《继电器晶体管等》PPT课件.pptVIP

四 变压器 变压器的种类很多 常用的有电源变压器 线间变压器 中频变压器 音频变压器 高频变压器等 如图4 1所示 图4 1变压器外形 变压器由初级线圈 次级线圈 铁芯或磁芯组成 一般情况下铁芯变压器用于低频电路 磁芯变压器用于高频电路 变压器有升高或降低交流电压的作用 同时还有阻抗变换和隔直流的功能 1 中频变压器中频变压器又称中周变压器 简称中周 它与电容器组成谐振回路 用于超外差式收音机和电视机中 中频变压器由磁芯 尼龙骨架 磁帽 胶水底座 金属屏蔽罩及绕在磁芯上的线圈构成 磁帽可上下调节 以改变线圈的电感量 中周的底座上有五个引线脚 在引线脚的旁边注有数字 标明引线脚的顺序 中频变压器的磁芯 磁帽是用高频或中频特性的磁性材料制成的 以满足不同电路工作频率的需求 中频磁芯用于调幅收音机 高频磁芯用于电视机和调频收音机 中频变压器的型号由三部分组成 即主称 用几个字母表示名称 特征 用途 尺寸 用数字表示 序号 用数字表示 其主称中的字母T L F S分别表示中周变压器 线圈或振荡线圈 磁性瓷芯式 调幅收音机用 短波段 尺寸中的1 2 3 4 分别表示7X7X12 nun 10X10X14 mm 12X12X16 mm 20X25X36 mm 例如TTF 2 1型就表示调幅收音机用磁性瓷芯式中频变压器 外型尺寸为10X10X14 mm 中频变压器有单调谐双调谐两种方式 单调谐式是指只有一个谐振回路 双调谐是指具有两个谐振回路 收音机多采用单调谐电路 常用的中频变压器TTF TTF TTF 3等为收音机所用 10TV21 10LV23 10TS22等为电视机所用 2 音频变压器音频变压器主要是指音频输入变压器 音频输出变压器 音频变压器的作用是阻抗匹配 耦合 倒相等 输入变压器在电路中能使推动级的输出阻抗与功率放大级的输入阻抗相适应 匹配 输出变压器在电路中能使功率放大级的输出阻抗与扬声器的阻抗相适应 只有在阻抗匹配的情况下音频信号传输的损耗才能减小到最小 失真也最小 音频变压器是由铁芯 骨架 线圈构成 铁芯通常采用 日字型 硅钢片 骨架由尼龙或塑料压制而成 在骨架上绕制漆包线线圈 输入变压器的初 次级线圈的圈数比为3 1 1 1之间 输出变压器初 次级线圈的圈数比为10 1 7 1之间 输入变压器与输出变压器在使用中往往不易区分 为不造成使用上的错误 可用万用表的RXI挡测量有两根引线的一边 如果测得的阻值为1欧姆左右 就是输出变压器 如果测得的阻值为几十欧姆一几百欧姆 就是输入变压器 因输入变压器的初级导线较细 且圈数多 直流电阻大 而输出变压器的次级导线粗 圈数少 直流电阻小 3 行输出变压器行输出变压器又称行逆程变压器 它接在电视机行扫描输出级 它将行逆程反峰电压 经升压整流 滤波为显象管提供阳极高压 加速极电压 聚焦极电压以及其它电路所需直流电压 行输出变压器是由高压线圈 低压线圈 U形磁芯 尼龙骨架组成 较新的产品为一体化行输出变压器 它的初级绕组与高压绕组 整流二极管等全部封装在一起 常用的行输出变压器型号有HCB 3101 HCB 3102 HCB 1201 HCB 1202 一体化行输出变压器型号有BSH 12 BSH 13 BSH 14等 4 电源变压器电源变压器是将220V交流电电压升高或降低 变成所需要的各种电压 如需要直流电压 再经整流 滤波 稳压等电路 就可提供 电源变压器主要由铁芯 初次级绕组构成 常见的铁芯有 日 字型和 C 型两种 日 字型铁芯变压器的初 次级线圈绕在铁芯中间的芯柱上 一般初级线圈在里层 次级线圈在外层 C 型铁芯变压器的初 次级线圈绕在铁芯的两侧的芯柱上 由于 C 型铁芯由导磁率高的冷轧硅钢带卷成的 因此它的损耗小 效率高 为适应各种电路的需要 变压器的功率可做成各种规格的 五 继电器 1 继电器的作用2 继电器的主要技术参数3 继电器的触点4 继电器的选用常识 1 继电器的作用在自动装置里 继电器可以起到控制和转换路的作用 就是说 它可以用小电流去控制大电流或高电压的通断 继电器的种类很多 分类方法也不一样 按功率的大小可分为小功率继电器 中功率继电器 大功率继电器 按用途可分为启动继电器 限时继电器 眼位继电器等 常用的可分为直流继电器 交流继电器 舌簧继电器 时间继电器等 继电器的外形如图5 1所示 图5 1继电器的外型 结构与电路 继电器一船由铁芯 线圈 衔铁 常闭触点和常开触点等组成 2 继电器的主要技术参数为了恰当地选用继电器 了解继电器的主要参数是很重要的 继电器的参数很多 就是同一型号中还有很多规格代号 它们的各项参数都不相同 下面介绍几个主要参数 l 额定工作电压它是指继电器正常工作时线圈需要的电压 可以是交流电压 也可以是直流电压 随型号的不同而不同 为使每种型号的继电器能在不同的电压电路中使用 每一种型号的继电器都有七种额定工作电压供选择 表5 1是JRX 13F型继电器的参数 其额定工作电压有12V 24V 48V等多种 表5 1JRX 13F型继电器参数 2 直流电阻它是指线圈的直流电阻 可以通过万用表进行测量 