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焊接的基本知识_图文

焊接的基本知识_图文

-电 工 电 子 学 实 习——电路焊接工艺

焊接技术
第一节 焊接的基本知识

第二节 焊接工具与材料
第三节 手工焊接工艺

第四节 浸焊与波峰焊
第五节 表面安装技术
第六节 技能训练

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第一节 焊接的基本知识
一、 焊接的概述: ? 焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热或加压,在 两种金属的接触面,通过焊接材料的原子或分子的相互扩 散作用,使两种金属间形成一种永久的牢固结合。利用焊 接的方法而形成的接点叫焊点。焊接通常分为熔焊、接触 焊及钎焊三大类,在电子装配中主要使用的是钎焊。
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钎焊:在已加热的工件金属表面,熔入低于工件金属熔点 的焊料,借助助焊剂的作用,依靠毛细现象,使焊料浸润 工件金属表面,并发生化学反应,生成合金层,从而使工 件金属表面与焊料结合为一体。钎焊按焊料熔点的不同分 为硬钎焊(焊料熔点高于450℃)与软钎焊(焊料的熔点低 于450℃ )。采用锡铅焊料进行焊接称为锡铅焊,简称锡焊, 它是软焊的一种。

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第一节 焊接的基本知识
二、锡焊的工艺要素: (1)工件金属材料应具有良好的可焊性。 (2)工件金属表面应洁净。 (3)正确选用助焊剂。 (4)正确选用焊料。 (5)控制焊接温度和时间。 三、焊点的质量要求:

(1)电气性能良好。 (2)具有一定的机械强度。 (3)焊点上的焊料要质量。 (4)焊点表面应光亮且均匀。 (5)焊点不应有毛刺、空隙。 (6)焊点表面必须清洁。

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第二节 锡焊工具与材料

一、电烙铁:手工焊接的主要工具。主要结构:烙铁头、烙 铁芯、卡箍、手柄、接线柱、接地线、电源线、禁固螺丝等。

典型电烙铁的结构

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1.电烙铁的分类:
按加热方式分类:直热式、感应式、气体燃烧式。 按功率分:20W、30W、60W……300W等。 按功能分:单用式、两用式或调温式。

直热式又可分为:内热式、外热式、恒温式。

组装收音机时,一般二级管、三级管结点温度超过200℃就 会烧坏,故选用20W内热式电烙铁。

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普通电烙铁

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长 寿 命 烙 铁 头 电 烙 铁

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外热式电烙铁

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手动送锡电烙铁

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温控式电烙铁

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2、电烙铁使用与保养:
(1)电烙铁在使用之前应用万用表的欧姆档测量其电阻值。正常20W内热式电烙体芯的阻 值为2.4千欧姆。若测得电阻值为零,则说明电烙铁内部短路;若电阻为无穷大则说明 电烙铁内部断路。(大部分情况是由于电源线线与烙铁芯的接触处断开后所造成,少 数情况是由于电源线损坏所造成) (2)新烙铁刃口表面镀有一层铬,不易沾锡。使用前先用锉刀或砂纸将镀铬层去掉,通 电加热后涂上少许焊剂,待烙铁头上的焊剂冒烟时,即上焊锡,使烙铁头的刃口镀上 一层锡,这时烙铁头就可以使用了。 (3)在使用过程中注意轻拿轻放,电烙铁用后一定要稳妥放与烙铁架上,这样既安全, 又可适当散热,避免烙铁头“烧死”。对已“烧死”的烙铁头,应按新烙铁的要求重 新上锡。

(4)烙铁头使用较长时间后会出现凹槽或豁口,应及时用锉刀修整,否则会影响焊点质
量。对经多次修整已较短的烙铁头,应及时调换,否则会使烙铁头温度过高。 (5)每次使用后等电烙铁冷却后才能放回抽屉,防止烫坏电源线,引起触电危险。

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二、焊料
铅与锡熔形成合金(即铅锡焊料)后,具有一系列铅
和锡不具备的优点: 熔点低。各种不同成 分的铅锡合金熔点均低于 铅和锡的熔点,利于焊接。 机械强度高,抗氧化。 表面张力小,增大了 液态流动性,有利于焊接

