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文檔簡介

1、電子技術課程設計器件識別及使用1.色點電容器的識別:    這類電容器上常見有七個色點黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白等十色。它們分別代表0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、十個數字。各色點的含義如下:順時針依次為第1、第2、第7個色點含義分別為。第一個色點表示特性;第二個、第三個色點表示電容的有效數字;第四個色點為倍乘率表示有效數字后面零的個數;常用黑、棕、紅、橙四色分別表示×1、×10、×100、×1OOpF;第五個色點表示誤差;常用黑、藍分別表示誤差為±20、±lO第六個色點表示工作電壓:常用紅、綠

2、分別表示耐壓為250V、500V;第七個色點表示電容的等級;特性與等級兩色點和電容量無關。    例某電容器依順時針方向依次為:紅、棕、綠、紅、藍、紅、橙,則其容量為15×100pF,誤差±10耐壓值為250V。2.揚聲器、話筒等:    揚聲器俗稱為喇叭,應該是大家熟悉不過的器件了,它是收音機、錄音機、音響設備中的重要元件。常見的揚聲器有動圈式、舌簧式、壓電式等好幾種,但最常用的是動圈式揚聲器(又稱電動式)。而動圈式揚聲器又分為內磁式和外磁式,因為外磁式便宜,通常外磁式用得多。當音頻電流通過音圈時,音圈產生隨音頻

3、電流而變化的磁場,在永久磁鐵的磁場中時而吸引時而排斥,帶動紙盆振動發出聲音。    揚聲器在電路圖中的符號很形象。音響用的揚聲器大多要求大功率、高保真。為完美再現聲響,揚聲器又被分為專用的低音、中音、高音,以各司其職。低音揚聲器的紙盆不再由單一的材料構成,出現了布邊、尼龍邊和橡皮邊等揚聲器,使紙盆更有彈性,低音更加豐富。號筒式揚聲器、球頂高音揚聲器使高音更加清晰。另外還有一種全頻揚聲器,它將高、低音揚聲器做在了一起。    揚聲器上一般都標有標稱功率和標稱阻抗值,例如025W8。一般認為揚聲器的口徑大,標稱功率也大。 在使用時,輸入功

4、率最好不要超過標稱功率太多,以防損壞。萬用表R1電阻檔測試揚聲器,若有咯咯聲發出說明基本上能用。測出的電阻值是直流電阻值,比標稱阻抗值要小,是正常現象。    還有一種壓電陶瓷片,也是一種發聲元件,它利用壓電效應工作,既可以作發聲元件又可以作接收聲音的元件。而且它很便宜,生日卡上的發聲元件就是它。壓電陶瓷片是在園形銅底板上涂覆了一層厚約1mm的壓電陶瓷,再在陶瓷表面沉積一層涂銀層,涂銀層和銅底板就是它的兩個電極。壓電陶瓷有一個奇妙的特性壓電效應:如將它彎曲,它的表面就會出現異種電荷,如反向彎曲,電荷的極性也會相反。奇妙的是如果在壓電陶瓷片的兩個電極上施加一定的電壓

5、,它就會發生彎曲,當電壓方向改變時,彎曲的方向也隨之改變。    利用壓電效應,有了一種聲電,電聲轉換的兩用器件,可以當話筒用:對壓電陶瓷片講話,使它受到聲波的振動而發生前后彎曲,當然人的眼睛分辨不出這種彎曲,在壓電陶瓷片的兩電極就會有音頻電壓輸出。相反地,把一定的音頻電壓加在壓電陶瓷片的兩極,由于音頻電壓的極性和大小不斷變化,壓電陶瓷片就會產生相應的彎曲運動,推動空氣形成聲音,這時候,它又成了喇叭。    壓電陶瓷片作為一種電子元件,在新買來的時候,是不帶引線的,需要自己焊接。一般采用多股軟線,先剝頭搪錫,焊接是要求速度快,焊點小,

6、否則容易損壞壓電陶瓷片嬌嫩的鍍銀層。    還有一種在BP機、小鬧鐘里廣泛應用的訊響器實質上也是電磁式的3.各種焊接材料詳述錫條、錫錠、錫線、錫粉、預制錠、錫球與柱、錫膏焊接材料    焊錫作為所有三種級別的連接:裸片(die、包裝(package和電路板裝配(board assembly的連接材料。另外,錫/鉛(tin/lead焊錫通常用于元件引腳和PCB的表面涂層。考慮到鉛(Pb在技術上已存在的作用與反作用,焊錫可以分類為含鉛或不含鉛。現在,已經在無鉛系統中找到可行的、代替錫/鉛材料的、元件和PCB的表面涂層材料。可是對連接材料,

7、對實際的無鉛系統的尋找仍然進行中。這里,總結一下錫/鉛焊接材料的基本知識,以及焊接點的性能因素,隨后簡要討論一下無鉛焊錫。    焊錫通常定義為液化溫度在400°C(750°F以下的可熔合金。裸片級的(特別是倒裝芯片錫球的基本合金含有高溫、高鉛含量,比如Sn5/Pb95或Sn10/Pb90。共晶或臨共晶合金,如Sn60/Pb40,Sn62/Pb36/Ag2和Sn63/Pb37,也成功使用。例如,載體CSP/BGA板層底面的錫球可以是高溫、高鉛或共晶、臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀材料。由于傳統板材料,如FR-4,的賴溫水平,用于附著元件和IC包裝的