3 吸合电流它是指继电器能够产生吸合动作的最小电流 在使用时给定的电流必须略大于吸合电流 继电器才能可靠地工作 为保证可靠地吸合动作 必须给线圈加上额定的工作电压 或略高于额定工作电压 但一般不要超过额定工作电压的1 5倍 否则有可能烧毁继电器的线圈 4 释放电流它是指继电器产生释放动作的最大电流 当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时 继电器恢复到未通电的释放状态 这个时候的电流比吸合电流小得多 5 触点的切换电压和电流 触点负荷 它是指继电器触点允许加载的电压和电流 它决定了继电器能控制的电压和电流的大小 使用时不能超过此数值 否则将损坏继电器的触点 3 继电器的触点线圈继电器的触点有两种表示方法 一种是把它们直接画到长方框上方或一侧 另一种是按照电路的连接需要 把触点分别画到各自的控制电路中 画到电路中的触点必须标注清楚是哪一个继电器的触点 并用触点编号标明 继电器的触点有三种基本形式如图5 2所示 带有常开触点 动合型 用H表示 这种触点表示线圈不通电时 两个触点是断开的 通电后两个触点就闭合 另一种触点是常闭触点 动断型 用D表示 这种触点表示线圈不通电时 两个触点是闭合的 通电后两个触点就断开 还有一种触点是转换触点 用Z表示 这种触点组有三个触点 中间的是动触点 上下各有一组静触点 实际上是两种触点的组合 当线圈不通电时 动触点和其中一组静触点断开和另一组静触点闭合 线圈通电时动触点就移动 使原来断开的成为闭合 原来闭合的成为断开状态 在读图时 要注意触点组的画法是指线圈不通电时的原始状态 4 继电器的选用常识继电器不仅种类繁多 具体型号多 而且在同一型号中还有很多规格代码 它们的各项参数都不相同 因此 选用继电器时 必须选择与电路所要求的相符合 否则将造成继电器的动作失误 在具体应用时应考虑以下几方面问题 1 控制电路方面 继电器线圈的数量 一组或两组 线圈所用的是交流电还是直流电 2 被控制电路方面 即继电器触点电路 应考虑触点的种类 数量 触点电路是交流还是直流 电流电压的大小 是常开还是常闹触点 另外还应考虑继电器的体积大小 安装方式 寿命长短等 六 晶体二极管1 晶体二极管的种类晶体二极管接材料分有锗二极管 硅二极管 砷化镓二极管 按结构不同可分为点接触型二极管和面接触型二极管 按用途分有整流二极管 检波二极管 变容二极管 稳压二极管 开关二极管 发光二极管等 常见的二极管如图6 所示 各种二极管的电路符号如图6 所示 图 常见二极管外形 晶体二极管有一个PN结 所以具有单向导电特性 利用这个特性可把交流电变成脉动直流电 把所需的音频信号从高频信号中取出来等等 2 晶体二极管的主要参数除通用参数外 不同用途的二极管 还有其各自的特殊参数 下面介绍常用二极管的参数 如整流 检波等共有的参数 图6 2二极管电路符号 1 最大整流电流它是晶体二极管在正常连续工作时 能通过的最大正向电流值 使用时电路的最大电流不能超过此值 否则二极管就会发热而烧毁 2 最高反向工作电压二极管正常工作时所能承受的最高反向电压值 它是击穿电压值的一半 也就是说 将一定的反向电压加到二极管两端 二极管的PN结不致引起击穿 一般使用时 外加反向电压不得超过此值 以保证二极管的安全 3 最大反向电流这个参数是指在最高反向工作电压下允许流过的反向电流 这个电流的大小 反映了晶体二极管单向导电性能的好坏 如果这个反向电流值太大 就会使二极管过热而损坏 因此这个值越小 表明二极管的质量越好 4 最高工作频率这个参数是指二极管能正常工作的最高频率 如果通过二极管电流的频率大于此值 二极管将不能起到它应有的作用 在选用二极管时 一定要考虑电路频率的高低 选择能满足电路频率要求的二极管 3 常用晶体二极管介绍 1 整流二极管整流二极管主要用于整流电路 即把交流电变换成脉动的直流电 整流二极管都是面结型 因此结电容较大 使其工作频率较低 一般为3kHZ以下 从封装上看 有塑料封装和金属封装两大类 常用的整流二极管有2CZ型 2DZ型 IN400X型及用于高压 高频电路的2DGL型等 2 检波二极管检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出 它们的结构为点接触型 其结电容较小 工作频率较高 一般都采用锗材料制成 这种管子的封装多采用玻璃外壳 常用的检波二极管有2AP型等 3 稳压二极管这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的 在电路中其两端的电压保持基本不变 起到稳定电压的作用 常用的稳压管有2CW55 2CW56等 4 阻尼二极管阻尼二极管多用在高频电压电路中 能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流 一般用在电视机电路中 常用的阻尼二极管有2CN1 2CN2 BS 4等 5 晶体二极管的选用选用二极管是根据用途和电路的具体要求来选择二极管的种类 型号及参数 选用检波二极管时主要是选工作频率应符合电路频率要求 