时形成可靠焊点。

焊锡丝

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共晶焊锡:
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合金成分为铅38.1% ,锡61.9%为共晶合金。 即它的熔点与凝 固点均为183℃,是铅锡焊料中最好的一种。若存在共晶焊锡 中加入3%的银,可使熔点降为177℃,且焊料的焊接性能、扩 展强度都在不同程度的提高,但是不经济。

?
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三、焊剂:
焊剂也叫助焊剂。主要是去除金属表面的氧化层,方便焊接。 在手动焊接中多采用松香。印制电路板在制作过程中表层涂 有助焊剂,所以在组装收音机的过程中可以不单独使用助焊 剂。 四、其它工具: 剪刀、镊子、螺丝刀、烙铁架等。

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常用焊接工具

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第三节 手工焊接工艺
一、焊接准备: 1.选用合适的电烙铁。由于内热 式电烙铁具有升温快、热效率 高、体积小、重量轻的特点。 在焊接印刷电路板的焊盘和一 般产品中的较精密元器件及受 热易损元器件宜选用20W内热 式电烙铁。 2.选用合适的烙铁头。烙铁头的 形状要适应被焊工件表面的要 求和产品的装配密度。如图所 示。 3.烙铁头的清洁和上锡。

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部分样式烙铁头

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第三节 手工焊接工艺
二、手工焊接
1. 焊接操作姿势 电烙铁拿法有三种,如下图所示:

焊锡丝一般有两种拿法,如下图所示

2、五步法训练:作为一种初学者掌握手工锡焊技术的训
练方法,五步法是卓有成效的。正确的五步法:
一 准 备 施 焊 二 加 热 焊 件 三 熔 化 焊 料 四 移 开 焊 锡

五 移 开 烙 铁

平焊

立焊

3、手工焊接注意事项
1) 掌握好加热时间

在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。
2) 保持合适的温度 保持烙铁头在合适的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊

料熔化温度高50℃较为适宜。
3) 掌握好力度 用烙铁对焊点加力加热是错误的。会造成被焊件的损伤,例

如电位器、开关、接插件的焊接点往往都是固定在塑料构件 上,

加力的结果容易造成元件失效。

电工电子学实习-电路焊接工艺

4、锡焊操作要领
1)焊件表面处理。 2)预焊。 3)不要用过量的焊剂。 4)保持烙铁头的清洁。 5)加热要靠焊锡桥。 6)焊锡量要合适。

(a) (c) (b) (a)焊锡过多,浪费; (b)焊锡过少,焊点强度差; (C)合适的焊锡量

7)焊件要固定。 8)烙铁撤离要讲究。

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第三节 手工焊接工艺
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三、 手工焊接方法: 1、 绕焊:将被焊接元件的引脚或导线绕在接点 上进行焊接,其焊接强度最高。 2、 钩焊:将被焊接元器件的引线或导线钩接在 被连接的孔中进行焊接。它适用于不便缠绕但又 要求有一定机械强度和便于拆焊的接点。 3、 搭焊:引线或导线搭于接点进行焊接。用于 易调整或改焊的临时焊点。 4、 插焊:将引线或导线插入洞型或孔型接点中 进行焊接,用于元器件带有引线、插孔及印制板 的常规焊接。

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第三节 手工焊接工艺
四、印刷电路板的手工焊接:
1、印刷电路板焊接的特点: (1)印刷电路板是用粘合剂把铜箔压粘在绝缘基板上制成 的。 (2)印刷电路板插装的元器件一般为小型元器件,耐高温 性能较差,焊接温度过高,时间过长,都会造成元器件的 损坏。 (3)在焊接印刷电路板时,要根据具体情况,除掌握合适 的焊接温度、焊接时间外,还应选用合适的焊料和助焊剂。