8、板級焊錫局限于共晶,臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀焊錫。在某些情況,使用了錫/銀共晶和含有鉍(Bi或銦(In的低溫焊錫成分。    焊錫可以有各種物理形式使用,包括錫條、錫錠、錫線、錫粉、預制錠、錫球與柱、錫膏和熔化狀態。焊錫材料的固有特性可從三個方面考慮:物理、冶金和機械。 物理特性對今天的包裝和裝配特別重要的有五個物理特性: 冶金相化溫度(Metallurgical phase-transition temperature有實際的暗示,液相線溫度可看作相當于熔化溫度,固相線溫度相當于軟化溫度。對給定的化學成分,液相線與固相線之間的范圍叫做塑性或粘滯階段。選作連接材

9、料的焊錫合金必須適應于最惡劣條件下的最終使用溫度。因此,希望合金具有比所希望的最高使用溫度至少高兩倍的液相線。當使用溫度接近于液相線時,焊錫通常會變得機械上與冶金上“脆弱”。    焊錫連接的導電性(electrical conductivity描述了它們的電氣信號的傳送性能。從定義看,導電性是在電場的作用下充電離子(電子從一個位置向另一個位置的運動。電子導電性是指金屬的,離子導電性是指氧化物和非金屬的。焊錫的導電性主要是電子流產生的。電阻 與導電性相反 隨著溫度的上升而增加。這是由于電子的移動性減弱,它直接與溫度上升時電子運動的平均自由路線(mean-free-

10、path成比例。焊錫的電阻也可能受塑性變形的程度的影響(增加。    金屬的導熱性(thermal conductivity通常與導電性直接相關,因為電子主要是導電和導熱。(可是,對絕緣體,聲子的活動占主要。 焊錫的導熱性隨溫度的增加而減弱。 自從表面貼裝技術的開始,溫度膨脹系數(CTE, coefficient of thermal expansion問題是經常討論到的,它發生在SMT連接材料特性的溫度膨脹系數(CTE通常相差較大的時候。一個典型的裝配由FR-4板、焊錫和無引腳或有引腳的元件組成。它們各自的溫度膨脹系數(CTE為,16.0 × 10-6

11、/°C(FR-4; 23.0 × 10-6/°C(Sn63/Pb37; 16.5 × 10-6/°C(銅引腳; 和6.4 × 10-6/°C(氧化鋁Al2O3無引腳元件。在溫度的波動和電源的開關下,這些CTE的差別增加焊接點內的應力和應變,縮短使用壽命,導致早期失效。兩個主要的材料特性決定CTE的大小,晶體結構和熔點。當材料具有類似的晶格結構,它們的CTE與熔點是相反的聯系。 熔化的焊錫的表面張力(surface tension是一個關鍵參數,與可熔濕性和其后的可焊接性相關。由于在表面的斷裂的結合,作用在表面分子之間的吸引力

12、相對強度比焊錫內部的分子力要弱。因此材料的自由表面比其內部具有更高的能量。對熔濕焊盤的已熔化的焊錫來說,焊盤的表面必須具有比熔化的焊錫表面更高的能量。換句話說,已熔化金屬的表面能量越低(或金屬焊盤的表面能量越高,熔濕就更容易。 冶金特性在焊錫連接使用期間暴露的環境條件下,通常發生的冶金現象包括七個不同的改變。 塑性變形(plastic deformation。當焊錫受到外力,如機械或溫度應力時,它會發生不可逆變的塑性變形。通常是從焊錫晶體結合的一些平行平面開始,它可能在全部或局部(焊錫點內進行,看應力水平、應變率、溫度和材料特性而定。連續的或周期性的塑性變形最終導致焊點斷裂。 應變硬化(str

13、ain-hardening,是塑性變形的結果,通常在應力與應變的關系中觀察得到。 回復過程(recovery process是應變硬化的相反的現象,是軟化的現象,即,焊錫傾向于釋放儲存的應變能量。該過程是熱動力學過程,能量釋放過程開始時快速,其后過程則較慢。對焊接點失效敏感的物理特性傾向于恢復到其初始的值。僅管如此,這不會影響微結構內的可見的變化。 再結晶(recrystallization是經常在使用期間觀察到的焊接點內的另一個現象。它通常發生在相當較高的溫度下,涉及比回復過程更大的從應變材料內釋放的能量。在再結晶期間,也形成一套新的基本無應變的晶體結構,明顯包括晶核形成和生長過程。再結晶所

14、要求的溫度通常在材料絕對熔點的三分之一到二分之一。 溶液硬化(solution-hardening,或固體溶液合金化過程,造成應力增加。一個例子就是當通過添加銻(Sb來強化Sn/Pb成分。如圖一所示。 沉淀硬化(precipitaion-hardening包括來自有充分攪拌的微沉淀結構的強化效果。 焊錫的超塑性(superplasticity出現在低應力、高溫和低應變率相結合的條件下。     機械特性焊錫的三個基本的機械特性包括應力對應力特性、懦變阻抗和疲勞阻抗。雖然應力可通過張力、壓力或剪切力產生,大多數合金的剪切力比張力或壓力要弱。剪切強度是很重要的,因為大