检波效率好 结电容小的 使用较多的检波二极管有2AP9 2AP10 2AP1 2AP7等 还可以选用锗开关二极管2AK型的 坏了一个PN结的锗高频三极管也能当检波二极管用 整流二极管主要考虑其最大整流电流 最高反向工作电压是否能满足电路需要 常用的整流二极管有2CP 2CZ IN4000和N5400系列 常用硅单相桥式整流器有QL型 常用高频高压硅整流堆有2DL15kV lmA等 如果在修理电器装置时 原损坏的二极管型号一时找不到 可考虑代用 代换的方法是弄清原二极管的性质和主要参数 然后换上与其参数相当的其它型号的二极管 如检波二极管 代换时只要其工作频率不低于原型号的频率就可以用 对整流二极管 只要反向电压和整流电流不低于原型号的反向电压和整流电流就可以用 6 光电二极管 光敏二极管 光电二极管跟普通二极管一样 也是由一个PN结构成 但是它的PN结面积较大 是专为接收入射光而设计的 它是利用PN结在施加反向电压时 在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的 就是说 当没有光照射时反向电流很小 而反向电阻很大 当有光照射时 反向电阻减小 反向电流增大 光电二极管在无光照射时的反向电流称为暗电流 有光照射时的反向电流叫光电流 亮电流 另外 光电二极管是反向接入电路的 即正极接低电位 负极接高电位 光电二极管的主要参数有 灵敏度 它是指对给定波长的人射光 每接收单位光功率时输出的光电流 其单位是uA uW 光谱范围 指光电二极管响应最佳的光谱范围 锗管的光谱范围要比硅管宽 峰值波长 指光电二极管有最佳响应的峰值波长 锗管的峰值波长14650A 硅管的波长为9000A 响应时间 指光电二极管将光信号转换成电信号所需要的时间 常用的光电二极管主要参数如表6 1 7 发光二极管发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件 它具有一个PN结 与普通二极管一样 具有单向导电的特性 当给发光二极管加上正向电压 有一定的电流流过时就会发光 发光二极管是由磷砷化镓 镓铝砷等半导体材料制成的 当给PN结加上正向电压时 P区的空穴进入到N区 N区的电子进入到P区 这时便产生了电子与空穴的复合 复合时便放出了能量 此能量就以光的形式表现出来 发光二极管的种类以发光的颜色可分为 红色光的 黄色光的 绿色光的等 还有三色变色发光二极管和眼睛看不见的红外光二极管 其形状有圆形 圆柱形 方形 矩形 如图6 2 a 所示 对于发红光 绿光 黄光的发光二极管 管脚引线以较长者为正极 较短者为负极 发光二极管可以用直流 交流 脉冲等电源点燃 如图6 2 b 所示 改变R的大小 就可以改变其发光的亮度 图6 2发光二极管外形及点燃电路 a b 发光二极管好坏的判别可用万用表的RX10k挡测其正 反向阻值 当正向电阻小于50k 反向电阻大干200k时均为正常 如正 反向电阻均为无穷大 表明此管已坏 4 晶体二极管的测试及性能判断 1 晶体二极管好坏的测试二极管好坏的鉴别最简单的方法是用万用表测其正 反向电阻 用指针式万用表的红表笔接二极管的负极 黑表笔接二极管的正极 测得的是正向电阻 将红 黑表笔对调 测得的是反向电阻 对于锗小功率二极管 正向电阻一般为一百欧姆到一千欧姆之间 对于硅管 一般为几百欧姆到几千欧姆之间 反向电阻 不论是硅管还是锗管 一般都在几百千欧姆以上 而且硅管的比锗管大 由于二极管是非线性元件 用不同倍率的欧姆挡或不同灵敏度的万用表测量时 所得的数据是不同的 但是正 反向电阻相差几百倍的规律是不变的 测量时 要根据二极管的功率大小 不同的种类 选择不同倍率的欧姆挡 小功率二极管一般用RX100或RXIK挡 中 大功率二极管一般选用RX1或RX10挡 判别普通稳压管 只有二只脚的 是否断路或击穿损坏 可选用RX100挡 测量方法见图6 3所示 如果测得的正向电阻为无穷大 即表针不动时 说明二极管内部断路 如果反向阻值近似0时 说明管子内部击穿 如果二极管的正 反向电阻值相差太小 说明其性能变坏或失效 以上三种情况的二极管都不能使用 2 二极管极性的判别用万用表的电阻挡 RXlk或RX100挡测二极管的电阻值 如果阻值较小 表明为正向电阻值 此时黑表笔所接触的一端为二极管的正极 红表笔所接触的一端为负极 如所测的阻值很大 则表明为反向电阻值 此时红表笔所接触的一端为二极管的正极 另一端为负极 七 晶体三极管1 晶体三极管的种类晶体三极管按结构分 有点接触型和面接触型 按工作频率分有高频三极管和低频三极管 开关管 按功率大小可分为大功率 中功率 功率三极管 从封装形式分 有金属封装和塑料封装等形式 由于三极管的品种多 在每类当中又有若干具体型号 因此在使用时务必分清 不能疏忽 否则将损坏三极管 三极管有两个PN结 三个电极 发射极 基极 集电极 按PN结的不同构成 有PNP和NPN两种类型 常见三极管的外形和电路符号如图7 1所示 图7 1三极管的外形和电路符号 塑封管是近年来发展较迅速的一种新型晶体管 应用越来越普遍 