系统知识: 2011406 半导体和零件

2017-05-08

系统知识:20114 电子电路基本功---------------------------------------成就大神必经之路,打酱油的请或略

      2011406 半导体和零件

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半导体: 扩展阅读点击超链接:   半导体  

  遇到电流、光照,加热等状态变化后,电阻值会发生变化的物质。介于绝缘体和导体之间的性质是他的特点。

  常见的半导体材料有砷化镓等,但是你知道的最多的一定是硅。

  打印机的光电传感器你会印象非常深

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杂质半导体

通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。


1】P型半导体:

在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半导体。

多数载流子:P型半导体中,空穴的浓度大于自由电子的浓度,称为多数载流子,简称多子。
少数载流子:P型半导体中,自由电子为少数载流子,简称少子。
受主原子:杂质原子中的空位吸收电子,称受主原子。
P型半导体的导电特性:它是靠空穴导电,掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。


2】N型半导体

在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。

多子:N型半导体中,多子为自由电子。
少子:N型半导体中,少子为空穴。
施主原子:杂质原子可以提供电子,称施主原子。
N型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。


3】PN结的形成:

将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,

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PN结的形成过程
在它们的交界面就形成PN结。
PN结的形成过程:如图所示,在无外电场和其它激发作用下,参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目,从而达到动态平衡,形成PN结。

扩散运动:物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。


结论:

多子的浓度主要决定于杂质浓度。
少子的浓度主要决定于温度。

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二极管: 扩展阅读点击超链接: 二极管

     电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流(Rectifying)”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压),反向时阻断 (称为逆向偏压)。因此,二极管可以想成电子版的逆止阀。

         换句话就是心脏中的二尖瓣三尖瓣 只能让血液方向流动的机关,或者郑州火车站买票后的出口旋转门只能出不能进

二极管在打印机复印机的应用主要以下几点

1】用来发光(发光二极管)那些指示灯需要这个东西

2】用来稳压(稳压二极管)根据电压变化阻值的半导体部件

3】用来整流(全桥式整流器) 把交流经过滤波后变成直流

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发光二极管图解: 看看打印机的指示灯大都是这个东西

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怎么测量好坏:

一)普通二极管的检测(包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管)

是由一个PN结构成的半导体器件,具有单向导电特性。通过用万用表检测其正、反向电阻值,可以判别出二极管的电极,还可估测出二极管是否损坏。

1】极性的判别将万用表置于R×100档或R×1k档,两表笔分别接二极管的两个电极,测出一个结果后,对调两表笔,再测出一个结果。两次测量的结果中,有一次测量出的阻值较大(为反向电阻),一次测量出的阻值较小(为正向电阻)。在阻值较小的一次测量中,黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。

2】单负导电性能的检测及好坏的判断通常,锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右,反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5 kΩ左右,反向电阻值为∞(无穷大)。正向电阻越小越好,反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊,说明二极管的单向导电特性越好。 若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小,则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。

3】“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态,再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内,负极插入测试表的“e”插孔,然后按下“V(BR)”键,测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。 也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接,将二极管的正极与兆欧表的负极相连,同时用万用表(置于合适的直流电压档)监测二极管两端的电压。如图4-71所示,摇动兆欧表手柄(应由慢逐渐加快),待二极管两端电压稳定而不再上升时,此电压值即是二极管的反向击穿电压。

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三极管: 扩展阅读点击超链接:  三极管

1】三极管有时就是个开关;

2】三极管有时就是个电流放大器。

3】NPN型三极管:就是2个N型半导体把一个P型半导体夹在中间  集电极流向发射极   基极电压>发射极电压 

4】PNP型三极管:就是2个P型半导体吧一个N型半岛为夹在中间  发射极流向集电极   基极电压<发射极电压


NPN型三极管的原理   和PNP型三极管的原理比较图

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测量方法:

三极管的脚位判断,三极管的脚位有两种封装排列形式,如下图1:

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三极管是一种结型电阻器件,它的三个引脚都有明显的电阻数据,测试时(以数字万用表为例,红笔+,黒笔-)我们将测试档位切换至 二极管档 (蜂鸣档)标志符号如右图2:
正常的NPN结构三极管的基极(B)对集电极(C)、发射极(E)的正向电阻是430Ω-680Ω(根据型号的不同,放大倍数的差异,这个值有所不同)反向电阻无穷大;正常的PNP 结构的三极管的基极(B)对集电极(C)、发射极(E)的反向电阻是430Ω-680Ω,正向电阻无穷大。集电极C对发射极E在不加偏流的情况下,电阻为无穷大。基极对集电极的测试电阻约等于基极对发射极的测试电阻,通常情况下,基极对集电极的测试电阻要比基极对发射极的测试电阻小5-100Ω左右(大功率管比较明显),如果超出这个值,这个元件的性能已经变坏,请不要再使用。如果误使用于电路中可能会导致整个或部分电路的工作点变坏,这个元件也可能不久就会损坏,大功率电路和高频电路对这种劣质元件反应比较明显。
尽管封装结构不同,但与同参数的其它型号的管子功能和性能是一样的,不同的封装结构只是应用于电路设计中特定的使用场合的需要。
要注意有些厂家生产一些不规范元件,例如C945正常的脚位是BCE,但有的厂家出的此元件脚位排列却是EBC,这会造成那些粗心的工作人员将新元件在未检测的情况下装入电路,导致电路不能工作,严重时烧毁相关联的元器件,比如电视机上用的开关电源。