15、多數焊接點在使用中經受剪切應力。 懦變是當溫度和應力(負荷都保持常數時的一種全面塑性變形。這個依靠時間的變形可能在絕對零度以上的任何溫度下發生。可是,懦變只是在“活躍”溫度才變得重要。疲勞是在交變應力下的合金失效。在循環負荷下合金所能忍受的應力比靜態負荷下小得多。因此,屈服強度,焊錫阻抗永久變形的靜態應力,經常與疲勞強度無關。通常疲勞斷裂開始于幾個微小的裂紋,在重復應力作用下增長,造成焊接點截面的承載能力下降。電子包裝與裝配應用中等焊錫一般經受低頻疲勞(疲勞壽命小于10,000周期和高應力。溫度機械疲勞是用來介定焊錫特性的另一個測試模式。材料受制于循環的溫度極限,即溫度疲勞測試模式。每個方法都

16、有其獨特的特性和優點,兩者都影響焊錫上的應變循環。性能與外部設計人們都認識到焊錫點的可靠性不僅依靠內在的特性,而且依靠設計、要裝配的元件與板、用以形成焊接點的過程和長期使用的環境。還有,焊接點表現的特性是有別于散裝的焊錫材料。因此,一些已建立的散裝焊錫與焊接點之間的機械及溫度特性可能不完全相同。主要地,這是由于電路板層表面對焊錫量的高比率,在固化期間造成大量異相晶核座,以及當焊錫點形成時元素或冶金成分的濃度變化。任何一種情況都可能導致反應缺乏均勻性的結構。隨著焊錫點厚度的減少,這種界面衰歇將更明顯。因此,焊接點的特性可能改變,失效機制可能與從散裝的焊錫得出的不一樣。元件與板的設計也會對焊錫點特

17、性有重要影響。例如,和焊盤有聯系的阻焊的設計(如限定的或非限定的阻焊,將影響焊錫點的性能以及失效機制。 對每一種元件包裝類型,觀察和介定各自的焊接點失效模式。例如,翅形QFP的焊接點裂紋經常從焊點圓角的腳跟部開始,第二條裂紋在腳趾區域;BGA的焊點失效通常在焊錫球與包裝的界面或焊錫球與板的界面發現。另一個重要因素是系統溫度管理。IC芯片的散熱要求在不斷增加。運行期間產生的熱量必須有效地從芯片帶出到包裝表面,然后到室溫。在出現由于過熱而引起的系統失效之前,IC的性能可能變得不穩定,和前面所說的溫度與導電性之間的關系一樣。元件的包裝與電路板的設計都會影響到散熱過程的效率。4.繼電器常識: 

18、;    繼電器是我們生活中常用的一種控制設備,通俗的意義上來說就是開關,在條件滿足的情況下關閉或者開啟。繼電器的開關特性在很多的控制系統尤其是離散的控制系統中得到廣泛的應用。從另一個角度來說,由于為某一個用途設計使用的電子電路,最終或多或少都需要和某一些機械設備相交互,所以繼電器也起到電子設備和機械設備的接口作用。     最常見的繼電器要數熱繼電器,通常使用的熱繼電器適用于交流50Hz、60Hz、額定電壓至660V、額定電流至80A的電路中,供交流電動機的過載保護用。它具有差動機構和溫度補償環節,可與特定的交流接觸器插接安裝。 &

19、#160;   時間繼電器也是很常用的一種繼電器,它的作用是作延時元件,通常它可在交流50Hz、60Hz、電壓至380V、直流至220V的控制電路中作延時元件,按預定的時間接通或分斷電路。可廣泛應用于電力拖動系統,自動程序控制系統及在各種生產工藝過程的自動控制系統中起時間控制作用。     在控制中常用的中間繼電器通常用作繼電控制,信號傳輸和隔離放大等用途。此外還有電流繼電器用來限制電流、電壓繼電器用來控制電壓、靜態電壓繼電器、相序電壓繼電器、相序電壓差繼電器、頻率繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、接地繼電器、電動機保護繼電器等等。正是有了這

20、些不同類型的繼電器,我們才有可能對不同的物理量作出控制,完成一個完整的控制系統。     除了傳統的繼電器之外,繼電器的技術還應用在其他的方面,比如說電機智能保護器是根據三相交流電動機的工作原理,分析導致電動機損壞的主要原因研制的,它是一種設計獨特,工作可靠的多功能保護器,在故障出現時,能及時切斷電源,便于實現電機的檢修與維護,該產品具有缺相保護,短路、過載保護功能,適用于各類交流電動機,開關柜,配電箱等電器設備的安全保護和限電控制,是各類電器設備設計安裝的優選配套產品。該技術安裝尺寸、接線方式、電流調整與同型號的雙金屬片式熱繼電器相同。是直接代替雙金屬片式熱繼電

