场效应管、晶闸管和单结晶体管识别与检测

第6章 场效应管、晶闸管和单结晶体管的识别与检测,6.1 场效应管的识别与检测 场效应管是场效应晶体管的简称，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、安全工作区域宽、受温度影响小等优点，特别适用于要求高灵敏度和低噪声的电路。场效应管和三极管都能实现信号的控制和放大，但由于它们的结构和工作原理截然不同，所以二者的差别很大。三极管是一种电流控制元件，而场效应管是一种电压控制器件。 场效应管（FET）是一种电压控制型半导体器件（通过改变栅极和源极之间电压来控制其漏极电流），在电路中主要起信号放大、阻抗变换等作用；晶体闸流管简称晶闸管（可控硅），是可控整流半导体器件，主要用于交直流无触点开关、调光、调速、过压保护等电路中；单结晶体管因只有一个PN结，但它与二极管的特性却不相同，多用于触发电路、振荡电路及双稳态等电路中。,6.1.1 场效应管的分类 场效应管可分结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管(MOSFET)两大类。结型场效应管因有两个PN结而得名；绝缘栅型场效应管则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种；绝缘栅型场效应管除有N沟道和P沟道之分外，还有增强型与耗尽型之分。,6.1.2 场效应管的命名法 国产场效应管的型号命名方法有两种：第一种是与普通三极管相同，第一部分用数字3表示主称；第二部分用字母表示材料：D是P型硅N沟道，C是N型硅P沟道；第三部分用字母表示管子种类：字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管；第四部分用数字表示序号。 例如，3DJ6D表示结型N沟道场效应三极管，3DO6C表示绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法采用字母“CS”+“XX”的形式，其中“CS”代表场效应管，“XX”以字代表型号的序号，“”用字母代表同一型号中的不同规格，如CS16A、CS55G等。,场效应管在电路原理图中常用字母“V”、“VT”表示，在电路原理图中的符号如图所示.,6.1.3场效应管的识别 场效应管引脚排列位置根据其品种、型号及功能不同而异。对于大功率场效应管，如图6.4（a）所示，从左至右，管脚排列基本为G、D、S极（散热片接D极）；采用绝缘底板模块封装的特种场效应管通常有四个管脚，如图6.4(b)所示，上面的两个通常为两个S极（相连），下面的两个分别为G、D极；采用贴片封装的场效应管，如图6.4（c）所示，散热片是D极，下面的三个脚分别是G、D、S极。,6.1.3 场效应管的检测 1. 指针式万用表检测场效应管 结型场效应管的源极和漏极一般可互换使用，因此一般只要判别出其栅极G即可。判别时，将万用表置于R×1K挡，任选两电极，分别测出它们之间的正反、向电阻。若正、反向电阻值相等（约几千欧），则该两极为漏极D和源极S，余下的则为栅极G。 2. 数字式万用表检测场效应管 利用数字万用表不仅能判别场效应管的电极，还可以测量场效应管的放大系数。将数字万用表调至hFE挡，场效应管的G、D、S极分别插入hFE测量插座的B、C、E孔中（N沟道管插入NPN插座中，P沟道管插入PNP插座中），此时，显示屏上会显示一个数值，这个数值就是场效应管的放大系数；若电极插错或极性插错，则显示屏将显示为“000”或“1”。,6.1.4场效应管使用注意事项 1.使用场效应管之前，必须首先搞清楚场效应管的类型及它的电极，必要时应通过仪表进行测试。结型场效应管的S、D极可互换，MOS场效应管的S、D极一般也可互换，但有些产品S极与衬底连在一起，这时S极与D极不能互换。 2.在线路设计中，应根据电路的需要选择场效应管的类型及参数，使用时不允许超过场效应管的耗散功率、最大漏源电流和电压的极限值。 3.各类型场效应管在使用时，都要严格按要求的偏置接入电路中，要注意场效应管偏置的极性。 4.在安装场效应管时，注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件；为了防止管子振动，安装时要将管子紧固；管脚引线在弯曲时，应当大于管子根部尺寸mm以上处进行，以防止弯断管脚而引起漏气。