【導(dǎo)讀】三極管測(cè)量在電路設(shè)計(jì)中時(shí)經(jīng)常要做的，特別是對(duì)剛接觸懵懂的不清楚為什么要分NPN，PNP型的同學(xué)們，就更有必要好好的學(xué)學(xué)如何快速分辨三極管三個(gè)極！小編這里為大家分享了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)也分享了自己DIY三極管測(cè)量儀的相關(guān)設(shè)計(jì)。
應(yīng)該說晶體三極管是最基礎(chǔ)一種元器件，因此每次三極管測(cè)量都是必須的，尤其是在剛接觸這東西時(shí)候搞不清楚它為什么要分NPN，PNP型。而且腳位有那么多種，EBC、ECB、BCE等等。而且電流放大系數(shù)也各不相同，記得曾經(jīng)花了好久來記怎樣用萬用表來分辨它的各個(gè)極，不過到今天我還是用這個(gè)方法來分辨不明型號(hào)三極管的三個(gè)極，實(shí)在有些麻煩。
想來學(xué)習(xí)單片機(jī)N久了，決定用STC的51單片機(jī)來做一個(gè)能快速分辨出三極管各個(gè)腳的機(jī)器；后期還打算測(cè)量出三極管的hEF值、漏電流Iceo、各結(jié)壓降等基本參數(shù)。(今天已經(jīng)完成到能分辨PNP和NPN型的任意腳位，通過LCD1602顯示出來了。)先分析晶體三極管構(gòu)造：
三極管構(gòu)造
NPN內(nèi)部相當(dāng)于兩個(gè)二極管陽極相連作為B極(基極)，其他兩極為C、E極。所以對(duì)于NPN型管子最方便能確定的腳就是B極，STC單片機(jī)設(shè)為非標(biāo)準(zhǔn)IO口模式(默認(rèn)模式)，內(nèi)部上拉作用相當(dāng)于一個(gè)300K左右的上拉電阻，我們就利用這個(gè)電阻來提供一個(gè)較小的B極電流Ib，而且能作為共射極放大電路的集電極電阻Rc。
將三極管三個(gè)腳接到單片機(jī)的3個(gè)IO口，都輸出高電平，按順序每次置低一個(gè)腳，檢測(cè)剩余兩個(gè)腳電平情況，在所有情況中，只有拉低E極時(shí)會(huì)出現(xiàn)剩余兩個(gè)腳都為低，因?yàn)镋接地，Vcc通過內(nèi)部上拉作用給B極一個(gè)Ib電流，這個(gè)電流比較小，大概只有15uA，有了Ib，就勢(shì)必會(huì)有Ic從C極留下來，上拉電阻有300K多，哪怕Ib很小或hEF較小也能輸出低電平，而且B極被鉗制在Ube≈0.7V(普通硅管)，單片機(jī)認(rèn)為：1/2Vcc以下為低電平，所以當(dāng)用單片機(jī)掃描各個(gè)腳時(shí)一個(gè)腳拉低，其他兩個(gè)腳也為低時(shí)，說明被人為拉低的那個(gè)腳就是NPN型的E腳。
然而在我們分析時(shí)卻不能單獨(dú)分析NPN型的特點(diǎn)而忽略PNP型的作用，否則就出麻煩了！PNP內(nèi)部正好和NPN的二極管方向相反，如果按剛說的方法判別，如果是PNP型的管子B極被拉低，它的C和E極也都會(huì)因?yàn)槎O管的鉗制作用鉗制成低電平，此時(shí)就不能分辨所測(cè)管子是哪一種情況了。但可以確定的是，人為拉低這個(gè)腳要么是NPN的E，要么是PNP的B！為了將其區(qū)分開來，還需要找到一個(gè)條件，就像二元一次方程，兩個(gè)條件才能確定兩個(gè)未知數(shù)。
底怎樣才能確定呢？我們?cè)倏矗谝陨线^程中，我們按順序拉低某個(gè)腳，判斷其他腳的電平情況，NPN型是不是拉低E或者C都會(huì)把B腳拉低，而PNP型只有拉低B極才會(huì)拉低其余兩個(gè)腳。我們是不是只要記錄每次變換拉低一個(gè)腳時(shí)把其余任何一個(gè)腳被拉低的情況記個(gè)數(shù)，三次變換后看這個(gè)計(jì)數(shù)值，如果有兩次其余腳有拉低情況則說明這個(gè)為NPN型三極管，如果只有一次拉低就說明是PNP型。