21、器的更新換代的先進電子產品。而其真正的原理還是繼電器技術。     繼電器技術發展到現在,已經和計算機技術結合起來,產生了可編程控制器的技術。可編程控制器簡稱作PLC。它是將微電腦技術直接用于自動控制的先進裝置。它具有可靠性高,抗干擾性強,功能齊全,體積小,靈活可擴,軟件直接、簡單,維護方便,外形美觀等優點;以往繼電器控制的電梯有幾百個觸點控制電梯的運行。有一個觸點接觸不良,就會引起故障,維修也相當麻煩,而PLC控制器內部有幾百個固態繼電器,幾十個定時器/計數器,具備停電記憶功能,輸入輸出采用光電隔離,控制系統故障僅為繼電器控制方式的10%。正因為如此,國家有關部

22、門已明文規定從97年起新產電梯不得使用繼電器控制電梯,改用PLC微電腦控制電梯。5.電阻常識及色環電阻的識別(1)電阻常識:電阻,用符號R表示。其最基本的作用就是阻礙電流的流動。衡量電阻器的兩個最基本的參數是阻值和功率。阻值用來表示電阻器對電流阻礙作用的大小,用歐姆表示。除基本單位外,還有千歐和兆歐。功率用來表示電阻器所能承受的最大電流,用瓦特表示,有1/16W,1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W等多種,超過這一最大值,電阻器就會燒壞。根據電阻器的制作材料不同,有水泥電阻(制作成本低,功率大,熱噪聲大,阻值不夠精確,工作不穩定),碳膜電阻,金屬膜電阻(體積小,工作穩定,噪聲小,精度高)以

23、及金屬氧化膜電阻等等。根據其阻值是否可變可分為微調電阻,可調電阻(電位器等。 可變電阻熱敏電阻 光敏電阻固定電阻二、電阻的主要分類和特點按電阻的制作材料來分,可分為:金屬膜電阻、碳膜電阻、合成膜電阻等。按電阻的數值能否變化來分,可分為:固定電阻、可變電阻(電阻值變化范圍小、電位器(電阻值變化范圍大等。按電阻的用途來分,可分為:高頻電阻、高溫電阻、光敏電阻、熱敏電阻等。常用電阻的性能、特點如表所示。電阻名稱電阻的性能、特點炭膜電阻    穩定性高,噪聲小,應用廣泛。阻值范圍:1-10M金屬膜電阻    體積小,噪聲小

24、,穩定性高,溫度系數小,耐高溫,精度高,但脈沖負載穩定性差。阻值范圍:0.1-620M線繞電阻    體積小,噪聲小,穩定性高,溫度系數小,耐高溫,精度很高,功率大(可達500W)。但高頻性能差,體積大,成本高。阻值范圍:0.1-5M金屬氧化膜電阻    除具有金屬膜電阻的特點外,它比金屬膜電阻的抗氧化性和熱穩定性高,功率大(可達50KW),但阻值范圍小,主要用來補充金屬膜電阻的低阻部分。阻值范圍:1-200K合成實心電阻    機械強度高,過負載能力較強,可靠性高,體積小,但噪音大,分布參數(L,C)大

25、,對電壓和溫度的穩定性差。阻值范圍:4.7-22M合成炭膜電阻    電阻阻值變化范圍寬,價廉,但噪聲大,頻率特性差,電壓穩定性低,抗濕性差,主要用來制造高壓、高阻電阻。10106M線繞電位器    穩定性高,噪聲小,溫度系數小,耐高溫,精度很高,功率較大(可達25W)。但高頻性能差,阻值范圍小,耐磨性差,分辨率低,適用于高溫大功率電路及精密調節場合。阻值范圍:4.7100K合成炭膜電位器    穩定性高,噪聲小,分辨率高,阻值范圍寬,壽命長,體積小,但抗濕性能差,滑動噪聲大,功率小。該電位器為通用電位器

26、,廣泛用于一般電路中,阻值范圍:1004.7M(2)色環電阻的識別:1種類a 按制作材料可分為碳膜電阻金屬膜電阻線繞電阻和水泥電阻等。其中常用的為碳膜電阻而水泥電阻則常用于大功率電器中或用作負載。b 按功率大小可為1/8w以下1/8w1/4w1/2w1w2w等。c 按阻值表示法又可分為數字表示法及色環表示法。d 按阻值的精密度又可分為精密電阻(五環和普通電阻(四環。精密電阻通常在Z軸表中用“F”表 示。3電阻的單位及換算a 電阻的單位我們常用的電阻單位為千歐(K,兆歐(M電阻最基本的單位為歐姆(b 電阻的換算1M = 1000K     

27、60;  1 K= 10005電阻的作用阻流和分壓。6. 電阻的阻值辨認由于電阻阻值的表示法有數字表示法和色環表示法兩種因而電阻阻值的讀數也有兩種a 數字表示法此表示法常用于CHIP組件中。辨認時數字之前兩位為有效數字而第三位為倍率。例如334表示33×104=330 K 275表示27×105=2.7 Mb.色環表示法電阻色環轉換為阻值對照表色環電阻,是用個色環來表示阻值,前二環代表有效值,第三環代表乘上的次方數,用 個色環表示誤差。色環電阻一般是金屬膜電阻,為更好地表示精度,用個色環表示阻值,另一個色環表示誤差。下表是色環電阻的顏色-數值對照表:色環第一環第二