这种晶体管有体积小 重量轻 绝缘性能好 成本低等优点 但塑封管的不足之处是耐高温性能差 一般用于1250C以下的范围 管壳温度T小于750C 常见的塑封管有 高频管为3DG201 204 3DG1674 3DG945等 中功率管为3DX204 3DX815 DA1514等 大功率管为3DD206 DS31 DS33 3DD408等 2 晶体三极管的主要参数晶体三极体管的参数可分为直流参数 交流参数 极限参数三大类 1 直流参数 集电极一基极反向电流Icbo 当发射极开路 集电极与基极间加上规定的反向电压时 集电结中的漏电流 此值越小说明晶体管的温度稳定性越好 一般小功率管约10VA左右 硅管更小些 集电极一发射极反向电流Iceo 也称穿透电流 它是指基极开路 集电极与发射极之间加上规定的反向电压时 集电极的漏电流 这个参数表明三极管的稳定性能的好坏 如果此值过大 说明这个管子不宜使用 2 极限参数 集电极最大允许电流IcM 当三极管的 值下降到最大值的一半时 管子的集电极电流就称为集电极最大允许电流 当管子的集电极电流Ic超过一定值时 将引起晶体管某些参数的变化 最明显的是 值的下降 因此实际使用时IC要小于ICM 集电极最大允许耗散功率PCM 当晶体管工作时 由于集电极要耗散一定的功率而使集电给发热 当温升过高时就会导致参数变化 甚至烧毁晶体管 为此规定晶体管集电极温度升高到不至于将集电给烧毁所消耗的功率 就称为集电极最大耗散功率 在使用时为提高PCM 可给大功率管加上散热片 集电极一发射极反向击穿电压Bvceo 当基极开路时 集电极与发射极间允许加的最大电压 在实际使用时加到集电极与发射极之间的电压 一定要小于BVceo 否则将损坏晶体三极管 3 晶体管的电流放大系数 直流放大系数 也可用hFE表示 这个参数是指无交流信号输入时 共发射极电路 集电极输出直流电流Ic与基极输入直流Ib的比值 即 直 Ic Ib 交流放大系数 也可用hFE表示 这个参数是指在共发射极电路有信号输入时 集电极电流的变化量 Ic与基极电流变化量 Ib的比值即 交 Ic Ib以上两个参数分别表明了三极管对直流电流的放大能力及对交流电流的放大能力 但由于这两个参数值近似相等即 直 交 因而在实际使用时一般不再区分 为了能直观地表明三极管的放大系数 常在三极管的外壳上标上不同的色标 为选用三极管带来了很大的方便 锗 硅开关管 高低频小功率管 硅低频大功率管D系列 DD系列 3CD系列的分档标记如下 锗低频大功率3AD系列分档标记如下 4 特征频率fT因为 值随工作频率的升高而下降 频率越高 下降越严重 三极管的特征频率分是当 值下降到1时的频率值 就是说 在这个频率下工作的三极管 已失去放大能力 即三极管运用的极限频率 因此在选用三极管时 一般管子的特征频率要比电路的工作频率至少高3倍以上 但并不是fT越高越好 否则将引起电路的振荡 3 晶体三极管的测试及性能判断 1 晶体三极管好坏的测量要想知道三极管质量的好坏 并定量分析其参数 需要专用的测量仪器进行测试 如晶体管特性图示仪 当不具备这样的条件时 用万用表也可以粗略判断晶体三极管性能的好坏 三极管极间电阻的测量通过测量三极管极间电阻的大小 可判断管子质量的好坏 也可看出三极管内部是否短路 断路等损坏情况 在测量三极管极间电阻时 要注意量程的选择 否则将产生误判 测小功率管时 应当用RXlk或RX100挡 绝对不能用RXI或RX10k挡 因为前者电流较大 后者电压较高 都可能造成三极管的损坏 但是在测量大功率率锗管时 则要用RX1或RX10挡 因它的正 反向电阻比较小 用其它挡容易发生误判 对于质量良好的中 小功率三极管 基极与集电极 基极与发射极正向电阻一般为几百欧姆到几千欧姆 其余的极间电阻都很高 约为几百千欧 硅材料的三极管要比错材料的三极管的极间电阻高 当测得的正向电阻近似于无穷大时 表明管子内部断路 如果测得的反向电阻很小或为零时 说明管子已击穿或短路 三极管穿透电流的测量对于PNP管红表笔接集电极 黑表笔接发射极 用RX1k挡测 锗管阻值应在50k以上 硅管接近无穷大 此值越大 说明管子的穿透电流越小 管子的性能优良 若阻值小于25kQ 说明管子的穿透电流大 工作不稳定并有很大噪声 不宜选用 对于NPN管 应将表笔对调测试其电阻值 电流放大系数 值的估测按图7 2所示连接方法可估测三极管的放大能力 将万用表拨至RXlk或RX100挡 对于PNP型管 红表笔接集电极 图7 2三极管 值的估测 黑表笔接发射极 先测集电极与发射极之间的电阻 记下阻值 然后将100k的电阻接入基极与集电极之间 使基极得到一个偏流 这时表针所示的阻值比不接电阻时要小 即表针的摆动变大 摆动越大 说明放大能力越好 如果表针摆动与不接电阻时差不多 或根本不变 说明管子的放大能力很小或管子已损坏 对于NPN型三极管的放大能力的测量与PNP管的方法完全一样 只是要把红 黑表笔对调就可以了 2 晶体三极管的管脚判别三极管的管脚 可用万用表的欧姆挡测其阻值加以判别 基极的判别 将欧姆档拨至RX1k挡的位置 用黑表笔接三极管的某一个极 