电极之间的电阻，这两种情况下的电阻值均为千欧姆（若晶体管为锗管，阻值为1kΩ左右；若为硅管阻值为7kΩ左右）。对调一下表笔，再测发射结和集电结的电阻，其阻值均为无穷大。由此可初步判定此晶体管是好的。否则说明此晶体管是坏的。
下面可进一步判断晶体管的好坏。将万用表打到×10k档，用红、黑表笔测晶体管发射极和集电极之间的电阻，然后对调一下表笔再测一次。这两次所测得的电阻有一次应为无穷大，另一次为几百到几千千欧。由以上即可判定此晶体管为好的。如果两次测得晶体管发射极和集电极之间的电阻都为零或都为无穷大，则说明晶体管发射极和集电极之间短路或开路，此晶体管已不可再用。对于PNP型晶体管。用上面的方法判断时将万用表的红、黑表笔对调一下即可。
图3-13 晶体管的检测
（3）晶体管的检测 晶体管是电子装置中的重要元件，它的质量优劣直接关系到系统工作的可靠性和稳定性，因此，它是最需要进行老化筛选的元件之一。已知一个晶体管的型号和管脚排列，可采用如下简易测试法来判断它的性能。应该注意的是，对一般小功率低压晶体管，不宜采用R×10kΩ档进行测试，以免表内的高电压损坏晶体管。
在检查晶体管的穿透电流大小时，可采用图3-13所示的测量法，图中被测的是NPN型晶体管，如果是NPN型晶体管，其测试棒应与管脚对调。万用电表的量程一般选用R×100Ω档或R×1kΩ档，要求测得的电阻值越大越好，对于中功率的锗管，此值应大于数千欧姆；对于硅管，此值应大于数百千欧姆。如果所测得的数值过小，说明管子的穿透电流大，管子的性能不好。如果测量时万用电表的表针摇摆不定，说明管子的稳定性很差。如果测得的阻值接近于零，说明管子内部已击穿短路，不能使用。
在检查晶体管的放大性能β值时，可以采用图3-14所示的估测法。如果被测管是NPN型，可按此方法测试，如果被测管是PNP则按虚线方式连接。测量时表针应向右偏转，其偏转角度越大，说明管子的放大倍数β越大。如果加上电阻之后表针变化的角度不大或根本不变，则说明管子的放大作用很差或已经损坏。其阻值可在51～100kΩ范围内选取。也可能利用人手的电阻，用手捏住管子的c-b两极，但不要使它们短路，以手的皮肤电阻代替电阻R。
图3-14 晶体管的估测法
对于结型场效应晶体管，已知型号与管脚，如果用万用表测G（栅极）和S（源极）之间，G与D（漏极）之间没有PN结电阻，说明该管子已坏。用万用表的R×1kΩ档，其表笔分别接在场效应管的S极和D极上，然后用手碰触管子和G极，若表针不动，说明管子不好；若表针有较大幅度的摆动，说明管子可用。结型场效应晶体管电路符号与引脚如图3-15所示。
以上所述的管子测量方法虽是粗略的，但一般都切实可行，如欲进行更严格的测量筛选，则宜使用专门的测试仪器。
图3-15 结型场效应晶体管电路符号与引脚
3.3.2 常用电子元件
1.电阻器
它是所有电子装置中应用最为广泛的一种元件，也是最便宜的电子元件之一。它是一种线性元件，在电路中的主要用途有限流、降压、分压、分流、匹配、负载、阻尼、取样等。
检测该元件时，主要看它的标称阻值与实际测量阻值的偏差程度。在大量的生产中，由于加工过程中各道工序对电阻器的作用，电阻器的实际值不可能做到与它的标称值完全一致，因此其阻值具有离散性，为了便于管理和组织生产，工程上按照使用的需要，给出了允许偏差值，如±5%、±10%、±20%。再加上万用电表检测电阻器时的误差，一般要求其误差不超过允许偏差的10%即认为合格。同时亦可通过外观检查综合判断其优劣。
2.电容器