28、環第三環第四環(乘法)(誤差環)黑001棕1110+/- 1%紅22100+-2%橙331000黃4410000綠55100000+/- 0.5%蘭661000000+/- 0.2%紫7710000000+/- 0.1%灰88100000000白991000000000+5-20%金+-5%銀+-10%無色環+-20%6.二極管的選用常識晶體二極管的類型很多,僅普通二極管就有用于檢波的檢波二極管,用于整流的整流二極管,還有穩壓、開關二極管等;特殊用途的二極管有,發光二極管,磁敏二極管、光電二極管,激光二極管等。在選用各類型晶體二極管時,既要根據他們的用途、性能和主要參數,又要根據各種電路的不同

29、要求來選擇二極管。 1基本思路 首先要根據具體電路的要求選用不同類型、不同特性的二極管。 二極管的種類繁多,同一種類的二極管又有不同型號或不同系列。在電子電路中作檢波用,就要選用檢波二極管,并且要注意不同型號的管子的參數和特性差異。在電路中作整流用,就要選用整流二極管,并且要注意功率的大小,電路的工作頻率和工作電壓。在電路中作電子調諧用,可選用變容二極管和開關二極管。選用變容二極管要特別注意零偏壓結電容和電容變化范圍等參數,并且根據不同的頻率覆蓋范圍,選用不同特性的變容二極管出在電子調諧電路中選用開關管時,只要最高反向工作電壓高于電子調諧器的開關電壓,最大平均整流電流大于工作電流就可以;而對反

30、向恢復時間要求并不嚴格。電源穩壓等穩壓電路就要選用穩壓管,并注意穩壓值的選用。另外,在一些特殊電路中,我們還要選用發光二極管。光電二極管、磁敏二極管等等。我們在介紹各類型二極管的具體選用方法時再一一介紹。 第二,在選好二極管類型的基礎上,要選好二極管的各項主要技術參數,使這些電參數和特性符合電路要求,并且要注意不同用途的二極管對哪些參數要求更嚴格,這些都是我們選用二極管的依據。比如選用整流二極管時,要特別注意最大整流電流,2AP1型二極管的最大整流電流為16mA;2CP1A型管為500mA等。使用時通過二極管的電流不能超過這個數值。并且對整流二極管來說,反向電流越小,說明二極管的單向導電性能越

31、好。 在選用穩壓管時,除了要注意穩定電壓、最大工作電流等參數外,還要注意選用動態電阻較小的穩壓管,因動態電阻越小,穩壓管性能越好。例如,2CW53型穩壓管的動態電阻Rz50m;2CW55型管的Rz10m。在選用開關二極管時,開關時間很重要,這主要由反向恢復時間這個參數決定。選用時,要注意此參數的對比,選用更符合要求的開關二極管。比如2CK19型開關二極管的反向恢復時間小于5nS;CAK6型管的反向恢復時間為150nS。 在選用二極管的各項主要參數時,除了從有關的資料和晶體管手冊查出相應的參數值滿足電路要求后,還最好用萬用表及其他儀器復測一次,使選用的二極管參數符合要求,并留有一定的余量。 第三

32、,根據電路的要求和電子設備的尺寸,選好二極管的外形、尺寸大小和封裝形式。 二極管的外形、大小及封裝形式多種多樣,外形有圓形的、方形的、片狀的、小型的。超小型的、有大中型的;封裝形式有全塑封裝、金屬外殼封裝等。我們在選擇時,可根據性能要求和使用條件(包括整機的尺寸)選用符合條件的二極管。 在上述二極管的種類、型號、參數等均選好以后,再看一下二極管的外形是否完好無損,引出電極線有無折斷,管上標志的規格、型號、極性等是否清楚。最后還應用萬用表和其他方法來檢查一下二極管的性能好壞。用萬用表判別其好壞的方法如下: 利用二極管的單向導電特性,我們可以用萬用電表測其正反向電阻,來判斷它的好壞。測試的方法是將

33、指針式萬用電表置于R×100檔或R×1k檔,測二極管的電阻,然后將紅表筆和黑表筆倒換一下再測。若兩次測得的電阻一大一小,且大的那一次趨于無窮大,就可斷定這個二極管是良好的。同時還可以斷定二極兩端的正負。即當測得阻值較小時,黑表筆接的那一端即為二極管的正極。 兩次測量中可能發現如下幾種情況: 一次電阻接近于無窮大,而另一次電阻較小,則斷定二極管良好; 兩次測量,電阻都為無窮大,則斷定二極管內斷路; 兩次測量電阻都很小,則斷定二極管短路即被擊穿; 兩次測量電阻都一樣,則斷定二極管失去單向導電作用; 兩次測量電阻相差不太大,則斷定二極管的單向導電性差。 2.各種二極管的選用方法