再用红表笔分别去接触另外两个电极 直到出现测得的两个电阻值都很大 测量的过程中出现一个阻值大 另一个阻值小时 就需将黑表笔换接一个电极再测 这时黑表笔所接电极 就为三极管的基极而且是PNP型管子 当测得的两个阻值都很小时 黑表笔所接的为基极 并且可判断为NPN型管子 集电极 发射极的判别 如待测的管子为PNP型锗管 先将万用表拨至RX1k挡 测出基极以外的另两个电极 得到一个阻值 再将红 黑表笔对调测一次 又得到一个阻值 在阻值较小的那一次中 红表笔所接的那个电极就为集电极 黑表笔所接的就为发射极 对于NPN型猪管 红表笔接的那个电极为发射极 黑表笔所接的电极为集电极 如图7 3 a b 所示 对于NPN型硅管可在基极与黑表笔之间接一个100k的电阻 用上述同样方法 测出基极以外的两个电极间的阻值 其中阻值较小的一次黑表笔所接的为集电极 红表笔所接的电极就为发射极 如图7 3 C 所示 3 判别三极管是硅管还是锗管根据硅管的正向压降比锗管正向压降大的特点来判断是硅管还是锗管 一般情况下锗管的正向压降为0 2V V 硅管的正门压降为0 V 如图 所示的电路进行测量 属于哪个范围就可确定是哪种类型的管子 图7 3三极管管脚的判别 4 晶体三极管的选用与代换根据不同的用途 要考虑选用不同参数的三极管 考虑的主要参数有 特征频率 电流放大系数 集电极耗散功率 最大反向击穿电压等 根据电路的需要 选三极管时 应使管子的特征频率高于电路工作频率的图3 10倍 但也不能太高 否则将引起高频振荡 影响电路的稳定性 判断硅管与锗管的电路 对于三极管的电流放大系数的选择应适中 而不是 值越高越好 一股选在40 100即可 但又不能太低 这样将使电路的增益不够 如果 值太高 将造成电路的稳定性变差 噪声增大 反向击穿电压BVceo 应大于电源电压 在常温下 选用集电极耗散功率时 一般为电路输出功率的2 4倍即可 如选小了 会因过热而烧毁三极管 选大了会造成浪费 对于不同的功放电路所需管子的耗散功率也有差异 5 晶体三极管的代换原则 极限参数高的三极管 可以替换极限参数低的三极管 在换用新的三极管时 新换三极管的极限参数应等于或大于原管子的极限参数值 如特征频率 耗散功率 最大反向击穿电压等 性能好的三极管可代替性能差的三极管 如穿透电流小的可代换穿透电流大的 电流放大系数高的可代替电流放大系数低的 在集电极耗散功率允许的情况下 可用高频三极管代替低频三极管 如3DG型可代替3DX型 用开关三极管代替普通三极管 如3DK型代替3DG型 3AK型代替3AG型等 和普通三极管相比较 场效应晶体管 简称场效应管 有很多优点 从控制作用来看 三极管是由流控制器件 而场效应管是电压控制器件 栅极上加电压时基本上不分取电流 所以场效应管的输入电阻非常高 一般可达百甚至几千兆欧 这是一般三极管远不能与之相比的 此外 还有噪声低 动态范围大等优点 因此广泛应用于数字电路 通讯设备和仪器仪表等方面 利用场效应管制成的场效应集成电路 具有功耗小 成本低和容易大规模集成等优点特别适合于导弹 卫星和宇宙航行等要求体积小和省电的仪器设备上 场效应管的三个电极分别叫做漏极 源极 和栅极 可以把它们类比作普通三极管的c b e三极 而巨 极能够互换使用 1 10场效应晶体管 2 10 1场效应管的分类场效应管分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两种 2 10 2场效应管的主要参数场效应管的主要参数有 饱和漏极电流和夹断电压 跨导 直流输入电阻化 击穿电压等 常用场效应管主要参数见表 所示 2 10 3场效应管的型号常用的场效应管有 DJ6系列是 型沟道结型场效应管 系列是 型沟道高跨导结型场效应管 DO1系列是 型沟道耗尽型绝缘栅场效应管 这三类管子以 DJ6系列用的较为普遍 系列的跨身高 系列的直流输入电阻高 应根据电路要求选取 2 10 4场效应管的选用在电路设计与制作中究竟选用场效应管还是晶体三极管 要根据它们的特点和使用条件而定 下面从五个方面进行比较 1 场效应管是电压控制元件 而晶体三极管则是电流控制元件 所以在只允许从信号能量中取极少量电流的情况下 应选用场效应管 而在信号电压较低但又允许取出较多电流的情况下 应选用晶体三极管 2 场效应管是利用多数载流子导电 而晶体三极管则既利用多数载流子 也利用少数载流子 少数载流子的数目容易受温度或核辐射等外界因素的影响 因此在环境条件变化比较剧烈的情况下 采用场效应管比较合适 3 场效应管的噪声系数比晶体三极管要小 所以在低噪声放大器的前级 常选用场效应管 有些场效应管的源极和漏极可以互换 栅极电压可正可负灵活性比晶体三极管更强 场效应管能在很小的电流和很低的电压条件下工作 另外它的制造工艺便于集成化 2 10 5场效应管的质量检测 用万用表检测法判断极性及好坏 极性的判别 用万用表 档 将黑表笔接触管子的一极 用红表笔分别接触另外两个电极 若两次测得的阻值都很小 则黑表笔所接的电极就是栅极 而且是 型沟道场效应管 如果用红表笔接触一个电极 用黑表笔分别接触另外两个电极 