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常用电子元器件简介

一、电阻器

 电阻器(一般情况下也称电阻)是一种阻碍电流在电路中流动的线性元件,也是组成电子电路的主要元件之一。

 1.电阻器的作用及电路图形符号

 (1)电阻器的作用

 电阻器主要用于控制电路中的电压和电流,除了具有降压、分压、限流和分流作用外,还具有隔离、阻尼、滤波、阻抗匹配及信号幅度调节等功能。

 (2)电阻器的电路图形符号

 在电路中,电阻器的文字中符号用字母“R”表示。

 2.电阻器的种类

 电阻器通常可分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器、熔断电阻器和集成电阻器。根据用途、外形结构、电阻体制作材料及引脚结构形式的不同,电阻器还可分为多种种类。

 (1)按用途的不同分

 电阻器按用途的不同可分为通用电阻器、高阻电阻器、高压电阻器、高频无感电阻器和精密电阻器等。

 (2)按外形结构形式的不同分

 电阻器按外形结构形式的不同可分为圆柱形电阻器/管形电阻器/圆盘形电阻器和平面片状电阻器等。

 (3)按电阻体制作材料的不同分

 电阻器按电阻体制作材料的不同,可分为线绕电阻器和非线绕电阻器两大类。其中线绕电阻器又分为普通型线绕电阻器、被釉型线绕电阻器和陶瓷绝缘功率型线绕电阻器等;非线绕电阻器又分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、化学沉积膜电阻器、有机实心电阻器、金属玻璃釉电阻器等多种。

 (4)按引线结构形式的不同分

 按引线结构形式的不同可分为釉向有线型电阻器、径向有线型电阻器、同向引线型电阻器和无引线型电阻器。

 3固定电阻器

 固定电阻器是指阻止固定不可改变的电阻器。通常的固定电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、实心电阻器、线绕电阻器等多种。

 (1)碳膜电阻器

 碳膜电阻器是采用碳膜作为导电层,属于膜式电阻器的一种。它是将经过真空高温热分解出的洁净碳沉积在柱形或管形陶瓷骨架上制成的。通过改变碳膜的厚度和使用刻槽的方法,可以变更碳膜的长度,从而制成不同阻值的碳膜电阻器。

 碳膜电阻器又分为普通碳膜电阻器、高频碳膜电阻器、精密碳膜电阻器等多种。

 (2)金属膜电阻器

 金属膜电阻器是采用金属膜作为导电层,也属于膜式电阻器。它是用高真空加热蒸发(或高温分解、化学沉积、烧渗等方法)技术将合金材料蒸镀在逃窜骨架上制成的。通过刻槽或改变金属膜的厚度,可以制成不同阻值的金属膜电阻器。

 金属膜电阻器又分为普通金属膜电阻器、半精密金属膜电阻器、高精密金属膜电阻器、高压金属膜电阻器等多种。与碳膜电阻器相比,金属膜电阻器具有噪声低、稳定性好等优点。

 (3)金属氧化膜电阻器

 金属氧化膜电阻器是由锑和锡等金属盐溶液喷雾到炽热(约550℃)的陶瓷骨架表面上沉积后制成的。

 与金属膜电阻器相比,金属氧化膜电阻器具有阻热、导电膜层均匀、膜与骨架结构结合牢固、抗氧化能力强等优点;其缺点是阻值范围小,通常在200kΩ以下。

 (4)合成碳膜电阻器

 合成碳膜电阻器是将碳黑、石墨、填充料与有机黏合剂配成悬浮液,将其涂覆与绝缘骨架上,再经加热聚合后制成的。

 合成碳膜电阻器可分为高阻合成碳膜电阻器、高压合成碳膜电阻器和真空兆欧合成碳膜电阻器等多种。

 (5)实心电阻器

 实心电阻器可分为有机实心电阻器和无机实心电阻器。

 有机实心电阻器是由颗粒状导体(如碳黑、石墨)、填充料(如云母粉、石英粉玻璃粉、二氧化钛等)和有机黏合剂(如酚醛树脂等)等材料混合并热压成型后制成的,具有较强的抗负载能力;无机实心电阻器是由导电物质(如碳黑石墨等)、填充材料和无机黏合剂(如玻璃釉等)混合压制成型后再经高温烧结而成的,其温度系数较大,但阻值范围较小。

 (6)线绕电阻器

 线绕电阻器是用高阻值的合金线(即电阻丝,采用镍铬丝、康铜丝、锰铜丝等材料制成)缠绕在绝缘基棒上制成的,具有阻值范围大,噪声小、耐高温、承载功率大等优点;起缺点是体积大、高频特性较差。

 通常的线绕电阻器有被釉型线绕电阻器、涂漆线绕电阻器、水泥线绕电阻器、瓷壳线绕电阻器等多种。

 4.可变电阻器的结构特点

 可变电阻器也称微调电阻器,分为膜式可变电阻器和线绕可变电阻器两种。

 (1)膜式可变电阻器

 膜式可变电阻器采用旋转式调节方式,一般用在小信号电路中,作偏置电压、偏置电流和信号电压等调整用。

 膜式可变电阻器一般由电阻体(如合成碳膜)、活动触片(活动金属簧片或碳质触点)、调节部分和三个引脚(或焊片)等组成。其中两个固定引脚接电阻体两端,另一个引脚(中心抽头)接活动触片。用小起子(改锥)旋动调整部件,通过改变活动触点与电阻体的接触位置,即可改变中心轴头与两个固定引脚之间的电阻值。

 膜式可变电阻器有全密封式、半密封式和非密封式三种封装结构,按外形结构有可分为立式和卧式两种形式。

 (2)线绕可变电阻器

 绕线可变电阻器属于功率型可调电阻器,具有耐高温、承载电流大等特点,主要用于各种低频电路中做电压调整或电流调整作用。

 大功率线绕可变电阻器有轴向磁管式和磁盘式两种,均为非密封式结构;小功率线绕可变电阻器有圆形立式、圆形卧式和方形,通常采用密封式结构。

 5.敏感电阻器的结构特点

 敏感电阻器是指对光或电压、磁场、温度、空气湿度、气体浓度、外力等反映敏感的电阻器,如热敏电阻器、压敏电阻器、光敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器、磁敏电阻器、力敏电阻器等。

 (1)热敏电阻器

 热敏电阻器是一种对温度反应较敏感、阻值回随温度的变化而边的非线性电阻器,它在电路中用文字符号“RT”或“R”表示。

 热敏电阻器按外形结构可分为圆片形(片状)热敏电阻器、圆柱形(柱状)热敏电阻器、圆圈形(垫圈状)热敏电阻器等多种;按温度变化特性可分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器两种类型。

 正温度系数热敏电阻器也称PTC热敏电阻器,广泛应用于彩色电视机的消磁电路中。其中主要特性是电阻值与温度变化成正比关系(即当温度升高时,电阻值也随之增大)。在常温下,PTC热敏电阻器的电阻器值较小仅为几欧至几十欧。当通过电流超过额定值时,其电阻值能在几秒钟内迅速增大到数百欧至数千欧以上。

 负温度系数热敏电阻器,在音、视频电路及各种电器设备中作温度检测、温度补偿、温度控制或稳压控制用。其主要特性是电阻值与温度变化成正比关系(即当温度升高时,电阻值也随之减小)。

 (2)压敏电阻器

 压敏电阻器简称VSR,是一种对电压敏感的非线性过压保护元件。它在电路中用文字符号“RV”或“R”表示。

 压敏电阻器的电压与电流呈特殊的非线性关系。当其两端所加的电压低于标称额定值时,压敏电阻器的电阻值接近无穷大,其内部几乎无电流通过;当其两端电压略高于标称额定电压时,压敏电阻器将迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流也急剧增大;其两端电压低于标称额定电压时,压敏电阻器又能恢复为高阻状态;若将其两端电压超过其最大限制电压时,则压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行修复。

 压敏电阻器可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗(硅)压敏电阻器和钛酸钡压敏电阻器等多种。

 (3)光敏电阻器

 光敏电阻器是一种对光敏感的元件,其电阻值能随着外界光照强弱(明暗)变化而变化。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器,对光线十分敏感。在无光照射时,呈高阻状态;有光照时,其电阻值迅速减小。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片(或树脂防潮膜)或电极等组成。

 光敏电阻器广泛应用于各种自动控制电路(如自动照明灯控制电路、自动报警电路等)、家用电器(如电视机的亮度自动调节,照相机的自动暴光控制等)及各种测量仪器。

 光敏电阻器按制作材料的不同可分为多晶光敏电阻器或单晶光敏电阻器,还可分为硫化镉光敏电阻器、硒化镉光敏电阻器、硫化铅光敏电阻器、硒化铅光敏电阻器、锑化铟光敏电阻器等多种。

 光敏电阻器按其光谱特性又可分为可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器或红外光光敏电阻器。可见光光敏电阻器主要用于各种光电自动控制系统、电子照相机或光电报警器等电子产品中;紫外光光敏电阻器主要用于紫外线探测仪器;红外光光敏电阻器主要用于天文、军事等领域的有关自动控制系统中。

 (4)湿敏电阻器

 湿敏电阻器是一种对外环境湿度敏感的元件,它的阻值能随着外界环境的相对湿度变化而变化。湿敏电阻器在电路中的文字符号用字母“R”或“RS”表示。

 湿敏电阻器一半由基体、电极或感湿层等组成,有的湿敏电阻器还有防尘外壳。湿敏电阻器的基体采用聚碳酸脂板、氧化铝、电子陶瓷等不吸水、耐高温的材料制成;感湿层为微孔型结构,具有电解质特性。根据感湿层使用的材料或配方不同,又分为正电阻湿度特性(即湿度增大时,电阻值也增大)或负阻湿度特性(即湿度增大时,电阻值减小)。

 湿敏电阻器广泛应用于洗衣机、空调器、录象机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面做湿度检测、湿度控制用。

 湿敏电阻器可分为硅湿敏电阻器、陶瓷湿敏电阻器、氯化锂湿敏电阻器或高分子聚合无湿敏电阻器等多种。

 6.熔断电阻器与集成电阻器

 (1) 熔断电阻器

 熔断电阻器也被称为保险电阻器,是一种具有电阻器和熔断器双重作用的特殊元件,分为可恢复式熔断电阻器和一次性熔断电阻器两种。它在电路中的文字符号用字母“R”表示。

 (2)集成电阻器

 集成电阻器也称为排阻或厚膜电阻器,是将多只电阻器按一定规律排列后集成封装在一起构成的电阻器网络。它分为单列式和双列直插式良种外形结构,内部电阻器的排列也有多种形式。它具有体积小、安装方便等优点,广泛应用于各种电子电路中,与大规模集成电路(如CPU等)配合使用。

 7.电阻器的组要参数

 普通固定电阻器的主要参数有标称阻值(简称阻值)、额定功率和允许偏差。敏感电阻器的主要参数还有温度系数、标称电压、最大电压等。

 (1)标称电阻标称电阻通常是指电阻体表面上表注的电阻值。电阻值的基本单位是欧姆,简称欧,用字母“Ω”表示。在实际应用中,电阻器常用的单位是千欧(kΩ)和兆欧(MΩ),它门与欧姆之间的换算关系为:

 1MΩ=1000kΩ

 1kΩ=1000Ω

 (2)额定功率

 额定功率是指电阻器在交流或直流电路中、在特定条件下(在一定大气压和在产品标准中规定的温度下)长期工作时所能承受的最大功率(即最高电压和最大电流的乘积)。电阻器的额定功率也有标称值,一般为1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W、10W等,其中1/8W和1/4W的电阻器较为常用(在实际应用中,阻值相同、但功率相差较大的电阻器,一般不能直接互换)。

 (3)允许偏差

 一只电阻器的实际阻值不可能与标称阻值绝对相等,两者之间会存在一定的偏差,我们将该偏差允许范围称之为电阻器的允许偏差。允许偏差小的电阻器,其阻值精度也越高,稳定性也越好,其生产成本也相对较高,价格也贵。通常,普通电阻器的允许偏差为±5%、±10%、±20%,而高精度电阻器的允许偏差则为±1%、±0.5%。

 (4)温度系数

 热敏电阻器的温度系数是指热敏电阻器在零功率状态下,温度每变化1℃所引起电阻值的相对变化量。压敏电阻器的温度系数是指压敏电阻器的工作电流(或两端电压)保持恒定时,温度改变1℃时压敏电阻器两端电压(或工作电流)的相对变化。

 (5)标称电压

 压敏电阻器的标称电压是指通过1mA直流电流时,压敏电阻器两端的电压值。热敏电阻器的标称电压是指文雅用热敏电阻器在规定温度下,与标称工作电流对应的电压值。

 (6)最大电压

 热敏电阻器的最大电压是指在规定的环境温度下,热敏电阻器正常工作时所允许的连续施加的最高电压值。压敏电阻器的最大电压也称最大限制电压,是指压敏电阻器两端所承受的最高电压值。

 8.电阻器的串联与并联

 (1)电阻器的串联

 将两只或两只以上的电阻器联成一串,组成电阻器的串联电路。

 电阻器串联后,总的阻值增大并等于各分电阻之和;串联电阻中总电阻两端的总电压等于各分电阻上的分电压之和,各电阻上分配的电压与其电阻值成反比(电阻值大的电阻器,其两端电压也高);串联电路中的总电流与流过各电阻的电流均相等;串联电路中各电阻上消耗的功率与各电阻器的电阻值成正比,即整个电路消耗的总功率等于消耗在各电阻上的功率之和。用串联电路中的电阻“分压”时,分电压占总电压的比例等于分电阻与总电阻的比值。

 在电阻器的串联电路中,任一个电阻器发生变化,会影响整个电路的工作情况(包括电压、电流和功率都要发生变化)。若其中某一个电阻器开路,则会使整个串联电路均断电。

 (2)电阻器的并联

 将两只或两只以上电阻器的两端分别接在一起,组成电阻器的并联电路。

 电阻器并联后,个电阻两端的电压相等,均等于外电压。并联电路中总阻值的倒数等于各个支路电阻的倒数之和(或说是总电导等于各分电导之和);并联电路中的总电流等于各分电流(没只电阻支路上的分电流)之和;并联电路中总消耗功率等于各电阻消耗功率之和,且各支路电路所消耗的功率与各支路电阻的阻值成反比。

