2)二極管的特性及參數(shù)
(1)單向?qū)щ娞匦浴6O管具有單向?qū)щ娞匦裕辉试S電流從正極流向負(fù)極,而不允許電流從負(fù)極流向正極。根據(jù)制作材料不同,分為鍺二極管和硅二極管,鍺二極管和硅二極管在正向?qū)〞r(shí)具有不同的正向管壓降。對(duì)于硅鍺二極管,當(dāng)所加正向電壓大于正向管壓降時(shí),二極管導(dǎo)通。鍺二極管的正向管壓約為0. 3 V,硅二極管正向電壓大于0. 7 V時(shí),硅二極管導(dǎo)通。另外,在相同的溫度下,硅二極管的反向漏電流比鍺二極管小得多。
(2)二極管的主要參數(shù)。
①最大整流電流IFM:是指允許正向通過PN結(jié)的最大平均電流。使用中實(shí)際工作電流應(yīng)小于IFM,否則將損壞二極管。
②反向電流Ico:指加在二極管上規(guī)定的反向電壓下,通過二極管的電流。硅管為1μA或更小,鍺管約為幾百微安。使用中反向電流越小越好。
③最大反向電壓Urm:是指加在二極管兩端而不致引起PN結(jié)擊穿的最大反向電壓。使用中應(yīng)選用URM大于實(shí)際工作電壓2倍以上的二極管。
④最高工作頻率fm:指二極管保證它良好工作特性的最高頻率,稱最高工作頻率。至少應(yīng)大于2倍電路實(shí)際工作頻率。
3)二極管的測(cè)量
可用萬用表測(cè)量晶體二極管的正向和反向?qū)щ娞匦裕跍y(cè)量二極管時(shí)應(yīng)注意,普通萬用表紅表筆表內(nèi)接電池的負(fù)極,黑表筆表內(nèi)接電池正極。也可以說,黑表筆為電源的正極,紅表筆為電源的負(fù)極,如圖1-25所示。
二極管的極性常用元件一側(cè)的色環(huán)來標(biāo)志,帶色環(huán)的引出端為負(fù)極即N極,不帶色環(huán)的一側(cè)為正極即P極。可以用萬用表的R×100Ω、R×1kΩ擋測(cè)量。根據(jù)二極管單向?qū)щ娞匦裕凑螂娮栊。聪螂娮璐螅帽砉P分別與二極管的兩極相接,若紅表筆接二極管的正極(P極),黑表筆接負(fù)極(N極),電表所指示的阻值應(yīng)大于100kΩ;若黑表筆接二極管的正極(P極),紅表筆接負(fù)極(N極),阻值應(yīng)小于1. 5kΩ,此時(shí)黑表筆所接一端為二極管的正極(P極)。若二極和的反向電阻很小,則說明二極管短路;若正向電阻很大,說明二極管內(nèi)部斷路。這兩種情況都說明該二極管已損壞,不能使用,如圖1-23所示。
6.三極管
晶體三極管最新標(biāo)準(zhǔn)稱為晶體管,是各種電子設(shè)備的核心元件,在各種電子電路中也都離不開三極管。三極管在電路中能起放大、振蕩、開關(guān)等多種作用。
1)三極管的結(jié)構(gòu)
晶體三極管是由半導(dǎo)體材料制成兩個(gè)PN結(jié)。它的三個(gè)電極與管子內(nèi)部三個(gè)區(qū)----發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)相連接。三極管有PNP型和NPN型兩種類型,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)如圖1-24所示。
圖1 -24(a)所示為NPN型三極管結(jié)構(gòu)示意圖,它由三塊半導(dǎo)體組成,構(gòu)成兩個(gè)PN結(jié),即集電結(jié)和發(fā)射結(jié),共引出三個(gè)電極,分別是集電極、基極和發(fā)射極。管子中工作電流有集電極電流Ic、基極電流IB、發(fā)射極電流IE。Ic 、1B匯合后從發(fā)射極流出,電路符號(hào)中發(fā)射極箭頭方向朝外形象地表明了電流的流動(dòng)方向。上述代表各極的字母也可用c、b、e表示。Ie=Ib +I(xiàn)c,由于Ib很小(忽略不計(jì))則,Ic≈Ie。
圖1-24(b)圖所示是PNP型三極管結(jié)構(gòu)示意圖,與NPN型的不同之處是P、N型半導(dǎo)體的排列方向不同,其他基本一樣。電流方向是從發(fā)射極流向管子內(nèi),基極電流和集電極電流都是從管子流出,這從PNP型管電路符號(hào)中發(fā)射極箭頭所指方向也可以看出。
2)三極管的種類
三極管有多種類型:按材料分,有鍺三極管、硅三極管等;按照極性的不同,又可分為NPN三極管和PNP三極管;按用途不同,又可分為大功率三極管、小功率三極管、高頻三極管、低頻三極管、光電三極管;按用途的不同,則可以分為普通三極管、帶阻三極管、帶阻尼三極管、達(dá)林頓三極管、光敏三極管等;按照封裝材料的不同,則可分為金屬封裝三極管、塑料封裝三極管、玻璃殼封裝(簡(jiǎn)稱玻封)晶體管、表面封裝(片狀)晶體管和陶瓷封裝晶體管等。三極管外形如圖1-25所示。