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第三节 手工焊接工艺
四、印刷电路板的手工焊接:
2、印刷电路板手工焊接工艺:
(1)电烙铁的选用。由于铜箔和绝缘基板之间的结合强度、铜箔的厚度 等原因,烙铁头的温度最好控制在250~300℃之间,因此最好选用 20W内热式电烙铁。 (2)烙铁头的形状。烙铁头的形状应以不损伤印刷电路板为原则,最好 选用凿式烙铁头。 (3)电烙铁的握法。焊接时,烙铁头不能对印刷电路板施加太大的压力, 以防止焊盘受压翘起。可采用握笔法拿电烙铁。 (4)焊料和助焊剂的选用。对难焊的焊接点,可添加助焊剂。 (5)焊接的步骤可按前述手工焊接的步骤进行。一般焊盘面积不大,可 采用三步操作法:a.加热被焊件,b.填充焊料,c.移开焊锡丝、移开 电烙铁。为防焊接温度过高,焊接时间一般以2~3s为宜。

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第三节 手工焊接工艺
四、印刷电路板的手工焊接:
2、印刷电路板手工焊接工艺:
(6)元器件安装的技术要求。
?

元器件安装应遵循先小后大、先低后高、先里后外、先易后难先一般 后特殊元器件的基本原则。 对于电容器、三极管等立式插装元件,应保留适当长的引线。一般要 求离电路板面2mm。 元器件引线穿过焊盘后应保留2~3mm的长度,以便引线打弯固定。 安装水平插装的元器件时,方向应一致,以便观察。

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第三节 手工焊接工艺
五、拆焊技术
1、拆焊的原则 (1) 不损坏拆除的元器件、导线、原焊接部位的结构件。 (2)拆焊是不可损坏印刷电路板的焊盘与印制导线。 (3)对已判断为损坏的元器件,可先行将引线剪断,再行拆除。这样可 减少其他损伤的可能性。 (4)在拆焊过程中,应尽量避免拆动其他元器件,如确实需要,要做好 复原工作。 2、拆焊工具 普通电烙铁、镊子、吸锡电烙铁 3、拆焊的操作要点 (1)严格控制加热的温度和时间。 (2)拆焊时不要用力过猛。 (3)吸去拆焊点上的焊料。

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第四节 浸焊与波峰焊
一、浸焊
浸焊是将装好元器件的印制板在溶化的铅锡内浸锡, 一次完成印制扳上全部焊点的焊接。主要用于小型印制扳 的焊接。浸焊有手工浸焊和机器浸焊。 1、手工浸焊 手工浸焊是由操作工人手持夹具将需焊接的已插装好元器 件的印刷电路板浸入锡槽内来完成的,其操作步骤如下: 锡槽的准备→印刷电路板的准备→浸锡→完成浸锡→ 剪脚 2、自动浸焊

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第四节 浸焊与波峰焊
二、波峰焊
波峰焊是采用波峰焊机一次完成印制板上全部焊点的自动焊接技术。 已成为印制板焊接的主要方法。 溶化的液态焊锡在机械泵或电磁泵等的作用下由喷嘴源源不断喷 出而形成波峰,由传送带送来的印刷电路板以一定的速度和倾斜角度 与焊料波峰接触同时向前移动完成焊接,这种方法称为波峰焊。波峰 焊的方法及波峰焊机如图所示

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第五节 表面安装技术

表面安装技术,也称SMT技术,是将表面贴装元器件 贴、焊到印刷电路板表面规定位置上的安装焊接技术。所 用的印刷电路板无需钻孔。具体工艺流程图如下:

安装印刷电路板

点胶(膏)

贴装SMD元件

烘干

焊接

清洗

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技能实训
一、焊接训练
?
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准备废旧PCB板,焊接工具、焊接材料每人一套。在教师指导下,按 以下层次逐步训练,直到达到熟练程度为止。 不限时间,自由操作,熟悉烙铁的握法、焊剂、焊料等基本技能。 限定操作方法,在一定的时间内完成规定的焊点数量。 在限定的时间内完成规定的焊点数量,且焊点必须符合技术要求。 使用吸锡器拆焊已焊在PCB板上的元器件

二、拆焊训练 三、考核
限定时间,在PCB板上完成规定的焊点数量。

-电 工 电 子 学 实 习——电子元器件的识别选择

第二章 电子元器件的识别选择
第一节 电阻器 第二节 电容器 第三节 电感器和变压器

第四节 半导体分立元器件

电阻
?