 在电阻器的并联电路中,任一只电阻器开路后,对整个电路的总电压无影响,但会引起总阻值、总电流和总消耗功率的变化。

 

二、电位器

 1.电位器的作用及电路图形符号

 (1)电位器的作用

 电位器是可变电阻器的变种,它在可变电阻器的基础上加上了转轴(或滑柄),通过手动调节转轴,变动触点在电阻体上的位置,即变动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而调节电压(包括直流电压与信号电压等)或电流的大小。

 (2)电位器的电路图形符号

 电位器在电路中的文字符号用字母“R”或“RP”表示。

 2.电位器的种类

 电位器根据其电阻体的材料、调节方式、电阻值的变化规律、结构特点、驱动方式的不同,可分为多种类型。

 (1)按电阻体材料分

 电位器按电阻体材料可分为线绕电位器和非线绕电位器两大类。其中,线绕电位器又可分为通用线绕电位器、精密线绕电位器、大功率线绕电位器和预调式线绕电位器等多种;非线绕电位器可分为实心电位器和膜式电位器两种类型。

 (2)按调节方式分

 电位器按调节方式可分为旋转式电位器、推拉式电位器、直滑式电位器等多种。

 (3)按电阻值的变化规律分

 电位器按电阻值的变化规律分可分为直线式电位器、指数式电位器和对数式电位器。

 (4)按结构特点分

 电位器按结构特点可分为单圈电位器、多圈电位器、单联电位器、双联电位器、多联电位器、抽头式电位器、带开关电位器、锁紧型电位器、非锁紧型电位器和贴片式电位器等多种。

 (5)按驱动方式分

 电位器按驱动方式可分为手动调节电位器和电动调节电位器。

 3.电位器的组要参数

 电位器的主要参数有标称阻值、额定功率、阻值变化规律、分辨率、最大工作电压、动噪声等。

 (1)标称阻值

 标称阻值是指电位上标注的电阻值,它等于电阻体两个固定端之间的电阻值。其单位有欧、千欧和兆欧。

 (2)额定功率

 电位器的额定功率是指它在直流回交流电路中,在规定的大气压及额定的温度下长期连续正常工作时所允许消耗的最大功率。常用电位器的额定功率有0.1W、0.25W、0.5W、1W、1.6W、2W、3W、5W、10W、16W、25W等。

 (3)阻值变化规律

 电位器的阻值变化规律是指其电阻值随滑动接触点旋转角度或滑动行程之间的变化关系。它分为直线式(用字母A表示)、对数式(用字母B表示)和反转对数式(用字母C表示)。

 直线式电位器多用于分压,其电阻体上导电物质分布均匀,单位长度的阻值大致相等,电阻值的变化与电位器的旋转角度成直线关系。

 对数式电位器多用于音量控制,其电阻体上的导电物质分布不均匀,电位器刚开始转动时,阻值的变化较小;转动角度增大时阻值的变化较大。

 反转对数式电位器多用于音调控制,其电阻体上的导电物质分布不均匀,在电位器开始转动时,其阻值变化很大;当电位器转动角度增大时,阻值变化较小。

 (4)最大工作电压

 最大工作电压也称额定电压,是指电位器在规定的条件下,能长期可靠的工作时所允许承受的最高工作电压。电位器的实际工作电压应小于额定电压。

 (5)分辨率

 电位器的分辨率是指电位器的阻值连续变化时,此阻值变化量与输出电压的比值。非线绕电位器的分辨率较线绕电位器的分辨率要高。

 (6)动噪声

 动噪声是指电位器在外加电压作用下,其动触点在电阻体上滑动时产生的噪声,该噪声的大小与转轴的速度、接触点和电阻体之间的接触电阻、动接触点的数目、电阻体电阻率的不均匀变化及外加的电压大小等有关。

 

三、电阻器的选用

 1.固定电阻器的选用

 固定电阻器有多种类型,选择哪种材料和结构的电阻器应根据应用电路的具体要求而定。

 高频电路应选用分布电感和分布电容小的非线绕电阻器,如碳膜电阻器、金属墨电阻器和金属氧化膜电阻器等。

 高增益小信号放大电路应选用低噪声电阻器,如金属氧化膜电阻器、碳膜电阻器和线绕电阻器,而不能选用噪声较大的合成碳膜电阻器和有机实心电阻器等。

 线绕电阻器的功率较大,电流噪声小,耐高温,但体积较大。普通线绕电阻器常用于低频电路或电源电路中作限流电阻器、分压电阻器、泄放电阻器或大功率的偏压电阻器。精度较高的线绕电阻器多用于固定衰减器、电阻箱、计算机以及各种精密电子仪器中。

 所选电阻器的电阻值应接近应用电路中计算值的一个标称值,应优先选用标准系列的电阻器。一般电路使用的电阻器允许误差为±5%~±10%。精密仪器及特殊电路中使用的电阻器应选用精密电阻器。

 所选电阻器的额定功率要符合应用电路中对电阻器功率容量的要求,一般不可以随意加大或减小电阻器的功率。若电路要求的是功率型电阻器,则其额定功率可大雨实际应用电路要求的1~2倍。

 2.熔断电阻器的选用

 熔断电阻器对电路具有一定的保护作用,选用时应考虑其双重性能,根据电路的具体要求选择其阻值和功率等参数,既要保证它在过负载时能快速熔断,又要保证它在正常条件下长期稳定的工作。电阻值和功率都不能过大,否则起不到保护作用。

 3.热敏电阻器的选用

 (1)热敏电阻器的选用

 热敏电阻器的种类和型号较多,应根据电路的具体要求而适当选择。

 正温度系数热敏电阻器PTC一般用于电冰箱压缩机启动电路、彩色电视机的彩色显象管消磁电路、电动机过电流过热保护电路、限流电路以及恒温电加热电路等。

 压缩机启动电路中常用的热敏电阻器有MZ-01~MZ-04系列、MZ81系列、MZ91系列、MX92系列和MZ93系列登台。可根据不同的类型压缩机来选用适合它启动的热敏电阻器。

 彩色电视机、电脑显示器上使用的消磁热敏电阻器有MZ71~MZ75系列。可根据电视机、显示器的工作电压(220V或110V)、工作电流及消磁线圈的规格等,选用标称阻值、最大起始电流、最大工作电压等参数均符合要求的消磁热敏电阻器。

 限流用小功率PTC热敏电阻器有MZ2A~MZ2D系列、MZ21系列,电动机过热保护用PTC热敏电阻器有MZ61系列,应选用标称阻值、开关温度、工作电流及耗散功率等参数符合应用电路要求的型号。

 负温度系数热敏电阻器NTC一般用于各种电子产品中做微波功率测量、温度检测、温度补偿、温度控制及稳压用,选用时可根据应用电路的需要来选择合适的类型及型号。

 常用的温度检测用NTC热敏电阻器有MF53系列和MF57系列,每个系列又有多种型号,可根据具体要求来选择不同型号、不同阻值的热敏电阻器。

 常用的稳压用NTC热敏电阻器有MF21系列、RR827系列等,可根据应用电路设计的基准电压值来选用热敏电阻器稳压值及工作电流。

 常用的温度补偿、温度控制用NTC热敏电阻器有MF11~MF17系列。

 常用的测温及温度控制用NTC热敏电阻器有MF51系列、MF52系列、MF54系列、MF55系列、MF61系列、MF91~MF96系列、MF111系列等。MF52系列、MF111系列的NTC热敏电阻器适用于—80~+120℃温度范围内的测温与控温电路;MF51系列、MF91~MF96系列的NTC热敏电阻器适用于300℃以下的测温与控温电路;MF54系列、MF55系列的NTC热敏电阻器适用于125℃以下的测温与控温电路;MF61系列、MF92系列的NTC热敏电阻器适用于300℃以上的测温与控温电路。

 选用温度控制热敏电阻器时,应注意NTC热敏电阻器的温度控制范围是否符合应用电路的要求。

 (2)压敏电阻器的选用

 压敏电阻器主要用于各种电子产品的过电压保护电路中。压敏电阻器的主要参数包括标称电压、最大连续工作电压、最大限制电压、通流容量等,选用时必须符合应用电路的要求,尤其是标称电压的准确。标称电压过高,压敏电阻器起不到过电压保护作用;标称电压过低,压敏电阻器容易误动作或被击穿。

 (3)光敏电阻器的选用

 选用光敏电阻器时,应首先确定应用电路中所需要的光敏电阻器的光谱特性类型。

 例如,用于各种光电自动控制系统、电子照相机和光报警器等电子产品,应选用可见光光敏电阻器;用于红外信号检测及天文、军事等领域的有关自动控制系统,应选用红外光光敏电阻器;用于紫外线探测等仪器中,应选用紫外光光敏电阻器。

 选好光敏电阻器的光谱特性类型后,还要看所选光敏电阻器的主要参数(包括亮电阻、暗电阻、最高工作电压、亮电流、暗电流、额定功率、灵敏度等)是否符合应用电路的要求。

 (4)湿敏电阻器的选用

 选用湿敏电阻器时,首先应根据应用电路的要求选择合适的类型。

 例如,用于洗衣机、干洗机等家电中做高湿度检测,可选用氯化锂湿敏电阻器;用于空调器、恒湿机等家电中作中等湿度环境的检测,可选用陶瓷湿敏电阻器;用于气象监测、录象机结露等方面的检测,可选用高分子聚合物湿敏电阻器或硒膜湿敏电阻器。

 另外,还要保证所选的湿敏电阻器的主要参数(包括测湿范围、标称阻值、工作电压等)符合应用电路的要求。

 

 四、电位器的选用

 1.根据使用要求选用电位器

 选用电位器时,应根据应用电路的具体要求来选择电位器的电阻体材料、结构、类型、规格、调节方式。

 大功率电路选用功率型线绕电位器或水泥电位器。

 精密仪器等电路中应选用高精度线绕电位器、精密多圈电位器或金属玻璃釉电位器。

 中、高频电路可选用小功率碳膜电位器或合成碳膜电位器。

 半导体电位器的音量调节兼电源开关可选用小型带旋转式开关的碳膜电位器。

 立体声音频放大器的音量控制可选用双连同轴电位器,多声道音频放大器的音量控制可选用多连同轴电位器。

 音响系统的音调控制可选用直滑式电位器。

 电源电路的基准电压调节应该选用微调电位器。

 通信设备和计算机中使用的电位器可选用贴片式多圈电位器或单圈电位器。

 2.合理选择电位器的电参数

 根据设备和电路的要求选好电位器的类型和规格以后,还要根据电路的具体要求合理选择电位器的电参数,包括额定功率、标称阻值、允许偏差、分辨率、最高工作电压、动噪声等。

 3.根据阻值变化规律选用电位器

 各种电源电路中的电压调节和放大电路的工作特点调节电位器,均应使用直线式电位器。

 音响材料中的音调控制用电位器应选用反对数式(旧称指数式)电位器,音量控制用电位器可选用对数式电位器。

 

五、电阻器的检测

 1.固定电阻器与熔断电阻器的检测

 固定电阻器和熔断电阻器的检测,主要是测量电阻器的实际电阻值。

 测量时,可将万用表置于电阻挡的适当量程(例如,对50Ω以下的电阻器应使用R×1挡;对50Ω~1kΩ的电阻器,应使用R×10挡和R×100挡;对于1kΩ~200kΩ的电阻器,应使用R×1k挡;对于大于200kΩ的电阻器,应使用R×10k挡),两表笔分别搭接在电阻器的两个引脚上,然后准确读出电阻值。

 若测出的电阻值与标称阻值不符,则说明该电阻器的误差较大或已变值;若测得电阻器的阻值为无穷大,则说明该电阻器已开路损坏。

 2.敏感电阻器的检测

 (1)NTC热敏电阻器的检测

 用万用表电阻挡测量NTC热敏电阻器电阻值的同时,用手指捏住电阻器或者用电烙铁、电吹风等使其温度升高。若电阻器的阻值能随着温度的升高而变小,则说明该电阻器性能良好;若电阻器不随温度变化而变化,则说明该电阻器已损坏或性能不良。

 (2)PTC热敏电阻器的检测

 PTC热敏电阻器的阻值在常温下较小,可用万用表R×1Ω挡测量。若测得其电阻值为零或无穷大,则说明该电阻器已短路或开路。在测量PTC电阻器的同时,用电烙铁对其加热,若其阻值能迅速增大,则说明该电阻正常。

 对于消磁用PTC热敏电阻器,也可以将其与一只60W/220V的灯泡串联后,接入市电。若通电后灯泡亮一会即慢慢熄灭,断电30s左右再通电,灯泡又重复上述现象,则说明该电阻器性能良好。

 (3)压敏电阻器的检测

 用万用表R×1k或R×10k挡,测量压敏电阻器的电阻值,正常时应为无穷大。若测得起电阻值接近零或有一定的电阻值,则说明该电阻器已击穿损坏或已漏电损坏。

 (4)光敏电阻器的检测

 在光线较暗的环境下,测量光敏电阻器的暗电阻是否正常。若暗电阻正常,则可将电阻器靠近光源(可见光光敏电阻器可用白炽灯泡照射,紫外光光敏电阻器可用验钞机的紫外线灯管照射,红外光光敏电阻器可用电视机遥控器内的红外发射管作光源),进一步测量其亮电阻。若光敏电阻器受光后阻值变化较大,则说明该光敏电阻器完好;否则,说明该电阻器性能不良。

 

六、电位器的检测

 1.标称阻值的检测

 测量时,选用万用表电阻挡的适用量程,将两表笔分别搭接在电位器两个固定引脚焊片之间,先测量电位器的总阻值是否与标称阻值相同。若测得阻值为无穷大或者较标称阻值大,则说明该电位器已开路或变值损坏。然后将两表笔接电位器的中心头与两个固定端中的任一端,慢慢转动电位器手柄,使其从一个极端位子旋转到另一个极端位子,正常的电位器,万用表表针指示的电阻值应从标称阻值(或0Ω)连续变化至0Ω(或标称阻值)。整个旋转过程中,表针应平稳变化,而不应有任何跳动现象。若在调节电阻值的过程中,表针有跳动现象,则说明该电位器存在接触不良故障。

