电子产品装配与调试 第3版 课件 模块二 项目二　半导体器件的识别与检测

项目4半导体二极管的检测与识别

项目要求:

通过对一个功率放大器的实际解剖，要求学生会识别半导体二极管（以下称二极管）的种类，熟悉各种二极管的名称，了解不同类型的二极管的作用，掌握用万用表检测二极管的方法。

知识要求:

（1）掌握二极管的种类、作用与标识方法。（2）掌握各种二极管的主要参数。能力要求

:

（1）能用目视法判断、识别常见二极管的种类，能正确说出各种二极管的名称。（2）对二极管上标识的型号能正确识读，了解该二极管的作用和用途。（3）会用万用表对各种二极管进行正确测量，并对其质量做出评价。学习方法:

该项目通过对实际功率放大器进行现场拆卸，对电路板上的各种二极管进行认识；通过对各种类型的新二极管进行认识，进而学习二极管指标的标注方法；使用万用表对各种二极管进行在线测量和离线测量，达到能判别二极管质量好坏的目的。特别是需要准备一些已经确认损坏的各种类型的二极管，对这些已经损坏的二极管进行外观识别和指标测量。项目实施方法与步骤【项目实施目标】（1）熟悉各种二极管的类型和形状。（2）熟悉各种二极管的规格和用途。（3）掌握用万用表检测二极管的方法。【项目实施器材】（1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台。（2）各种类型、不同规格的新二极管若干。（3）各种类型、不同规格的已经损坏的二极管若干（可到电子产品维修部寻找）。（4）每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只。。【项目实施步骤】（1）拆卸功率放大器外壳，观看其内部结构，认识各种类型的二极管，识读二极管上的各种数字和其他标志。（2）用万用表对电路板上的二极管进行在线检测。（3）用万用表对与电路板上型号和规格相同的新二极管进行离线检测，并分析比较在线检测与离线检测的结果。（4）完成在项目实训报告中要求的操作，将操作结果填入相应的表格中。项目相关知识

半导体器件是近60年来发展起来的新型电子器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长、工作可靠等一系列优点，应用十分广泛。常用二极管的外型和封装形式如图4.1所示。图4.1常用二极管的外型和封装形式图4.1常用二极管的外型和封装形式（续）知识1国产二极管型号命名法

第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料和类性用字母表示器件的用途用数字表示序号用字母表示规格符号意义符号意义符号意义意义意义2二极管AN型，锗材料P小信号管反映了极限参数、直流参数和交流参数的差别反映承受反向击穿电压的程度，其规格号为A、B、C、D…。其中A承受的反向击穿电压最低，B次之……BP型，锗材料V混频检波器CN型，硅材料W稳压管DP型，硅材料C变容器Z整流管S隧道管GS光电子显示器K开关管T半导体闸流管Y体效应器件B雪崩管J阶跃恢复管CS场效应器件BT半导体特殊器件PINPIN管GJ激光管知识2二极管的类型与用途二极管的外包装材料有塑料、玻璃和金属3种。按照二极管的结构材料可分为硅和锗两种；按制作与识别可分为点接触型和面接触型；按用途可分为整流二极管、稳压二极管、检波二极管、开关二极管、双向二极管、变容二极管、阻尼二极管、高压硅堆和敏感类二极管（光敏、温敏、压敏、磁敏等）。1．整流二极管整流二极管主要用于把交流电变换成脉动的直流电。整流二极管的结构为面接触型，其结电容较大，因此，工作频率范围较窄（3kHz以内）。常用的型号有2CZ型、2DZ型等，还有用于高压和高频整流电路的高压整流堆，如2CGL型、DH26型、2CL51型等。选择整流二极管时主要考虑其最大整流电流、最高反向工作电压是否满足要求。常用的硅桥（硅整流组合管）为QL型。知识3二极管的检测1．用万用表测试普通二极管的方法普通二极管外壳上均印有型号和标记。标记方法有箭头、色点、色环3种，箭头所指方向或靠近色环的一端为二极管的负极，有色点的一端为正极。若型号和标记脱落时，可用万用表的欧姆挡进行判别。主要原理是根据二极管的单向导电性，其反向电阻远远大于正向电阻。具体过程如下。（1）判别极性将万用表选在“R×100”挡或“R×1

k”挡，两表笔分别接二极管的两个电极。若测出的电阻值较小（硅管为几百到几千欧姆，锗管为100

～1

k），说明是正向导通，此时黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的则是负极；若测出的电阻值较大（几十到几百千欧姆），为反向截止，此时红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接的是负极。（2）检查好坏通过测量正、反向电阻可判断二极管的好坏。一般小功率硅二极管正向电阻为几千欧姆到几兆欧姆，锗管约为100

～1

k

。（3）判别硅、锗管若不知被测的二极管是硅管还是锗管，可根据硅、锗管的导通压降不同的原理来判别。将二极管接在电路中，当其导通时，用万用表测其正向压降,硅管一般为0.6～0.7

V,锗管为0.1～0.3

V。也可以用数字表直接测量二极管的正向压降，马上判断出该二极管的材料。2．用万用表测试稳压管的方法（1）极性的判别与普通二极管的判别方法相同。（2）检查好坏将万用表置于“R×10

k”挡，黑表笔接稳压管的“−”极，红笔接稳压管的“+”，若此时的反向电阻很小（与使用“R×1

k”挡时的测试值相比校），说明该稳压管正常。因为万用表“R×10

k”挡的内部电压都在9

V以上，可达到被测稳压管的击穿电压，使其阻值大大减小。3．用万用表测试双向二极管的方法（1）将万用表置于“R×1

k”挡或“R×10

k”挡，测量双向二极管的正反向电阻。因为双向二极管的转折电压值均在20

V以上，所以测量一个正常的双向二极管的正、反向电阻的阻值都应是无穷大。（2）外加电源测量法。给双向二极管外加一个能高于双向二极管转折电压的电源，一般小管子50

V就够了。测量时，将万用表的电流挡串接在电路中，逐渐增加电源电压，当电流表的指针有较明显摆动时，就说明该双向二极管导通了，此时的电压就可认为是双向二极管的转折电压。然后再改变电源的极性，可测出双向二极管另一方向的转折电压。两次转折电压值的差，即为转折电压偏差值