如测得阻值两次都很小 则红表笔所接触的就是栅极 而且是 型沟道场效应管 2 对结型场效应管好坏的判别 用方用表 档 测 型沟通管时 将红表笔接源极 或漏极 黑表笔接栅极 时 测得的电阻应很大 交换表笔重测 阻值应很小表明管子基本上是好的 如测得结果不符 说明智子不好 当栅极与源极间 栅极与漏极间均无反向电阻 表明管子是坏的 2 用测试仪检测法场效应管的测试也可用 型晶体管特性图示仪进行 其测试方法和一般晶体三极管的测试方法类似 其源极相当于发射极 栅极相当于基极 漏极相当于集电极 但输入的阶梯信号应为阶梯电压信号 既用阶梯电压档 或用阶梯电流档通过在场效应管的输入端接入一只电阻来形成电压信号输入 此外 其电流 电压极性的选取要根据场效应管的类型 不可选错 在测试绝缘栅场效应管时 需特别注意 源极 接地 并与机壳接通 测试时最好进行屏蔽 以防止外界 干扰 型图示仪的电源插头一定要用三芯插头 并用万用表检查其地线是否接好 地线和机壳 发射极接线柱 是否连通 否则测试时将损坏绝缘栅场效应管 2 10 6场效应管的使用注意事项场效应管的使用应注意以下几点 1 绝对不要超过额定的漏源电压 栅极电压 耗散功率和最大电流 2 漏极所加电压极性不要接反 栅极电压也不能接反 结型场效应管和一股晶体三极管的使用注意事项相仿 可把 三极比做 三极 而且 极可以互换使用 绝缘栅场效应管应特别注意避免栅极悬空 也就是说在栅 源两极之间必须经常保持直流通路 因为它的输入阻值非常高 所以在栅极感应出来的电荷就很难通过输入电阻泄露 掉 电荷的累积造成电压的升高 尤其是在极间电容 较小的倩况下 少量的电荷就会产生较高的电压 以至管子还没有使用 或者在焊接时就已经击穿或出现指标下降的现象 通常解决的方法走在棚 源极之间接一个电阻 使累积电荷不致过多 或者接一个稳压管 使电压不致超过某一数值 在保存时应使三个电极短路 焊接管子时也应先将各极短路 安装 测试时所用的烙铁 仪器等都要有良好的接地 最好拔掉烙铁的电源后进行焊接 使用绝缘栅场效应管的电路和其整机外壳必须有良好的接地线 场效应管的管脚图和一股晶体三极管的不同 如图 所示 图中 为一般晶体三极管 为 系列 为 系列 八 集成电路 集成电路目前已广泛地用于家用电器 通信器材 电子计算机 自动化控制设备 人造地球卫星 军事电子装备等诸多方面 尤其是在日常生活接触较多有电视机 电话机 计算器 电子表 录音机 摄录象机及AV器材等 集成电路是将电路的有源元件 二极管 三极管 和无源元件 电阻 电容 以及连线等制作在很小的一块半导体材料或绝缘基片上 形成一个具备一定功能的完整电路 然后封装于特制的外壳中 由于将元件集成干半导体芯片上 代替了分立元件 因而集成电路具有体积小 重量轻 可靠性高 电路性能稳定等优点 集成电路的出现改变了传统电子工业和电子产品的面貌 给组装 调试进行大规模生产提供了方便 产品的质量明显提高 小巧及多功能的电子产品不断涌进我们的生活中来 1 集成电路的种类 1 按制作工艺的不同可分为半导体集成电路 膜集成电路 混合集成电路 半导体集成电路是目前应用最广泛 品种繁多 发展迅速的一种集成电路 根据采用的晶体管不同 又可分为双极型和单极型两种 数字双极型集成电路又称TTL电路 其中的晶体管与常用的二极管 三极管性能一样 而单极型集成电路 是采用了MOS场效应管 因而又称MOS集成电路 MOS集成电路可分为N沟道MOS电路 简称NMOS集成电路 P沟道MOS电路 简称PMOS集成电路 由N沟道 P沟道MOS晶体管互补构成的互补MOS电路 简称CMOS 这种电路具有工艺简单 集成度高等优点 因而发展迅速 应用范围极为广泛 膜集成电路可分为厚膜集成电路和薄膜集成电路两种 在绝缘基片上 由薄膜工艺形成有源元件 无源元件和互连线而构成的电路称为薄膜集成电路 在陶瓷等绝缘基片上 用厚膜工艺制作厚膜无源网络 然后装接二极管 三极管或半导体集成电路芯片 构成有一定功能的电路就为厚膜集成电路 膜集成电路由于制作工艺繁琐 成本较高 因而它的应用范围远不如半导体集成电路 2 按照集成度的不同 可分为小规模 中规模 大规模和超大规模集成电路 集成度是指一块芯片上所包含的电子元器件的数量 小规模集成电路 指芯片上的集成度在100个元件以内或10个门电路的集成电路就称为小规模集成电路 中规模集成电路 指芯片上的集成度在10 100个门电路之间或集成元件在100 1000个之间者称为中规模集成电路 大规模集成电路 指芯片上的集成度在100个门电路以上或1000个元器件以上者称为大规模集成电路 超大规模集成电路 指芯片上集成度在一万个门电路或十万个元器件以上的集成电路 称为超大规模集成电路 3 按照功能分有数字集成电路 模拟集成电路 微波集成电路三大类 数字集成电路是以 开 和 关 两种状态 或以高 低电平来对应 1 和 0 两个二进制数字 并进行数字的运算和存储 传输及转换的电路 数字电路的基本形式有两种 门电路和触发电路 将两者结合起来 原则上可以构成各种类型的数字电路 如计数器 存储器 模拟集成电路是处理模拟信号的电路 