 直滑式电位器的检测方法与此相同。

 2.带开关电位器的检测

 对于带开关的电位器,除按以上方法检测电位器的标称阻值及接触情况外,还应检测其开关是否正常。

 先旋动电位器手柄,检查开关是否灵活,接同、断开时是否有清脆的“咔哒”声。用万用表R×1Ω挡,两表笔分别接在电位器开关的两个外接焊盘上,旋转电位器轴柄,使开关接通,万用表上指示的电阻值应由无穷大(∞)变为0Ω。再关断开关,万用表指针应由0Ω处返回“∞”处。

 测量时应反复接通、断开电位器开关,观察开关每次动作的反应。若开关的开的位子阻值不为0Ω,在关的位子阻值不为无穷大,则说明该电位器的开关已损坏。

 

 二极管

 一、半导体二极管

 半导体二极管也称警惕二极管(以下简称二极管),它在电路中的文字符号用字母“V”或“VD”表示。

 1.半导体、晶体与pn结

 (1)半导体

 半导体是导电能力介于倒替和绝缘体之间的物质,具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷、砷化镓、及金属的氧化物、硫化物。纯正的半导体材料称为本征半导体。

 (2)晶体

 自然界的一切物质都是有很小的微粒——原子构成的。按照原子排列形式的不同,物质又可分为晶体和非晶体两类。晶体通常具有规则的几何形状,其内部的原子按照一定的晶格结构有规律的整齐排列着,而非晶体内部的原子排列则无规则,杂乱无章。

 本征半导体属于理想的晶体,在热激发的作用下,其内部会产生载流子(指自由电子和空穴等运载电流的粒子)。

 (3)n型半导体与p型半导体

 在硅和锗等本征半导体材料中掺入为量的磷、锑、砷等五价元素,就变成了以电子导电为主的半导体,即n型半导体。在n型半导体中,电子称为多数载流子,空穴称为少数载流子。

 在硅或锗等本征半导体材料中掺入少量的硼、铟镓或铝等三价元素,就变成了以空穴导电为主的半导体,即p型半导体。在p型半导体中,空穴称为多数载流子,电子称为少数载流子。

 (4)pn结

 通过特殊的扩散制作工艺,将一块本征半导体的一半掺入微量的五价元素,变成p型半导体,而将另一半掺入微量的三价元素,变成n型半导体,在p型半导体区和n型半导体区的交界面处就会形成一个具有特殊导电性的薄层,这就是pn结,它对p区和n区中的多数载流子的扩散运动产生了阻力。

 (5)单向导电性

 Pn结主要的特性就是其具有单方向导电性,即在pn结上加上适当的正向电压(p区接电源正极,n区接电源负极),pn结就会导通,产生正向电流。若在pn结上加反向电压,则pn结将截止,正向电流消失,仅有极微弱的反向电流。当凡响电压增大到某一数值时,pn结将击穿损坏,使反向电流急剧增大。

 2.二极管的种类

 二极管可以根据其使用的半导体材料、结构、用途、功能、封装形式、电流容量和工作频率等方面的不同,分为多种类型。

 (1)按使用的半导体材料分

 二极管按使用的半导体材料可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管、磷化镓二极管等多种,

 (2)按结构分

 二极管按结构可分为点接触型二极管和面接触型二极管;按其用途和功能可以分为普通二极管、精密二极管、整流二极管、快恢复二极管、检波二极管、开关二极管、阻尼二极管、续流二极管、稳压二极管、发光二极管、激光二极管、光电二极管、变容二极管、双基极二极管、磁敏二极管、肖特基二极管、双向击穿二极管、温度效应二极管、隧道二极管、双向触发二极管、体效应二极管、恒流二极管等种类。

 (3)按封装形式分

 二极管按封装形式可分为塑料封装二极管、玻璃封装二极管、金属封装二极管、片状二极管及无引线圆柱形二极管等。

 (4)按电流容量分

 二极管按电流容量可分为大功率二极管(电流为5A以上)、中功率二极管(电流为1~5A)和小功率二极管(电流在1A以下)。

 (5)按工作频率分

 二极管奥妙工作频率可分为超高频二极管、高频二极管和低频二极管。

 3.二极管的主要参数

 不同用途、不同功能的二极管,其参数也不同。普通二极管的主要参数有额定正向工作电流IF、最高反向工作电压VR、反向电流IR、正向电压降VF、最高工作频率fM等。除以上参数外稳压二极管还有稳定电压VZ、稳定电流IZ、额定功率PZ、最大稳定电流IZM、动态电阻RZ等参数;变容二极管还有结电容Cd、效率Q、电容温度系数CTC等参数;双向触发二极管和开关二极管还有转折电压VS、维持电流IH等参数;快恢复二极管和肖特基二极管还有反向恢复时间Trr等参数;发光二极管和激光二极管还有发光强度IV、发光波长λP、光功率P等参数。

 (1)额定正向工作电流IF

 额定正向工作电流IF也称最大整流电流,是指二极管长期连续工作时所允许通过的最大正向电流值。

 (2)最高反向工作电压VR

 最高反向工作电压VR是指二极管在工作电压中能承受的最大反向电压值,略低于二极管的反向击穿电压VB。

 (3)反向电流IR

 反向电流IR是指在规定的反向电压和环境温度下测得反向漏电流。此电流值较小,表明二极管的单向导电性能越好。

 (4)正向电压降VF

 正向电压降VF是指二极管导通时其两端产生的正向电压降。在一定的正向电流下,二极管的正向电压降越小越好。

 (5)最高工作频率fM

 最高工作频率fM是指二极管工作频率的最大值。

 (6)稳定电压VZ

 稳定电压VZ是指稳压二极管的稳压值,即稳压二极管的反向击穿电压。

 (7)稳定电流IZ

 稳定电流IZ也叫稳压工作电流,是指稳压二极管正常稳压工作时的反向电流,一般为其最大稳定电流IZM(即最大反向电流)的1/2左右。

 (8)额定功率PZ

 额定功率PZ是指稳压二极管在正常工作时产生的耗散功率。

 (9)动态电阻RZ

 动态电阻RZ是指稳压二极管两端电压变化随电流变化的比值。

 (10)结电容Cd

 结电容Cd是指变容二极管的pn结电容,起容量随着反向偏压的变化而变化。

 (11)效率Q

 效率Q是指在规定的频率和偏压下,变容二极管的存储能量与消耗能量之比。

 (12)电容温度系数CTC

 电容温度系数CTC是指在规定的频率、偏压和温度范围内,变容二极管的结电容随温度的相对变化率。

 (13)转折电压VS

 转折电压VS是指开关二极管或双向触发二极管由截止变为导通时所需要的正向电压。

 (14)维持电流IH

 维持电流IH是指开关二极管(或双向触发二极管)维持导通状态所需要的最小工作电流。

 (15)反向恢复时间Trr

 反向恢复时间Trr是指快恢复二极管(或肖特基二极管)工作电流通过零点有正向转变为反向,再从反向转变为规定低值的时间间隔。

 (16)发光强度IV

 发光强度IV是发光二极管的光学指标,用来表示发光亮度的大小,其单位是mcd。

 (17)发光波长λp

 发光波长λp也称峰值波长,是指发光二极管(或激光二极管)在一定工作条件下,其发射光的峰值所对应的波长。

 (18)光功率P

 光功率P是指激光二极管输出的激光功率,该值与半导体材料的结构有关。

 4.二极管的结构特点

 (1)二极管的基本结构

 二极管是由一个pn结构成的半导体器件,即将一个pn结加上两条电极引线作成管心,并用管壳封装而成。P型区的引出线称为正极或阳极,n型区的引出线称为负极或阴极。

 普通二极管有硅管和锗管两种,他们的正向导通电压(pn结电压)差别较大,锗管为0.2~0.3V,硅管为0.6~0.7V。

 二极管分为点接触型和面接触型两种基本结构。

点接触型二极管由一根很细的金属丝热压在半导体薄片上制成的。在热压处理过程中,半导体薄片与金属丝的接触面上形成了一个pn结,金属丝为正极,半导体薄片为负极。金属丝与半导体的接触面很小,虽难以通过较大的电流,但因其结电容较小,可在较高的频率下工作。点接触型二极管可用于检波、变频、开关等电路及小电流的整流电路中。

面接触型二极管是利用扩散、多用合金几外延等掺杂质方法,实现p型半导体和n型半导体直接接触而形成pn结的。pn结的接触面积大,可以通过较大的电流,适用于大电流整流电路或在脉冲数字电路中作开关管。因其结电容相对较大,故只能在较低的频率下工作。

 (2)检波二极管

 检波(也称调解)二极管的作用是利用起单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来。检波二极管广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机几通信等设备的小信号电路中,其工作频率较高,处理信号频率较弱。常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。

 (3)整流二极管

 整流二极管的作用是利用其单向导电性,将交流电变成直流电。它除有硅管和锗管之分外,还可分为高频整流二极管、低频整流二极管、大功率整流二极管及中、小功率整流二极管。整流二极管有金属封装、玻璃封装、塑料封装等多种形式。

 常用的国产低频整流二极管有2CP系列、2DP、系列和2CZ系列;高频整流二极管有2CZ系列、2CP系列、2CG系列、2DG系列及2DZ2系列。常用的低频整流二极管有1S系列、RM系列、1N40××系列、1N53××系列和1N54××系列;高频整流二极管有EU系列、RU系列、RGP系列等。

 (4)开关二极管

 开关二极管是利用其单向导电性制成的电子开关。它除能满足普通二极管的性能指标要求外,还具有良好的高频开关特性(反向恢复时间较短),被广泛应用于电视机、家用计算机、通信设备、家电音响、影碟机、仪器仪表、控制电路及各类高频电路中。

 开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管和硅开关二极管、电压开关二极管等多种。其封装形式有塑料封装和表面封装等。

 (5)阻尼二极管

 阻尼二极管类似于高频、高压整流二极管,其特点是具有较低的电压降和较高的工作频率,且能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。它主要用在电视机等产品中做阻尼二极管、升压整流二极管或大电流开关二极管。常用的阻尼二极管有2AN系列、2CN系列、2DN系列和BS系列。

 (6)稳压二极管

 稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管,在电路中起稳压的作用。它是利用反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。

 稳压二极管通常有硅半导体材料采用合金法或扩散法制成,它既具有普通二极管的单向导电性,又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时,稳压二极管截止;当反向电压达到一定数值时,反向电流突然增大,稳压二极管进入击穿区,此时即使反向电流在很大范围内变化,稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变。但若反向电流大到一定数值后,稳压二极管则会彻底击穿而损坏。

 稳压二极管根据其封装形式、电流容量、内部结构的不同可分为多种类型;按其封装形式可分为金属外壳封装稳压二极管、玻璃封装稳压二极管、和塑料封装稳压二极管;按其电流容量的不同可分为大功率稳压二极管(2A以上)和小功率稳压二极管(1.5A以下)。根据其内部结构可分为单稳压二极管和双稳压二极管(三电极稳压二极管)。常用的国产稳压二极管有1N41××系列、1N46××系列、1N47××系列等。

 (7)变容二极管

 半导体二极管的pn结具有结电容,当加反向电压时,其阻挡层加厚,结电容减小,所以改变反向电压的大小即可以改变pn结的结电容大小。

 变容二极管就是利用pn结之间电容可变的原理制成的半导体器件,在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用,属于反向偏压二极管。改变其pn结上的反向偏压,即可改变pn结电容量(结电容一般只有几皮法,至多一二百皮法)。反向偏压越高,结电容则越小,反向偏压于结电容之间的关系是非线性的。

 变容二极管有玻璃外壳封装、塑料封装、金属外壳封装和无线引脚表面封装等多种封装形式。常用中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装,而功率较大的变容二极管多采用金属封装。常用的国产变容二极管有2AC系列、2CB系列、2CC系列和2DC系列;常用的进口变容二极管有S系列、MV系列、KV系列、1T系列、1SV系列等。

 (8)发光二极管

 发光二极管是一种将电能转化成光能的半导体发光显示器件(当内部有一定电流通过时,它就会发光)。它与普通二极管一样由pn结构成,也具有单向导电性。

 发光二极管按其使用材料可分为磷化镓发光二极管、磷砷化镓发光二极管、砷化镓发光二极管、磷铟砷化镓发光二极管和砷铝化镓发光二极管等多种;按其封装结构和封装形式除可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无线引脚封装外,还可以分为色散射封装()、无色散射封装、有色透明封装、和无色透明封装;按其封装外形可分为圆形、方形、矩形、三角形和组合形等多种;发光二极管按其管体颜色又可分为红色、琥珀色、黄色、橙色、浅兰色、绿色、黑色、白色、透明无色等多种;按发光颜色及光谱范围可分为有色光和红外光。有色光又分为红色光、黄色光、橙色光、绿色光等。另外,发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

 普通单色发光二极管属于电流控制型半导体器件,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮,使用时需串接合适的限流电阻。普通单色发光二极管的发光颜色于发光波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转化成红外光能并辐射出去的发光器件,主要应用于各种遥控发射电路中。其结构与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。

 (9)光电二极管

 光电二极管也称光敏二极管,是一种能将光能转变成电能的敏感型二极管,广泛应用于各种遥控与自动控制电路中。它分为硅pn结型光电热加工、pin结型光电二极管、锗雪崩型光电二极管和肖特基结型光电二极管,其中硅pn结型光电二极管较常用。

 发光二极管采用金属外壳、塑料外壳或环氧树脂材料封装,有二端和三端(带环极)两种形式。管体上端或侧面有受光窗口(或受光面)。当光电二极管两端加上反向电压时,其凡响电流将随着光照强度的改变而改变。光照强度越大,反向电流则越大。

