《广电和通信设备调试工技术》课件-11半导体器件的识别与检测

半导体器件的

识别和检测

半导体器件是由导电性能介于导体与绝缘体之间的材料（主要是硅、锗等）制造而成，所以称为半导体或晶体。半导件器件是电子整机中的核心元件，它主要用于信号的产生、变换、传输与处理等，在电路中使用非常广泛。半导体器件的种类繁多，这里仅介绍最常用的半导体器件。1.半导体（晶体）二极管的识别与检测

1）晶体二极管的结构：半导体二极管由一个PN结、电极引线和外加密封管壳制成。常见二极管的外形如下图所示晶体二极管的一般电路符号如下图所示2）二极管的分类（1）二极管按结构可分为点接触型（用于高频、小电流）和面接触型（用于低频、大电流）。（2）二极管按材料可分为锗二极管（稳定性差、VF小）和硅二极管（稳定性好、VF较大）。（3）二极管按用途可分为普通二极管、整流二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管、稳压二极管、光电二极管等。3）二极管的主要技术参数

（1）最大正向电流IF：是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。若电流太大，会使PN结烧坏。

（2）最高反向工作电压URM：指正常工作时，二极管所能承受的反向电压的最大值。为了使用安全，一般最高反向工作电压约为击穿电压的一半。

（3）最高工作率fM：最高工作频率指晶体二极管能保持良好工作性能条件下的最高工作频率。

（4）反向饱和电流IS：反向电流是指二极管在末击穿时流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单向导电性能越好。二极管型号的命名是根据国家标准GB2470—81，国产半导体分立器件型号命名方法，半导体器件的型号由五个部分组成。各部分的意义及表示符号见表3-15。4）二极管的命名【例】：（1)P型锗材料普通二极管；（2)N型硅材料稳压二极管N型、锗材料

（1）方法：用指针式万用表R×100或R×1K挡测其正、反向电阻。

（2）判断：若二极管的正、反电阻相差越大，说明其单向导电性越好；若二极管正、反向电阻都很大，说明二极管内部开路；若二极管正、反电阻都很小，说明二极管内部短路。

（3）注意事项：不能用R×1挡（内阻小，电流太大）和R×10K挡（电压高）测试，否则有可能会在测试过程中损坏二极管。5）二极管管脚的检测VCOM0.748正向压降测量将数字万用表拨至二极管处，测量二极管的正向压降。用数字万用表检测二极管的正向压降2.晶体三极管的识别与检测1）晶体三极管的结构：晶体三极管又叫双极型三极管（因两种载流子参与导电而得名），简称三极管。晶体三极管的结构如下图所示。集电极c(C)基极b(B)发射极e(E)发射结集电结发射区集电区基区晶体三极管的分类方法有：按类型、按功率、按工作频率、按用途、按半导体材料等分类。2）晶体三极管的分类3）晶体三极管的型号与命名方法晶体三极管型号的命名及型号中各部分的意义、表示符号见表3-15所示。【例】：锗材料PNP型低频大功率三极管（1)3AD30C（2)3DG6C硅材料NPN型高频小功率三极管NPN型、硅材料高频小功率4）三极管的主要技术参数

（1）交流电流放大系数。用于表明晶体管放大能力，分共射极、共基极电流放大系数β和α。

（2）集电极最大允许电流ICM。指放大器的电流放大系数明显下降时的集电极电流。

（3）集―射极间反向击穿电压VBR（ceo）。指三极管基极开路时，集电极和发射极之间允许加的最高反向电压。

（4）集电极最大允许耗散功率PCM。指三极管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。此外还有表明热稳定性、频率特性等性能参数。

（1）三极管类型和基极b、发射极e和集电极c的判别。检测电路如下图。5）晶体三极管的检测

将指针式万用表置于R×100或R×1k挡；测量的电阻，判断基极b、类型NPN或PNP；用手指捏住基极b，测电阻判断c、e极。

（2）测量穿透电流ICEO

。测试电路如图所示，图(a)为测PNP型管的接法，图(b)为测NPN型管的接法。万用表电阻挡一般选用R×l00或R×lk挡，若e-c间的阻值越大，说明管子的ICEO越小；反之，所测阻值越小，说明被测管的ICEO越大。(a)测PNP型管(b)测NPN型管测量三极管ICEO

（3）测量放大能力β。测试步骤：万用表置于R×lk挡，先将红、黑表笔与电阻R按图3.24接好电路，万用表指针应向右偏转，若转角越大，被测管的β越大，若指针向右摆幅不大或不动，则表明管子的放大能力很差或已损坏。电阻R取70～100kΩ，也可用手捏住c、b（但c、b间不能短接）来代替电阻R。(a)测PNP型管(b)测NPN型管测量三极管β值简易方法场效应晶体管为单极（仅一种载流子导电）型晶体管简称场效应管，属于电压控制型半导体器件。

特点：场效应管具有输入阻抗极高，噪声低、动态范围大、功耗小、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、成本低和易于集成等优点。

应用：广泛用于各类电子电路、计算机相关设备、通信设备和仪器仪表等方面。

分类：常用的有结型和绝缘栅型（即MOS管）两种。结型分为N、P沟道耗尽型2种；MOS管分为N、P沟道增强型与耗尽型4种。3.场效应晶体管的识别与检测1）场效应管的结构结型场效应管的结构示意图MOS场效应管的结构示意图