通常情況下,最大集電極允許耗散功率PC、在1W以下的三極管稱為小功率三極管;特征頻率低于3 MHz的三極管稱為低頻三極管;特征頻率高于3 MHz而低于30MHz的三極管稱為中頻三極管;特征頻率大于30MHz的三極管稱為高頻三極管;特征頻率大于300MHz的三極管稱為超高頻三極管,超高頻三極管也稱微波三極管,其頻率特性一般高于500MHz,主要用于電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、通信等領(lǐng)域中處理微波小段(300MHz以上的頻率)的信號(hào)。
高頻中、大功率三極管一般用于視頻放大電路、前置放大電路、互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路、高壓開關(guān)電路及行推動(dòng)等電路。
中、低頻率小功率三極管主要用于工作頻率較低、功率在1W以下的低頻放大和功率放大等電路中。
中、低頻大功率三極管一般用在電視機(jī)、音響等家電中,作為電源調(diào)整管、開關(guān)管、場(chǎng)輸出管、行輸出管、功率輸出管或用在汽車電子點(diǎn)火電路、逆變器、應(yīng)急電源(UPS)等系統(tǒng)電路中。
3)三極管的測(cè)量
(1)三極管基極的判別。三極管是由兩個(gè)方向相反的PN結(jié)組成的,根據(jù)PN結(jié)正向電阻小、反向電阻大的性質(zhì),用萬用表R×100擋或R ×1kΩ擋進(jìn)行測(cè)試。可先假設(shè)任一個(gè)管腳為“基極”,用紅表筆接“基極”,黑表筆分別接觸另外兩只管腳,若測(cè)得的均為低阻值;再將黑表筆接“基極”,紅表筆接另外兩個(gè)管腳,若讀數(shù)均為高阻值,則上述假設(shè)的“基極”是正確的,而且為PNP型三極管,如圖1-26所示。
如果用黑表筆接假設(shè)“基極”,紅表筆分別接觸另外兩只管腳,若測(cè)得的均為低阻值。再將紅表筆接“基極”,黑表筆接另外兩個(gè)管腳,若讀數(shù)均為高阻值,則假設(shè)的“基極”是NPN型三極管的基極,此管則為NPN型三極管,如圖1-27所示。
如果用黑表筆或紅表筆接假設(shè)的“基極”,余下的表筆分別接觸另外兩只管腳,測(cè)得的結(jié)果一個(gè)是低阻值,一個(gè)是高阻值,則原假設(shè)的“基極”是錯(cuò)誤的,這就要重新假定一個(gè)“基極”再測(cè)試,直到滿足要求為止。
(2)發(fā)射極與集電極的判斷。對(duì)于NPN型三極管,判別的方法如下:用萬用表R×1k擋,先讓黑表筆接假設(shè)的“集電極”,紅表筆接“發(fā)射極”。手指沾點(diǎn)水,捏住黑表筆和“集電極”,再接觸基極(兩個(gè)電極不能碰在一起),如圖1-28所示,即通過手的電阻給三極管的基極加一正向偏置,使三極管導(dǎo)通。此時(shí)觀察表針的偏轉(zhuǎn)情況,并記下表針指示的阻值。然后再假設(shè)另一只管腳為“集電極”,重復(fù)上述測(cè)試,記下表針偏轉(zhuǎn)的角度和表針指示的阻值。比較兩次表針偏轉(zhuǎn)所指示的阻值,表針偏轉(zhuǎn)角度大、指示的阻值小的那次,假定是正確的,即該次黑表筆接的就是集電極。
如果是PNP型三極管,只要將紅表筆接假設(shè)的“集電極”,手指沾點(diǎn)水,捏住黑表筆和“發(fā)射極”,再接觸基極(兩個(gè)電極不能碰在一起),按照上述方法測(cè)試即可,如圖1-29所示。
快速識(shí)別:由于現(xiàn)在的三極管多數(shù)為硅管,可采用R×10k擋(萬用表內(nèi)電池為15V),紅、黑表筆直接測(cè)c、e極,正、反兩次,其中有一次表針擺動(dòng)(幾百千歐左右)。如兩次均擺動(dòng),以擺動(dòng)大的一次為準(zhǔn)。NPN管為紅筆所接c極,黑筆所接為e極。PNP管紅筆接e極,黑筆接c極(注意:此法只適用于硅管,與上述方法相反,另外此法也是區(qū)分光電藕合器中c、e極最好方法)。