 光电二极管按接收信号的光谱范围可分为可见光光电二极管、红外光光电二极管和紫外光光电二极管。红外光光电二极管也称红外接收二极管,是一种特殊的pin结型光电二极管,可将红外发光二极管等发射的红外光信号转换成电信号,广泛应用于彩色电视机、录象机、影碟机音响的家用电器及各种电子产品的遥控接收系统中。

 (10)双向击穿二极管

 双向击穿二极管也称瞬态电压抑制二极管,是一种具有双向稳压特性和双向负阻特性的过压保护器件,类似压敏电阻。它应用于各种交流、直流电源电路中,用来抑制瞬时过电压。当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压时,双向击穿二极管能迅速齐纳击穿,由高阻状态变为低阻状态,对浪涌电压进行分流和钳位,从而保护电路中个元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。

 (11)快恢复二极管

 快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短等特点的半导体二极管,主要应用于彩色电视机中做高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管。

 快恢复二极管属于pin结型二极管,内部结构与普通pn结二极管不同(在p型硅材料与n型硅材料中间增加了基区I,构成pin硅片)。因其基区很薄,反向恢复电荷很少,所以快恢复二极管的反向恢复时间较短,正向压降较低,反向击穿电压较高。

 通常,5~20A的快恢复二极管采用TO-220FP塑料封装,20A以上的大功率快恢复二极管采用顶部带金属散热片的TO-3P塑料封装,5A以下的快恢复二极管则采用塑料封装。

 (12)肖特基二极管

 肖特基二极管也称肖特基势垒二极管(SBD),是一种低功耗、超高速半导体器件,主要应用于各种开关电源、变频器、微波通信器材和驱动器等电路中,作为高频整流、续流、检波或保护二极管使用。其优点是反向恢复时间短,电流大;缺点是反向击穿电压值偏低。

 (13)双向触发二极管

 双向触发二极管是多层两端对称型半导体器件,只有导通或截止两种状态,外加电压可正可负。其一旦导通后,只有在两端外加电压降为零时,才会由导通变为截止。

 双向触发二极管主要用来触发晶闸管,与其一同构成过压保护、调光、调速等电路。

 常用的双向触发二极管有2CTS、2CSA、2CSB和DB3、DB4等型号。

 (14)双基极二极管

 双基极二极管又称单结晶体管,是具有一个pn结的三端负阻器件。

 双基极二极管有一个pn结和一个n型硅片构成,在硅片的两端分别引出两个基极B1和B2,在pn结的p型半导体上引出的电极为发射极E。基极B1和基极B2之间的n型区域可以等效为一个纯电阻,即基区电阻RBB。该电阻的阻值随着发射极的电流变化而变化。

 双基极二极管广泛应用于各种振荡器、定时器或控制电路中。常用的双基极二极管有BT31、系列BT32系列或BT33系列。

 5.二极管组件

 二极管组件由两只或两只以上的二极管组合而成,主要是为了缩小体积和便于安装。常用的二极管组件有整流桥堆、高压硅堆和集成二极管等。

 (1)整流桥堆

 整流桥堆分为全桥和半桥两种结构。

 全桥是由四只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的,其正向电流有0.5A、1A、…、50A等多种规格,耐压值有25V、50V、100V、…800V、1000V等多种规格。常用的国产全桥有QL系列,进口的全桥有RB系列、RS系列等。

 半桥是由两只整流二极管封装在一起构成的,它有四端和三端之分。四端半桥内部的两只二极管各自独立,而三端半桥内部的两只整流二极管的负极与负极相连或正极与正极相连。用一只半桥可以组成全波整流电路,用两只半桥可以组成桥式全波整流电路。

 (2)高压硅堆

 高压硅堆是由多只硅整流二极管串联组成的耐高压整流器件,其最高反向电压为几千伏至几万伏之间,主要用于电子仪器及家用电器中。常用的高压硅堆有2DGL、2CGL等系列。

 (3)集成二极管

 集成二极管是将多只规格、参数相同的二极管芯片组合封装在一起组成的厚墨器件,主要应用在高精密的电子产品中。按起内部连接方式的不同,又可分为共阴(各二极管的负极连接在一起)和共阳(各二极管的正极连接在一起)两种结构。

 二、常用二极管的选用

 1.整流二极管的选用

 整流二极管一般为平面型硅二极管,用于各种电源整流电路中。

 选用整流二极管时,主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。

 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管,对截止频率和反向恢复时间要求不高,只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如,1N400××系列、1N540××系列和2CZ系列的普通硅整流二极管。

 开关稳压电源的整流电路及蛮缠整流电路中使用的整流二极管,应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的蒸馏二极管或快恢复二极管。常用的普通快恢复二极管有RF系列,高效快恢复二极管有HER系列,超快恢复二极管有UF系列。

 2.稳压二极管的选用

 稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或电压保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同,稳压二极管的最大稳压电流应高于应用电路的最大负载电路50%左右。

 3.检波二极管的选用

 检波二极管一般选用点接触型锗二极管,如2AP系列等。选用时,应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。

 4.开关二极管的选用

 开关二极管主要用于电子设备的开关电路、检波电路、高频蛮缠整流电路等。选用时应根据应用电路的指标和需要来选择开关二极管的主要参数(包括正向电流、最高反向电压、反向恢复时间等)。

 中速开关电路和检波电路可以选用2AK系列普通开关二极管,高速开关电路可以选用RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。单向开关电路可选用FK系列的单向开关二极管,双向开关电路可选用SK系列的双向触发二极管。

 5.双向触发二极管的选用

 双向触发二极管广泛应用于脉冲触发、调压、调速、开关控制和双稳态等电路中。

 常用的双向触发二极管有DB3、DB4、DB6和DB120等型号。选用时,应注意选取适当的转折电压。DB3、DB120的转折电压为32V左右,DB4的转折电压为40V左右,DB6的转折电压为60V左右。

 三、二极管的检测

 1.普通二极管的检测

 普通二极管(包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管)是由一个pn结构成的半导体器件,具有单向导电特性。通过万用表检测其正、反向电阻值,可以判别出二极管的电极,还可以估测出二极管是否损坏。

 (1)正负极性的判别

 将万用表置于R×100挡或R×1k挡,两表笔分别搭接二极管的两个电极,测出一个结果后,对调两表笔,再测出一个结果。两次测量的结果中,测量阻值较大的为反向电阻,测量阻值较小的为正向电阻。在阻值较小的一次测量中,黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。

 (2)单向导电性能的检测

 通常,锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右,反向电阻值为3000kΩ左右。硅材料二极管的正向电阻值为5kΩ左右,反向电阻值为∞(无穷大)。一般来说,正向电阻越小越好,反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊,说明二极管的单向导电性能越好。

 (3)开路与击穿的判断

 若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小,则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。

 (4)反向击穿电压的检测

 二极管反向击穿电压可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是:测量二极管时,应将测试表的“npn/pnp”选择键设置为npn状态,再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内,负极插入测试表的“E”插孔,然后按下“V(BR)”键,测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。

 也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压。测量时,将被测二极管的负极与兆欧表的正极相接,将二极管的正极与兆欧表的负极相接,同时用万用表(置于合适的直流电压挡)监测二极管两端的电压。摇动兆欧表手柄(摇动速度应由慢逐渐加快),待二极管两端电压稳定而不再上升时,此电压值即是二极管的反向击穿电压。

 2.稳压二极管的检测

 (1)正、负电极的判别

 从外形上看,金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形,负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极,另一端为正极。

 对标志不清的稳压二极管,也可以用万用表判别其极性,测量的方法与测量普通二极管相同,即用万用表R×1k挡,将两表笔分别搭接稳压二极管的两个电极,测出一个结果后,再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中,阻值较小的那次,黑表笔接的是稳压二极管的正极,红表笔接的是稳压二极管的负极。

 (2)开路与击穿的判别

 若测得稳压二极管的正、反向电阻值均很小或均为0,则说明该二极管已击穿损坏;若测得稳压二极管的正、方向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。

 (3)稳压值的测量

 用0~30V连续可调直流电源,对于13V以下的稳压二极管,可将稳压电源的输出电压调至15V,将电源正极串接1只1.5kΩ限流电阻后与被测稳压二极管的负极相接,电源负极与稳压二极管的正极相接,再用万用表测量稳压二极管两端的电压值,所测读数即为稳压二极管的稳压值。若稳压二极管的稳压值高于15V,则应将稳压电源调至20V以上。

 也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是:将兆欧表的正端与稳压二极管的负极相接,兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后,按规定匀速摇动兆欧表的手柄,同时用万用表监测稳压二极管两端的电压值(万用表电压挡应视稳定电压值的大小而定),待万用表的指示电压稳定时,此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。

 若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低,则说明该稳压二极管的性能不稳定。

 3.双向触发二极管的检测

 (1)正、反向电阻值的测量

 用万用表R×1k挡或R×10k挡,测量双向触发二极管的正、反向电阻值。正常时其正、反向电阻值均为无穷大。若测得正、反向电阻值均很小或为0,则说明该二极管已经击穿损坏。

 (2)测量转折电压

 测量双向触发二极管的转折电压有三种方法:

 一是将兆欧表的正极(E)和负极(L)分别接双向触发二极管的两端,用兆欧表提供击穿电压,同时用万用表的直流电压挡测量出电压值,将双向触发二极管的两极对调后再测量一次。比较一下两次测量的电压值偏差(一般为3~6V)。此偏差值越小,说明此二极管性能越好。

 二是先用万用表测出市电电压U,然后将被测的双向触发二极管串入万用表的交流电压测量回路后,接入市电电压,读出电压值U1,再将双向触发二极管的两极对调连接后并读出电压值U2。若U1与U2的电压值相同,但与U的电压值不同,则说明该双向触发二极管导通性能对称性良好。若U1与U2的电压值相差较大时,则说明该双向触发二极管导通性能不对称。若U1、U2的电压值与市电U相同,则说明该双向触发二极管内部已短路损坏。若U1、U2的电压值均为0V,则说明该双向触发二极管内部已开路损坏。

 三是用0~50V连续可调的直流电源,将电源的正极串接1只20kΩ电阻器后与双向触发二极管的一端相接,将电源的负极串接万用表电流挡(将其置于1mA挡)后与双向触发二极管的另一端相接。逐渐增加电源电压。当电流表指针有较明显的摆动时(几十微安以上),则说明此双向触发二极管已导通,此时电源的电压值即是双向触发二极管的转折电压。

 4.发光二极管的检测

 (1)正、负极的判别

 将发光二极管放在一个光源下,观察两个金属片的大小,通常金属片大的一端为负极,金属片小的一端为正极。

 (2)性能好坏的判别

 用万用表R×1k挡,测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值(黑表笔接正极时)约为10~20kΩ,反向电阻值为250kΩ~∞(无穷大)。较高灵敏度的发光二极管,在测量正向电阻时,管内会发微光。若用万用表R×1k挡测量发光二极管的正、反向电阻值,则会发现其正、反向电阻值均接近∞,这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V(高于万用表R×1k挡内电池的电压值1.5V)的缘故。

 用万用表的R×10k挡对一只220μF/25V的电解电容器充电(黑表笔接电容器正极,红表笔接电容器负极),再将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极,若发光二极管有很亮的散光,则说明该发光二极管完好。

 也可用3V直流电源,在电源的正极串接一只33Ω电阻后接发光二极管的正极,将电源的负极接发光二极管的负极,正常的发光二极管应发光。或将一节1.5V电池串接在万用表黑表笔(将万用表置于R×10挡或R×100挡,黑表笔接电池负极,等于与表内的1.5V电池串联),将电池的正极接发光二极管的正极,红表笔接发光二极管的负极,正常的发光二极管应发光。

 5.红外发光二极管的检测

 (1)正、负极性的判别

 红外发光二极管多采用透明树脂封装,管心下部有一个浅盘,管内电极宽大的为负极,而电极窄小的为正极。也可从管身形状和引脚的长短来判断。通常,靠近管身侧面小平面的电极为负极,另一端引脚为正极。长引脚为正极,短引脚为负极。

 (2)性能好坏的检测

 用万用表R×10k挡测量红外光二极管的正、反向电阻。正常时,正向电阻值约为15~40kΩ(此值越小越好);反向电阻大于500kΩ(用R×10k挡测量,反向电阻大于200kΩ),若测得正、反向电阻值均接近0,则说明该红外发光二极管内部已击穿损坏。若测得正、反向电阻值均为无穷大,则说明该发光二极管已开路损坏。若测得反向电阻值远远小于500kΩ,则说明该二极管已漏电损坏。

 6.红外光敏二极管的检测

 将万用表置于R×1k挡,测量红外光敏二极管的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值(黑表笔所接引脚为正极)为3~10kΩ,反向电阻值为500kΩ以上。若测得其正、反向电阻值均为0或均为无穷大,则说明该光敏二极管已击穿或开路损坏。

 在测量红外光敏二极管反向电阻值的同时,用电视机遥控器对着被测红外光敏二极管的接收窗口。正常的红外光敏二极管,在按动遥控器上按键时,其反向电阻值会由500kΩ以上减小至50~100kΩ之间。阻值下降越多,说明红外光敏二极管的灵敏度越高。

 7.普通光敏二极管的检测

 (1)电阻测量法

 用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口,然后用万用表R×1k挡测量光敏二极管的正、反向电阻值。正常时,正常电阻值在10~20kΩ之间,反向电阻值为∞。若测得正、反向电阻值均很小或均无穷大,则是该光敏二极管漏电或开路损坏。

 再去掉黑纸或黑布,是光敏二极管的光信号接收窗口对准光源,然后观察其正、反向电阻的变化。正常时正、反电阻值均应变小,阻值变化越大,说明该光敏二极管的灵敏度越高。

 (2)电压测量法

 将万用表置于1V直流电压挡,黑表笔接光敏二极管的负极,红表笔接光敏二极管的正极,再将光敏二极管的光信号接收窗口对准光源。正常时应有0.2~0.4V电压(其电压与光照强度成正比)。