UB，双向二极管的转折电压偏差值UB越小越好。技能与技巧

稳压管与普通二极管的区分方法常用稳压管的外形与普通小功率整流二极管的外形基本相似。当其壳体上的型号标记清楚时，可根据型号加以鉴别。当其型号标志脱落时，可使用万用表电阻挡准确地将稳压管与普通整流二极管区分开来。具体方法是：首先将万用表置于“R×1

k”挡，按前述方法把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表置于“R×10

k”挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用“R×1

k”挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管或检波二极管。这种判别方法的道理是，万用表“R×1

k”挡内部使用的电池电压为1.5V，一般不会将被测管反向击穿，使测得的电阻值比较大。而用“R×10

k”挡测量时，万用表内部电池的电压一般都在9

V以上，当被测管为稳压管，且稳压值低于电池电压值时，即被反向击穿，使测得的电阻值大为减小。但如果被测管是一般整流或检波二极管时，则无论用“R×1

k”挡测量还是用“R×10

k”挡测量，所得阻值将不会相差很悬殊。注意，当被测稳压管的稳压值高于万用表“R×10

k”挡的电压值时，用这种方法是无法进行区分和鉴别的。实用资料

1N系列硅整流二极管和2CW系列稳压管的主要参数1．1N系列硅整流二极管是近年来被广泛使用的电子元件，其参数如表4.5所示。参数型号最高反向工作电压VRM（V）额定整流电流IF（A）最大正向压降VFM（V）最高结温

TJM（℃）封装形式国内对照型号1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N4007501002004006008001

0001.0≤1.0175DO-412CZ11～2CZ11J2CZ55B～M1N53911N5392501001.5≤1.0175DO-152CZ86B～M表4.51N系列硅整流二极管的主要参数项目小结1．二极管最常用的主要技术指标有两个：最大正向额定电流和反向耐压。2．检测二极管最常用的方法是用万用表测量PN结的正反向电阻，根据测量结果可以判断二极管的好坏。课后练习1．二极管有何用途？2．二极管主要有哪些性能参数？3．如何用万用表来判断二极管的好坏和极性？

项目5半导体三极管的检测与识别

项目要求:

通过对一个功率放大器的实际解剖，要求学生会识别半导体三极管（以下称三极管）的种类，熟悉各种三极管的名称，了解不同类型的三极管的作用，掌握用万用表检测三极管的方法。

知识要求:

（1）掌握三极管的种类、作用与标识方法。（2）掌握各种三极管的主要参数。能力要求

:

（1）能用目视法判断、识别常见三极管的种类，能正确说出各种三极管的名称。（2）对三极管上标识的型号能正确识读，了解该三极管的作用和用途。（3）会用万用表对各种三极管进行正确测量，并对其质量做出评价。学习方法:该项目通过对一个功率放大器进行现场拆卸，对电路板上各种三极管进行认识；通过对各种类型的新三极管进行认识，进而学习各种三极管指标的标注方法；使用万用表对各种三极管进行在线测量和离线测量，达到能判别三极管质量好坏的目的。特别是需要准备一些已经确认损坏的三极管，对这些已经损坏的三极管进行外观识别和指标测量。项目实施方法与步骤【项目实施目标】（1）熟悉各种三极管的类型和形状。（2）熟悉各种三极管的规格和用途。（3）掌握用万用表检测三极管的方法。【项目实施器材】（1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台。（2）各种类型、不同规格的新三极管若干。（3）各种类型、不同规格的已经损坏的三极管若干（可到电子产品维修部寻找）。（4）每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只。。【项目实施步骤】（（1）拆卸功率放大器外壳，观看其内部结构，认识各种类型的三极管，识读三极管上的各种数字和其他标志。（2）用万用表对电路板上的三极管进行在线检测。（3）用万用表对与电路板上型号和规格相同的新三极管进行离线检测，并分析比较在线检测与离线检测的结果。（4）完成在项目实训报告中要求的操作，将操作结果填入相应的表格中。

图5.1常用三极管的外型和封装形式项目相关知识

半导体器件是近60年来发展起来的新型电子器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长、工作可靠等一系列优点，应用十分广泛。常用三极管的外型和封装形式如图5.1所示。知识1国产三极管型号命名法

国产三极管型号由5部分组成，如表5.5所示第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料和类性用字母表示器件的用途用数字表示序号用字母表示规格符号意义符号意义符号意义意义意义APNP型，锗K开关管反映了极限参数、直流参数和交流参数的差别反映承受反向击穿电压的程度，其规格号为A、B、C、D…其中ABNPN型，锗X低频小功率管CPNP型，硅G高频小功率管3三极管DNPN型，硅D低频大功率管第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料和类性用字母表示器件的用途用数字表示序号用字母表示规格符号意义符号意义符号意义意义意义E化合材料A高频大功率管承受的反向击穿电压最低，B次之……T半导体闸流管Y体效应器件B雪崩管J阶跃恢复管CS场效应器件BT半导体特殊器件FH复合管PINPIN管GJ激光管知识2三极管的类型与检测方法

