晶体管 (BJT) 的电表检查

双极晶体管由 PNP 或 NPN 的三层半导体“三明治”构成。因此，当使用万用表的“电阻”或“二极管检查”功能进行测试时，晶体管记录为两个背对背连接的二极管，如下图所示。带有黑色负极 (-) 引线的基极上的低电阻读数对应于 PNP 晶体管基极中的 N 型材料。在符号上，N 型材料由基极-发射极结的箭头“指向”，这是本示例的基极。 P型发射极对应基极-发射极结箭头的另一端，即发射极。集电极与发射极非常相似，也是PN结的P型材料。

PNP晶体管表检查：（a）正向B-E，B-C，电阻低； (b) 反向 B-E，B-C，电阻为∞。

在这里，我假设使用只有一个连续性范围（电阻）功能的万用表来检查 PN 结。一些万用表配备了两个独立的连续性检查功能：电阻和“二极管检查”，每个功能都有自己的用途。如果您的电表有指定的“二极管检查”功能，请使用该量程而不是“电阻”量程，电表将显示PN结的实际正向电压，而不仅仅是是否导通。

当然，对于 NPN 晶体管，两个 PN 结都面向另一方向，仪表读数将完全相反。基极上红色 (+) 引线的低电阻读数与 NPN 晶体管的“相反”条件。

如果在这个测试中使用具有“二极管检查”功能的万用表，会发现发射极-基极结的正向压降略大于集电极-基极结的正向压降。这种正向电压差是由于晶体管的发射极和集电极区域之间的掺杂浓度差异造成的：发射极是比集电极掺杂得多的半导体材料，导致其与基极的结产生更高的正向电压下降。

知道了这一点，就可以确定未标记的晶体管上哪条线是哪条线。这很重要，因为不幸的是，晶体管封装没有标准化。当然，所有双极晶体管都有三根线，但三根线在实际物理封装上的位置并没有以任何通用的、标准化的顺序排列。

假设技术人员找到了一个双极晶体管，并继续使用设置为“二极管检查”模式的万用表测量导通性。测量导线对之间并记录仪表显示的数值，技术人员得到下图数据。

• 仪表接触导线 1 (+) 和 2 (-)：“OL”
• 仪表接触导线 1 (-) 和 2 (+)：“OL”
• 仪表接触导线 1 (+) 和 3 (-)：0.655 V
• 仪表接触导线 1 (-) 和 3 (+)：“OL”
• 仪表接触导线 2 (+) 和 3 (-)：0.621 V<
• 仪表接触导线 2 (-) 和 3 (+)：“OL”

未知的双极晶体管。哪些端子是发射极、基极和集电极？终端之间的Ω表读数。

提供导电仪表读数的测试点的唯一组合是导线 1 和 3（红色测试导线在 1 上，黑色测试导线在 3 上），以及导线 2 和 3（红色测试导线在 2 上，黑色测试导线在 3 上）。这两个读数必须 表示发射极-基极结（0.655伏）和集电极-基极结（0.621伏）的正向偏置。

现在我们寻找两组导电读数共有的一根电线。它必须是晶体管的基极连接，因为基极是两组 PN 结（发射极-基极和集电极-基极）共有的三层器件中唯一的一层。在本例中，该导线为 3 号线，对于 1-3 和 2-3 测试点组合都是通用的。在这两组仪表读数中，黑色 (-) 仪表测试线接触导线 3，这告诉我们该晶体管的基极是由 N 型半导体材料制成的（黑色 =负极）。因此，晶体管是一个 PNP，其基极在导线 3 上，发射极在导线 1 上，集电极在导线 2 上，如下图所示。

• E 和 C 高 R：1 (+) 和 2 (-)：“OL”
• C 和 E 高 R：1 (-) 和 2 (+)：“OL”
• E 和 B 正向：1 (+) 和 3 (-)：0.655 V
• E 和 B 反转：1 (-) 和 3 (+)：“OL”
• C 和 B 正向：2 (+) 和 3 (-)：0.621 V
• C 和 B 反转：2 (-) 和 3 (+)：“OL”

