数字万用表二极管档测试原理与使用方法--平顶山焦化公司王水成1999年

1.引言

       模拟式万用表(俗称指针式万用表)的电阻档能够方便地用于半导体元件性能的鉴别，但数字万用表的电阻档则无能为力。究其原田，主要是数字万用表电阻档所能提供的测试电流太小，就常用的DT 830型(以下均以此型为例)而言，它的20K档不大于7.5U A，而20M档仅仅只有75nA 。由于半导体元件具有非线性特性，其PN结的正、反电阻与通过其中测试电流的大小密切相关，以如此微弱的测试电流测试元件的正、反向电阻，其工作点注定要落在PN结伏安特性曲线的弯曲区段，即死区范围。困此，在电阻档测出的阻值比正常使用的值相差甚远而不足为奇，故一般数字万用表都专门另设用于测试二极管的档位---二极管测试档（简称二极管档）。

2.二极管档测试工作原理

         该档位电路如图1所示，它是在200MV基本表基础上扩展而成的，+2.8V的集成电路内部基准电压由由“V+”端(IC1脚)引出，经过电阻R17，R16和Rt，向被测二极管VDx提供测试电流，在被测二极管未接入之前，分压电路A，B两点的电压分别为

VA= ((Rl4+R15)/(R17+RI6+Rt+Rl4+R15))V+= ((274+30.1)／(1+0.47+0.5+274+30.1))× 2.8= 2.782 V

VB= (R15／(R17+R16+Rt+R14+R15)) V+=[30.1／(1+0.47+0 .5+274+30.1)]×2.8= 0.275V

集成电路7106当前的输八电压为V IN=VB=0.275V=275m V 。由于该值超出了基本表电压量程200mV ，所以显示屏读数应为溢出状态(显示 1”)。当被测二极曾VDx接入电路之后， A点电压由2.782V被箝位到二极管的正向压降VF(硅管为

0 .7V左右,锗管为0.3V左右)，而此时集成电路7106的输入电压变为

VIN= (R15／(R14+R15)) VF= [30.1／(274+ 30．1)]VF≈ 0.1 VF

由此可见，在集成电路输入端，VF被衰减了10倍，这相当于将200mV的基本表扩展到了2V的量程，并且在显示屏上直接显示出被测二极管的正向压降VF。 在此期间，通过被测二极管的测试电流为

IF(硅管)≈ (V+-VF)/(R17+ RI6+Rt)= (2 8-0.7)/(1+0.47+0.5)=1.066mA。

IF(锗管)≈ (V+-VF)/(R17+R16+Rt)=(2.8-0.3)/(1+0. 47+0.5)=1.296mA。

显然，二极管档的测试电流比起电阻档至少要大一个数量级，比值基本上能够满足大多数半导体二报管和三极管对其PN结单向导电性的测试判别要求。基准电压VREF由集成电路内部基准电压源(+2．8v)经RI8、Rl9、RP3、R20和 R48分压供路，可调电阻RP3的电压调整范围为9. 51-10.73mV通过适当调节RP3的滑臂动位置，便可以获得基准
电压VREF=100.0mV.

C8和R29，R30组成基准电压输入端高频滤波电路。

Q1、Q2和Rt、RI6组成测试端口过压保护电路。Rt 为正温度系数的热敏电阻PTC，晶体三极管QI和Q2的集电结分别短接后，又将两者反极性串联起来，利用其发射结的稳压原理，用于抑制测试端口异常情况下的高电压侵扰。例如，如果误用二极管档测量市电电压(AC220V)时，电流途经为Rt--Rl6-- Q1--Q2,Q2此刻为正向导通，而Ql则立刻反向击穿，起到了限幅保护作用。与此同时， R t因流过较大的电流而迅速发热,其电阻值将随体温升高而急剧增大， 由于限制了流过Q1与Q2的电流，从而保护了Q1，Q2的安全。

3.二极管档测试操作方法

(1)将红表棒插入 "V .Ω"插孔，黑表捧插入公共插孔" COM " 。

(2) 置量程开关(也称功能选择开关)置于二极管测试档， 该档位上通常印有二极管符号标志“”

(3)将电源开关拨至闭合状态“ON” 。

(4)红表笔接被测二极管正极，黑表捧接负极，此时管于应当处于正向导通状态，显示值即为正向压降，完好管子的正向压降为：硅管0.5-0 .7／，锗管为0.15-0.3V。若显示 000”，表明管子击穿短路，若显示 1” ，则表明管子内部已经断路。

(5)红表笔接被测二极管的负极，黑表棒接正极，此时被测二极管应当反向截止，完好的管子应当显示 1“，若显示 000”，说明被测管子必坏无疑。

4.二极管测试功能的扩展和变通

4.1发光二极管电极及性能判别

发光二极管是一种内部具有PN结的电致发光器件，当PN中通过正向电流时，便以发光的形式释放出能量。绝大部分发光二极管的正向压降在1.5～2V之间，在该档若测得1.5～2V的电压，则为正向导通状态，此时红表笔所接为管子的正极，黑表笔所接为负极。在对调表笔后再测时，正常管子的显示值必须为1 ，否则表明管于是坏的。在正向导通的测试状态下，为数不少的管子能够发出微弱的亮光，发光灵敏度越高的管子，其光亮也越强。

以上测试中若呈现正、反接状态均显示“000”或”1“ 的现象，说明管于是坏的。

4.2 光敏二极管电极与性能判别

光敏二极管是利用半导体的光电效应制成的光敏器件．不同结构、不同型号管子的外形和电极标志也不同，使用和判别时需加注意 在对管子遮光情况下，将两只表棒分别接触管子的两极。并记下显示值，然后对调表笔再测， 比较两次的读数。正常时应为一次溢出(反偏) ，一次显示0.8V左右(正偏)，在反偏时红表笔所接为管子的负极。

管子的光敏特性是在反偏状态下所具有的，故遮光下反偏测试时因管子内阻极大而必然显示溢出。一旦撤去遮避物，让管子暴露在自然光下，管子的反向电阻将急剧减小，显示值大多在0.1—2V之间。光线越强，此电压越是低。在相同照度下的反偏电压越低，表明管子的光灵敏度越高， 反之越低。

4.3 光敏三极管电极与性能判别

在自然光充足的条件下，将表笔分别任接管子的两极，如果显示值在0.1—2V之间(随光线强弱而异)，此时红表笔所接为集电极(也称正极)，另一极则为发射极(也称负极) 在相同的光照下、此电压越低，表明管子的灵敏度越高，反之越低。如果显示滥出，只需将表棒对调即可。对于红外线管子的判别，应当在红外光场合进行，借助于白炽灯也能奏效。

4.4 晶闸管电极与性能判别

这里以单向晶闸管为例，首先判别它的极性：用红表笔固定接触任一电极不变，用黑表笔分别依次接触其余两电极，如果一次显示溢出，另一次显示0．2~0．8 V，则红表棒所接为控制极G，显示溢出时黑表棒所接为阳极A，另一极为阴极K。如果测得显示值并非上述结果，可将红表棒改接其他电极而重复以上步骤，直到得出正确结果为止。

其次判别触发性能和维持性能：将黑表棒接触K，红表捧接触A，此时， 晶闸管处于关断状态，应当显示溢出 然后将红表棒从A滑向G(但始终不脱离A)，此时，管子将受到触发而转入导通状态，显示值应在0．8V 以下。接着让红表棒脱离G 而只接A，对于维持电流小的管子来说，导通状态将依然延续，而维持电流较大的管子将返回关断状态由于二极管档所能提供的测试电流有限，故只能考察小功率晶闸管的性能。