1．三极管的类型三极管的类型按材料可分为硅平面管和锗合金管；按结构可分为NPN型与PNP型；按工作频率可分为低频管和高频管；按用途可分为电压放大管、功率管、开关管等。有些三极管的壳顶上标有色点，作为值的色点标志，为选用三极管带来了很大的方便。其分挡标志如下：0～15～25～40～55～80～120～180～270～400～600

棕

红橙黄

绿蓝紫灰白黑2．用指针式万用表检测三极管的方法

常用的小功率三极管有金属外壳封装和塑料封装两种，可直接观测出3个电极e、b、c。要判断管型和管子的好坏，一般可用万用表的“R×100”挡和“R×1

k”挡来进行判别。（1）三极管的基极和管型的判断将黑表笔任接一极，红表笔分别依次接另外两极。若在两次测量中表针均偏转很大（说明管子的PN结已通，电阻较小），则黑笔接的电极为b极，同时该管为NPN型；反之，将表笔对调（红表笔任接一极），重复以上操作，则也可确定管子的b极，其管型为PNP型。（2）三极管的质量好坏的判断若在以上操作中无一电极满足上述现象，则说明管子已坏。也可用万用表的hFE挡来进行判别。当管型确定后，将三极管插入“NPN”或“PNP”插孔，将万用表置于“hEF”挡，若hEF（

）值不正常（如为零或大于300），则说明管子已坏。3．功率三极管的散热问题功率三极管在工作时，除了向负载提供功率外，本身也要消耗一部分功率来产生热量。因为功率三极管在正常工作时，其集电结是反偏的，因此，管子的耗散功率主要是集中在集电结上，这就使集电结的结温迅速升高，而引起整个管子的温度升高，严重时会使管子烧毁。要保证管子的安全，必须将管子的热量散发出去。散热条件越好则对应于相同结温所允许的管耗就越大，输出功率也就越大。为了减小热阻，改善散热条件，一般大功率三极管都必须加装散热片。表5.6列出了两种大功率三极管的在达到额定功率所要求的散热片的尺寸，还给出了没有加散热片时的输出功率情况。

两种大功率三极管所需要的散热片尺寸（铝材

）型号额定功率不加散热片时的输出功率达到几种典型功率所要求的散热片尺寸（长×宽×高）3AD610

W1

W5

W50×50×310

W140×130×33AD3020

W2

W15

W175×175×320

W220×220×3表5.6

技能与技巧

指针式万用表的使用技巧技巧1：“舍近求远”转动万用表的拨盘时，一定要顺时针旋转，比如原来的挡位是“R×100”，想要扭转到“R×1

k”挡，就要旋转一大圈才行，这样能有效地保护万用表的多刀多掷开关，使之不损坏。技巧2：“偷工减料”测量电路的通断或者是测量二极管和三极管的PN结电阻时，不必做欧姆挡的校准工作。技巧3：“避低就高”用万用表测量线路的通断或者是一般的检查二极管的正反向电阻时，尽量不使用“R×1”和“R×10”低挡位，而应尽量使用“R×1

k”挡，以免增加电池电量的消耗。技巧4：“联合作战”用万用表测量发光二极管时，若表内没有9

V电池而只能用“R×1

k”挡进行测量时，就不能测量出发光二极管的正反向电阻值，也看不出发光二极管能否发光。因为此时表内的电池只有1.5

V，而发光二极管的PN结导通压降在1.7～2.4

V，所以不能将发光二极管的PN结导通，就显示不出正确的阻值来。即使表内有9

V电池，可以使用“R×10

k”挡进行测量，也只能使发光二极管微弱发光，看不出它发光亮度的大小。可以采用两块指针式万用表，将其串联起来联合作战。将两块表的挡位保持一致，将甲表的红表笔插入乙表的黑笔插孔中，用甲表的黑笔和乙表的红表笔来测量发光二极管。此时若采用“R×1

k”挡，则能明显看出发光二极管正反向电阻的差别。若采用“R×10”挡，则在发光二极管正向导通时，可使发光二极管发出亮光，能判别出它发光是否正常。技巧5：“孤身迎敌”在测量交流380

V或更高的直流电压时，要用一只手握住一只表笔进行测量，以免造成意外触电事故。可以将另一只表笔接在待测量端的一个端上，不要用手固定，再用一只手握住另一只表笔对待测量端进行测量。实用资料韩国三星公司的90系列和8050、8550三极管的参数近些年来由国外引进了一些型号的三极管，在电子产品上的用量很大，国内厂家也生产出相应的产品，其型号规定与我国的标准不同，其参数也很难查找，这里给出在电子产品上常用的韩国三星公司的产品，它们是以4位数来命名的，如9011、9018等。还有常用的中功率三极管，如8050和8550。这些三极管的参数，如表5.7所示。9011一般用于高频放大，9012和9013一般用于小功率放大，9014和9015一般用于低频放大，而9016和9018一般用于超高频放大。9013、9012、9011的工作频率可达150

MHz，9014和9015的工作频率只有80

MHz，而9016和9018的工作频率可达500

MHz。项目小结课后练习1．三极管最常用的主要技术指标有3个：值、集电极最大电流和集电结反向耐压。2．检测三极管最常用的方法是用万用表测量集电结和发射结的正、反向电阻，根据测量结果可以判断三极管的管型和极性，也可以定性判断三极管的电流放大倍数。1．三极管有何应用？2．三极管主要有哪些性能参数？3．如何用万用表来判断三极管的好坏和极性？

项目6场效应管的检测与识别

项目要求:

通过对一个带有场效应管的功率放大器的实际解剖，要求学生会识别场效应管的种类，熟悉场效应管的名称，了解不同类型的场效应管的作用，掌握用万用表检测场效应管的方法。

知识要求:（1）掌握场效应管的种类、作用与标识方法。（2）掌握场效应管的主要参数

能力要求

:

（1）能用目视法判断、识别常见场效应管的种类，能正确说出各种场效应管的名称。（2）对场效应管上标识的型号能正确识读，了解该场效应管的作用和用途。（3）会用万用表对各种场效应管进行正确测量，并对其质量做出评价。学习方法:

该项目通过对一个功率放大器进行现场拆卸，对电路板上各种场效应管进行认识；通过对各种类型的新场效应管进行认识，进而学习各种场效应管指标的标注方法；使用万用表对各种场效应管进行在线测量和离线测量，达到能判别场效应管质量好坏的目的。特别是需要准备一些已经确认损坏的场效应管，对这些已经损坏的场效应管进行外观识别和指标测量。项目实施方法与步骤【项目实施目标】（1）熟悉各种场效应管的类型和用途。（2）熟悉各种场效应管的形状和规格。（3）掌握用万用表检测场效应管的方法。【项目实施器材】（1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台。（2）各种类型、不同规格的新场效应管若干。（3）各种类型、不同规格的已经损坏的场效应管若干（可到电子产品维修部寻找）。（4）每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只。【项目实施步骤】（1）拆卸功率放大器外壳，观看其内部结构，认识各种类型的场效应管，识读场效应管上的各种数字和其他标志。（2）用万用表对电路板上的场效应管进行在线检测。（3）用万用表对与电路板上相同的新场效应管进行离线检测，并分析比较在线检测与离线检测的结果。（4）完成在项目实训报告中要求的操作，将操作结果填入相应的表格中。项目相关知识

场效应管（FET）属于电压控制型半导体器件。其特点是输入电阻很高（107～1015

）、噪声小、功耗低、无二次击穿现象，受温度和辐射影响小，特别适用于要求高灵敏度和低噪声的电路。场效应管和三极管一样都能实现信号的控制和放大，但由于它们的构造和工作原理截然不同，所以二者的差别很大。在某些特殊应用方面，场效应管优于三极管，是三极管所无法替代的。1．场效应管的类型场效应管分为结型（JFET）和绝缘栅型（MOSFET）。结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种；绝缘栅型场效应管除有N沟道和P沟道之分外，还有增强型与耗尽型之分。场效应管和三极管二者的比较情况如表6.3所示。知识1场效应管的类型

器件

项目场效应管三极管导电机构只用多子既用多子，又用少子导电方式电场漂移载流子浓度扩散及电场漂移控制方式电压控制电流控制类型P沟道，N沟道PNP、NPN放大参数Gm=1～6

msβ=50～100或更大输入电阻107～1015

102～104

抗辐射能力在宇宙射线辐射下，仍能正常工作差噪声小较大热稳定性好差制造与识别简单，成本低，便于集成化较复杂2．场效应管的特点（1）场效应管是单极性晶体管场效应管靠多子导电，管中运动的只是一种极性的载流子；三极管既利用多子，又利用少子。由于多子浓度不易受外因的影响，因此在环境变化较强烈的场合，采用场效应管比较合适。（2）场效应管的输入阻抗特别高场效应管适用于高输入电阻的场合。场效应管的噪声系数小，适用于低噪声放大器的前置级。3．场效应管的主要参数

场效应管的直流参数主要有夹断电压UGS(Off)、开启电压UGS(th)和饱和漏极电流IDSS。场效应管的交流参数主要有低频跨导gm、极间电容等；极限参数包括最大耗散功率PDM、漏源击穿电压U(BR)DS和栅源击穿电压U(BR)GS等。4．场效应管的选择和使用（1）选择场效应管要适应电路的要求当信号源内阻高，希望得到好的放大作用和较低的噪声系数时；当信号为超高频和要求低噪声时；当信号为弱信号且要求低电流运行时；当要求作为双向导电的开关等场合，都可以优先选用场效应管。（2）使用场效应管注意事项结型场效应管的栅源电压不能反接，但可以在开路状态下保存。MOS场效应管在不使用时，必须将各极引线短路。焊接时，应将电烙铁外壳接地，以防止由于烙铁带电而损坏管子。不允许在电源接通的情况下拆装场效应管。结型场效应管可用万用表定性检查管子的质量，而绝缘栅型场效应管则不能用万用表检查，必须用测试仪，测试仪需有良好的接地装置，以防止绝缘栅击穿。在输入电阻较高的场合使用时应采取防潮措施，以免输入电阻降低。陶瓷封装的“芝麻管”具有光敏特性，应注意使用。知识2场效应管的检测

下面以结型场效应管（JFET）为例说明有关检测方法。1．电极的判别根据PN结的正、反向电阻值不同的现象可以很方便地判别出结型场效应管的G、D、S极。方法一：将万用表置于“R×1

k”挡，任选两电极，分别测出它们之间的正、反向电阻。若正、反向的电阻相等（约几千欧），则该两极为漏极D和源极S（结型场效应管的D、S极可互换）余下的则为栅极G。方法二：用万用表的黑笔任接一个电极，另一表笔依次接触其余两个电极，测其阻值。若两次测得的阻值近似相等，则该黑笔接的为栅极G，余下的两个为D极和S极。2．放大倍数的测量将万用表置于“R×1

k”挡或“R×100”挡，两只表笔分别接触D极和S极，用手靠近或接触G极，此时表针右摆，且摆动幅度越大，放大倍数越大。对MOS管来说，为防止栅极击穿，一般测量前先在其G—S极间接一只几兆欧的大电阻，然后按上述方法测量。3．判别JEET的好坏检查两个PN结的单向导电性，PN结正常，管子是好的，否则为坏的。测漏、源间的电阻RDS，应约为几千欧；若RDS→0或RDS→∞，则管子已损坏。测RDS时，用手靠近栅极G，表针应有明显摆动，摆幅越大，管子的性能越好。项目小结课后练习1．场效应管有何应用？场效应管主要有哪些性能参数？2．如何用万用表来判断场效应管的好坏和极性？3．能否用万用表来测量MOS场效应管的好坏和极性？1．场效应管最常用的主要技术指标有夹断电压UGS(Off)、开启电压UGS(th)和饱和漏极电流IDSS、低频跨导gm、极间电容、最大耗散功率PDM、漏源击穿电压U(BR)DS和栅源击穿电压U(BR)GS等。2．检测场效应管最常用的方法是用万用表测量PN结的正反向电阻，根据测量结果可以判断场效应管的好坏。