(3)直流放大倍數(shù)h FE的測(cè)量。首先把萬用表轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)撥至晶體管調(diào)節(jié)AM位置上,將黑測(cè)試棒短接,調(diào)節(jié)歐姆電位器,使指針對(duì)準(zhǔn)300hee刻度線上,然后轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)到h FE位置,將要測(cè)的晶體管腳分別插入晶體管測(cè)座的e、d、c管座內(nèi)。指針偏轉(zhuǎn)所示數(shù)值為晶體管的直流放大倍,即B值,N型晶體管應(yīng)插入N型管孔內(nèi),P型晶體管應(yīng)插入P型管孔內(nèi)。
7.場(chǎng)效應(yīng)晶體管
1) VM0S場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)
VMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種功率型場(chǎng)效應(yīng)晶體管,全稱為V形槽MOs場(chǎng)效應(yīng)晶體管,簡(jiǎn)稱VMOS管,VMOS管有三個(gè)電極,分別為柵極G、漏極D和源極S。電路符號(hào)有兩種畫法,一種是內(nèi)藏保護(hù)二極管型,另一種是內(nèi)部不帶保護(hù)二極管型,分別如圖1-30所示。VMOS管的特點(diǎn)是具有V形槽和具有垂直導(dǎo)電性。漏極D是從芯片的背面引出的,因而工作時(shí)的漏極電流ID不是沿著表面水平流動(dòng),而是從重?fù)诫sN+區(qū)(源極S)出發(fā),經(jīng)過與表面形成一角度的溝道流到輕摻雜N-漂移區(qū),然后垂直到達(dá)漏極D。因此,人們常把這種具有v形槽結(jié)構(gòu)和垂直導(dǎo)電型的半導(dǎo)體器件統(tǒng)稱為V-MOSFET(垂直導(dǎo)電型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。VMOS管具有輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電流小、耐壓高(最高耐壓1200 V)、工作電流大(1. 5A~100A)、輸出功率大(1W~250W)、跨導(dǎo)線性好、開關(guān)速度快等特點(diǎn)。
2)場(chǎng)效應(yīng)晶體管檢測(cè)
功率MOSFET的三個(gè)極:G,S和D是相互絕緣的,D與S之間有兩個(gè)背對(duì)背的二極管,所以,用指針式三用表(R×1k擋)是很容易來判別其好壞的。另外,功率MOSFET的漏極及源極之間并聯(lián)了一個(gè)二極管,則在測(cè)試時(shí)可測(cè)出二極管的陰極及陽極。下面以測(cè)N管的好壞為例說明其判別方法。
將萬用表撥到1kΩ擋,以紅表筆接S、黑表筆接G及紅表筆接G、黑表筆接S,指針不動(dòng)(電阻為無窮大);再用紅表筆接D、黑表筆接G及紅表筆接G、黑表筆接D,指針也不動(dòng)。這是因?yàn)镚與D及S之間有二氧化硅絕緣層,所以電阻為無窮大。用黑表筆接S和G,紅表筆接D,指針轉(zhuǎn)到10kΩ左右,這測(cè)出的是內(nèi)部二極管的正向電阻值(保護(hù)二極管);黑表筆接D、紅表筆接S和G,指針不動(dòng),這是內(nèi)部二極管反向電阻及D、S之間無導(dǎo)電溝道時(shí)電阻值。這N溝道功率MOSFET是好的。
在測(cè)D和S之間電阻時(shí)要將S和G接在一起,因?yàn)樵跍y(cè)低閾值電壓功率MOSFET時(shí),它的VGS(Th) =0.45V~1V。在測(cè)G與S間的電阻時(shí),由于測(cè)電阻表中有1. 5V的電壓,在G與S極間加了1. 5V電壓,使其在兩個(gè)極板上產(chǎn)生電荷,產(chǎn)生了導(dǎo)電溝道。由于沒有放電通路,這電荷放不掉,所以,若在測(cè)G、S之間電阻后,不將G與S連接在一起放掉電荷,則會(huì)測(cè)出D、S間電阻很小的情況(因?yàn)楸韮?nèi)1. 5V電池電壓加在D、S極、G、S及產(chǎn)生的感應(yīng)電荷已形成導(dǎo)電溝道,所以,測(cè)出電阻很小的情況,而G、S連在一起,則形成放電回路,無導(dǎo)通條件)。
若用上述方法測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)G與S之間或G與D之間電阻較小,或G,S接紅表筆,D接黑表筆時(shí),電阻不是無窮大(幾十千歐或幾百千歐),則此N管已有損壞。若測(cè)D、S之間(紅、黑對(duì)調(diào)測(cè)量)都是無窮大,則其中二極管損壞。測(cè)P管的方法與測(cè)N管相同,但極性相反。