由Ω-meter识别的BJT端子。

请注意，本例中的基础线不是 晶体管的中间引线，正如人们对双极晶体管的三层“三明治”模型所期望的那样。这种情况经常发生，并且往往会使电子学的新学生感到困惑。确定哪条引线的唯一方法是通过电表检查或参考制造商关于晶体管特定部件号的“数据表”文档。

知道双极晶体管在使用电导计测试时表现为两个背对背二极管，这有助于仅通过仪表读数识别未知晶体管。它还有助于快速检查晶体管的功能。如果技术人员要测量六个测试引线组合中任意两个以上或任意两个以下的导通性，他或她会立即知道晶体管有问题（或者没有 一个双极晶体管，而不是别的东西——如果没有零件号可以参考以确定识别，这是一种明显的可能性！）。然而，晶体管的“双二极管”模型未能解释它如何或为什么充当放大设备。

为了更好地说明这一点，让我们使用下图中的物理图而不是代表晶体管的原理图符号来检查晶体管开关电路之一。这样两个PN结会更容易看到。

在正向偏置的基极-发射极结中流动的小基极电流允许大电流流过反向偏置的基极-集电极结。

灰色对角线箭头表示电流流过发射极-基极结的方向。这部分是有道理的，因为电流从 P 型基极流向 N 型发射极：结显然是正向偏置的。然而，基极-集电极结完全是另一回事。请注意灰色粗箭头如何指向从集电极到基极的电流方向（向下）。底座由P型材料制成，集电极由N型材料制成。基极和集电极处于反向偏压，阻止电流流动。然而，饱和的晶体管对电流几乎没有抵抗力，从集电极到发射极的整个过程，灯的照明就证明了这一点！

很明显，这里发生的事情违背了双极晶体管的简单“双二极管”解释模型。当我第一次学习晶体管操作时，我试图用两个背对背的二极管构建我自己的晶体管，如下图所示。

一对背对背二极管的作用不像晶体管，电流不能流过灯！

在晶体管中，当晶体管处于截止模式时（即没有基极电流时），基极 - 集电极结的反向偏置会阻止集电极电流。如果控制信号使基极-发射极结正向偏置，则基极-集电极结的正常阻断作用将被覆盖，并且允许电流通过集电极，尽管电流通过该 PN 以“错误的方式”流动交界处。这个动作依赖于半导体结的量子物理学，并且只有当两个结间隔适当并且三层的掺杂浓度适当成比例时才能发生。两个串联的二极管不符合这些标准；顶部二极管在反向偏置时永远不会“打开”，无论有多少电流流过基线回路中的底部二极管。详情请参阅双极结型晶体管 Ch 2。

集电极和发射极不可互换的事实进一步证明了掺杂浓度在晶体管的特殊能力中起着至关重要的作用。如果晶体管仅被视为两个背对背的 PN 结，或者仅被视为简单的 N-P-N 或 P-N-P 材料夹层，则晶体管的任一端似乎都可以用作集电极或发射极。然而，事实并非如此。如果在电路中“反向”连接，基极-集电极电流将无法控制集电极和发射极之间的电流。尽管双极晶体管的发射极和集电极层是相同的掺杂类型 （N或P），集电极和发射极绝对不一样！

基极 - 发射极结允许电流，因为它是正向偏置的，而基极 - 集电极结是反向偏置的。基极电流的作用可以被认为是为通过集电极的电流“打开门”。更具体地说，任何给定数量的基极到发射极电流都允许有限的数量 集电极电流。

在下一节中，将更详细地研究晶体管的电流限制。

评论：

• 在“电阻”或“二极管检查”模式下使用万用表进行测试时，晶体管的行为类似于两个背对背 PN（二极管）结。
• 发射极-基极 PN 结的正向压降略大于集电极-基极 PN 结，因为发射极半导体层的掺杂更重。
• 反向偏置的基极-集电极结通常会阻止任何电流通过发射极和集电极之间的晶体管。然而，如果电流通过基线，该结开始导电。基极电流可以被认为是为通过集电极的特定有限电流量“打开门”。

相关工作表：

• 双极结晶体管 (BJT) 理论工作表