模拟集成电路可分为线性集成电路和非线性集成电路 输出信号随输入信号的变化成线性关系的电路称线性集成电路 如音频放大器 高频放大器 直流放大器以及收录机 电视机中所用的一些电路就属这种 输出信号不随输入信号而线性变化的电路称非线性集成电路 如对数放大器 信号放大器 检波器 变频器等 微波集成电路是指工作频率在1GHZ以上的微波频段的集成电路 多用于卫星通讯 导航 雷达等方面 2 集成电路引线脚识别与好坏的判断集成电路的外封装形式大致可分为三种 即圆型金属外壳封装 晶体管式封装 扁平型陶瓷或塑料外壳封装 双列直插型陶瓷或塑料封装 单列直插式封装 它们的引出线分别有8根 10根 12根 14根 16根等多种 最多的可达60多根引线脚 其中单列直插 双列直插型较为多见 如图8 1所示 图8 1集成块外形 集成电路引线脚排列顺序的标志 一般有色点 凹糟 管键及封装时压出的圆形标志 集成电路的引线脚较多 正确识别排列顺序是很重要的 否则将造成使用上的失误 轻者电路不能工作 重者将损 坏集成电路及其它元件 对于扁平型或双列直插型集成块引出脚的识别方法是 将集成电路水平放置 引出脚向下 标志对着自己身体一边 有面靠近身体第一个引线脚即为第一引线脚 按逆时针方向数 依次为第二脚 第三脚 如图8 2所示 图8 2集成电路引线脚的识别 对于圆形管座以管键为参考标志 以键为起点 逆时针数1 2 3 对于没有色点 也没有其它标志的 以印有型号的一面朝上 左下脚即为第一脚 然后按逆时针方向数 当集成电路装入整机线路板后 若出现故障 一般检查判断的方法有三种 一是用万用表欧姆挡测集成电路各脚对地的电阻 然后与标准值比较 从中发现问题 二是用万用表在线测各脚对地电压 当集成电路供电电压符合规定的情况下 如有不符标准电压值的引线脚 再查其外围元件 若无损坏和失效 则可认为是集成电路的问题 三是用示波器看其波形与标准波形进行比较 从中发现问题 最后的办法是用同型号的集成块进行替换试验 这是见效最快的一种办法 但拆焊较麻烦 九 可控硅1 可控硅的结构与工作原理可控硅是在硅二极管基础上发展起来的一种大功率半导体器件 它又称 晶体闸流管 简称 晶闸管 它具有三个PN结四层结构 可控硅有三个电极 分别为阳极 A 阴极 C 控制极 G 其外形及电路符号如图9 1所示 可控硅主要有螺栓型 平板型 塑封型和三极管型 通过的电流可以从几安培到千安培以上 可控硅的工作原埋可以通过下面的实验电路加以说明 如图9 2 a 所示 接好电源 阴极与阳极间加正向电压 即阳极接电源E1的正极 阴极接电源E1的负极 控制极接E2的正极 这时K为断开状态 灯泡不亮 说明可控硅不导通 如将K闭合 即给控制极加上正电压 这时灯泡亮了 说明可控硅处于导通状态 可控硅导通后 将K断开 去掉控制极上的电压 灯泡仍然亮着 表明可控硅仍然导通 这说明可控硅一旦导通后 控制极就失去了作用 图9 1可控硅及电路符号 图9 2可控硅工作原理 如果给阴极与阳极间反向电压 如图9 2 b 所示 即阳极接E1负极 阴极接E1的正极 这时给控制极加电压 或不加电压 灯泡都不亮 说明可控硅不导通 如将E2极性对调 即控制极加反向电压如图9 2 c 所示 阳极与阴极间无论加正 反向电压 可控硅都不导通 通过以上说明 可控硅导通必须具备两个条件 一是可控硅阴极与阳极间必须加正向电压 二是控制极电路也要接正向电压 另外 可控硅一旦导通后 即使降低控制极电压或去掉控制极电压 可控硅仍然导通 如图9 2 d 当改变w的触点位置时可使灯泡的亮度逐渐减小 直至完全熄灭 当灯泡熄灭后 不论如何改变W触点的位置 灯都不会再亮 这说明可控硅已不再导通 此试验进一步表明 当可控硅导通后控制板就失去了控制作用 此时要使可控硅再度处于关断状态 就要降低可控硅阳极电压或通态的电流 可控硅的控制极电压 电流 一般是比较低的 电压只有几伏 电流只有几十至几百毫安 但被控制的器件中可以通过很大的电压和电流 电压可达几千伏 电流可大到千安以上 因此可控硅是一个可控的单向导电开关 它能以弱电去控制强电的各种电路 利用可控硅的这种特点 将它用于 整流 调速 交直流变换 开关 调光等自动控制电路中 同时可控硅还有控制特性好 反应快 寿命长 体积小 重量轻等优点 2 可控硅的主要参数 1 正向阻断峰值电压指在控制极断路和可控硅正向阻断的条件下 可以重复加在可控硅两端的正向电压的峰值 此电压规定为正向转折电压的80 平常所说的多少伏可控硅就是这个参数而言 2 反向阻断峰值电压指在控制极断路时 可以重复加在可控硅元件上的反向峰值电压 此电压规定为反向击穿电压的80 3 额定正向平均电流在环境温度不大于400C时 在标准散热条件下 可以连续通过50HZ正弦半波电流的平均值 称为额定正向平均电流 4 维持电流在控制极断路时 维持器件继续导通的最小正向电流 5 控制极触发电流阳极与阴极之间加直流附电压时 使可控硅完全导通所必须的最小控制极直流电流 6 控制极触发电压从阻断转变为导通状态时控制极上所加的最小直流电压 我国目前生产的可控硅元件的型号有两种表示方法 即3CT系列和KP系列 