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2.4 半导体器件

2.4.1 晶体二极管

1.晶体二极管的外形及符号

常用二极管的外形及图形符号如图2-17所示。

图2-17常用二极管的外形及图形符号

2.晶体二极管的选用方法

(1)选用检波二极管时,要考虑其正向压降、反向电流、检波效率和损耗、最高工作温度等。例如,2AP系列,用于收音机等电路中的检波电路,利用二极管的单向导电性,检出有用信号,滤去无用信号。

(2)选用开关二极管时,必须考虑反向恢复时间、零偏压和结电容等。例如,2CK系列,主要用于高频电路、开关电路、逻辑电路和各种控制电路。

(3)选用稳压二极管时,必须考虑稳定电压、稳定电流、最大功耗和最大工作电流、动态电阻、电压温度系数等。例如,2CW、2DW系列,主要在电子仪器仪表中作稳压用。

(4)选用整流二极管时,必须考虑最大正向整流电流、最高反向工作电压、最高反向工作电压下的反向电流、最大整流电流下的正向压降等。例如,1N4007、2CP、2DP、2CZ系列,主要用于电子设备中作整流用。

(5)选用发光二极管(LED)时,必须考虑正向工作电流(5mA、10mA、20mA、40mA)、正向工作电压(1.5~3V)、反向击穿电压(≥5V)、极限功耗(50mW、100mW)、发光波长和亮度。例如,BT系列,主要用于显示电路、报警电路。检查发光二极管的方法是用万用表R×10k挡测正、反向电阻,一般正向电阻应小于30kΩ,反向电阻应大于1MΩ,若正、反向电阻均为零,说明内部击穿短路;若正、反向电阻均为∞,说明内部开路。

(6)光敏二极管:例如,2CU、2DU系列,是一种将光照强弱变化转换成电信号的半导体器件,广泛用于光电自动控制。光敏二极管的测量方法:暗阻的测量,在无光照的情况下,用黑布盖住,将万用表拨至R×1k挡,红、黑表笔分别接光敏二极管的引脚,这时万用表读数若为几欧姆,则黑表笔所接为正极,红表笔接的是负极,这是正向电阻;反之,对调表笔测量反向电阻,一般读数为几百欧姆到∞。亮阻的测量,在光照的情况下,光敏二极管的反向电阻很小,仅为几百欧姆。

(7)红外发光二极管:例如,D101、D102(SE303)系列,把电能转换成光能发出一种不可见光,广泛用于遥控家用电器及各种遥控设备中。

(8)变容二极管:例如,2CC1、2CC12、2CC13系列,它的结电容随外加反向电压的大小而改变,常用于调谐电路。

3.晶体二极管的测量

(1)判断二极管的正、负极。将万用表置于R×1k挡或R×100挡,测二极管的阻值,如果测得的阻值较小,表明是正向电阻,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。如所测得的阻值很大,则表明为反向电阻值,此时红表笔所接触的一端为正极,另一端为负极。如图2-18所示。

图2-18 晶体二极管的测量示意图

(2)二极管的整流电流一般都比检波二极管的工作电流大,所以可以用R×1挡或R×10k挡进行检测,也可以用R×1k挡或R×100挡进行检测,但应注意的是,用不同量程所测的阻值是不完全一样的。

对整流二极管的检测方法与检波二极管的方法基本一样,其过程不再重复,用R×1k挡检测时测得的正向电阻值一般为几千欧姆至十几千欧姆,其反向阻值应为∞。如反向电阻值为0,表明二极管已被击穿。

2.4.2 晶体三极管

1.晶体三极管的外形及符号

三极管按所用半导体材料分为硅管和锗管;按结构分为NPN管和PNP管;按用途分为低频管、中频管、高频管、超高频管、大功率管、中功率管、小功率管和开关管等。

晶体三极管的外形及符号如图2-19所示。

图2-19 晶体三极管的外形及符号

2.晶体三极管的选用及测量

选用晶体三极管时,必须考虑电流放大系数β,反向电流ICBOICEO,反向击穿电压U(BR)CEO,最大允许集电极电流ICM,集电极最大允许耗散功率PCM,频率参数fαfβfT,开关参数tdtrtstf等。根据不同的频率、功率的大小,电路工作状态和不同的要求,来选择管子。常用的三极管如下。

用于低频小功率放大的三极管,选用型号:锗管,3AX系列、3BX系列。

用于高频小功率放大的三极管,选用型号:锗管,3AG系列;硅管,3CG、3DG系列。

用于低频大功率放大的三极管,选用型号:锗管,3AD系列;硅管,3DD系列。

用于高频大功率放大的三极管,选用型号:硅管,3DA系列。

用于开关电路的三极管,选用型号:锗管,3AK系列;硅管,3DK系列。

晶体三极管的电流放大系数β值的测量方法如图2-20所示。

图2-20 晶体三极管的β值的测量电路图及示意图

3.晶体三极管的管型与电极的判别

根据PN结的单向导电性,把万用表置于R×10挡或R×100挡,分别测量两个PN结的正、反向电阻,即可判别管子的类型和基极。方法是:黑表笔接触被测管子的任一电极不动,红表笔分别接触另外两个电极,若被测电阻为几百欧姆时,则被测管子为NPN型,黑表笔接触的电极是基极B。在C、B间跨接一只10kΩ电阻,两次测量(表笔对调一次) B、C间电阻,阻值小的那一次,黑表笔接的是C极,另一个为E极。反之,红表笔与黑表笔交换,则被测管子是PNP型,红表笔接触的电极是B极,如图2-21所示。

图2-21 晶体三极管管型与电极的判别电路图及示意图

4.二极管、三极管的质量鉴别

二极管的质量鉴别:用R×100挡测量,如图2-22所示。

图2-22 二极管、三极管的质量鉴别示意图

硅管:正向电阻400Ω左右,反向电阻为∞,是优质管子;

锗管:正向电阻200Ω左右,测反向电阻指针略动,是优质管子。

正、反向电阻均为∞或为0,则为坏管子。

三极管由两个PN结组成,测量方法与二极管相似。