电阻是最常用、最基本的电子元件之一。
电荷在物体里运动所遇到的阻力称为电阻,具有 一定电阻值的器件称为电阻器。其在电路中的主 要作用是控制电压、电流的大小,还可以与其它 元件组合成耦合、滤波、反馈、补偿等不同功能 的电路,用处极广。

?

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第一节
一、电阻器的分类
1、固定电阻器

电阻器

固定电阻器可由于分流或分压,其阻值固定不变。
? 碳膜电阻器 碳膜电阻器阻值稳定性好、噪音小、价 格便宜,用途最广的通用电阻器。它可制成1Ω ~10M Ω 。碳膜电阻器的外形与结构如图

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第一节

电阻器

? 固体电阻器 固体电阻器噪音较大、价格便宜,适宜 大量生产。它可制成2.2Ω ~22M Ω 。固体电阻器的 外形与结构如图

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第一节

电阻器

? 金属膜电阻器 金属膜电阻器噪音小、频率特性好、 温度稳定性好、价格高,用于精密仪器。它可制成 1Ω ~3M Ω 。金属膜电阻器的外形与结构如图

电位器

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第一节
一、电阻器的分类
2、可变电阻器

电阻器

可变电阻器的阻值是可以调节的,也称为电位器, 主要用于调节电压或电流。
? 半固定可变电阻器 主要有阻值随温度而变化的热敏 电阻和碳膜电位器,热敏电阻价格高,稳定好。碳 膜电位器价格便宜,稳定性欠佳。半固定可变电阻 器的外形与结构如图。

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第一节

电阻器

? 碳膜可变电阻 碳膜可变电阻温度稳定性好、价格 便宜。主要有双连、双重、带开关等各种类型。碳 膜可变电阻的外形与结构如图

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第一节

电阻器

? 线绕式可变电阻 线绕式可变电阻温度稳定性好、噪 音小,不适用于频率特性较高的交流电。适用于大 功率,它可制成数欧~数千欧 。线绕式可变电阻的 外形与结构如图。

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第一节

电阻器

二、电阻器的主要参数及标志方法
1、电阻的标称及识别方法:电阻器的标称电阻值和偏 差一般都直接标在电阻体上,其表示方法有三种: 直标法、文字符号法和色标法。 ? 直标法 :直标法是用阿拉伯数字和单位符号在电阻 表面直接标出标称阻值,如图所示,其允许偏差直 接用百分数表示。

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第一节
1、电阻的标称及识别方法:

电阻器

二、电阻器的主要参数及标志方法
? 文字符号法 :文字符号法是用阿拉伯数字和文字符 号符号两者有规律地组合来表示标称阻值,如图所 示,其允许偏差也用文字符号表示。符号前面的数 字表示整数阻值,后面的数字依次表示第一位小数 阻值和第二位小数阻值。如1R5表示1.5Ω。

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第一节

电阻器

二、电阻器的主要参数及标志方法
1、电阻的标称及识别方法: ? 色标法 :色标法是用不同颜色的带或点在电阻器表 面标出标称阻值和允许偏差。其中又有4环和5环之 分,4环电阻误差比5环电阻要大,一般用于普通电 子产品上,而5环电阻一般都是金属氧化膜电阻,主 要用于精密设备或仪器上。

-电 工 电 子 学 实 习——电子元器件的识别选择 2 2 100 ±5% 四环电阻 对应电阻值: 22×100(1±5%) =22 (1±5%)?