 (3)电流测量法

 将万用表置于50μA或500μA挡,红表笔接正极,黑表笔接负极,正常的光敏二极管在白炽灯光下,随着光照强度的增加,其电流从几微安可增大到几百微安。

 8.激光二极管的检测

 (1)阻值测量法

 拆下激光二极管,用万用表的R×1k或R×10k挡测量其正、反电阻值。正常时,正向电阻值为20~40kΩ,反向电阻值为∞。若测得的正向电阻值已超过50kΩ,则说明激光二极管的性能已下降。若测得正向电阻值大于90kΩ,则说明该激光二极管已严重老化,不能再使用了。

 (2)电流测量法

 用万用表测量激光二极管驱动电路中负载电阻两端的电压降,再根据欧姆定律估算出流过该管的电流值,当超过100mA时,若调节激光功率电位器,而电流无明显的变化,则可判断激光二极管已严重老化。若电流剧增而失控,则说明该激光二极管的光学谐振腔已损坏。

 9.变容二极管的检测

 (1)正、负极的判别

 有的变容二极管的一端涂有黑色标记,这一端即是负极,而另一端为正极。还有的变容二极管的管壳两端分别涂有黄色环和红色环,红色环的一端为正极,黄色环的一端为负极。

 也可以用数字万用表的二极管挡,通过测量变容二极管的正、反向电压降来判断出其正、负极性。在测量正常的边容二极管的正向电压降时,表的读数为0.58~0.65V;测量其反向电压降时,表的读数显示为溢出符号“1”。在测量正向电压降时,红表笔接的是变容二极管的正极,黑表笔接的是变容二极管的负极。

 (2)性能好坏的判断

 用指针式万用表的R×10k挡测量变容二极管的正、反向电阻值。正常的变容二极管的正、反向电阻值均为∞。若测得变容二极管的正、反向电阻值均有一定阻值或均为0,则是该二极管漏电或击穿损坏。

 10.双基极二极管的检测

 (1)电极的判别

 将万用表置于R×1k挡,用两表笔测量双基极二极管和三个电极中任意两个电极间的正、反向电阻值,会测出有两个电极之间的正、反向电阻值均为2~10kΩ,这两个电极即是基极B1和基极B2,另一个电极即是发射极E。

 再将黑表笔接发射极E,用红表笔依次去接触另外两个电极,一般回测出两个不同的电阻值。在阻值较小的一次测量中,红表笔接的是基极B2,另外一个电极即是B1。

 (2)性能好坏的判别

 双基极二极管性能好坏可以通过测量其各极间的电阻值是否正常来判断。用万用表R×1k挡,黑表笔接发射极E,红表笔依次接两个基极,正常时均应有几千欧至几万欧的电阻值。再将红表笔接发射极E,黑表笔依次接两个基极,正常时阻值为无穷大。

 双基极二极管两个基极之间的正、反向电阻值均为2~10kΩ范围内,若测得某两极之间的电阻值与上述正常值相差较大时,则说明该二极管已损坏。

 11.整流桥堆的检测

 大多数的整流全桥上均标注有“+”、“—”、“~”符号(其中“+”为整流后输出电压的正极,“—”为输出电压的负极,两个“~”为交流电压输入端),很容易确定出各电极。

 检测时,可通过分别测量“+”极和两个“~”极、“—”极与两个“~”之间各整流二极管的正、反向电阻值(与普通二极管的测量方法相同)是否正常,即可判断该全桥是否损坏。若测得全桥内某只二极管的正、反向电阻值均为0或均为无穷大,则可判断该二极管已击穿或开路损坏。

 12.高压硅堆的检测

 高压硅堆内部是由多只高压整流二极管(硅粒)串联组成,检测时,可用万用表的R×10k挡测量其正、反向电阻值。正常的高压硅堆的正向电阻值大于200kΩ,反向电阻值为无穷大。若测得其正、反向均有一定电阻值,则说明该高压硅堆已被击穿损坏。

 13.肖特基二极管的检测

 二端肖特基二极管可以用万用表R1挡测量。正常时,其正向电阻值(黑表笔接正极)为2.5~3.5Ω,反向电阻值为无穷大。若测得正、反向电阻值均为无穷大或接近0,则说明该二极管已开路或被击穿损坏。

 三端肖特基二极管应首先测出其公共端,判断出是共阴对管,还是共阳对管,然后再分别测量两个二极管的正、反向电阻值。

 

三极管

 一、晶体管

 晶体管(简称BJT)也称双极性晶体管、半导体三极管或三极管,它是内部含有两个pn结、外部通常为三个引出电极的半导体器件,对电信号有放大和开关控制等作用。

 晶体管在电路中的文字符号用字母“V”或“VT”(旧标准中为Q或BG等)表示。

 1.晶体管的种类

 晶体管根据其使用的半导体材料、极性、结构、制造工艺、电流容量、工作频率、装结构、功能及用途的不同,可以分为多种类型。

 (1)按使用的半导体材料分类

 晶体管按使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。

 (2)按极性分类

 晶体管按极性可分为锗npn型晶体管、锗pnp型晶体管、硅npn型晶体管、和硅pnp型晶体管。

 (3)按其结构及制造工艺分类

 晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。

 (4)按电流容量分类

 晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。

 (5)按工作频率分类

 晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。

 (6)按封装形式分类

 按封装结构可分为金属封装晶体管、塑料封装晶体管、玻璃壳封装晶体管、表面封装晶体管和陶瓷封装晶体管等。

 (7)按功能和用途分类

 晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光电晶体管和磁敏晶体管等多种类型。

 2.晶体管的主要参数

 晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

 (1)电流放大系数

 电流放大系数也称电流放大倍数,用来表示晶体管的放大能力。

 根据晶体管工作状态的不同,电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。

 直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数,是指在静态(无变化信号输入)时,晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值,一般有hFE表示。

 交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数,是指在交流状态下,晶体管集电极电流变化量ΔIC与基极电流变化量ΔIB的比值,一般用β或hFE表示。hFE和β既有区别又关系密切两个参数值在低频时较接近,在高频时有一些差异。

 (2)耗散功率

 耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM,是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。它与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。

 晶体管在使用时其实际功耗不允许超过PCM值,否则回造成晶体管因过载而损坏。通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管,而将PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管称为中功率晶体管,将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

 (3)频率特性

 频率特性参数主要包括特征频率fT最高震荡频率fM等。晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时,其电流放大系数值将随着频率的升高而下降。

 特征频率是指晶体管的工作频率升高到β值降位1时的频率。通常将特征频率fT小于或等于3MHz的晶体管称为低频管,而将fT大于3MHz的晶体管称为高频管。

 最高振荡频率fM是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。通常,高频晶体管的最高振荡频率低于其基极截止频率fα,而特征频率fT则高于其基极截止频率fα,低于其集电极截止频率fβ。晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若晶体管超过了其工作频率范围,则会出现放大能力减弱甚至失去作用。

 (4)集电极最大电流ICM

 集电极最大电流ICM是指晶体管集电极电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时,晶体管的β值等参数将发生明显变化,影响其正常工作,甚至还会损坏。

 (5)最大反向电压

 最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高电压。它包括集电极-发射极反向击穿电压、集电极-基极反向击穿电压和发射极-基极反向击穿电压。

 集电极-发射极反向击穿电压是指当晶体管基极开路时,其集电极与发射极之间的最大允许反向电压,一般用VCEO或BVCEO表示。

 集电极-基极反向击穿电压是指当晶体管发射极开路时,其集电极与基极之间的最大允许反向电压,一般用VCBO或BVCBO表示。

 发射极-基极反向击穿电压是指当晶体管集电极开路时,其发射极与基极之间的最大允许反向电压,一般用VEBO或BVEBO表示。

 (6)反向电流

 晶体管的反向电流包括其集电极-基极之间的反向电流ICBO和集电极-发射极之间的反向击穿电流ICEO。

 集电极-基极之间的反向电流ICBO也称集电结反向漏电电流,是指当晶体管的发射极开路时,集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感,该值越小,说明晶体管的温度系数越好。

 集电极-发射极之间的反向击穿电流ICEO是指当晶体管的基极开路时,其集电极与发射极之间的反向漏电电流。此电流值越小,说明晶体管的性能越好。

 3.晶体管的结构与工作原理

 (1)晶体管的结构

 晶体管内部有两个pn结构成,其三个电极分别为集电极(C极)、基极(B极)和发射极(E极)。晶体管的两个pn结分别称为集电结(C、B极之间)和发射结(B、E极之间),发射结与集电结之间为基区。

 根据结构不同,晶体管又分为pnp型和npn型两类,在电路图形符号上可以看出两种类型晶体管的发射极箭头(代表集电极电流的方向)方向不同。pnp型晶体管的发射极箭头内,npn型晶体管的发射极箭头朝外。

 (2)晶体管各个电极的作用及电流分配

 晶体管三个电极的作用是:发射极用来发射电子;基极用来控制E极发射电子的数量;集电极用来收集电子。

 晶体管在正常工作时,其发射极电流IE等于基极电流IB与集电极电流IC之和。

 (3)晶体管的放大原理

 晶体管属于电流控制型半导体器件,其放大特性主要是指它对电流的放大能力。

 晶体管的放大原理是:当晶体管的基极电流发生变化时,其集电极电流将发生更大的变化或在晶体管具备了工作条件后,若从基极加如一个较小的信号,则其集电极输出一个较大的信号。

 (4)晶体管的工作条件

 晶体管的工作条件是:发射结要加上较低的正向电压(即正向偏置电压),集电结要加上较高的反向电压(即反向偏置电压)。

 晶体管发射极的正向偏置电压约等于pn结电压,即硅管为0.6~0.7V,锗管为0.2~0.3V。集电结的反向偏置电压视具体型号而定。

 (5)晶体管的工作状态

 晶体管有截止、导通和饱和导通三种状态。

 在晶体管不具备工作条件时,它处于截止状态,内阻很大,各极电流几乎为零。

 当晶体管的发射结加上合适的正向偏置电压、集电极加上反向偏置电压,晶体管导通,其内阻变小,各电极均有工作电流产生(IE=IB+IC)。适当增大其发射结的正向偏置电压、使基极电流IB增大时,集电极电流IC和发射极电流IE也会随之增大。

 当晶体管发射结的正向偏置电压增大至一定值(硅管等于或略高于0.7V,锗管等于或略高于0.3V)时,晶体管将从导通放大状态进入饱和导通状态,此时集电极电流IC将处于较大的恒定状态,且已不受基极电流IB的控制。晶体管的导通内阻很小(相当于开关被接通),集电极与发射极之间的电压低于发射结电压,集电极也由反偏状态变为正偏状态。

 4.常用晶体管

 常用晶体管有高频晶体管、超高频晶体管、中低频晶体管、开关晶体管、带阻尼行输出管、带阻尼晶体管等。

 (1)高频晶体管

 高频晶体管(指特征频率大于30MHz的晶体管)可分为高频中、小功率晶体管和高频大功率晶体管。

 高频小功率晶体管一般用于工作频率较高、功率不超过1W的放大、振荡、混频、控制等电路中。常用的国产高频小功率晶体管有3AG1~3AG4、3AG11~3AG14、3CG3、3CG14、3CG21、3DG6、3DG8、2DG12、3DG130等。常用的进口高频小功率晶体管有2N5551、2N5401、BC148、BC158、BC328、BC548、BC558、9011~9015、S9011~S9015、2SA1015、2SC1815、2SA673等型号。高频中、大功率晶体管一般用于视频放大电路、前置放大电路、互补驱动电路、高压开关电路及行推动等电路。常用的国产高频中、大功率晶体管有3DA87、3DA93、3DA151等型号。

 (2)超高频晶体管

 超高频晶体管也称微波晶体管,其频率特性一般高于500MHz,主要用于电视机的高频调谐器中处理甚高频信号和特高频信号。常用的国产超高频晶体管有3DG56(2G210)3DG80(2G211、2G910)等型号。

 (3)中、低频晶体管

 低频晶体管的频率特性一般低于或等于3MHz中频晶体管的频率特性一般低于30MHz.

 中、低频小功率晶体管主要用于工作频率较低、功率在1W以下的低频放大和功率放大等电路中。常用的国产低频小功率晶体管有3AX31、3BX31、3AX81、3DX200~3DX204、3CX200~3CX204等型号。常用的进口中、低频小功率晶体管有2SA940、2SC2073、2SC1815、2SB134、2N2944~2N2946等型号。中、低频大功率晶体管一般用在电视机、音响等家电中作电源调整管、开关管、场输出管、行输出管、功率输出管。常用的国产低频大功率晶体管有3DD102、3DD15、DD01、DD03、3AD6、3AD30、3DA58、DF104等型号。

 (4)开关晶体管

 开关晶体管是一种饱和导通与截止状态变化速度较快的晶体管,可用于各种脉冲电路、开关电源电路及功率输出电路中。

 开关晶体管分为小功率开关晶体管和高压反向大功率开关晶体管。小功率开关晶体管一般用于高频放大电路、脉冲电路、开关电路及同步分离电路等。高反压大功率开关晶体管通常为硅npn型,其最高反向电压VCBO高于800V,一般用于开关电源中做开关管。

 常用的国产小功率和大功率开关晶体管有3AK系列、3CK系列等。常用的高反压大功率晶体管有2SD820、2SD850、2SD1401、2SD1431~2SD1433、2SC1942得便法型号。

 (5)达林顿管

 达林顿管也称复合晶体管,具有较大的电流放大系数及较高的输入阻抗。它又分为普通林达顿管和大功率林达顿管。

 普通林达管通常有两只晶体管或多只晶体管复合连接成,内部不带保护电路,耗散功率在3W以下,主要用于高增益放大电路或继电器驱动电路等。大功率林达顿管在普通林达顿管的基础沙锅增加了由泄放电阻和续流二极管组成的保护电路,主要用于音频放大、电源稳压、大电流驱动、开关控制等电路。