电容器也是电子装置中用得最多的电子元器件之一。它的质量好坏直接影响到整机的性能，同时也是容易失效的元件。在检查电容器时，如果电解电容器的储存期超过了三年，可以认为该元件已经失效。有些电容器上没有出厂年限标志，外观则完好无损，肉眼很难判断出它的质量问题，因此就必须要对它进行检测。
1）电容器在电路中的作用是隔直、滤波、旁路、耦合、中和、退耦、调谐、振荡等。它的常见故障有击穿、漏电、失效（干涸）。用万用表的电阻档检查电容器是利用了电容器能够充放电原理进行的，这时应选用电阻档的最高量程（R×1kΩ或R×10kΩ）来测量。如图3-16所示。当万用电表的两根表笔与电容器的两引脚相接时，表针先向顺时针方向偏转一个角度，此时称为电容器的充电，当充电到一定程度时，电容器又开始放电，此时万用电表的指针便返回到∞位置。在测量过程中，表针摆动的角度越大，说明所检测的电容器容量越大。表针返回后越接近∞处，说明所检测的电容器漏电越小，即所检测的电容器的质量越高。
2）测量电解电容器时，由于其引脚有正、负极之分，应将红表笔接电容器的负极，黑表笔接电容器的正极，这样测量出来的漏电电阻才是正确的。反接时一般漏电电阻要比正接时小，利用这一点，还可判断出无极性标志的电解电容器的极性。如果电容器的容量太小，如在4700pF以下，就只能检查它是否漏电或击穿，如果在测量中，表针摆动一下回不到∞处，而是停留在0～∞处的中间某一位置上，说明该电容器漏电严重。
图3-16 用万用电表测电容器
图3-17 用万用电表测电容器（接了一只晶体管）
也可采取图3-17所示的办法。在万用电表与被测小电容器之间加装一只NPN型硅晶体管，要求其β值大于100，集电极-发射极之间的耐压应大于25V，ICEO越小越好。被测电容器接到A、B两端。由于晶体管VT的电流放大作用，较小容量的电容器也能引起表针较大幅度的摆动，然后返回到∞位置，如不能返回到∞处的，则可估测出漏电电阻。
对于可变电容器、拉线电容器，也可用万用电表检测出它们有否碰片或漏电、短路等。
3.电感器
电感器是一种非线性元件，可以储存磁能。由于通过电感的电流值不能突变，所以，电感对直流电流短路，对突变的电流呈高阻态。电感器在电路中的基本用途有扼流、交流负载、振荡、陷波、调谐、补偿、偏转等。利用万用电表对其进行检测时，即只能判断出它的直流电阻值，如果已经标明了数值的电感器，只要其直流电阻值大致符合，即可视为合格。
4.二极管
二极管是一种非线性器件，它的正、反两个方向的电阻值相差悬殊，这就是二极管的单向导电性。在电路中，利用这一特性，可以作整流、检波、箝位、限幅、阻尼、隔离等。
用万用电表测量二极管时，可选用电阻档R×1kΩ。由于二极管具有单向导电性，它的正、反向电阻是不相等的，两者阻值相差越大越好。对于常用的小功率二极管，反向电阻应比正向电阻大数百倍以上。用红表笔接二极管的正极，黑表笔接它的负极，测得的是反向电阻。反之，红表笔接二极管的负极，黑表笔接它的正极，测得的是正向电阻。诸二极管的正向电阻一般在100Ω～1kΩ左右；硅二极管的正向电阻一般在几百欧姆至几千欧姆。如果测得它的正、反向电阻都是无穷大，说明该二极管内部已开路；如果它的正、反向电阻均为0，说明二极管内部已短路；如果它的正、反向电阻相差无几，说明二极管的性能变差失效。出现以上三种情况的二极管均不能使用。
5.其他电子元器件
如常用的各种开关、接插件、发光二极管、扬声器、耳机等，主要用万用电表检测它们的通断情况。对于发光二极管和扬声器、耳机，也可用电池来试验其发光或发声程度，以此来判断其优劣。