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您会用万用表的欧姆挡测量二极管、三极管吗?(上)

2009年11月2日 郝铭 发表评论 阅读评论

您会用万用表的欧姆挡测量二极管、三极管吗?(上)

本文章分两部分:第一部分是万用表欧姆档的原理。第二部分:怎样正确用万用表欧姆档测量半导体器件

第一部分 万用表欧姆档原理

我问这句话;可能有人会笑话我:“你这话问的太“小儿科”了,简直看不起人”,其实不然;我讲此话;决不是看不起人。我接触过很多的维修师傅;有的是从事修理工作多年的老师傅,都不了解万用表的欧姆挡,也不会用万用表的欧姆挡。有这样一个事例;我有一个朋友开设了一个个体的电视机修理部;一天我去这个修理部;我这个朋友指着一台25寸的CRT对我说:“这台电视机我修不好了,你帮我分析一下”;故障现象是;光栅上部不满,上部有几根回扫线,这个故障一般都是场扫描的自举升压电路故障,一般损坏较多的是330微法 35伏电解电容器器的故障,我朋友的维修经过是;换了该电容,故障依旧,又检查周边部件,特别是升压二极管,他也拆下用万用表测量也是好的,换了场输出集成电路还是故障依旧,怀疑场偏转线圈有故障,把机芯拿到别的显像管上试;仍然故障依旧。测量场输出各部电压,供电25V正常,发现自举升压电压低于43V(正常50V)。场输出集成电路周边的元件几乎都换了,自举升压电容由330微法增加到470微法,还是不解决问题,到此他已经没有办法了。我分析了一下;自举升压低于正常值,一般是自举升压电容或升压二极管有问题造成。电容他换过了;二极管他用万用表检查过了;我分析一下;因为电容已经换新的并且是470微法;不再怀疑,场输出集成电路他已经换新的;偏转线圈连显像管都换试过也都不再怀疑。最后只想到升压二极管,我说你把升压二极管再测量一下,他拆下用万用表R×1K挡测量,正向阻值为零;反向为无穷大,他说是好的。我说;你用R×1挡测量一下正向电阻,他测量为80欧姆。我让他再拿几只新的二极管对比一下;其它几只正向电阻都为20欧姆左右;大大小于拆下的80欧姆;但是把这几只新的二极管用R×1K挡测量;和拆下的二极管;正反向电阻都一样。电视机换了一只新的正向电阻为20欧姆的二极管,故障就排除了。这说明这个升压二极管的正向导通特性变坏,在它导通是不能充分的对升压电容充电,而导致自举升压不够;产生光栅不满屏且逆程能完全消隐出现回扫线。我这个朋友检查的步骤没有错,故障的部位也判断对了,只是他不会正确的用万用表的欧姆挡来测量、判断二极管的好坏。

这样的情况是大有人在。不知您们各位师傅们,在测量二极管好坏时;万用表是放在欧姆挡的那个档位?我现在明确的表示:万用表判断二极管、三极管等半导体器件;只能用万用表的R×1和 R×10 K 挡,其它档位都是不精确的,对于一些轻微漏电、正向特性变差的元器件尤为重要(轻微漏电、正向特性变差造成的故障都是一些;似是而非的疑难故障,这些故障能整的你吃不下饭、睡不好觉)。

维修人员,每天工作离不开万用表,对万用表的使用可以说是得心应手,对于电压、电流挡的应用是不在话下、非常娴熟,对于欧姆挡我的看法则不然,你们对万用表的欧姆挡了解多少?。

一、你对万用表欧姆挡的了解知多少?

你们现在在看我的这篇文章,我现在提几个关于万用表欧姆挡的问题;

1 万用表的指针的偏转角度是90度,当偏转45度时(在直流10V挡位;指示5V的位置);称为中心刻度;请问:不同的万用表欧姆挡的中心刻度的数值不同,MF47型万用表的中心刻度是:27欧姆。 500万用表的中心刻度是12欧姆(也有个别是10欧姆),这意味什么?中心刻度是大好;还是小好,你用的万用表欧姆挡中心刻度是多少欧姆?