 二、场效应晶体管

 场效应晶体管(英文简称FET,以下简称场效应管)是一种高输入阻抗的电压控制型半导体器件,在电路中的文字符号用字母“V”或“VT”(旧标准用字母“FET”)表示。

 1.场效应管的种类

 场效应管可以根据其结构、导电沟道材料、绝缘层材料、工作方式等方面的不同,可分为多种类型。

 (1)按结构分

 场效应管按结构可分为为结型场效应管和绝缘栅型场效应管(金属氧化物半导体型)两种类型。

 (2)按导电沟道材料的不同分类

 场效应管按导电沟道材料的不同可分为n沟道结型场效应管、p沟道结型场效应管、n沟道绝缘栅型场效应管和p沟道绝缘栅型场效应管。

 (3)绝缘层材料的不同分类

 场效应管按栅极与半导体之间所用绝缘层材料的不同,绝缘栅型场效应管又可分为MOS场效应管、MNS场效应管和MALS场效应管等多种。、

 (4)按工作方式的不同分类

 场效应管按工作方式的不同可分为n沟道耗尽型结型场效应管、p沟道耗尽型结型场效应管、n沟道耗尽型绝缘栅型场效应管、p沟道耗尽型绝缘栅型场效应管、n沟道增强型绝缘栅型场效应管、p沟道增强型绝缘栅型场效应管等多种。

 除了以上各方式分类外,还可以分为高压结型场效应管、开关场效应管、双栅场效应管、功率MOS场效应管、高频场效应管及低噪声场效应管等多种类型。

 场效应管的封装外形与三极管基本相同。

 2.场效应管的主要参数

 场效应管的主要参数有夹断电压、开启电压、饱和漏电流、漏电流、击穿电压、耗散功率、直流输入电阻、低频跨导、漏源动态内阻、极间电容等。

 (1)夹断电压VP

 夹断电压VP也称截止栅压,是指在耗尽型结型场效应管或耗尽型绝缘型场效应管院极接地的情况下,使其漏、院输出电流减小到零时所需要的栅源电压VGS。

 (2)开启电压VT

 开启电压VT也称阈电压,是指增强型绝缘栅型场效应管在漏源电压VDS为一定值时,使其漏、源极开始导通的最小栅源电压VGS。

 (3)饱和漏电流IDSS

 饱和漏电流IDSS是指耗尽型场效应管在零偏压(即栅源电压VGS=0V)、漏源电压VDS大于夹断电压VP时的漏极电流。

 (4)击穿电压

 击穿电压包括漏源击穿电压BVDS和栅源击穿电压BVGS。漏源击穿电压BVDS也称漏源耐压值,是指当场效应管的漏、源电压VDS增大到一定数值时使漏极电流ID突然增大、切不受栅极电压控制时的最大漏源电压。栅源击穿电压BVGS是指场效应管的栅、源极之间能承受的最大工作电压。

 (5)耗散功率PD

 耗散功率PD也称漏极耗散功率,该值约等于漏源电压与漏极电流的乘积。

 (6)漏电流IGSS

 漏电流IGSS是指场效应管的栅-沟道结在施加反向偏压时产生的反向电流。正常的场效应管,其漏电流值是极小的。

 (7)直流输入电阻RGS

 直流输入电阻RGS也称栅源绝缘电阻,是指场效应管栅-沟道在反向电压作用下的电阻值,约等于栅源电压VGS与栅极电流的比值。

 (8)低频跨导gm

 低频跨导gm也称放大特性,是指栅极电压VG对漏极电流ID的控制能力,它是衡量场效应管是否具有放大能力的重要指标,类似于半导体晶体管的电流放大系数β值。

 (9)漏源动态电阻γDS

 漏源动态电阻γDS也称输出电阻,是漏源电压VDS的变化量与漏极电流ID的变化量之比,一般为数千欧以上。

 (10)极间电容

 极间电容是指场效应管各极之间分布电容形成的杂散电容。通常,栅源极电容(输入电容)CGS的电容量为1~3pF,漏源极电容CDS的电容量为0.1~1pF。

 3.场效应管的结构与特性

 (1)场效应管与晶体管的异通

 场效应管与晶体管的封装外形基本相同,但结构与原理是不同的。晶体管属于电流型控制器件,它是依靠注入到基极区的非平衡少量载流子(电子和空穴)的扩散运动而工作的;场效应管属于电压控制器件,它是依靠控制电场效应来改变导电沟道多数载流子(空穴和电子)的漂移运动而工作的,即用微小的输入变化电压VG来控制较大的沟道输出电流ID,其放大特性(跨导)Gm=ID/VG

 场效应管与晶体管的引脚功能也不同:晶体管的三个引脚分别是集电极C、基极B和发射极E,而场效应管的三个引脚分别是漏极D、栅极G和源极S。

 (2)结型场效应管

 结型场效应管(JFET)属于小功率场效应管,广泛用于各种放大调制、阻抗变换、限流、稳流及自动保护等电路中。结型场效应管一般为耗尽型,在聋栅压下有电流输出。其内部有两个pn结结层附近的区域称为耗尽区,导电性能较差。pn结的厚度及耗尽区的厚度均随栅极外加偏压的变化而变化。在两个耗尽区中间的n型区域或p型区域(即漏极D与源极S之间)称为导电沟道,有栅极来控制流过导电沟道的电流。

 n沟道结型场效应管的沟道是n型半导体,它的载流子是电子,电子的一定形成电流。P沟道结型场效应管的沟道是p型半导体,它的载流子是空穴。结型场效应管的栅极只能加反向偏置电压,不能加正向偏置电压(加正向偏置电压时,沟道电阻将增加)。

 当结型场效应管的栅极加上控制电压(n沟道型为负电压,p沟道型为正电压)时,n型或p型导电沟道的宽度将随着栅极控制电压(即源极电压VGS)的大小而发生变化,从而达到控制沟道电流(源极与漏极之间的电流)的目的。在漏源电压VDS为一固定值时,逐渐增大栅源电压VGS,沟道两边的耗尽层将充分的扩展,使沟道变窄,漏极电流ID将随之减小。当栅源电压VGS与夹断电压VP相等时,场效应管的源极S与漏极D之间将被阻断而无电流流过。

 (3)耗尽型绝缘栅场效应管

 绝缘栅型场效应管也称MOS场效应管(MOSFET),其栅极与导电沟道之间是相互绝缘的,它是利用敏感电荷的多少来改变沟道导电特性,从而达到控制漏极电流的目的。

 耗尽型绝缘栅场效应管有n沟道型和p沟道型。n沟道耗尽型绝缘场效应管与p沟道耗尽型绝缘栅场效应管的差别是:栅极偏压的正、负极性相反,输出电流的方向也相反。耗尽型绝缘栅场效应管是在p型(或n型)硅基片上扩散两个n区(或p区),引出源极S和漏极D,两个电极之间有一n型(或p型)导电沟道。栅极G与硅基片之间有缘氧化层(相当于一个电容器),使栅极G和源极S、漏极D及硅基片之间完全绝缘,栅极几乎无电流。

 在耗尽型绝缘栅场效应管的漏极加上工作电压、而栅极未加偏置电压(零偏压)时,场效应管即呈现较强的导电特性,其源极与漏极之间的导电沟道有较大的电流流过。当栅极加上正偏压或负偏压时,硅基片上将产生感应电荷,同时杂导电沟道内产生耗尽区。改变栅极偏压的高低,即可改变耗尽区的宽窄和导电沟道的导电特性,从而控制漏极电流大小。

 (4)增强型绝缘栅场效应管

 增强型绝缘栅(MOS)场效应管也有n沟道型和p沟道型之分,但它在未加栅极偏压(即零偏压)时,其漏电、源极之间无导电沟道,场效应管处于截止状态(即使漏源工作电压正常)。只有栅极偏压等于或高于开启电压VT时,场效应管的漏、源极之间才产生感应沟道,管子才导通。改变栅极偏压的高低,即可改变漏极电流的大小。

 n沟道增强型绝缘栅场效应管的栅极与漏极均应加正偏压,而p沟道增强型绝缘栅场效应管的栅极和漏极均应加负偏压。

 (5)CMOS场效应管

 CMOS场效应管也称互补式MOS场效应管,它是在一个硅基片上并排制作了p沟道MOS场效应管和n沟道MOS场效应管。

 功率MOS场效应管有VMOS场效应管和L-MOS场效应管等类型。VMOS场效应管是一种具有输入阻抗高、驱动电流低、开关速度快、高频特性好、热稳定性好、耐压高、工作电流大、输出功率大等优点的大功率MOS场效应管,广泛应用于音频功率放大器、大屏幕彩色电视机、开关电源等电子产品中。

 (6)双栅场效应管

 双栅场效应管有两个栅极(G1、G2)、一个源极和一个漏极其内部有两个串联的通电沟道(类似两个单栅场效应管串联组合),两个栅极都能控制沟道电流大小。通常,靠近源极S的栅极G1是信号栅极,靠近漏极D的栅极G2是控制栅极。双栅场效应管有结形场效应管和MOS双栅场效应管两种结构。

 双栅场效应管一般用于彩色电视机高频调谐器或音响的FM调谐器中作高频放大管、增益控制管、混频管。有的双栅MOS场效应管的内部还加有4个保护二极管。在栅极偏压过高时,将有一只二极管击穿,以保护场效应管不被损坏。

 三、常用晶体管的选用

 1.根据电路的具体要求来合理选择

 选用晶体管时,首先应根据电路的具体要求来合理选择晶体管的材料与极性,还要考虑被选用的晶体管的耗散功率、集电极最大电流、最大反向电压、电流放大系数等参数及外形尺寸等是否符合应用电路的要求。

 振荡电路的小信号放大等电路中使用的晶体管、可以选用特征频率在30~300MHz的高频晶体管,如3DG6、3DG8、3CG21、2SA1015、2SA733、S9011、S9012、S9014、S9015、2N5551、2N5401、BC337、BC338、BC548、BC558等型号。

 音频功率放大器的低放电路和功率输出电路,一般采用互补推挽对管(通常用1只npn型晶体管和1只pnp型晶体管组成)。选用时要求两管配对,即性能参数要一致。

 低放电路中采用的中、小功率互补推挽对管,可选用2SC945/2SA733、2SC1815/2SA1015、2N5401/2N5551等型号的晶体管。

 小功率继电器驱动用晶体管,可选用S8050、S8550、C8050、C8550和3DG12C等型号的晶体管。

 小功率扬声器或蜂鸣器驱动用晶体管、小信号控制用晶体管,均可选用S9013、C9013和3DG9013等型号的晶体管。

 2.开关晶体管的选用

 小电流开关电路和驱动电路中使用的开关晶体管,其最高反向电压低于100V,耗散功率低于1W,最大集电极电流小于1A,可选用3CK3、3DK4、3DK9、3DK12等型号的小功率开关晶体管。

 大电流开关电路和驱动电路中使用的开关晶体管,其最高反向电压大于或等于100V,耗散功率高于30W,最大集电极电流大于或等于5A,可选用3DK200、DK55、DK56等型号的大功率开关晶体管。

 开关电源等电路中使用的开关晶体管,其耗散功率大于或等于50W,最大集电极电流大于或等于3A,最高反向电压高于800V。一般可选用2SD820、2SD850、2SD1403、2SD1431、2SD1553、2SD1541等型号的高反压大功率开关晶体管。

 3.达林顿管的选用

 达林顿管广泛应用于音频功率输出、开关控制、电源调整、继电器驱动、高增益放大等电路中。

 继电器驱动电路与高增益放大电路中使用的达林顿管,可以选用不带保护电路的中、小功率普通达林顿晶体管,而音频功率输出、电源调整等电路中使用的达林顿管,可选用大功率、大电流型普通达林顿晶体管或带保护电路的大功率达林顿晶体管。

 4.光敏晶体管的选用

 选用光敏晶体管时,不允许其电参数超过最大值(例如,最高工作电压、最大集电极电流和最大允许功耗等),否则会缩短光敏晶体管的使用寿命甚至烧毁晶体管。

 另外,所选光敏晶体管的光谱响应范围必须与入射光的光谱特性相互匹配,以获得最佳的响应特性。

 5.场效应晶体管的选用

 场效应晶体管有多种类型,应根据应用电路的需求选择合适的管型。

 电视机高频调谐器、半导体收音机的变频器等高频电路中的场效应晶体管,通常为双栅场效应晶体管。

 差分输入放大电路几调制、放大、阻抗变换、稳流、限流、自动保护等电路,可选用结型场效应管。音频功率放大、开关电源、逆变器、电源转换器、镇流器、充电器、电动机驱动、继电器驱动等电路,可选用MOS场效应晶体管。

 所选场效应晶体管的主要参数应符合应用电路的要求。小功率场效应晶体管应注意输入阻抗、低频跨导、夹断电压(开启电压)、击穿电压等参数。大功率场效应晶体管应注意击穿电压、耗散功率、漏极电流等参数。

 选用音频功率放大器推挽输出用VMOS大功率场效应晶体管时要求两管的各项参数要一致,要有一定的功率余量。所选大功率管的最大耗散功率应为放大器输出功率的0.5~1倍,漏源击穿电压应为功放工作电压的2倍以上。

 四、晶体管的检测

 1.晶体管材料与极性的判别

 (1)从晶体管的型号命名上识别其材料与极性

 国产晶体管型号命名的第二部分用字母A~D表示晶体管的材料和极性,其中,“A”代表锗材料pnp型管,“B”代表锗材料npn型管,“C”代表硅材料pnp型管,“D”代表归材料npn型管。

 日本产晶体管型号命名的第三部分用字母A~D来表示晶体管的材料和类型(不代表极性)。其中,“A”、“B”为pnp型管,“C”、“D”为npn型管。通常“A”、“C”为高频管,“B”、“D”为低频管。

 欧洲产晶体管型号命名的第一部分用字母“A”和“B”表示晶体管的材料(不表示npn或pnp型极性)。其中,“A”表示锗材料,“B”表示硅材料。

 (2)从封装外形上识别晶体管的引脚

 在使用晶体管之前,首先要识别晶体管各引脚的极性,不同种类、不同型号、不同功能的晶体管,其引脚排列位置也不同。

 (3)用万用表判别晶体管的引脚极性

 对于型号标志不清或虽有型号但无法识别其引脚的晶体管,可以通过万用表测量来判断出该晶体管的极性、引脚及材料。

 晶体三极管有两个pn结组成,pn结的正向电阻很小,反向电阻很大,根据三个电极之间的电阻变化关系,可以确定三极管的基极(只要找出两个pn结的公共极,即为三极管的基极)。