34、(1)檢波二極管的選用 檢波二極管在電子電路中用來把調制在高頻電磁波上的低頻信號(如音頻信號)檢出來。一般高頻檢波電路選用鍺點接觸型檢波二極管。它的結電容小,反向電流小,工作頻率高。選用檢波二極管時,要選擇工作頻率滿足要求,結電容小,反向電流小的二極管均可,但主要考慮的是工作頻率。按頻率的要求選用,2AP1型2AP8型(包括2AP8A、2AP8B型)適用于150MHz以下;2AP9、2AP10型適用于100MHz以下;2AP31A型適用于400MHz以下;2AP32型適用于 2000MHz以下等。晶體管收音機的檢波電路可選用2AP9、2AP10型管,它的工作頻率可達100MHz、結電容小于1p

35、F,適合作小信號檢波。 檢波二極管有正負極性區分,一般在二極管的殼體上印有二極管符號,表示檢波二極管引線的正極和負極。標志不清的可以看二極管外形,端頭較小且有一圈凹痕的一端,裝有晶片、一是負極。也可以用指針式萬用表的R×1k檔測量檢波二極管的直流電阻。當歐姆表指示為數百歐時,是二極管的正向電阻,這時萬用表的黑表筆接觸的一端就是二極管的正極;如果測量的檢波二極管的電阻很大(在數百千歐以上),則是二極管的反向電阻,萬用表的黑表筆接觸的一端是二極管的負極。檢波二極管的正向電阻在200900較好;而它的反向電阻則是越大越好。 在收音機、錄音機的檢波電路中,可選用2AP9、2AP1O等型號的二

36、極管。自動音量控制電路中也可選用上述檢波二極管。當然在急需的條件下,損壞了一個PN結的高頻晶體三極管也可用作檢波二極管。 (2)穩壓二極管的選用 穩壓二極管是工作在反向擊穿狀態下的,使管子兩端電壓基本不變的一種特殊二極管。選用穩壓管時,要根據具體電子電路來考慮,簡單的并聯穩壓電源,輸出電壓就是穩壓管的穩定電壓。晶體管收音機的穩壓電源可選用2CW54型的穩壓管,其穩定電壓達6.5V即可。 穩壓管的穩壓值離散性很大,即使同一廠家同一型號產品其穩定電壓值也不完全一樣,這一點在選用時應加注意。對要求較高的電路選用前對穩壓值應進行檢測。 使用穩壓管時應注意,二極管的反向電流不能無限增大,否則會導致二極管

37、的過熱損壞。因此,穩壓管在電路中一般需串聯限流電阻。在選用穩壓管時,如需要穩壓值較大的管子,維修現場又沒有,可用幾只穩壓值低的管子串聯使用;當需要穩壓值較低的管子時而又買不到,可以用普通硅二極管正向導通代替穩壓管用。比如用兩只2CZ82A硅二極管串聯,可當作一個1.4V的穩壓管使用;但穩壓管一般不得并聯使用。 目前國產穩壓管還有三個電極的,如2DW7型穩壓管。這種穩壓管是將兩個穩壓二極管相互對稱地封裝在一起,使兩個穩壓管的溫度系數相互抵消,提高了管子的穩定性。這種三個電極的穩壓管的外形很像晶體三極管,選用的時候要加以區別。 在收錄機、彩色電視機的穩壓電路中,可以選用1N4370型、1N7461

38、N986型系列穩壓二極管。比如1N966型管(2CW8)的穩定電壓為16V,動態電阻為17,電壓溫度系數為0.09。1N975型(2CW71)穩定電壓力39V,動態電阻為80,反向測試電流為3.0mA,反向漏電流為5uA,功耗為500mw。 在電氣設備和其他無線電電子設備的穩壓電路中可選用硅穩壓二極管,如 2CW1002CW121系列型穩壓管。 (3)整流二極管的選用 在整流電路中,要選用整流二極管。選用前要先了解整流電路的輸入電壓、輸出電流。整流電路的形式及各項參數值等。然后根據電路的具體要求選用合適的整流二極管。在串聯型電源電路中可選用一般的整流二極管。只要有足夠大的整流電流和反向工作電壓

39、就可以選用。在低壓整流電路中,所選用的整流二極管的正向電壓應盡量小。在選用彩色電視機行掃描電路中整流二極管時,除了考慮最高反向電壓、最大整流電流、最大功耗等參數外,還要重點考慮二極管的開關時間,不能用普通整流二極管。一般可選用FR200、FR206以及FR300307系列整流管,它們的開關時間小于0.85uS。在電視機的穩壓電源中,一般為開關型穩壓電源,應選用反向恢復時間短的快速恢復整流二極管。可選用PFR150157系列,其反向恢復時間為0.85uS。在收音機、收錄機的電源部分用于整流的二極管,可選用硅塑封的普通整流二極管,比如2CE系列,1N4000系列,1N5200系列。1N4001型(

40、2CZ85B)整流二極管的額定正向整流電流為1A。 (4)變容二極管的選用 變容二極管是專門作為“壓控可變電容器”的特殊二極管,它有很寬的容量變化范圍,很高的Q值。變容二極管的導電特性與檢波二極管相似,但結構卻不同。變容二極管為獲得較大的結電容和較寬的可變范圍,多用面接觸型和臺面型結構。變容二極管適用于電視機的電子調諧電路;在調頻收音機的AFC電路中,作為壓控可變電容在振蕩回路中使用。 選用變容二極管時,要注意結電容和電容變化范圍。使用變容二極管時,要避免變容二極管的直流控制電壓與振蕩電路直流供電系統之間的相互影響;通常采用電感或大電阻來作兩者的隔離。另外,變容二極管的工作點要選擇合適,即直流