現(xiàn)在是不是就能判斷到底是NPN還是PNP了。到此為止，我們已經(jīng)用單片機(jī)確定出了所測(cè)管子的類型和一個(gè)腳(NPN的E或者PNP的B)。整個(gè)主電路設(shè)計(jì)使用了3片4051，1片4066，三個(gè)繼電器。
這是整個(gè)電路的鳥瞰圖：
整個(gè)電路圖一
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整個(gè)電路圖二
1602液晶開機(jī)顯示
9014三極管的測(cè)試照片
NPN型三極管測(cè)試程序最簡(jiǎn)單，可以很快測(cè)試出來，程序設(shè)計(jì)比較人性化，即插即顯示，拔出即顯示錯(cuò)誤，不用任何按鍵，不過現(xiàn)在是測(cè)試階段，沒有焊接專門的ZIP座，直接插上杜邦線里。液晶第二行顯示晶體三極管類型 、從左到右管腳名稱，很明顯，液晶顯示 ： NPN E B C。
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然后把9014反個(gè)方向來插，會(huì)顯示什么呢？請(qǐng)看圖：
電路圖三
是不是照樣能顯示出正確的管腳名稱！再看，測(cè)量下PNP型的三極管吧，這是一個(gè)9015型號(hào)的：
電路圖四
電路圖五
之前修改到整機(jī)能夠分辨出NPN，PNP這兩種類型的任意腳位三極管了，但是還不能測(cè)量其電流放大系數(shù)，也就是俗稱的β值。
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先弄兩個(gè)恒流源，一個(gè)正方向的供NPN型測(cè)量，一個(gè)負(fù)方向的供PNP測(cè)量，當(dāng)完成鑒別類型和管腳序列后我把4051組成的陣列達(dá)到相應(yīng)的檔位，然后接通后面的共射極測(cè)量電路(這里考慮到STC12單片機(jī)內(nèi)部AD只能測(cè)量正極性的電壓，必須要有切換方向的操作)，將之前的三個(gè)IO置成高阻輸出狀態(tài)防止影響各電流，如果三極管是NPN型(大多數(shù)情況下)，則默認(rèn)繼電器繞組不供電時(shí)電路接通為NPN共射放大電路，如果是PNP型，則三個(gè)繼電器吸合接通為對(duì)應(yīng)的PNP共射放大電路；K2實(shí)現(xiàn)了Ib電流的切換，只要測(cè)量C端口的電壓經(jīng)過計(jì)算就能計(jì)算出該晶體三極管的電流放大系數(shù)β值。如圖：
共射極測(cè)量電路
下面說說這恒流源該怎么弄。手頭上最多的就是LM358這款運(yùn)放，里面兩個(gè)單元的運(yùn)放剛剛好，雖然精度有限，但在這個(gè)粗制濫造的DIY里已經(jīng)足夠了。用運(yùn)放和三極管搞定它！如圖：正的Ib產(chǎn)生靠這個(gè)電路，Ib=(Vcc-Uref)/R1。
恒流源電路一
這個(gè)電路產(chǎn)生負(fù)方向的Ib。Ib=Uref/R2。
恒流源電路二
因?yàn)镽c取的是1.5K的電阻，Vcc=5V，按可測(cè)最大hEF值為400，而且考慮到三極管Uce飽和管壓降，初步打算采用Ib=8uA，雖然計(jì)算很粗糙，但就先這樣設(shè)定吧，之后有問題再來調(diào)整了。
以上的程序和硬件還有很多地方要修改，為了讓感興趣的大家也能跟著我一起，先給大家分享個(gè)只能測(cè)量NPN型的程序，這個(gè)程序只要有最最普通的51單片機(jī)，AT89系列的或者STC的都行，而且除了基本最小系統(tǒng)電路和1602，完全不需要其他電路，因?yàn)槿齻€(gè)接三極管的IO口我程序里是寫在P0口的，所以如果使用AT89系列的朋友要改下端口，因?yàn)锳T89的單片機(jī)P0口為OD輸出，不具備上拉作用。