 由于三极管的发射结与集电结的结构上的差别,当把集电极当发射极使用时,其电流放大系数β较小;反之β值较大。在确定基极后,比较三极管的β值大小,可以确定集电极和发射极。

 对于一般小功率管,可以用万用表的R×100挡或R×1k挡,用两表笔测量晶体管任意两个引脚间的正、反向电阻值。

 在测量中,当黑表笔(或红表笔)接晶体管的某一个引脚时,用红表笔(或黑表笔)去分别接触另外两个引脚,万用表上指示均值为低阻值。此时,所测晶体管与黑表笔(或红表笔)连接的引脚便是基极,而另外的引脚便是集电极和发射极。若基极接的是红表笔,则该管为pnp管;若基极接的是黑表笔,则该管是npn管。

 也可以先假设晶体管的任意一个引脚为基极,与红表笔或黑表笔接触,再用另一表笔去分别接另外两个引脚,若测得两个均较小的电阻值时,则固定不动的表笔是基极,而另外两个引脚为集电极和发射极。

 找到基极后,再比较基极与另外两个引脚之间正向电阻值的大小。通常,正向电阻值较大的电极为发射极,正向电阻值较小的为集电极。

 测量pnp型晶体管时,可将红表笔接基极,用黑表笔分别接触另外两个引脚,会测出两个略有差异的电阻值。在阻值较小的一次测量中,黑表笔所接的引脚为集电极;在阻值较大的一次测量中,黑表笔所接的为发射极。

 测量npn型晶体管时,可将黑表笔接基极,用红表笔分别接另外两个引脚。在阻值较小的一次测量中,红表笔所接的为集电极;在阻值较大的一次测量中,红表笔所接的引脚为发射极。

 (4)判别晶体管的材料

 通过测量pn结的正反向电阻值,还可判断出晶体管的材料(区分是硅管还是锗管)及好坏。一般锗管pn结的正向电阻值为200~500Ω,反向电阻值大于100kΩ;硅管pn结的正向电阻值为3~15kΩ,反向电阻值大于500kΩ。若测得晶体管某个pn结的正、反向电阻值均为0或无穷大,则可判断该管已击穿或开路损坏。

 2.晶体管性能的检测

 (1)反向击穿电流的检测

 普通晶体管的反向击穿电流(也称反向漏电流或穿透电流),可通过测量晶体管发射极与集电极之间的电阻值来估测。测量时,将忘用表置于R×1k挡,npn型管的集电极接红表笔,发射极接黑表笔。

 正常时,锗材料的小功率晶体管和中功率晶体管的电阻值一般大于10kΩ(用R×100挡测量,电阻值大于2kΩ),锗材料大功率晶体管的电阻值为1.5kΩ(用R×10k挡测量)以上。硅材料晶体管的电阻值应大于100kΩ(用R×10k挡测量),实测值一般为500kΩ以上。

 若测得晶体管C、E极之间的电阻值偏小,则说明该晶体管的漏电流较大;若测得C、E极之间的电阻值接近0,则说明其C、E之间已击穿损坏。若晶体管C、E极之间的电阻值随着管壳温度的增高而明显变小,则说明该管的热稳定性不良。

 也可以用晶体管直流参数测试表的ICEO挡来测量晶体管的反向击穿电流。测试时,先将hFE/ICEO选择开关置于ICEO挡,选择晶体管的极性,将被测晶体管的三个引脚插入测试孔,然后按下ICEO键,从表中读出反向击穿电流值即可。

 (2)放大能力的估测

 晶体管的放大能力可以用万用表的hFE挡测量。测量时,首先将万用表置于ADJ挡进行调零后,再拨至hFE挡,将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的测试插孔中(对采用TO-3封装的大功率晶体管,可将其3个电极接出3根引线后,再分别与3个插孔相接),万用表即会指示出该管的放大倍数。

 若万用表无hFE挡,也可使用万用表的R×1k挡来估测晶体管的放大能力。测量pnp管时,应将万用表的黑表笔接晶体管的发射极,红表笔接晶体管的集电极,再在晶体管的集电结上并联一只电阻(硅管为100kΩ,锗管为20kΩ),然后观察万用表的阻值变化情况。若万用表指针摆动幅度较大,则说明该晶体管的放大能力较强。若万用表指针不变或摆动幅度较小,则说明该晶体管无放大能力或放大能力较差。测量npn管时,应将万用表的黑表笔接晶体管的集电极,红表笔接晶体管的发射极,在集电结上并接一只电阻,然后观察万用表的阻值变化情况。万用表指针摆动幅度越大,说明晶体管的放大能力越强。

 也可不接电阻器,用人体电阻来代替电阻器。测量时,使用万用表的R×100挡或R×1k挡(锗管用R×100挡,硅管用R×1k挡)。测量pnp管时,黑表笔接晶体管的发射极,红表笔接晶体管的集电极,然后用舌尖舔基极和发射极(相当于加上一只偏置电阻),若万用表指针摆动幅度较大,则说明晶体管的放大能力较强。若万用表指针不变或摆动幅度较小,则说明晶体管无放大能力或放大能力较差。测量npn管时,黑表笔接晶体管的集电极,红表笔接晶体管的发射极,用舌尖去舔基极和和集电极。

 用晶体管直流参数测试表的hFE/ICEO挡,也可方便的测量晶体管的放大能力。测量时,将晶体管直流参数测试表的hFE/ICEO挡置于hFE—100挡或hFE—300挡,选择晶体管的极性,将晶体管插入测试孔后,按动相应的V(BR)键,再从表中读出电压值。电压值越高,说明晶体管的放大能力越强。

 (3)反向击穿电压的检测

 晶体管的反向击穿电压可使用晶体管直流参数测试表的V(BR)测试功能来测量。测量时,先选择被测晶体管的极性,然后将晶体管的插入测试孔,按动相应的V(BR)键,再从表中读出反向击穿电压值。

 3.特殊晶体管的检测

 (1)达林顿管的检测

 普通达林顿管内部由两只或多只晶体管的集电极连接在一起复合而成,其基极与发射极之间包含多个发射结。检测时,可使用万用表的R×1k或R×10k挡来测量达林顿管各电极之间的正、反向电阻值。正常时,集电极与基极之间的正向电阻值(测npn管时,黑表笔接基极;测pnp管时,黑表笔接集电极)与普通硅晶体管集电结的正向电阻值相近,在3~10kΩ之间,反向电阻值为无穷大,而发射极与基极之间的正向电阻值(测npn管时,黑表笔接基极;测pnp管时,黑表笔接发射极)是集电极与基极之间正向电阻值的2~3倍,反向电阻值为无穷大。集电极与发射极之间的正、反向电阻值均接近无穷大。若测得达林顿管的C、E极间的正、反向电阻值或BE极、BC极之间的正、反向电阻值均接近0,则说明该管已击穿损坏。若测得达林顿管的BE极或BC极之间的正、反向电阻值为无穷大,则说明该管已开路损坏。

 大功率达林顿管在普通达林顿管的基础上增加了续流二极管和泄放电阻组成的保护电路,在测量时应注意这些元器件对测量数据的影响。检测时,可用万用表R×1k挡或R×10k挡测量达林顿管集电结的正、反向电阻值。正常时正向电阻值(npn管的基极接黑表笔时)应较小,为1~10kΩ,反向电阻值应接近无穷大。若测底集电结的正、反向电阻值均很小或均为无穷大,则说明该管已击穿短路或开路损坏。

 用万用表R×100挡,测量达林顿管发射极与基极之间的正、反向电阻值,正常值均为几百欧至几千欧(具体数据根据B、E极之间两只电阻器的阻值不同而有所差异。若测得阻值为0或无穷大,则说明被测管已损坏)。

 用万用表R×1k挡或R×10k挡,测量达林顿管发射极与集电极之间的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值(测量npn管时,黑表笔接发射极,红表笔接集电极;测量pnp管时,黑表笔接集电极,红表笔接发射极)应为5~15kΩ,反向电阻值应为无穷大,否则是该管的C、E极(或二极管)击穿或开路损坏。

 (2)光敏晶体管的检测

 光敏晶体管只有集电极和发射极两个引脚,基极为受窗口。通常,较长(或靠近管键的一端)的引脚为E极,较断的引脚为C极。达林顿管光敏晶体管封装缺圆的一侧为C极。

 检测时,先测量光敏晶体管的暗电阻:将光敏晶体管的受光窗口用黑纸或黑布遮住,在将万用表置于R×1k挡。红表笔和黑表笔分别接光敏晶体管的两个引脚。正常时,正、反向电阻值均为无穷大。若测出一定阻值或阻值接近0,则说明该光敏管印漏电或已击穿短路。

 测量光敏晶体管的亮电阻:在暗电阻测量状态下,若将遮挡受观光窗口的黑纸或黑布移开,将受光窗口靠近光源,正常时应有15~30kΩ的电阻值。若光敏晶体管受光后,其C、E极间阻值仍为无穷大或阻值较大,则说明光敏晶体管已开路损坏或灵敏度偏低。

 

五、场效应晶体管的检测

 1.结型场效应晶体管的检测

 (1)判别电极与管型

 将万用表调至R×100挡或R×1k挡,用黑表笔任接一个电极,用红表笔依次触碰另外两个电极。若测出某一电极与另外两个电极的阻值均很大(无穷大)或阻值较小(几百欧至1000Ω),则可判断黑表笔接的是栅极G,另外两个电极分别是源极S和漏极D。在两个阻值均为高阻值的一次测量中,被测管为p沟道结型场效应晶体管,在两个阻值均为低阻值的一次测量中,被测管为n沟道结型场效应晶体管。

 也可以任意测量结型场效应晶体管任意两个电极之间的正、反向电阻值。若测出某两只电极之间的正、反向电阻值均相等,且为几千欧,则这两个电极分别为漏极D和源极S,另一个电极为栅极G。结型场效应晶体管的源极和漏极在结构上具有对称性,可以互换使用。

 若测得场效应晶体管某两电极之间的正、反向电阻值为0或为无穷大,则说明该管已击穿或已开路损坏。

 (2)检测其放大能力

 将万用表调至R×100挡,红表笔接场效应晶体管的源极S,黑表笔接漏极D,测出漏、源极之间的电阻值RDS后,再用手捏住栅极G,万用表指针会向左或向右摆动(多数场效应晶体管的RDS会增大,表针向左摆动;少数场效应晶体管的RDS会减小,表针会向右摆动)。只要表针有较大幅度的摆动,即说明被测管有较大的放大能力。

 2.双栅场效应晶体管的检测

 (1)电极的判别

 大多数双栅场效应晶体管的管脚位置排列顺序是相同的,即从场效应晶体管的底步(管体的背面)看,按逆时针方向依次为漏极D、源极S、栅极G1和栅极G2。因此,只要用万用表测出漏极D和源极S,即可找出两个栅极。

 检测时,可将万用表置于R×100挡,用两表笔分别测任意两引脚之间的正、反向电阻值。当测出某两脚之间的正、反向电阻值均为几十欧至几千欧(其余个引脚之间的电阻值均为无穷大),这两个电极便是漏极D和源极S,另两个电极为栅极G1和栅极G2。

 (2)估测放大能力

 用万用表R×100挡,红表笔接源极S,黑表笔接漏极D,在测量漏极D与源极S之间的电阻值RDS的同时,用手指捏住两个栅极,加入人体感应信号。若加入人体感应信号后,RDS的阻值由大变小,则说明该管有一定的放大能力。万用表指针向右摆动越大,说明其放大能力越强。

 (3)判断其好坏

 将万用表置于R×10挡或R×100挡,测量场效应管源极S和漏极D之间的电阻值。正常时,正、反向电阻值均为几十欧至几千欧,且黑表笔接漏极D、红表笔接源极S时测得的电阻值较黑表笔接源极S、红表笔接漏极D时测得的电阻值要略大些。若测得D、S极之间的电阻值为0或为无穷大,则说明该管已击穿损坏或已开路损坏。

 将万用表置于R×10k挡,测量其余各引脚(D、S之间除外)的电阻值。正常时,栅极G1与G2、G1与D、G1与S、G2与D、G2与S之间的电阻值均为无穷大。若测得阻值不正常,则说明该管性能变差或已损坏。

 3.VMOS大功率场效应晶体管的检测

 (1)判别各电极与管型

 将万用表置于R×100挡,测量场效应晶体管任意两引脚之间的正、反向电阻值。其中一次测量中两引脚的电阻值为数百欧,这时两表笔所接的引脚为源极S和漏极D,而另一引脚为栅极G。

 再用万用表R×10k挡测量两引脚(漏极D与源极S)之间的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值为2kΩ左右,反向电阻值大于500kΩ。在测量反向电阻时,红表笔所接引脚不动,黑表笔脱离所接引脚后,先与栅极G触碰一下,然后再去接原引脚,观察万用表读数的变化情况。

 若万用表读数由原来较大阻值变为0,则此红表笔所接的即是源极S,黑表笔所接的为漏极D。用黑表笔触发栅极G有效,说明该管为n沟道场效应晶体管。

 若万用表读数仍为较大值,则黑表笔接回原引脚不变,改用红表笔去触碰栅极G后再接回原引脚,若此时用万用表读数由原来的阻值较大变为0,则此时黑表笔接的是源极S,红表笔接的是漏极D。用红表笔触发栅极G有效,说明该管为p沟道场效应晶体管。

 (2)判别其好坏

 将万用表置于R×1k挡或R×10k挡,测量场效应晶体管任意两脚之间的正、反向电阻值。正常时,除漏极与源极的正向电阻值较小外,其余各引脚之间(G与D、G与S)的正、反向电阻值均应为无穷大。若测得某两极之间的电阻值接近0Ω,则说明该管已击穿损坏。

 另外,还可以用触发栅极(p沟道场效应晶体管用红表笔触发,n沟道场效应晶体管用黑表笔触发)的方法来判断场效应晶体管是否损坏。若触发有效(触发栅极G后,D、S极之间的正、反向电阻值均变为0),则可确定该管性能良好。