41、反偏壓要選適當。一般要選用相對容量變化大的反向偏壓小的變容二極管。 下面為幾種變容二極管的選用參考參數: 1S2268型管:反向電壓:25V 電容變化范圍:3.5pF6.0pF 品質因素Q值:200(50MHz) 2CC1型管:反向電壓:25V 電容變化范圍:3.6pF6.5pF Q值:250(50MHz) MV201型管:反向電壓:23V 電容變化范圍:9.0pF14pF Q值:160(50MHz)。 (5)開關二極管的選用 開關二極管是利用PN結的單向導電性,在電路中對電流進行控制,來實現對電路開和關的控制。開關二極管常用于開關電路、限幅電路、檢波電路等。開關二極管多以玻璃和陶瓷封裝,硅開

42、關二極管的開關時間比鍺開關管短,只有幾個nS。 在收錄機、電視機及其他電子設備的開關電路中(包括檢波電路),常選用2CK、2AK系列小功率開關二極管。2CK系列為硅平面開關二極管,(如2CK702CK71型)常用于高速開關電路;2AK系列為點接觸鍺開關二極管,常用于中速開關電路。新生產的整機配套用開關二極管也有用同外標準(同外型號)的開關二極管,比如 1N4148、1N4151、1N4152等。在彩色電視機的高速開關電路中,可選用這類開關二極管。在錄像機、彩色電視機的電子調諧器等開關電路中,可選用MA165、MA166、MA167型高速開關二極管。 (6)發光二極管的選用 發光二極管和普通二極

43、管一樣是由一個N結組成的,它具有單向導電的特性。可見發光二極管有砷化鋁(GaAs)、磷化鎵(GaP)和磷砷化鎵(GaAsP)發光二極管,因它們耗電低,可直接用集成電路或雙極型電路推動發光,可選用作為家用電器和其他電子設備的通斷指示或數指顯示。如果我們把發光二極管(GaPGaAsP)的管芯制成條狀,用7條形發光二極管組成七段式數碼管和符號管,可選用作為數字化儀表、計算機和其他電子設備的數字顯示。它具有體積小、工作電壓低,亮度高、壽命長、視角大的特點。比如BSR3161型發紅光的磷化鎵發光管的每段工作電壓只有2.5V,發光強度大于0.35mcd;BSR4103G型發光二極管發光強度大于1.5mcd

44、;BSR6103C型管的工作電壓2.5V,發光強度大于10mcd。 選用發光二極管時,可先用萬用表的R×1k檔(最好用通斷器串一個100電阻來測)測其正反向電阻和發光管發光情況。發光二極管的正向電阻一般應小于50-80;反向電阻應大于400k。在測正向電阻時,發光二極管本身應發光,如果測正、反向電阻時(兩次測試)發光二極管都不亮,說明該二極管已損壞,不能選用;如果測得正、反向電阻均為零,說明發光管內部擊穿短路;如果正、反向電阻均為無窮大,說明發光二極管內部開路、另外,還可用兩只同型號的萬用表,把兩表的一只紅表筆和一只黑表筆串聯起來使用(以提供較高的正向電壓),將萬用表均撥到R

45、5;10檔,測量發光管能否正常發光。 使用發光二極管時,第一,要注意判別正負極性。對全塑封的發光管電極引線較長的是正極,較短的是負極;對有金屬管座的發光管(上面罩一光學透鏡)。管側有一突起,靠近突起的是正極。第二,使用調整發光二極管工作點時,不要只注意其電壓值,主要使它的工作電流不能超過規定值。第三,大功率的砷化鎵發光二極管因工作電流較大。管子易發熱,使用時注意加散熱片。第四,發光二極管的管帽大多用透明樹脂封裝,使用時不要沾上污物,不要磨損劃傷。 紅外發光二極管可選用作光電控制電路的光源;另外還可把小功率的紅外發光管和硅光電二極管組裝在一起,制成光電開關器件,在自動控制電路中做隔離式開關用。

46、使用變色和三色發光二極管時,第一要注意管腳排列,并要串接限流電阻,確保發光管通過規定電流。第二,焊接時,要注意散熱,焊接時間不要過長。第三,注意保護管殼、管帽光潔,確保透光性好。第四,變色發光二極管的使用環境溫度在+85以下,溫度越低管子的發光亮度越高,在低溫時,發光性能非常好。第五,使用時,注意管腳的正、負極,如將管子接反了,發光管就不能發光。7. 三極管的封裝形式和管腳識別 (1)常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類,引腳的排列方式具有一定的規律,     底視圖位置放置,使三個引腳構成等腰三角形的頂點上,從左向右依次為e