2 万用表置于欧姆挡;当正、负表笔相碰时;指针偏转90度,指示为零欧姆;这是因为表笔的连接;联通了表内的电池、表头线圈、和限流电阻形成电流回路,也就是有电流经过表笔流过。那么请问你的万用表在欧姆挡不同的档位R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K各个不同挡位时;你的万用表表笔间流过的电流各有多大?你知道吗?再者;表笔相连有电流流过;电流是由红表笔流向黑表笔?还是由黑表笔流向红表笔?你知道吗?这对于我们有什么用处?

3 既然表笔相连;就有电流流过,把表笔分开,两端就有电压;那么这个电压在不同的R×1、R×10、R×100、R×1K、R× 10 K档位;分别有多大?万用表内部一般需要两块电池;一块1.5V、一块9V(也有是15V)分别是什么档位用的?。红、黑表笔之间;哪一端是正电压?哪一端是负电压?你知道吗?这对我们又有什么用处?

以上问题知道多少?这些问题对我们非常有用,特别是一个高级的维修师傅必须清楚。

在战场,枪是作战的武器;一个战士应该非常了解他手中的武器,点射、连射、击发的性能、标尺的定位、应用自如;这样才能消灭敌人保护自己,才能战胜敌人,取得胜利。部队有一个训练科目:把眼睛蒙上;在规定时间把枪械拆开、再把它装上。你对你手中的“武器”万用表了解多少?不了解!怎么搞好维修工作?

为什么我提到的这些欧姆挡的问题?,有用吗?有人说我干了一辈子;不知道;不是也赚钱了吗?是的;你不知道也赚钱了。如果你知道;你就可能赚大钱了。

我每次在外面培训讲课;来听的都是多年从事维修的师傅,每次提及这个问题;能全面知道掌握的极少。有的甚至全然不知。知道这些有用吗?有用  非常有用 知道这些能正确的掌握测量、判断半导体器件;三极管、二极管等的好坏;特别是:轻微的漏电及PN结正向阻值的变大引起的疑难故障。

半导体三极管、二极管等半导体器件;是我们维修工作中损坏比例最大、换件最多的原器件。检查故障时;怀疑这些半导体器件损坏,从电路板上拆下来;首先用万用表欧姆挡测量一下,以判断是否损坏。对于半导体元件的指标、参数有很多;耐压、电流、放大倍数等等;严格意义上来说,要判断一个半导体器件的优劣;这么多的参数;要用专门的测试仪器来测量;但是作为一般的维修部门是没有这些仪器的,所以一般就用万用表测量电阻的欧姆挡粗略的判断一下器件的好坏,也是可行的。欧姆挡是测量电阻阻值的、测量线路通、断的。用它来测量半导体元件;也是不得已而为之。既然万用表的欧姆挡并不是专门用来测量三极管、二极管的,就没有一个规定的测量三极管二极管的方法和标准,这样在不得已而为之之下;大家是各行其道;

你们就可以看到不同的师傅测量二极管、三极管方法就不同;有用R×1挡;有用R×10挡;有用R×100挡;有用R×1K挡;也有用R×10 K挡等等,花样繁多。测量E C时,也可以用舌头舔舔B和C看看指针的变化;以粗略的估估是否还有放大倍数。

一般的师傅;利用万用表测量三极管、二极管的原理是测量二极管PN结的正反两个方向的电阻,一般的方法是正向测量;万用表导通;方向测量万用表指针不动就判断为好。这个方法没有错,问题是你用的是欧姆挡的哪一个档位,是R×1、R×10、R×100、R×1K、R× 10 K其中的哪一挡?测正向用哪一挡?测反向用哪一挡?

我再一次明确的告诉您们,正确的方法是:只用R×1和R× 10 K这两挡;用R×1测量正向导通电阻;用R× 10 K挡测反向是否有漏电。

要说明为什么只能用 R×1和R× 10 K这两挡测量是正确的,这要从万用表欧姆挡的特性、原理说起;下面以介绍万用表欧姆挡测量原理来分析这个问题,虽然啰嗦,也等于给大家增加一下理解万用表欧姆挡的知识吧,既然是博客就不怕啰嗦。我结合上面给大家提的三个问题来分析。

二、万用表欧姆挡的电路原理:

万用表是我们修理的必备工具,可以测量电压、电流、电阻等。测量功能的转换;是依靠万用表面板上的一个转换开关(旋钮)来完成。图1所示 是一个万用表置于欧姆挡时的原理图:

clip_image002

                                                                  图1

在图1中;可以看到万用表置于欧姆挡时内部的电路原理图;有4个元件;表头电感线圈、电阻R、电阻RX和1.5V电池。连接的方式是:电池和RX串联;电池的负极接红表笔接线端,RX另一端接黑表笔接线端;电阻R和表头电感线圈串联后在并接于电阻RX上,如图2的等效电路所示。稍微有点电路常识的人就可以看出它的工作原理。

clip_image004

                                                                      图2

在图2中 电阻RX阻值是15欧姆 电感L是万用表表头(驱动表指针偏转);满度偏转电流是50微安(灵敏度);L的内阻是;1000欧姆(表头电阻);R是表头串联电阻(可变、欧姆挡零点校正);表内电池 1.5V。通过图2可以明显看出;此时;虽然电路中没有电流;但是红表笔是接在电池的负极;黑表笔是经过电阻RX接电池的正极,这是红、黑表笔之间是有电压的,并且电压就是电池电压1.5V,红表笔是负极;黑表笔是正极(和表笔的颜色习惯表示的相反)。

如果把万用表欧姆挡的 红、黑表笔连接;则表指针发生偏转;指针由表盘上∞(无穷大)位置;向右偏转指向0Ω(零欧姆)位置;图3所示;图4是其等效原理图。

            clip_image006          clip_image008

                                      图3                                                      图4

在图4中可以看出;红、黑表笔相连;1.5V电池和电阻RX组成一个电流回路,电流经由红、黑表笔、电阻RX和1.5V电池流通。电流由电池的正极流出;经过电阻RX及红、黑表笔;流入1.5V电池的负极。根据欧姆定律;可以得出电路的电流Ia是:

Ia= U ÷R=1.5V ÷15Ω=0.1A

此时;电路中流过的电流是0.1A也就是100 mA(也是流过红、黑表笔线间的电流)。电阻RX上的电压降URX 是:

URX=0.1A×15Ω=1.5V (电池内阻极小,忽略不计)

由于表头电感L和电阻R串联后;又并联于电阻RX上面,所以电阻RX上的压降URX又经过L和R 形成电流回路;产生电流Ib。由于表头的偏转满度电流是50μA(50微安=0.00005A)。所以L和R电流回路的最大电流Ib;在红、黑表笔相连时的电流;应该等于50μA。当URX是1.5V;要求Ib=50μA时;L和R的总串联总电阻应该是:

L和R串联总电阻=1.5V÷0.00005A(50微安)=30000Ω(30K)

前面已经提到;表头内阻是1000Ω(1K);那么电阻R的实际阻值是:

R=30K—1K=29K

考虑到电池的误差等因素;R一般选可变电阻,调整到在红、黑表笔连接时;指针正好指示为零(偏转90度)。R也就是万用表上面常用的欧姆调零电位器。

三、电阻的测量及中心刻度

在图3的状态;表笔连接,调整R的阻值;使指针正好指示为零。

此时;按图5的方法;用表笔去测量一只阻值为15欧姆的电阻RZ;此时的等效电路如图6所示;

         clip_image010      clip_image012

                                   图5                                                                  图6

此时;根据欧姆定律可以计算出电路中的电流Ia是:

Ia =U÷R=1.5V÷(RX+RZ)=1.5V÷30Ω=0.05A

电阻RX上的压降URX是:

URX= Ia×RX=0.05A×15Ω=0.75V

此时:表头回路的电流Ib是:

Ib=URX÷(R+1000Ω)=0.75V÷(29K+1000Ω)=0.000025A(25微安)

由于表头的满度电流是50微安(偏转90度);那么25微安电流流过表头;表头正好偏转满度的一半(45度);指针指示在万用表刻度的中间位置(欧姆刻度应为15欧姆),这个万用表欧姆档的中心刻度就是15欧姆。

通过以上的叙述和计算可以得出以下结论:

1,万用表欧姆档的中心刻度;就是表内部欧姆档限流电阻的阻值数。

2,中心刻度越小;万用表欧姆档内部的限流电阻RX阻值就小;流过表笔的电流就越大。

3,中心刻度越小;万用表欧姆档限流电阻上的压降URX就越小;就要选用灵敏度越高(表头满度电流越小)的表头;万用表的品质就越高。

4,中心刻度越小;低欧姆测量段;指示范围分辨越细致;低欧姆阻值电阻测量精度越高。

所以选用万用表应该选用欧姆档中心刻度小于12欧姆或以下的为好。

5,当改变被测量电阻RZ阻值时:测量的表笔回路电流Ia 即会相应改变;限流电阻上的压降URX也相应变化;流过表头的电流Ib也随之变化;表指针的指示也随之改变;其指示值;就是被测电阻的阻值,这就是万用表欧姆档测量电阻的原理。

四、测量电阻倍率的改变:

常用电阻的阻值从零点几欧姆到几兆欧姆;跨度范围非常大,要想用上述中心刻度为15欧姆的欧姆档;来测量阻值在1000欧姆以上的电阻,指针只会有一点微微的摆动,无法分辨确认被测电阻阻值的大小,这样就把万用表的欧姆档也和电压档一样设置测量倍率变换,这时变换不同倍率;指针指示值乘于倍率值;就是被测电阻的阻值。

在上一节(电阻的测量及中心刻度)中;中心刻度的数值;由限流电阻RX的阻值决定;如果把图6中的RX阻值改变成1.5K;那么只有当被测电阻RZ是1.5K时;限流电阻RX两端的压降URX才会是0.75V;表指针才会偏转指示到中心刻度位置。这样在表盘上;测量电阻的阻值分辨率清晰的范围就改变成为阻值较高的一段范围了,此时;中心刻度应为1.5K;为15欧姆的100倍(因为1.5K的阻值是15Ω阻值的100倍);那么分别把RX换成150Ω、1500Ω(1.5K)、15000Ω(15K)、150000(150K);相应的中心刻度也随RX阻值的变换;而变换,测量电阻阻值的范围也就不断向高阻值扩展了,具有R×1、R×10、R×100、R×1K、R× 10 K倍率的测量档位了。档位以10倍率向上扩展,主要是表盘刻度的指示数值读取方便(刻度乘10倍率,读取阻值数比较简单方便)。

在R× 10 K倍率档位;由于此时限流电阻RX的阻值为150K,如果电池电压仍然为1.5V;这样当表笔连接进行零点校正时;电流Ia为1.5V÷150000(150K)=0.00001A(10微安)这显然不能使表头产生满度偏转,此时解决的办法就是采用高电压电池供电;目前一般的万用表欧姆档R× 10 K倍率档是采用原1.5V电池再串联一只9V电池(10.5V)来完成R× 10 K倍率档指针的满度偏转,电池的连接是由转换开关完成。

为了电阻测量倍率扩展的方便;在一般的万用表中欧姆档的倍率变换是由转换开关完成,图7所示就是万用表欧姆档扩展电路的原理图。

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                                                                             图7

图7中;开关K1的作用是对限流电阻RX进行切换;以完成R×1、R×10、R×100、R×1K、R× 10 K 档位的切换;开关K2的作用是;在K1切换到R× 10 K档位时;电池是1.5V和9V串联;以增加在R× 10 K档电池电压的不足,开关K1和K2是同轴联动。

五、应该记住:

通过图7大家可以方便的计算出在不同的倍率档位,表笔相连是流过表笔的电流是:

R×1档 是100毫安 图8所示

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                                                                        图8

R×10 档 是 10毫安 图9所示

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                                                                      图9

R×100 档 是1毫安 图10所示

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                                                                             图10

R×1K 档 100微安 图11所示

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                                                                              图11

R× 10 K 档 70微安 图12所示

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                                                                        图12

也可以看出不同的倍率档位,表笔开路时表笔两端的电压是:

R×1、R×10、R×100、R×1K档均是 1.5V 图13所示

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                                                                      图13

R× 10 K档 是10.5V 图14所示

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                                                                       图14

并且红表笔是负电位、黑表笔是正电位(很重要)

此文的介绍主要是希望大家了解;万用表欧姆档在不同的档位表笔短路连接时,流过的电流不同,在表笔开路时;表笔两端的电压是 R× 10 K档电压最高;为10.5V,其它档位为1.5V。

在表笔开路是两表笔之间;红表笔是负电位;黑表笔是正电位。

待续  第二部分  正确用万用表欧姆档测量半导体器件

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