项目7集成电路的检测与识别

项目要求:

通过对一个功率放大器的实际解剖，要求学生会识别集成电路的种类，熟悉常见集成电路的名称，了解不同类型集成电路的作用，掌握常用集成电路的检测方法。

知识要求:

（1）掌握集成电路的种类、作用与标识方法。（2）掌握各种集成电路的主要参数。（3）掌握音乐集成电路的种类、作用与标识方法

能力要求

:

（1）能用目视法判断、识别常见集成电路的种类，能正确说出各种集成电路的名称。（2）对集成电路上标识的型号能正确识读，了解该集成电路的作用和用途。（3）能用目视法判断识别音乐集成电路的种类，能正确使用音乐集成电路。（4）会用万用表对集成电路进行正确测量，并对其质量做出评价。学习方法:

该项目通过对一个功率放大器进行现场拆卸，对电路板上的集成电路进行认识；通过对各种类型的新集成电路进行认识，进而学习集成电路指标的标注方法；使用万用表对集成电路进行在线测量和离线测量，达到能判别集成电路质量好坏的目的。特别是需要准备一些已经确认损坏的集成电路，对这些已经损坏的集成电路进行外观识别和指标测量。项目实施方法与步骤【项目实施目标】（1）熟悉各种集成电路的类型和用途。（2）熟悉各种集成电路的封装形状和规格。（3）掌握用万用表检测集成电路的方法。【项目实施器材】（1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台。（2）各种类型、不同规格的新集成电路若干。（3）各种类型、不同规格的已经损坏的集成电路若干（可到电子产品维修部寻找）。（4）每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只。【项目实施步骤】（1）拆卸功率放大器外壳，观查其内部结构，认识各种类型的集成电路，识读集成电路上的各种数字和其他标志。（2）用万用表对电路板电路上的集成电路进行在线检测。（3）用万用表对与电路板上相同的新集成电路进行离线检测，并分析比较在线检测与离线检测的结果。（4）完成在项目实训报告中要求的操作，将操作结果填入相应的表格中。项目相关知识集成电路是近40年来发展起来的高科技产品，其发展速度异常迅猛，从小规模集成电路（含有几十个晶体管）发展到今天的超大规模集成电路（含有几千万个晶体管或近千万个门电路）。集成电路的体积小、耗电低、稳定性好，从某种意义上讲，集成电路是衡量一个电子产品是否先进的主要标志

知识1集成电路的类型和封装

常见集成电路的外形和封装形式如图7.1所示。集成电路按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类；按其制作与识别可分为半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路、混合集成电路等；按其集成度可分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI），它表示了在一个硅基片上所制造的元器件的数目。集成电路的封装形式有晶体管式封装、扁平封装和直插式封装。集成电路的管脚排列次序有一定的规律，一般是从外壳顶部向下看，从左下角按逆时针方向读数，其中第一脚附近一般有参考标志，如凹槽、色点等。图7.1常见集成电路的外形和封装形式）

知识2常用模拟集成电路

1．模拟集成电路的分类模拟集成电路按用途可分为运算放大器、直流稳压器、功率放大器、电压比较器等。模拟集成电路与数字集成电路的差别不但在信号的处理方式上，而且在电源电压上的差别更大。模拟集成电路的电源电压根据型号的不同可以不相同而且数值较高，视具体用途而定。2．集成运算放大器自从1964年美国仙童公司制造出第一个单片集成运算放大器

A702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用，目前它已成为线性集成电路中品种和数量最多的一类。国标统一命名法规定，集成运算放大器各个品种的型号由字母和阿拉伯数字两部分组成。字母在首部，统一采用CF两个字母，C表示国标，F表示线性放大器，其后的数字表示集成运算放大器的类型。3．集成直流稳压器直流稳压电源是电子设备中不可缺少的单元，集成稳压器是构成直流稳压电源的核心，它体积小、精度高、使用方便，因而被广泛应用。（1）三端式集成稳压器

将许多调整电压的元器件集成在体积很小的半导体芯片上即成为集成稳压器，使用时只要外接很少的元件即可构成高性能的稳压电路。由于集成稳压器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用灵活、价格低廉等优点，在实际工程中得到了广泛应用。集成稳压器的种类很多，以三端式集成稳压器的应用最为普遍。常用的三端固定输出式集成稳压器有输出为正电压的W7800系列和输出为负电压的W7900系列。图7.2所示为W7800系列的外形、电路符号及基本接法。W7800系列三端稳压块的输出电压有5