,5.对于绝缘栅型场效应管(MOS管)，因为栅极处于绝缘状态，感应电荷不容易放掉，而且绝缘层很薄，极易击穿，所以在使用这种类型的场效应管时应注意以下几个问题: 运输和储藏中必须将引出脚短路或采用金属屏蔽包装，以防外来感应电势将栅极击穿。拿场效应管时，要拿它的外壳，不要拿它的管脚，因为人体带有少量的电荷，拿场效应管的管脚，少量的电荷跑到栅极上，会使栅、漏结感应充电，易击穿场效应管。 焊接用的电烙铁外壳要接地，或者利用烙铁断电后的余热焊接。焊接绝缘栅型场效应管的顺序是:漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。为防止场效应管击穿，在接入电路时，将管子各引线短接，焊接完再将短接线剪掉。 在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，在MOS器件焊接完成后再分开。 电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。 测试仪器、工作台要良好地接地，要采取防静电措施。 MOS场效应管的栅极在允许的条件下，最好接入保护晶体二极管，防止场效应管栅极被击穿。,6.2 晶闸管的识别与检测 晶闸管又叫可控硅，是一种大功率半导体器件，具有体积小、重量轻、容量大、效率高、控制灵敏等优点。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，工作过程可以控制，被广泛应用在可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。,6.2.1 晶闸管的分类 晶闸管有多种分类方法。晶闸管按关断、导通及控制方式，可以分为单项晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断（可关断）晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管、快速晶闸管、逆导晶闸管以及光控晶闸管等多种；按引脚极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管；按封装形式可分为金属封装晶闸管、塑料晶闸管和陶瓷封装晶闸管。,1.单向晶闸管 单向晶闸管是一种由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出电极分别是阳极A、阴极K和控制极G（又称门极或触发极）。单向晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能。 单向晶闸管导通必须具备两个条件：阳极A和阴极K之间加上正向电压；控制极G和阴极K之间必须加上一定大小的正向触发电压。,2.双向晶闸管 双向晶闸管是在单向晶闸管的基础上研制出的一种新型半导体器件。双向晶闸管由NPNPN五层半导体材料构成的三端半导体器件，三个电极分别是主电极T1、主电极T2和控制极G。双向晶闸管的阳极与阴极之间具有双向导电的性能，其内部电路可以等效为由两只单向晶闸管反向并联组成的复合管。,双向晶闸管可以双向导通，通常情况下，双向晶闸管的触发方式有四种：,3.可关断晶闸管 单、双向晶闸管一旦导通，控制极就失去了控制作用。在晶闸管的工作电流小于维持电流后，晶闸管才能截止。可关断晶闸管的工作状态与它们不同，控制极既对导通电流有控制作用，也能触发管子由截止变为导通，还能控制管子由导通变为截止，突出地表现了可关断的特点，因此称为可关断晶闸管。主要用于逆变器、直流断续器等需要强迫关断的地方，可以简化主电路。,6.2.2晶闸管的命名法 国产晶闸管的型号命名（JB1144-75部颁发标准）主要由四部分组成 .,6.2.3 晶闸管的识别 晶闸管在电路原理图中常用字母“SCR”表示，如：SCR2表示编号为2的晶闸管。在原理图中晶闸管的符号如图所示.,6.2.4 晶闸管的检测 1.指针式万用表检测晶闸管 （1）单向晶闸管极性的判断 单向晶闸管的三个引脚可用指针式万用表R×1K或R×100挡来判别。根据单向晶闸管的内部结构可知：G、K之间相当一个二极管，G为二极管正极，K为负极，所以分别测量各引脚之间的正反电阻。如果测得其中两引脚的电阻较大（如90K）,对调两表笔，再测这两个引脚之间的电阻，阻值又较小（如2.5K），这时万用表黑表笔接的是G极，红表笔接的是K极，剩下的一个是A 极。