颜色

第一环 1

第二环 1

第三环 1

乘数 101

误差 ±1%

电 阻 色 码 系 统




橙 黄 绿 蓝

2
3 4 5 6

2
3 4 5 6

2
3 4 5 6

102
103 104 105 106

±2%

±0.5% ±0.25%


灰 白 黑 金

7
8 9 0

7
8 9 0

7
8 9 0

107
108 109 100

±0.10%
±0.05%

± 5%




± 10%
± 20%

对应电阻值: 470×103 (1±1%) =470 (1±1%)k ?

五环电阻 4 7 0 103 ±1%

电阻器的测量
用万用表的电阻档进行测量

注意
A. 根据被测电阻选择量程,保证指针指在表 盘中间一段,便于观察。 B. 确定量程后,将两笔短路,调节调零按钮 使指针准确指在0刻度上,称为调零。 C. 测量时不要用手触摸电阻和表笔的金属部 分,避免人为误差。

电容
?

电容也是最常用、最基本的电子元件之一。 电容在电路中,可用于隔直流、通交流, 滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。

电容有两个金属电极 它们中间隔着绝缘体 就构成一个电容器。

介质 电容用于存储电流,它只能允许交流电经过 直流电被阻挡。在电路中,通常用于调谐、 滤波、极间耦合等方面,是主要元件之一。

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第二节
一、电容器的分类:
1、固定电容器:其符号是 1、固定电容器: ? 铝电解电容器 ? 钽电解电容器 ? 瓷介电容器
① 负 极 标 识 _

电容器

② 引 线 长 短

? 纸介电容器
? 云母电容器

+

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第二节
一、电容器的分类:
2、可变电容器:其符号是 ? 固体介质可变电容器 ? 空气介质电容器 ? 微调电容器

电容器

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第二节

电容器

二、电容器的标称容量和偏差:
? 直标法 将标称容量及偏差值直接标在电容体上, 如0.22μF±10%。不标单位的整数表示单位“pF”,. 不标单位的小数表示单位“uF”, ? 文字符号法 将容量的整数部分写在容量单位标识符 号的前面,容量的小数部分写在容量单位标识符号 的后面,如2.2pF写为2p2,6800pF写为6n8。 ? 色标法 电容器色标法原则上与电阻器色标法相同。 色标法表示的电容单位为pF

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第二节
三、电容器的选用:

电容器

? 根据电路要求合理选用型号。 一般电源滤波、去 耦电路可选用铝电解电容器;在低频耦合、旁路电 路选用纸介和电解电容器;在高频电路和高压电路 中,应选用有云母电容器和瓷介电容器;调谐电路 中可 ? 根据线路板的安装要求选用一定形状的电容器。 将 容量的整数部分写在容量单位标识符号的前面,容 量的小数部分写在容量单位标识符号的后面,如 2.2pF写为2p2,6800pF写为6n8。 ? 选用电解电容器时,要考虑其极性要求。

电容器的测量
电容器的测量可利用万用表对其进行充放电检测。
1. 漏电电阻的测量:使用万用电表,首先将挡位旋钮旋到 “R×1k”挡位,双笔短接调0,测量电容两引脚,指针顺时 针偏转,然后逆时针缓慢退回,最后停下值就为漏电电阻, 此值偏小说明漏电严重。 2. 断路测量:测量时指针始终无反应,说明断路。 3. 短路测量:测量电容量很小趋于零且指针不再返回,说明短 路。 4. 电容极性判断:因为正向连接漏电电阻大,因此分别正反测 量电容器两次,漏电电阻大的一次,黑标笔接的是正极。

电感 电感器和电容器一样,也是一种储能元件,它能把电 能转变为磁场能,并在磁场中储存能量。 电感器用符号L表示,它的基本单位是亨利(H),常 用毫亨(mH)为单位。 电感器的特性恰恰与电容的特性相反,它具有阻止交 流电通过而让直流电通过的特性。 它经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器 等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变 压器、继电器等。收音机上就有不少电感线圈,几乎都 是用漆包线绕成的空心线圈或在骨架磁芯、铁芯上绕制 而成的。有天线线圈(它是用漆包线在磁棒上绕制而成 的)、中频变压器(俗称中周)、输入输出变压器等等。

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第三节
一、电感线圈的分类:

电感器和变压器

1、固定电感器:用导线绕在骨架上,就构成了线圈, 单位是亨利,其符号是

? 固定电感器
? 高频天线线圈 ? 偏转线圈

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第三节
一、电感线圈的分类:
2、可调电感器:

电感器和变压器

? 在线圈中插入磁芯和铜芯 ? 在线圈中安装一滑动接点 ? 将两个线圈串联均匀改变两线圈之间的位置

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第三节
二、电感器的标志方法:

电感器和变压器

电感器的电感量、允许偏差和标称电流值都直接标在固定电感 器的外壳上,标志方法有: ? 直标法 即在固定电感器的外壳上直接用文字标出电感器的电 感量、偏差和直流最大工作电流。
字母 最大工作 电流/mA A 50 B 150 C 300 D 700 E 1600

? 色标法 是在电感器的外壳上涂以各种不同颜色的环来表明其 主要参数。数字与颜色的对应关系与色环电阻其标志法相同。

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第三节
三、变压器

电感器和变压器

变压器是利用多个电感线圈产生互感作用的元件。 变压器在电路中起变压、耦合、匹配、选频等作用。

? 低频变压器
? 中频变压器 ? 高频变压器 ? 行输出变压器

第四节

半导体分立器件

二极管 半导体二极管由一个PN结,再加上电 极、引线,封装而成。

二极管

第四节
一、二极管:

半导体分立器件

1、常见二极管及电路符号: ? 整流、检波二极管 ? 稳压二极管 ? 发光二极管

? 光电二极管
? 变容二极管 ? 双向触发二极管

第四节
一、二极管:
1)判别正、负性 ? 观察外壳上符号标记。 ? 观察外壳上的色点

半导体分立器件
+
IN4148

2、常见二极管正、负性判别及此性能检测:
+

_

? 用万用表测量:用指针式万用表R ×1kΩ挡检测二极管正、负向电阻。 阻值较小的一次二极管处于导通状态,则黑表笔接触的是二极管的正 极。 2)性能检测 ? 用指针式万用表R ×100或 R ×1kΩ挡,测量二极管的正、反向电阻值, 完好的锗二极管正向电阻在200~600Ω左右,反向电阻在20 kΩ以上。 完好的硅二极管正向电阻在900~2kΩ,反向电阻在500 kΩ以上。 ? 二极管正反向电阻值相差越大越好。若测得正向电阻为无穷大,说明 二极管内部断路;若测得反向电阻接近于零,说明二极管已经击穿。

判断二极管的正负

二极管截止,阻值很大(一般为 几百千欧),这就告诉我们黑表 笔接触的是二极管的负极,红表 笔接触的是二极管的正极。

二极管导通,阻值较小(几 十欧到几千欧的范围),这就 告诉我们黑表笔接触的是二 极管的正极,红表笔接触的 是二极管的负极。

3、二极管的主要技术参数
? ?

最大允许电流:为避免过大电流冲击,使二极管PN
结烧坏而规定的额定电流值。

最高反向工作电压:指允许加在二极管两端的 反向电压的最大值,超过此值会击穿二极管。

4、二极管的测量
测量的方法是先把万用表拨到“欧姆”档(通常用 Rx100或Rx1K)进行。 1)判断二极管好坏:测量正反向电阻,如果反向电阻远
大于正向电阻则没有问题,而二者相等、无穷大或为0则 说明二极管损坏。

2)检测发光二极管
一般发光二极管的正向压降为1.5v-2.3v,用两个万 用表串联可进行检查。 用两块万用表,拨到相同电阻档(Rx1档),串联起 来,当作电压源。

接入二极管,正常的发光二极管便会发光

5、二极管使用常识
1)二极管正向电流和反向峰值电压不可超过允许范围,必 须留有裕量。

2)硅管和鍺管之间不能互相代替。检波管,工作频率不低 于原来的管子就可以;整流管,正向电流和反向峰值不低 于原来的管子就可以。
3)大功率二极管必须按规定安装一定尺寸的铝散热片。

4)大功率二极管必须串联快速熔断器作短路保护或严重过 载的保护。快速熔断器的额定电流一般可按二极管额定电 流的1.57倍选用。

第四节
二、三极管:
1、晶体管
1)外形及电路符号:

半导体分立器件

三极管

三极管的分类
? ?