V、6

V、9

V、12

V、15

V、18

V和24

V共7个档次。型号（也记为W78××）的后两位数字表示其输出电压的稳压值，如型号为W7805和W7812的集成块，其输出电压分别为5

V和12

V。W7900系列的稳压块其输出电压的档次值与W7800系列相同，但其管脚编号与W7800系列不同。三端稳压块的输出电流按照型号的不同，有1.5

A、0.5

A、0.1

A3种。图7.2W7800系列集成稳压器（2）三端固定输出稳压集成电路的应用电路图7.2（c）所示为三端集成稳压器使用时的基本电路接法。外接电容器C1用以抵消因输入端线路较长而产生的电感效应，可防止电路自激振荡。外接电容器C0可消除因负载电流跃变而引起输出电压的较大波动。图中ūl为整流滤波后的直流电压，ūo为稳压后的输出电压。图7.3（a）所示为用W7815和W7915组成的双极性稳压电源输出电路，可同时向负载提供+15

V和-15

V的直流电压。图7.3（b）所示为三端稳压器外接一个集成运算放大器所组成的反相器，可将单极性电压变为双极性输出电压。图7.3双极性正、负电压输出电路在实际中，有时需要电源提供稳定的电流，这可以用恒流源电路来实现，电路如图7.4所示。在电路中，由于W7805输出的稳定电压为5

V，则流过R的电流IR是稳定的，而稳压器的公共端静态电流IW（6mA）也是稳定的，故负载RL上得到的电流I0是恒定的。目前，已经有将大功率晶体管和集成电路与识别结合在一起的大电流三端可调式稳压块，如LM396的最大输出电流可达10

A，输出电压从1.2～15

V连续可调。该系列产品具有输出电流较大和过热保护、短路限流等功能。（4）三端可调输出式集成稳压器系列三端可调输出式集成稳压器有输出为正电压的W117、W217、W317系列和输出为负电压的W137、W237、W337系列。W117的外形及电路符号知识3常用数字集成电路

数字集成电路按结构的不同可分为双极型和单极型电路。其中双极型电路有DTL、TTL、ECL、HTL等多种形式；单极型电路有JFET、NMOS、PMOS、CMOS4种形式。国产半导体集成电路的型号一般由5部分组成，各部分的符号及含义如表7.4所示。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分中国制造器件类型器件系列品种工作温度范围封装CT:TTLTTL电路分为:C:0℃～70℃⑤D：多层陶瓷双列直插H:HTL54/74×××①G:−25℃～70℃F：多层陶瓷扁平E:ECL54/74H×××②L:−25℃～85℃B：塑料扁平C:CMOS54/74L×××③E:−40℃～85℃H：黑瓷扁平M:存储器54/74S×××R:−55℃～85℃J：黑瓷双列直插

:微型机电路54/74LS×××④M:−55℃～125℃⑥P：塑料双列直插F:线性放大器54/74AS×××S：塑料单列直插W:稳压器54/74ALS×××T：金属圆壳D:音响电视电路54/74F×××K：金属菱形B:非线性电路CMOS电路为：C：陶瓷芯片载体J:接口电路4000系列E：塑料芯片载体AD:A/D转换器54/74HC×××G:网络针棚阵列封装DA:D/A转换器54/74HCT×××…SC:通信专用电路SOIC:小引线封装SS:敏感电路PCC:塑料芯片载体SW:钟表电路LCC：陶瓷芯片载体SJ:机电仪电路SF:复印机电路…①74表示国际通用74系列（民用）；54表示国际通用54系列（军用）。②H表示高速。③L表示低速。④LS表示低功耗。⑤C表示只出现在74系列。⑥M表示只出现在54系列。1．TTL集成电路在实际工程中，最常用的数字集成电路主要有TTL和CMOS两大系列。TTL集成电路是用双极型晶体管作为基本元件集成在一块硅片上制成的，其品种、产量最多，应用也最广泛。国产的TTL集成电路有T1000～T4000系列，T1000系列与国标CT54/74系列及国际SN54/74通用系列相同。54系列与74系列TTL集成电路的主要区别是在其工作环境的温度上。54系列的工作环境温度为：−55℃～+125℃；74系列的工作环境温度为：0℃～70℃。TTL集成电路的型号和逻辑功能没有直接联系，各种型号的TTL数字集成电路的功能可查阅数字集成电路手册。2．CMOS集成电路CMOS集成电路以单极型晶体管为基本元件制成，其发展迅速，主要是因为它具有功耗低、速度快、工作电源电压范围宽（如CC4000系列的工作电源电压为3～18

V）、抗干扰能力强、输入阻抗高、扇出能力强、温度稳定性好及成本低等优点，尤其是它的制造与识别非常简单，为大批量生产提供了方便。CMOS集成电路的型号和逻辑功能没有直接联系，但末2位数或3位数与TTL集成电路的末2位数或3位数相同者，其逻辑功能是一样的，只是电源和有些参数不同而已。各种型号的CMOS集成电路的功能可查阅数字集成电路手册。知识4集成电路的检测1．集成电路的基本检测方法集成电路的检测分为在线检测和脱机检测。在线检测是测量集成电路各脚的直流电压，与集成电路各脚直流电压的标准值相比较，以此来判断集成电路质量的好坏。脱机检测是测量集成电路各脚间的直流电阻，并与集成电路各脚间直流电阻的标准值相比较，从而判断集成电路的好坏。如果测得的数据与集成电路资料上的数据相符，则可判断该集成电路是好的。2．在线检测的技巧在线检查集成电路各引脚的直流电压时，为防止表笔在集成电路各引脚间滑动造成短路，可将万用表的黑表笔与直流电压的“地”端固定连接，方法是在“地”端焊接一段带有绝缘层的铜导线，将铜导线的裸露部分缠绕在黑表笔上，放在电路板的外边，防止与板上的其他地方连接。这样用一只手握住红表笔，找准欲测量集成电路的引脚接触好，另一只手可扶住电路板，保证测量时表笔不会滑动。3．在线测量集成电路各脚的直流电流的技巧测量电流需要将表笔串联在电路中，而集成电路引脚众多，焊接下来很不容易。用一个壁纸刀将集成电路的引脚与印制板的铜箔走线之间刻一个小口，将两个表笔搭在断口的两端，就可以方便地把万用表的直流电流挡串接在电路中。测量完该集成电路引脚的电流后，再用焊锡将断口连接起来即可。4．集成电路的替换检测集成电路的内部结构比较复杂，引脚数目也比较多，要直接测出集成电路的好坏如果没有专用设备是很难的，因此，当集成电路整机线路出现故障时，检测者往往用替换法来进行集成电路的检测。用同型号的集成块进行替换实验，是见效最快的一种检测方法。但是要注意，若因负载短路的原因，使大电流I流过集成电路造成的损坏。在没有排除负载短路故障情况下，用相同型号的集成块进行替换实验，其结果是造成集成块的又一次损坏，因此，替换实验的前提是必须保证负载不短路。