47、0;b c;對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己,三個引腳朝下放置,則從左到右依次為e b c。     目前,內各種類型的晶體三極管有許多種,管腳的排列不盡相同,在使用中不確定管腳排列的三極管,必須進行測量確定各管腳正確的位置,或查找晶體管使用手冊,明確三極管的特性及相應的技術數和資料。(2)使用多用電表檢測三極管 三極管基極的判別:根據三極管的結構示意圖,我們知道三極管的基極是三極管中兩個PN結的公共極,因此,在判別三極管的基極時,只要找出兩個PN結的公共極,即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調至電阻擋的R&#

48、215;1k擋,先用紅表筆放在三極管的一只腳上,用黑表筆去碰三極管的另兩只腳,如果兩次全通,則紅表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到,則紅表筆換到三極管的另一個腳,再測兩次;如還沒找到,則紅表筆再換一下,再測兩次。如果還沒找到,則改用黑表筆放在三極管的一個腳上,用紅表筆去測兩次看是否全通,若一次沒成功再換。這樣最多沒量12次,總可以找到基極。 三極管類型的判別: 三極管只有兩種類型,即型和型。判別時只要知道基極是型材料還型材料即可。當用多用電表R×1k擋時,黑表筆代表電源正極,如果黑表筆接基極時導通,則說明三極管的基極為型材料,三極管即為型。如果紅表筆接基極導通,則說明三極管

49、基極為型材料,三極管即為型。(3)MOS場效應管 即金屬-氧化物-半導體型場效應管,英文縮寫為MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor),屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層,因此具有很高的輸入電阻(最高可達1015)。它也分N溝道管和P溝道管,符號如圖1所示。通常是將襯底(基板)與源極S接在一起。根據導電方式的不同,MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止狀態,加上正確的VGS后,多數載流子被吸引到柵極,從而“增強”了該區域的載流子,形成導電溝道。耗盡型則是

50、指,當VGS=0時即形成溝道,加上正確的VGS時,能使多數載流子流出溝道,因而“耗盡”了載流子,使管子轉向截止。 以N溝道為例,它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+,再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通,二者總保持等電位。圖1(a)符號中的前頭方向是從外向電,表示從P型材料(襯底)指身N型溝道。當漏接電源正極,源極接電源負極并使VGS=0時,溝道電流(即漏極電流)ID=0。隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在兩個擴散區之間就感應出帶負電的少數載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導通,形

51、成漏極電流ID。 attach22122/attach國產N溝道MOSFET的典型產品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均為單柵管),4DO1(雙柵管)。它們的管腳排列(底視圖)見圖2。 MOS場效應管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓(U=Q/C),將管子損壞。因此了廠時各管腳都絞合在一起,或裝在金屬箔內,使G極與S極呈等電位,防止積累靜電荷。管子不用時,全部引線也應短接。在測量時應格外小心,并采取相應的防靜電感措施。下面介紹檢測方法。1準備工作 測量之前,先把人體對地短路后,才能

52、摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通,使人體與大地保持等電位。再把管腳分開,然后拆掉導線。2判定電極 將萬用表撥于R×100檔,首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大,證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量,S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐,其中阻值較小的那一次,黑表筆接的為D極,紅表筆接的是S極。日本生產的3SK系列產品,S極與管殼接通,據此很容易確定S極。 3檢查放大能力(跨導) 將G極懸空,黑表筆接D極,紅表筆接S極,然后用手指觸摸G極,表針應有較大的偏轉。雙柵MOS場效應管有兩個柵極G1、G2。為區分之,可用手分別觸摸G1、G2極,其中表針向左側偏轉

53、幅度較大的為G2極。 目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管,平時就不需要把各管腳短路了。 (4)VMOS場效應管 VMOS場效應管(VMOSFET)簡稱VMOS管或功率場效應管,其全稱為V型槽MOS場效應管。它是繼MOSFET之后新發展起來的高效、功率開關器件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高(108W)、驅動電流小(左右0.1A左右),還具有耐壓高(最高可耐壓1200V)、工作電流大(1.5A100A)、輸出功率高(1250W)、跨導的線性好、開關速度快等優良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優點集于一身,因此在電壓放大器(電壓放大倍數可達數千倍)、功率放大器、開關電源

54、和逆變器中正獲得廣泛應用。眾所周知,傳統的MOS場效應管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上,其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同,從圖1上可以看出其兩大結構特點:第一,金屬柵極采用V型槽結構;第二,具有垂直導電性。由于漏極是從芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流動,而是自重摻雜N+區(源極S)出發,經過P溝道流入輕摻雜N-漂移區,最后垂直向下到達漏極D。電流方向如圖中箭頭所示,因為流通截面積增大,所以能通過大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層,因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應管。 attach22123/attachVMOS管的檢測方法attach22124/attach1判定柵極G 將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發現某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大,并且交換表筆后仍為無窮大,則證明此腳為G極,因為它和另外兩個管腳是絕緣的。 2判定源極S、漏極D 由圖1可見,在源-漏之間有一個PN結,因此根據PN結正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極。 3測量漏-源通態電阻RDS(on) 將G-S極短路,選擇萬用表的R×1檔,黑表筆接S極,紅表筆接D極,阻值應為幾歐至十幾歐。 由于測試

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