?
?

依工作频率分为:低频三极管和高频三极管 依工作功率分为:小功率、中功率和大功率三极管 依封装形式分为:金属封装、玻璃封装、塑料封装 依导电特性分为:PNP型 NPN型

三极管的技术参数 ?电流放大系数β:表示三极管电流放大能力 一般: Ic(集电极电流) β= ——————— Ib(基极电流)

?三极管极间反向电流,包括:

1.集电极反向饱和电流Icb0:指发射极开路时, 集电极加反向电压时的反向电流,应该很小。 2.穿透电流Ice0:指基极开路时,c-e间加反向电 压时的反向电流,应该很小。 两者之间满足: Ice0 = (1+β) Icb0 ?极限参数: 1.集电极最大允许电流(ICM) 2.集电极、发射极间的最大允许反向电压(BVce0) 3.集电极最大允许功耗(PCM)

三极管的测试

三极管的测试分为测试三极管的类型、管脚排列
首先是如何测试三极管的类型
使用万用表的电阻档(R×1)档,判断如下:

b

b

PNP
红表笔为基极

电阻很小

NPN
黑表笔为基极

其次是如何测试三极管的管脚排列 判断出管子类型和基极后,使用万用表的电阻档(R×1)档, 如下测试:

e
NPN

C

在基极与另两个管脚间接 入一个电阻测量三极管的 放大作用,然后更换表笔 再测,
两次测量中表指针偏离较 大的那次,可根据不同类 型的管子判断出集电极和 发射极。

e
PNP

C

我国国家标准(GB249-64)
?

根据我国国家标准(GB249-64),半导体 器件的型号由5个部分组成:

示例

第一部分 用数字表 示器件电 极数目 序 号 2 意义 二极管

第二部分

第三部分

第四部 分 用数字 表示器 件序号

第五部 分 用汉语 拼音字 母表示 规格号

用汉语拼音字母表 用汉语拼音字母表 示器件的类型 示器件的材料和极 性 符 号 A B C D 意义 N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 符 号 P V W C 意义 普通管 微波管 稳压管 参量管

3

三极管

A

PNP型锗材料

U

光电器件

B
C D E

NPN型锗材料
PNP型硅材料 NPN型硅材料 其它材料

K
N X G D

开关管
阻尼管 低频小功率管 fT≤3MHz,Po<1W 高频小功率管 fT≥3MHz,Po<1W 低频大功率管, fT≤3MHz, Po≥1W 高频大功率管 fT≥3MHz, Po≥1W

A

国际电子联合会(欧共体等一些国家)
命名由四部分组成。 第一部分:用字母表示器件材料 第二部分:用字母表示器件的类型及特性 第三部分:表示登记号 第四部分:表示分类 ? 如:BU508A表示大功率硅开关管
?

美国(EIA电子协会)
?

命名由五部分组成。 第一部分:表用途(军用或非军用) 第二部分:用数字表示PN结数 第三部分:用字母“N”表示在EIA注册 第四部分:用多位数字表示注册号 第五部分:用字母表示分档

日本(日本工业标准JIS)
?

命名由5到7部分组成。 第一部分:由数字表示PN结数,1为一个PN结,2为两 个PN结。 第二部分:字母‘S’表示在JIS注册。 第三部分:表示极性类型。如: A(PNP高频) B(PNP低频) C(NPN高频) D(NPN低频) J(P沟道FET) K(N沟道FET) 第四部分:在JIS的注册顺序号。 第五部分:表示对原产品的改进产品。 第六部分:表特殊用途。 第七部分:表某参数分档标记。 如:2SA1015表示PNP型高频三极管,有时简略为A1015。