新器件与新产品片状集成电路片状集成电路具有引脚间距小、集成度高等优点，广泛用于彩电、笔记本电脑、移动电话、DVD等高新技术电子产品中。片状集成电路的封装有小型封装和矩形封装两种形式。小型封装有SOP和SOJ两种封装形式，这两种封装电路的引脚间距大多为1.27

mm、1.0

mm和0.76

mm。其中SOJ占用印制板的面积更小，应用较为广泛。矩形封装有QFP和PLCC两种封装形式，PLCC比QFP更节省电路板的面积，但其焊点的检测较为困难，维修时拆焊更困难。此外，还有“COB”封装，即通常所称的“软黑胶”封装。它是将IC芯片直接粘在印制电路板上，通过芯片的引脚实现与印制板的连接，最后用黑色的塑胶包封。项目小结1．集成电路按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类，各自应用在不同的电路领域。2．模拟集成电路主要有集成运算放大器、三端集成直流稳压器、集成功率放大器等。3．数字集成电路主要有TTL和CMOS两大系列。TTL集成电路的电源电压是5V，CMOS集成电路的电源电压范围比较宽，可为3～18

V。4．三端固定输出式集成稳压器有输出为正电压的78系列和输出为负电压的79系列。5．三端可调输出式集成稳压器有输出为正电压的W117、W217、W317系列和输出为负电压的W137、W237、W337系列。6．集成功率放大器分为小功率、中功率和大功率，近年来，比较流行的是“傻瓜”功率放大器模块。课后练习1．集成电路按功能可分为哪两大类？2．三端集成直流稳压器有哪些系列？3．集成功率放大器有哪些种类？各有哪些特点？4．TTL系列和CMOS系列数字集成电路的主要区别是什么？在一个数字电路系统中，可否同时运用这两种系列的集成电路？

项目14常用半导体传感器的检测与识别

项目要求:

通过对各种常用半导体传感器的实际识别和测量，要求学生会识别常用半导体传感器的种类，熟悉常见常用半导体传感器的名称，了解不同类型常用半导体传感器的作用，掌握常用半导体传感器的检测方法。

知识要求:

（1）掌握常见半导体传感器的种类和用途。（2）掌握半导体传感器的主要参数。（3）掌握半导体传感器的检测方法

能力要求

:

（1）能用目视法判断、识别常见半导体传感器的种类，能正确说出各种半导体传感器的名称。（2）对半导体传感器上标识的型号能正确识读，了解该半导体传感器作用和特点。（3）会用万用表对半导体传感器进行正确测量，并对其质量做出评价。学习方法:

该项目通过对各种常用半导体传感器进行识别，再使用万用表对常用半导体传感器进行测量，达到能判别常用半导体传感器质量好坏的目的。项目实施方法与步骤【项目实施目标】（1）熟悉各种半导体传感器的类型和用途。（2）熟悉各种半导体传感器的外形和规格。（3）掌握用万用表检测半导体传感器的方法。【项目实施器材】（1）电子产品：各种类型的常用半导体传感器若干。（2）每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只。【项目实施步骤】（1）识别各种类型的常用半导体传感器，观看其外部特征，识读常用半导体传感器上的各种标志。（2）用万用表对各种半导体传感器进行检测。（3）完成在项目实训报告中要求的操作，将操作结果填入相应的表格中。项目相关知识半导体传感器是一种新型半导体器件，它能够能实现电、光、温度、声、位移、压力等物理量之间的相互转换，并且易于实现集成化、多功能化，更适合于计算机的要求，所以被广泛应用于自动化检测系统中。由于实际的被测量大多数是非电量，因而传感器的主要工作就是将非电信号转换成电信号。半导体传感器的种类很多，常用的有光敏传感器、声敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、力敏传感器、气敏传感器等。知识1热敏传感器

热敏传感器是将温度信号转换成电量信号的一种器件。热敏器件广泛用于卫星、气象、深海探测、医疗卫生、节能和能源开发、工业自动控制等方面，实现测温和控温。在电子电路中常用作自动增益控制、过热和过载保护等。常用的热敏器件有：铂测温电阻、热电偶和热敏电阻等。1．铂测温电阻由于铂材料的物理化学性能极为稳定，耐氧化能力强，并且具有良好的与识别性。所以常把

0.05

mm左右的高纯度铂丝缠在绕线管或云母框架上，作为在−200℃～+500℃范围的温度测量器，即铂测温电阻。通常将该电阻组成电桥形式进行测量，铂测温电阻的缺点是价格较贵。2．热电偶热电偶是一种能将温度转换成电动势的传感器，它的工作原理是利用物体的热电效应。实验发现，不同的材料对电子的束缚能力不同，而且还受温度的影响，所以在材料里实际导电的电荷的浓度差别较大。由两种不同材料的导体组成一个闭合回路，于是得到了两个结合面，称为两个结点。当两个结点的温度不同时，回路中将产生电动势，这种现象称为热电效应。组成热电偶的导体称为“热电极”，热电偶所产生的电动势称为“热电动势”。在热电偶的两个结点中，置于温度为T的被测对象中的结点称为测量端，又称工作端或热端，而另一结点称为参考端，又称自由端或冷端。