它们的参数规定有一些差别 如图9 3所示 可控硅的类型有很多种 并各有不同的用途 双向可控硅 主要用于交流控制电路 例如灯光的控制 温度的调整等 还有快速可控硅 主要用在频率较高的条件下 比如激光电源 电脉冲加工电源的电路中 可关断可控硅 它能弥补可控硅一旦导通后 控制极失去控制作用的不足 能很方便地控制通和断 例如用它作无触点开关等 它们的型号有3CT001 3CT010 3CT00103等 图9 33CT系列与KP系列意义 3 用万用表测试可控硅 1 可控硅极性的判断对可控硅的电极有的可从外形封装加以判别 如外壳就为阳极 阴极引线比控制极引线长 从外形无法判断的可控硅 可用万用表进行判别 将万用表拨至RX1K或RX100挡 分别测量各脚间的正反向电阻 如测得某两脚之间的电阻较大 约80k左石 再将两表笔对调 重测这两脚之间的电阻 如阻值较小 大约2k左右 这时黑表笔所接触的引脚为控制极G 红表笔所接触的引脚为阴极C 当然剩余的一个引脚就为阳极A 在测量中如出现正反向阻值都很大 则应更换引脚位置重新测量 直到出现上述的情况为止 2 可控硅质最好坏的判别可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行 第一是三个PN结均应完好 第二是当阴极与阳极间电压反向连接时能够阻断 不导通 第三是当控制极开路时 阴极与阳极间的电 压正向连接时也不导通 第四是给控制极加上正向电流 给阴极与阳极间加正向电压时 可控硅应当导通 把控制极电流去掉 仍处于导通状态 用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻 就可对前三个方面的好坏进行判断 具体方法是 用RX1k或RX10k挡测阴极与阳极之间的正反向电阻 控制极不接电压 此两个阻值均应很大 电阻值越大 表明正反向漏电电流愈小 如果测得的阻值很低 或近于无穷大 说明可控硅已经击穿短路或已经开路 此可控硅不能使用了 用RX1k或RX10k挡测阳极与控制极之间的电阻 电阻值很小 说明可控硅已损坏 用RX10或RX100挡 测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻 如出现正向阻值接近于零值或为无穷大 表明控制极与阴极之间的PN结已经损坏 反向阻值应很大 但不能为无穷大 正常情况是反向阻值明显大于正向阻值 可控硅是否具有可控特性 仅通过电流的测量是看不出来的 应通过下面的实验电路加以判断 首先按图9 4接好电路 电源为6V直流 电阻R1 R2都为47欧姆 电流表量程大于100mA 先不合开关时 电流应很小为正常 如表针指示数很大 表明管子已坏 当合上开关K时 表针应有几十毫安以上为正常 如此时电流很小 或表针几乎不动 说明可控硅坏 最后将开关K断开 这时表针的指示应与断开前一样 说明可控硅是好的 如果表针指示降为零 说明可控硅没有维持导通的功能 图9 4可控硅可控特性实验电路 十 表面贴装元器件表面贴装元器件又称片状元器件 这种元器件只有电极而无引线 可将元器件直接焊接在印制电路板上 表面贴装元器件包括表面贴装元件 和表面贴装器件 两大类 这种元器件具有体积小 耗电省 频率特性好 可靠性高 以及规格齐全 便于设计 生产和安装 目前已广泛用于通信 计算机 家电等电子产品和设备中 并有取代绝大多数穿孔式安装的元器件之势 10 1片状电阻器片状电阻器的外形种类已标准化 它具有矩形片状电阻器和圆柱形贴片电阻器两种 1 矩形片状电阻器 1 矩形片状电明器外形和结构 矩形片状电阻器其外形和结构如图10 所示 其尺寸如表10 所示 图10 矩形片状电阻器其外形和结构 表10 矩形片状电阻器其外形尺寸 2 矩形片状电阻器的规格及额定阻值代号表示法 矩形片状电阻器的额定功率与外形尺寸有关 外形尺寸大的 相应额定功率也大 见表10 2所示 矩形片状电阻器的阻值误差有 土 土 士 几种 其中士 的最常用 表10 2矩形片状电阻器的额定功率与外形尺寸 深差为土 的片状电阻器额定值一般用三位数字标印在电阻器上如 等 三位数字中 前两位表示阻值的有效数字 第三位为有效数字后所带零的个数 所以 表示 表示 表示 k 33表示 k 小于 的阻值 用字母 与二位数字表示 如 即为 为 为 误差为 的 系列 有效数字有 5 8 91共 个 误差为 的 系列 有效数字为三位数 由于 外形较小 不在电阻器上标印明值代号 使用时要多加注意不要混淆 注意 矩形片状电阻器焊接温度一般为23 士 焊接时间为 土 安装的要将黑面朝上 圆柱形贴片电阻器圆柱形贴片电阻器 即金属电极无引脚端面元件 c o y 简称 电阻器 主要有碳膜 型 高性能金属膜ERO型及跨接用的 电阻器三种 它与片式电阻器相比 无方向性和正反面性 包装使用方便 装配密度高 固定到印制板上有较强的抗弯曲能力 特别是噪声电平和三次谐波失真都比较低 常用于高档音响电器产品中 1 圆柱形贴片电阻器结构和外形 圆柱形电阻器的结构和外形如图4 2 图 所示 其外部尺寸如表 所示 圆柱形贴片电阻器的规格及额定限值代号表示法 圆柱形