在我们常用的万用表中,测试三极管的脚位排列图:
先假设三极管的某极为“基极”,将黑表笔接在假设基极上,再将红表笔依次接到其余两个电极上,若两次测得的电阻都大(约几K到几十K),或者都小(几百至几K),对换表笔重复上述测量,若测得两个阻值相反(都很小或都很大),则可确定假设的基极是正确的,否则另假设一极为“基极”,重复上述测试,以确定基极.
当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔笔接其它两极若测得电阻值都很少,则该三极管为PNP,反之为NPN
判断集电极C和发射极E,以NPN为例:

把黑表笔接至假设的集电极C,红表笔接到假设的发射极E,并用手捏住B和C极,读出表头所示C,E电阻值,然后将红,黑表笔反接重测.若第一次电阻比第二次小,说明原假设成立.

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简单版测量方法描述:

1】随意测两只脚,如果内阻为零,三极管已经击穿

2】如果不为零,万用表调到1K档,一支表笔接触一只引脚不动,另一支笔按个接触另外两只引脚

  1、红表笔固定  黑笔量另外两个引脚,阻值大致相同: 这是个PNP管 相应固定的这只脚就是基极

  2、黑表笔固定  红笔量另外两个引脚,阻值大致相同: 这是个NPN管 相应固定的这只脚就是基极

 接下来万用表调到10K档,测试另外两只引脚,没有阻值就交换表笔,就能看到两脚之间的阻值,如果看不到 三极管就是坏的

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场效应管:扩展阅读点击超链接: 场效应管百科

场效应管(FET)是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件,并以此命名。

由于它仅靠半导体中的多数载流子导电,又称单极型晶体管。

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结型场效应管(JFET)
1、结型场效应管的分类:结型场效应管有两种结构形式,它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。
结型场效应管也具有三个电极,它们是:栅极;漏极;源极。
电路符号中栅极的箭头

场效应管
方向可理解为两个PN结的正向导电方向。

2、结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例),N沟道结构型场效应管的结构及符号,由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,当漏极电源电压ED一定时,如果栅极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流ID就愈小;反之,如果栅极电压没有那么负,则沟道变宽,ID变大,所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化,就是说,场效应管是电压控制元件。

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场效应管的作用:

1.场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器
2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
3.场效应管可以用作可变电阻
4.场效应管可以方便地用作恒流源。
5.场效应管可以用作电子开关

复印机中,场效应管主要用作电子开关

1】主要为开关变压器提供高频电场;

2】主要用来控制定影灯的通断。

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测量方法:

电阻法测好坏:
测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。具体方法:首先将万用表置于R×10或R×100档,测量源极S与漏极D之间的电阻,通常在几十欧到几千欧范围(在手册中可知,各种不同型号的管,其电阻值是各不相同的),如果测得阻值大于正常值,可能是由于内部接触不良;如果测得阻值是无穷大,可能是内部断极。然后把万用表置于R×10k档,再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值,当测得其各项电阻值均为无穷大,则说明管是正常的;若测得上述各阻值太小或为通路,则说明管是坏的。要注意,若两个栅极在管内断极,可用元件代换法进行检测。

光电耦合器:  扩展阅读点击超链接: 光电耦合器百科

 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

  打印机复印机主要用它来为场效应管的开关做提供电源

对于开关电路,往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔离,这对于一般的电子开关来说是很难做到的,但采用光电耦合器就很容易实现了。

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光电耦合器的测试:
1、用万用表判断好坏,如图3,断开输入端电源,用R×1k档测1、2脚电阻,正向电阻为几百欧,反向电阻几十千欧,3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组,阻值为无限大,输入端接通电源后,3、4脚的电阻很小。调节RP,3、4间脚电阻发生变化,说明该器件是好的。注:不能用R×10k档,否则导致发射管击穿。
2、简易测试电路,如图(4),当接通电源后,LED不发光,按下SB,LED会发光,调节RP、LED的发光强度会发生变化,说明被测光电耦合器是好的

集成电路:(IC)  扩展阅读点击超链接: 集成电路百科

     集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管电阻电容电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路

  电脑的cpu其实也是一个集成电路

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