热电偶是一种特殊的传感器，它工作时相当于一个电源，并且具有一定的带负载能力。当热电偶的两个结点有足够大的温差时，它甚至能驱动某些制造精密的电动部件。例如：在燃气热水器中，用常明火种一直加热热电偶，由它驱动一个电磁阀门，使其处于吸合状态，保持进气阀门开启，如果火种熄灭，则电磁阀门断开，使进气阀门关闭，从而完成了熄火保护功能。3．热敏电阻热敏电阻是一种半导体测温元件。它是利用测温元件的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度。热敏电阻按温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）。热敏电阻的外形有片状、杆状、垫圈状、管状等，如图14.1所示。图14.1部分热敏电阻的外形NTC热敏电阻主要由Mn、Co、Hi、Fe等金属的氧化物烧结而成。通过不同的材质组合，能得到不同的电阻值及不同的温度特性；PTC热敏电阻是在以BaTiO3和SrTiO3为主的成分中加入少量的Mn2O3构成的烧结体；CTR热敏电阻是用V、Ge、W、P等金属的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体。在家用电器中，应用最广泛的是PTC器件，用它作为控温元件或电热元件。PTC是一种正温度系数的热敏电阻，外形有方的和圆的多种，其尺寸也有多种，通常是在面积较大的两个相对的表面上镀有银层，作为供电的电极。PTC有着十分特殊的电阻温度特性：当温度低于居里点时，PTC近似为一个阻值较小的电阻，可以小到十几欧姆，但当温度高于居里点时，PTC的阻值随温度升高而急剧增大，增加量可达103～105倍，这时可以认为PTC已处于开路状态，如图14.2所示。“居里点”是一个特殊的温度值，由材料的配合比例和生产与识别决定。常见PTC产品的居里点从几十度到几百度都有，可以按照实际需要选用。图14.2PTC的温度特性知识2磁敏传感器、力敏传感器、气敏传感器和湿敏传感器1．磁敏传感器将磁场加于半导体固体器件上，就会产生磁电效应，它包括霍尔效应和磁阻效应。现在利用这些效应制成的固体半导体传感器和磁阻元件已经作为磁敏传感器使用。利用半导体传感器可进行磁场测量、大电流测量，可制成无触点开关和位移、转速、位置、速度等传感器。在汽车中用它来测量发动机的转速，可实现无接触测量。2．力敏传感器力敏器件是利用半导体材料的压阻效应而制成的一种半导体器件，它能将被测的各种力学量如压力、速度、流量等转换成电量。当半导体材料受到外力作用时，除产生形变外，晶体的内部结构也随之改变，使材料的电阻率发生变化，这就是半导体的压阻效应。利用这种效应实现力、位移和扭矩等量的电转换。力敏器件的应用十分广泛，在医学方面，用于测量人体的血压、脑压等；在交通运输方面可测载重、风速、风压等；在科学研究、工业自控、环境气象、建筑材料及工程等领域应用十分普及。3．气敏传感器半导体气敏元件是由非化学配比的金属氧化物半导体材料烧结而成的，遇到还原性气体或氧化性气体时，其阻值会发生变化，从而把气体信号（浓度或成分）转变为电信号，实现对可燃和有害气体的检测和报警。半导体气敏元件可以根据材料的不同，制成对某种气体有一定选择性的专用传感器，如MQ31型对一氧化碳气体有很高的灵敏度，Pb-MOS则对氢气特别敏感。为了使感应体的固相与被测气体的气相相互作用高度活性化，以提高响应速度和增大灵敏度，气敏传感器的感应体需要加热到300℃以上的高温使用。气敏传感器主要用于煤气、液化气、煤矿瓦斯气体的泄漏以及火灾的报警，对环境大气的监测，在石化、轻工、电子、电力、冶金等部门对可燃气体的检测、检漏报警。被检测的煤气等气体常常比空气轻，所以气敏传感器应安装在位置比较高的地方。4．湿敏传感器湿敏传感器是能将湿度信号转换成电信号的一种新型器件。在家电产品中，常使用湿敏器件进行湿度检测。湿敏器件主要由金属氧化物半导体制成，它有半导体陶瓷湿敏电阻、高分子薄膜式湿敏电容和聚合物磺酸锂离子交换型湿敏元件等几种。湿敏传感器的主要特点是响应速度快，当相对湿度变化10%RH时，在几秒钟内湿敏传感器就可以反映出来。典型的湿敏传感器是多孔陶瓷湿敏器件，它具有测量湿度范围大、响应迅速、工作稳定的特点，它的另一个优点是电阻率能在很大范围内随湿度的变化而变化，是目前应用比较广泛的一种湿度传感器。5．各种传感器的检测传感器的检测一般都需要使用专用仪器，并且要具备一定的条件，如温度的变化、湿度的变化、某种气体浓度的变化、磁场强度的变化等。在业余条件下，可以使用万用表来测量传感器的输入端和输出端的电阻值，作为一个最简单的判断。技能与技巧家用微波炉常见故障维修技巧

在电炊具中，微波炉的致热效率是最高的。近几年来，国产微波炉的价格大幅下降，更由于其使用方便，家庭普及率越来越高。随着微波炉数量的增加，微波炉的维修工作也逐渐增加。许多人对微波炉工作时产生的微波有恐惧感，对维修工作也感