 (3)估测其放大能力

 测量n沟道VMOS场效应晶体管时,可用万用表(R×1k挡)的黑表笔接源极S,红表笔接漏极D,此时栅极G开路,万用表指示电阻值较大。再用手指接触栅极G,为该极加入人体感应信号。若加入人体感应信号后,万用表指针大幅度的偏转,则说明该管具有较强的放大能力。若表针不动或偏转幅度不大,则说明该管无放大能力或放大能力较弱。

 应注意此检测方法对少数内置保护二极管的VMOS大功率场效应晶体管不适用。

 继电器

 一、继电器

 继电器是在自动控制电路中起控制与隔离擢用的执行部件,它实际上是一种可以用电压.小电流来控制大电流.高电压的自动开关。

 常用的继电器主要有电磁式继电器,干簧式继电器,磁保持湿簧式继电器,步进继电器和固态继电器等。

 电磁式继电器又分为交流电磁继电器,直流电磁继电器,大电流电磁继电器,小型电磁继电器,常开型电磁继电器,常闭型电磁继电器,极化继电器,双稳态继电器,逆流继电器,缓吸继电器,缓放继电器,快速继电器等多种。

 固态继电器又分为直流型固态继电器,交流型固态继电器,功率固态继电器,高灵敏度固态继电器,多功能开关型固态继电器,固态时间继电器,参数固态继电器,无源固态温度继电器,双向传输固态继电器等。

 

 1.电磁继电器

 电磁继电器属于簧片触点式继电器,简称MER。它在电路中用字母“K”或“KA”,“KR”(旧标准为“J”)等表示。

(1)电磁继电器的结构原理

 电磁继电器一般由线圈,铁心,带触点的簧片,衔铁等组成。当电磁继电器线圈两端加上工作电压时,线圈中将有电流流过,电磁效应将使铁心被磁化,将铁心吸住。对双触点的继电器而言,会使继电器的常闭触点断开,常开触点接通,这称为继电器的“释放”或复位。

 电磁继电器通电吸合后,线圈内必须有一定的维持电流,才能使触点保持吸合状态。

(2)电磁继电器的主要参数

  电磁继电器的主要参数有线圈,线圈功率,额定工作电压,额定工作电流,线圈电阻,吸合电压,吸合电流,释放电压,释放电流,接点负载等。

 线圈电源是指继电器线圈使用的工作电源类型(用来说明使用的是交流电还是支流电)。

 线圈功率是指继电器线圈所消耗的额定电功率

 额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压值。

 额定工作电流是指继电器正常工作时线圈所需要的电流值。

 线圈工作电阻是指继电器线圈的直流电阻值,它与线圈的匝数及线圈的额定工作电压成正比。

 吸合电压是指继电器能产生吸合动作的最小电压。

 吸合电流是指继电器能产生吸合动作的最小电流。

 释放电压是指能使继电器产生释放动作最大的电压。

 释放电流是指能使继电器产生释放动作最大的电流。

 接点负载是指继电器触点的带负载能力,即触点能安全通过的最大电流和最高电压。超过此电流值和电压值时,就会影响继电器正常工作,甚至损坏继电器触点。

 2.干簧继电器

 干簧继电器又干簧管和绕在其外部的电磁线圈等构成,干簧管是将两组金属弹簧片(采用既导磁又导电的材料制成)平行的封装入充有惰性气体的玻璃管中,两簧片的端部重叠处有一定的间隙,作为干簧管的开关触点。

 当永久磁铁靠近干簧管或绕中干簧管上面的线圈通电后形成磁场时,干簧管捏部的簧片将被磁化,开关触点会感应出磁性相反的磁极。当磁力超过簧片的弹力时,开关触点将接通;当磁力减小到一定值或消失时,簧片将复位,使开关触点断开。

 3.磁保持湿簧继电器

 磁保持湿簧继电器由湿簧管,永久磁铁和电磁线圈等构成。湿簧管内部有两个静触点(A和B)和一个衔铁片(动触点)。假设电磁线圈中未通电时,衔片磁铁在永久磁铁PL的磁吸力作用下与静触点A接通。当电磁线圈两端加上一个激励脉冲信号时,衔铁片被吸向另一侧,与静触点A断开,而与静触点B接通。即使电磁线圈中的激励脉冲信号消失,衔铁片也会因永久磁铁PL的磁吸力而保持静触点B接通。只给电磁线圈加上反向激励脉冲信号时,衔铁片才会与静触点B断开,而与静触点A接通。

 4.固态继电器

 固态继电器是一种光电式无触点电子开关器件,英文简称SSR。

 固态继电器通常由输入电路,光电耦合电路,驱动电路,开关输出电路和瞬态抑制电路等构成。

 输入电路一般由限流电阻和保护二极管组成。限流电阻串联在光电耦合器中发光二极管的正极回路中,保护二极管同向串联在发光二极管的负极回路或反向并联在发光二极管的两端。光电耦合器的内部由发光二极管和光电晶体管构成,它在固态继电器中起隔离与控制  作用。在发光二极管未通电时,光电晶体管处于截止状态;当发光二极管通电发光时,光电晶体管因受光而导通,并输出电信号到驱动电路。驱动电路一般采用晶体管或集成电路,它用来放大光电耦合器中光电晶体管输出的电信号。开关输出电路由大功率开关管或场效应晶体管、双向晶闸管等构成。在光电耦合器的发光二极管未接通时,开关输出电路处于关断状态。当发光二极管通电发光时,光电耦合器将输出电信号,此信号经驱动电路激励放大后,使开关输出电路进入饱和导通状态。瞬态抑制电路用来抑制开关电路在转换过程中产生的瞬间峰值干扰信号。

 若开关输出电路采用晶闸管,则瞬态抑制电路可采用电阻与电容组成RC串联吸收电路。若开关输出电路采用大功率开关管或场效应晶体管,瞬态抑制电路则可采用二极管或稳态二极管。

 固态继电器的种类较多,按其所控制的负载电源类型可以分为交流固态继电器(AC-SSR)和直流固态继电器(DC-SSR)。

 交流固态继电器用来控制交流负载电源的通与断,其开关输出电路采用双向晶闸管或普通晶闸管输出控制,电压有220V和380V之分。

 交流固态继电器分为有源式和无源式两种结构。有源式交流固态继电器的输入端需加入3V-30V电压方能工作。无源式交流固态继电器的输入端不需外加电源,而是利用无源敏感元件(例如光敏电阻器、温度开关、水位开关等)的变化来控制整个固态继电器的工作状态。

 直流固态继电器用来控制直流负载电源的通与断,其开关输出电路采用大功率开关管或场效应晶体管。

 二、继电器的选用

 1.电磁式继电器的选用

 (1)选择线圈电源电压

 选用电磁式继电器时,首先应选择继电器线圈电源电压是交流还是直流。

 继电器的额定工作电压一般应小于或等于其控制电路的工作电压。

 (2)选择线圈的额定工作电流

 用晶体管或集成电路驱动的直流电磁继电器,其线圈额定工作电流(一般为吸合电流的2倍)应在驱动电路的输出电流范围之内。

 (3)选择接点类型及接点负载

 同一种型号的继电器通常有多种接点的形式可供选用(电磁继电器有单组接点、双组接点,多组接点及常开式接点、常闭式接点等),应选用适合应用电路的接点类型。

 所选继电器的接点负载应高于其接点所控制电路的最高电压和最大电流,否则会烧毁继电器接点。

 (4)选择合适的体积

 继电器体积的大小通常与继电器接点的大小有关,选用大体积的继电器,还应根据应用电路的要求设定。

 2.干簧式继电器的选用

 (1)选用干簧式继电器的触点形式

 干簧式继电器的触点有常开型(只有一组常开触点)、常闭型(只有一组常闭触点)和转换型(常开触点和常闭触点各一组)。应根据应用电路的具体要求选择合适的触点形式。

 (2)选用干簧管触点的电压形式及电流容量

 根据应用电路的受控电源选择干簧管触点两端的电压与电流,确定他的触点电压(是交流电压还是直流电压,以及电压值)和触点电流(指触点闭合时,所允许通过触点的最大电流)。

 3.磁保持湿簧式继电器的选用

 (1)选择湿簧式的触点形式

 湿簧式继电器中湿簧管的触点为转换式组合触点,有"先断后合"型和"先合后断"型两种形式.使用时应根据应用电路的要求选用合适的类型.

 (2)选择电磁线圈的工作电压

 小型磁保持湿簧式继电器电磁线圈的工作电压(直流脉冲电压)有±6V,±9V,±12V,±24V等。选择合适的工作电压,才能保证继电器及应用电路的正常工作。

 4.固态继电器的使用

 (1)选择固态继电器的类型

 首先应根据受控电路电源类型来正确选择固态继电器的电源类型,以保证应用电路及固态继电器的正常工作。

 若受控电路的电源为交流电压,则应选择交流固态继电器(AC-SSR)。若受控电路的电源为直流电压,则应选用直流固态继电器(DC-SSR)。

 若选用的交流固态继电器,还应根据应用电路的结构选择有源式交流固态继电器或者无源式交流固态继电器。

 (2)选择故态继电器的带负载能力

 根据受控电路的电源电压和电流来选择固态继电器的输出电压和输出电流。一般交流固态继电器的输出电压为AC20-380V,电流为1-10A;直流固态继电器的输出电压为4-55V,电流为0.5-10A。若受控电路的电流较小,则可选用小功率固态继电器;反之,则应选用大功率固态继电器。

 选用的继电器应有一定的功率余量,其输出电压与输出电流应高于受控电路电源电压与电流的1倍。若受空电路为电感性负载,则继电器输出电压与输出电流应高于受空电路电源电压与电流的2倍以上。

 三、继电器的检测

 1.电磁式继电器的检测

 (1)检测触点的接触电阻

 用万用表R×1Ω挡,测量继电器常闭触点的电阻值,正常值应为0。再将衔片按下,同时用万用表测量常开触点的电阻值,正常值也应为0。若侧出某组触点有一定阻值或为无穷大,则说明该触点已氧化或触点已被烧蚀。

 (2)检测电磁线圈的电阻值

 继电器正常时,其电磁线圈的电阻值为25Ω-2kΩ。额定电压较低的电磁式继电器,七线圈的电阻值较小;额定电压较高的继电器,线圈的电阻值相对较大。

 若测的继电器电磁线圈的电阻值为无穷大,则说明该继电器的线圈已开路损坏。若测得线圈的电阻值低于正常值许多,则是线圈内部有短路故障。

 (3)估测吸合电压与释放电压

 将被测继电器电磁线圈的两端接上0-35可调试直流稳压电源(电流为2A)后,再将稳压电源的电压从低逐步调高,当听到继电器触点吸合动作声时,此时的电压值即为(或接近)继电器的吸合电压。。额定工作电压一般为吸合电压的1.3-1.5倍。

 在继电器触点吸合后,再逐渐降低线圈两端的电压。当调至某一电压值时继电器触点释放,此电压即是继电器的释放电压(一般为吸合电压的10%-50%)。

 (4)估测吸合电流和释放电流

 将被测继电器电磁线圈的一端串接1只毫安电流表(可用万用表毫安挡)后再接直流稳压电源(25-30V)的正极,将电磁线圈的另一端串接1只10kΩ的线绕电位器后与稳压电源负极相连。

 接通电源后,将电位器的电阻值由最大逐渐调小,当调至某一阻值时继电器动作,其常开触点闭合,此时电流表的读数即是继电器的吸合电流(继电器的工作电流一般为吸合电流的两倍)。再缓慢增大电位器的阻值,当继电器有吸合状态突然释放时,电流表的读数即为继电器的释放电流。

 将继电器与测量电路断开,用万用表的电阻挡测量电磁线圈的直流电阻值,有测得的电阻值乘以继电器的工作电流,得到的即是继电器的工作电压值。

 2.干簧式继电器的检测

 用万用表R×1Ω挡,两表笔分别接于干簧式继电器的两端,若将干簧式继电器靠近永久磁铁(或万用表中心调节螺钉处)时,万用表指示阻值为0Ω;将干簧式继电器离开永久磁铁后,万用表指针返回,阻值变为无穷大,则说明干簧继电器正常,其触点能在磁场的作用下正常接通与断开。若将干簧式继电器靠近永久磁铁后,其触点不能闭合,则说明该干簧式继电器已损坏。

 3.磁保持湿簧式继电器的检测

 (1)检测触点的电阻值

 用万用表R×1Ω挡,测量磁保持湿簧继电器的衔铁片(动触点)外接线端与两组静触点的外接线端之间的电阻值。正常时,衔铁片应与某一静触点接通(实测电阻值应为0),而与另一个静触点断开(实测电阻值应为无穷大)。若测得衔铁片与两静触点之间的电阻值均为无穷大,则说明继电器内部的触点已损坏或接触不良。

 (2)检测激励线圈

 用万用表电阻挡只能测出激励线圈是否开路(线圈开路后,其阻值为无穷大),而局部短路故障无法测出。

 也可用直流稳压打援(6-24V)给磁保持湿簧式继电器的激励线圈加一个正脉冲电压或负脉冲电压,看湿簧式继电器的衔铁片是否能动作。若衔铁片不动作,则是激励线圈已损坏。

 4.固态继电器的检测

 (1)交、直流固态继电器的判别

 通常,在直流固态继电器外壳的输入端和输出端旁,均标有“+”、“-”符号,并注有“DC输入”、“DC输出”的字样。而交流固态继电器只能在输入端上标出“+”、“-”符号,输出端无正、负极之分。

 (2)输入端与输出端的判别

 对于无标识的固态继电器,可用万用表R×10k挡,通过分别测量各引脚之间的正、反向电阻值来判断输入端与输出端。当测出某两引脚之间的正向电阻较小、而反向电阻值为无穷大时,这两只引脚即为输入端,其余两脚为输出端。而在阻值较小的一次测量中,黑表笔的是正输入端,红表笔的是负输入端。

 若测得某两引脚之间的正、反向电阻均为0,则说明该固态继电器已击穿损坏。若测得固态继电器个引脚之间的正、反向电阻值为无穷大,则说明该固态继电器已开路损坏。

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