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第一节 二极管

2017-06-09 11:17 点击:

第一节  二极管

半导体是一种具有特殊性质的物质,皇冠HG6911上网导航,它不像导体一样能够完全导电,又不像绝缘体那样不能导电,它介于两者之间,所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅(读“gui”)和锗(读“zhe”)。我们常听说的美国硅谷,就是因为起先那里有好多家半导体厂商。

 

二极管应该算是半导体器件家族中的元老了。很久以前,人们热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播,这种矿石后来就被做成了晶体二极管。

 

二极管最明显的性质就是它的单向导电特性,就是说电流只能从一边过去,却不能从另一边过来(从正极流向负极)。我们用万用表来对常见的1N4001型硅整流二极管进行测量,红表笔接二极管的负极,黑表笔接二极管的正极时,表针会动,说明它能够导电;然后将黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点,说明导电不良。(万用表里面,黑表笔接的是内部电池的正极)

 

常见的几种二极管如图所示。其中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种,皇冠HG6911上网导航。图2是二极管的电路符号,像它的名字,二极管有两个电极,并且分为正负极,一般把极性标示在二极管的外壳上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极,有的直接标上“-”号。大功率二极管多采用金属封装,并且有个螺帽以便固定在散热器上。

 

利用二极管单向导电的特性,常用二极管作整流器,把交流电变为直流电,即只让交流电的正半周(或负半周)通过,再用电容器滤波形成平滑的直流。事实上好多电器的电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器,把高频信号中的有用信号“检出来”,老式收音机中会有一个“检波二极管”,一般用2AP9型锗管。

 

二极管的类型也有好几种,对于电子制作来说,常常用到以下的二极管: 用于稳压的稳压二极管,用于数字电路的开关二极管,用于调谐的变容二极管,以及光电二极管等,最常看见的是发光二极管。

 

发光二极管在日常生活电器中无处不在,它能够发光,有红色、绿色和黄色等,有直径3mm、5mm和2×5mm长方型的的。与普通二极管一样,发光二极管也是由半导体材料制成的,也具有单向导电的性质,即只有接对极性才能发光。发光二极管符号比一般二极管多了两个箭头,示意能够发光。通常发光二极管用来作电路工作状态的指示,它比小灯泡的耗电低得多,而且寿命也长得多。用发光二极管,还可以构成电子显示屏,证券交易所里的显示屏就是由发光二极管点阵构成的,只是因为各种色彩都是由红绿蓝构成,而蓝色发光二极管在以前还未大量生产出来,所以一般的电子显示屏都不能显示出真彩色。

 

发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同,但是近年来出现了透明色的发光管,它也能发出红黄绿等颜色的光,只有通电了才能知道。 辨别发光二极管正负极的方法,有实验法和目测法。实验法就是通电看看能不能发光,若不能就是极性接错或是发光管损坏。

 

注意发光二极管是一种电流型器件,虽然在它的两端直接接上3V的电压后能够发光,但容易损坏,在实际使用中一定要串接限流电阻,工作电流根据型号不同一般为1mA到3OmA。另外,由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上,所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样,一般万用表的R×1档到R×1K档均不能测试发光二极管,而R×10K档由于使用15V的电池,能把有的发光管点亮。

 

用眼睛来观察发光二极管,可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说,电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极,电极较大的一个是它的负极。若是新买来的发光管,管脚较长的一个是正极。

 

第二节  三极管

半导体三极管也称为晶体三极管,可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的,而三极管由两个PN结构成,共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式,形成了一种是NPN型的三极管,另一种是PNP型的三极管。

 

三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装,常见三极管的外观如图,大的很大,小的很小。三极管的电路符号有两种:有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。

 

电子制作中常用的三极管有90××系列,包括低频小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP),低噪声管9014(NPN),高频小功率管9018(NPN)等。它们的型号一般都标在塑壳上,而样子都一样,都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6(低频小功率硅管)、3AX31(低频小功率锗管)等,它们的型号也都印在金属的外壳上。我国生产的晶体管有一套命名规则,电子爱好者最好还是了解一下:

 

第一部分的3表示为三极管。第二部分表示器件的材料和结构,A: PNP型锗材料 B: NPN型锗材料 C: PNP型硅材料 D: NPN型硅材料 第三部分表示功能,U:光电管 K:开关管 X:低频小功率管 G:高频小功率管 D:低频大功率管 A:高频大功率管。另外,3DJ型为场效应管,BT打头的表示半导体特殊元件。

 

转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时,在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流,即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化,并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化,这就是三极管的放大作用。

 

三极管还可以作电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器。

 

第三节  可控硅

可控硅也称作晶闸管,它是由PNPN四层半导体构成的元件,有三个电极,阳极A,阴极K和控制极G 。

 

可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流,皇冠HG6911上网导航,并且不象继电器那样控制时有火花产生,而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。

 

可控硅分为单向的和双向的,符号也不同。单向可控硅有三个PN结,由最外层的P极和N极引出两个电极,分别称为阳极和阴极,由中间的P极引出一个控制极。

 

单向可控硅有其独特的特性:当阳极接反向电压,或者阳极接正向电压但控制极不加电压时,它都不导通,而阳极和控制极同时接正向电压时,它就会变成导通状态。一旦导通,控制电压便失去了对它的控制作用,不论有没有控制电压,也不论控制电压的极性如何,将一直处于导通状态。要想关断,只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。

 

双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列(电极引脚向下,面对有字符的一面时)。加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时,就能改变其导通电流的大小。

 

与单向可控硅的区别是,双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时,其导通方向就随着极性的变化而改变,从 而能够控制交流电负载。而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通,所以可控硅有单双向之分。

 

电子制作中常用可控硅,单向的有MCR-100等,双向的有TLC336等。

 

第四节 集成电路

集成电路是一种采用特殊工艺,将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文为缩写为IC,也俗称芯片。集成电路是六十年代出现的,当时只集成了十几个元器件。 后来集成度越来越高,也有了今天的P-III。

 

集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大派别,而具体功能更是数不胜数,其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模中规模小规模三类。其封装又有许多形式。“双列直插”和“单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC,精密产品中用贴片封装的IC等。

 

对于CMOS型IC,特别要注意防止静电击穿IC,最好也不要用未接地的电烙铁焊接。使用IC也要注意其参数,如 工作电压,散热等。数字IC多用+5V的工作电压,模拟IC工作电压各异。集成电路有各种型号,其命名也有一定规律。一般是由前缀、数字编号、后缀组成。前缀表示集成电路的生产厂家及类别,后缀一般用来表示集成电路的封装形式、版本代号等。常用的集成电路如小功率音频放大器LM386就因为后缀不同而有许多种。LM386N是美国国家半导体公司的产品,LM代表线性电路,N代表塑料双列直插。这里有各大IC生产公司的商标及其器件型号前缀。

 

集成电路型号众多,随着技术的发展,又有更多的功能更强、集成度更高的集成电路涌现,为电子产品的生产制作带来了方便。在设计制作时,若没有专用的集成电路可以应用,就应该尽量选用应用广泛的通用集成电路,同时考虑集成电路的价格和制作的复杂度。在电子制作中,有许多常用的集成电路,如NE555(时基电路)、LM324(四个集成的运算放大器)、TDA2822(双声道小功率放大器)、KD9300(单曲音乐集成电路)、LM317(三端可调稳压器)等。