,（2）单向晶闸管触发能力的判断 1 .对1A10A的晶闸管，可用万用表的R×1档，红表笔接A极，黑表笔接K极，表针不动；然后使红表笔周与A极相接的情况下，同时与控制极G接触。此时可从万用表的指针上看到晶闸管的A-K之间的电阻值明显变小，指针停在几欧到十几欧处，晶闸管因触发处于导通状态。给G极一个触发电压后离开，仍保持红表笔接A极，黑表笔接K极，若晶闸管处于导通状态不变，则表明晶闸管是好的；否则，晶闸管可能是损坏的。,2. 对10A到100A的晶闸管，其处于大电流的控制极触发电压、维持电流都应增大，万用表的R×1档提供的电流低于维持电流，使得导通情况不良，此时可按图6.13（c）所示增加可变电阻W（阻值选取200390）和1.5V电池相串。测量方法同上1。 3. 对100A以上的晶闸管，其处于更大电流的控制极触发电压、维持电流也更大。此时可采用图6.13（d）所示的电路进行测试，万用表置于直流电流500mA档。测量方法同上1。,（3）双向晶闸管的检测 指针式万用表检测双向晶闸管的方法如下。 首先确定主电极T2，控制极G与主电极T1之间的距离较近，其正反向电阻都较小。用万用表R×1挡测量G、T1两脚之间的电阻时表针偏转幅度较大，而GT2、T1T2之间的正反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就能确定该脚为T2极。有散热板的双向晶闸管T2极往往与散热板相连通。 确定T2极之后，假设剩下两脚中某一脚为T1极，另一脚假设为G极，将黑表笔接假设T1极，红表笔接T2极，并在黑表笔不断开与T1极连接的情况下，把T2极与假设G极瞬时短接一下（给G极加上负触发信号），万用表指针向右偏转，说明管子已经导通，导通方向为T1T2，上述假设的两极正确。如果万用表没有指示，电阻值仍为无穷大，说明管子没有导通，假设错误，可改变两极假设连接表笔再测。 把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2极与G极瞬时短接一下（给G极加上正触发信号），电阻值仍较小，证明管子再次导通，导通方向为T2T1。 如果按哪种假设去测量，都不能使双向晶闸管触发导通，证明管子已损坏。,2. 数字式万用表检测晶闸管 将数字万用表置于二极管挡，红表笔固定任接某个管脚，用黑表笔依次接触另外两个管脚，如果在两次测试中，一次显示值小于1V；另一次显示溢出符号“OL”或“1”（视不同的数字万用表而定)，则表明红表笔接的管脚不是阴极K（单向晶闸管）就是主电极T2（双向晶闸管）。 若红表笔固定接任意一个管脚，黑表笔接第二个管脚时显示的数值为0.60.8V，黑表笔接第三个管脚显示溢出符号“OL”或“1”，且红表笔所接的管脚与黑表笔所接的第二个管脚对调时，显示的数值由0.60.8V变为溢出符号“OL”或“1”，就可判定该晶闸管为单向晶闸管，此时红表笔所接的管脚是控制极G，第二个管脚是阴极K，第三个管脚为阳极A。 若红表笔固定接一个管脚，黑表笔接第二个管脚时显示的数值为0.20.6V，黑表笔接第三个管脚显示溢出符号“OL”或“1”，且红表笔所接的管脚与黑表笔所接的第二个管脚对调，显示的数值固定为0.20.6V，就可判定该管为双向晶闸管，此时红表笔所接的管脚是主电极T1，第二个管脚为控制极G，第三个管脚是主电极T2。,6.3 单结晶体管的识别与检测 6.3.1单结晶体管的结构、外形及特点 单结晶体管（简称UJT）又称双基极二极管，是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的三端半导体器件，单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用电阻接触引出两个基极b1和b2。,6.3.2 单结晶体管的型号命名法 单结晶体管型号命名与二极管、三极管有所不同，其命名组成部分及含义如图,6.3.3 单结晶体管的主要参数 （1）基极间电阻Rbb 。发射极开路时，基极b1、b2之间的电阻，一般为210K，其数值随温度上升而增大。通常Rbb具有纯电阻特性，阻值大小与温度有关。 （2）分压比 。分压比是指Rb1上产生电压Ub1与两基极电压Ubb的比值，公式为：=Ub1/Ubb=Rb1/Rbb，它由管子内部结构决定的常数，一般为0.30.9。