2）场效应晶体管的主要技术参数有：夹断电压UP（结型）、开启电压UT（MOS管）、饱和漏极电流IDSS、直流输入电阻、跨导、噪声系数和最高工作频率等。（a）是N沟道结型场效应管（d）是Ｎ沟道增强型绝缘栅管（b）是P沟道结型场效应管（e）是P沟道耗尽型绝缘栅管（c）是P沟道增强型绝缘栅（f）是N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的电路符号如下图所示3）场效应晶体管的电路符号

4）场效应晶体管的检测方法

（1）结型管与MOS管的判断：将指针式万用表打在“R×k”挡或“R×100”挡，测G、S管脚间的阻值，若电阻都很大（或∞），则此管为MOS管；若电阻值呈PN结的正、反向阻值，此管为结型管。

（2）结型场效应管三个电极的判断：将万用表的黑表笔（或红表笔）任意接触一个电极，另一只表笔顺次去接触其余的两个电极，当两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接为栅极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，等于正向电阻，判断为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极G。

5）MOS场效应晶体管使用注意事项：

（1）MOS场效应管由于输人阻抗极高，容易遭静电击穿损坏，在运输、储藏中应将三个引出电极短路，要用金属屏蔽包装或用锡纸包装，以防止外来感应电势将栅极击穿，使用MOS管时应特别注意栅极的保护（任何时候不得悬空）。（2）为防止电烙铁漏电损坏管子，焊接时电烙铁必须良好接地或断开电源用余热焊接。（3）在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，待MOS器件焊接完成后再分开。（4）MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆下时顺序相反。

（5）为了预防场效应管栅极感应击穿，需将所有测试仪器、工作台、电烙铁等良好的接地；焊接时，先焊源极；在插入引脚之前，保持全部管脚处于短路状态，焊接完后才能去掉短路导线；取MOS管时，应确保人体接地；在未关断电源时，相对不可以把管插人电路或从电路中拔出。1）发光二极管(LED)发光二极管外形及电路符号4.特殊半导体器件的识别与检测发光二极管的检测方法与二极管的检测方法相同。能直接将电能转变为光能2）光电二极管光电二极管又叫光敏二极管，其管壳上有入射光窗口，将接收到的光线强度的变化转换成为电流的变化。（a）外形结构(b)电路符号光电二极管外形及电路符号

光电二极管的检测：光电二极管的正向电阻约为10k左右，用指针万用表1k挡测试。在光照时反向电阻为∞，有光照时，反向电阻随光照强度的增加而减少，说明此管是好的。若正反向电阻都是无穷大或为零，则表明管子是坏的。

光电三极管是利用光的照射来控制电流的器件，可等效为一个光电二极和一个三极管的相连，具有放大作用。3）光电三极管（a）外形结构(b)电路符号光电三极管外形及电路符号

光电三极管的检测：用万用表R×1K挡，黑表笔接C极，红表笔接E极，无光照射时，电阻为∞；有光照射时，阻值减少到几千欧或1KΩ以下。若将表笔对换，无论有无光照，阻值均为∞。光电耦合器是以光为媒介、用来传输电信号，实现“电→光→电”的转换，用于两部分电路的电气隔离。4）光电耦合器（a）外形结构(b)电路符号光耦合器外形及电路符号

光电耦合器的检测方法：可按光电二极管、光电三极管的检测方法进行检测。5）单结晶体管单结晶体管有一个PN结，有一个发射极（e）和两个基极（b1和b2），又称双基极二极管。该器件具有负阻特性，常用于振荡、定时等电路中。（a）单结晶体管的结构(b)等效电路（c）电路符号单结晶体管的结构、等效电路及电路符号【例】：型号为BT33E的单结晶体管，各项的意义为：6）晶闸管晶闸管又称可控硅（SGR），其特点是耐压高、容量大、效率高、寿命长、可实现无触点控制，可用小信号对大功率电源等进行控制和变换。晶闸管有单向、双向、可关断、快速、光控晶闸管等，应用最多的是单向、双向晶闸管。（a）单向晶闸管(b)双向晶闸管晶闸管的结构及电路符号晶闸管的结构、外形及电路符号如图所示。

单向晶闸管极性及好坏的检测：万用表打在R×10或R×100挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间电阻，直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑表笔对应G极，红表笔对应K极，余下为阳极A。保持接通法不动，用短线瞬间短接阳极A和控制极G，万用表指针应向右偏转，阻值为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已损坏。

单向晶闸管结构及特点：为P-N-P-N四层三个PN结半导体结构，共有阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）三个电极，如图3-29（a）所示。

原理：在G极加正向触发信号，晶闸管导通，一旦触发导通，即使触发信号停止作用，晶闸管仍然维持导通状态。要关断只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。

结构及特点：双向晶闸管是N-P-N-P-N型五层的半导体结构，等效于两个反向并联的单向晶闸管，如图3.29（b）所示。无论加正向或反向触发电压都能导通。一旦触发导通，即使触发信号停止作用，晶闸管仍然维持导通状态。

用途：主要用于交流调压、交流开关、可逆直流调速等。