韩国:9000系列 常用晶体管如下表所示
型号 极性 9011 NPN 9012 PNP 用途特点 高、中频放大 极好的线性hFE PT(m W) 400 625 fT(MH z) 370

9013 NPN 于9012配对作推挽 9014 NPN 线性好,hFE高 9015 PNP 于9014配对 9018 NPN 宽带高增益、放大

625 625 625 400 270 190 1100

7.2.7晶闸管
(Silicon Controlled Rectifier) 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功 率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域 扩展到强电领域。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性, 但它的导通时间是可控的,主要用于整流、逆变、 调压及开关等方面。 优点: 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简 单、操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流 达千安、正向耐压达数千伏)。

晶闸管的结构和外形封装
晶闸管的其它封装形式: 还有塑封和模块式两种封装。



晶闸管的其它封装形式

基本结构
晶闸管是具有三个PN 结的四层结构, 其外形、 结构及符号如图。 四 A 层 半 导 G 体 K
(a) 外形 (b) 符号

A 阳极

P1

三 个
PN

N1
P2


GG 控制极

N2
(c) 结构 K 阴极

晶闸管的外形、结构及符号

A

A
P

+

A N1 T1 P2 N1 T2

P1 N1 G P2 N2
K

IA
P1

N G
P

N
P N K

P2

G

IG

N2

IK
_K

晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合

工作原理
A

形成正反馈过程

β 1β 2 iG
T1 R

iG
G
EG

iB 2

β 2 iG
T2 EA

+ _

iC 2 ? ? 2 iG ? iB1 iC 1 ? β 1 iC 2 ? ? 1 ? 2 iG ? iB 2
在极短时间内使两 个三极管均饱和导通, 此过程称触发导通。

i B 2 ? iG

K EA > 0、EG > 0

工作原理
形成正反馈过程 A

β1β2 iG
T1 G R

iG
E
G

iB 2

β 2 iG
T2

EA

+ _

iC 2 ? ? 2 iG ? iB1 iC 1 ? β 1 iC 2 ? ? 1 ? 2 iG ? iB 2
晶闸管导通后,去 掉EG , 依靠正反馈, 仍可维持导通状态。

i B 2 ? iG

K EA > 0、EG > 0

主要参数
UFRM: 正向重复峰值电压(晶闸管耐压值) 晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允 许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。 一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V — 3000V URRM: 反向重复峰值电压 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。 一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V—3000V

环境温度为40 C及标准散热条件下,晶闸 管处于全导通时可以连续通过的工频正弦 半波电流的平均值。 如果正弦半波电流的最大值为Im, 则 π 1 Im IF ? ? I m sin ?td (?t ) ? π 2π 0 i

正向平均电流 IF :

?

IF
? 2? 普通晶闸管IF为1A — 1000A。

?t

IH: 维持电流 在规定的环境和控制极断路时,晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。 一般IH为几十 ~ 一百多毫安。 UF: 通态平均电压(管压降) 在规定的条件下,通过正弦半波平均电流时, 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。 UG、IG:控制极触发电压和电流 室温下,阳极电压为直流6V时,使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V,IG为几十到几百毫安。

晶闸管型号及其含义 K P 导通时平均电压组别 共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V 额定电压,用百位或千位数表示 取UFRM或URRM较小者 额定正向平均电流(IF) 普通型 (晶闸管类型) P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 S --双向晶闸管 晶闸管 如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。

单向晶闸管的工作性能

1.正向阻断
a-k 加正向电压,开关 S 处于断开状态,g 无电压,晶闸 管不导通。

2.反向阻断
a-k 加反向电压,不论开 关 S 关断还是在 g 上是否加控制 电压,晶闸管不导通。

3.触发导通 a-k 加正向电压,g,k 加正向

电压,晶闸管导通。

4.导通后控制极失去控制作用 晶闸管一旦导通,降低或去掉控 制极电压仍导通。

结论: (1)导通条件 ① 可控硅阳极与阴极间必须接正向电压。 ② 控制极与阴极间加正向触发脉冲电压。

(2)关断条件:阳极电流 Ia < IH 维持电流。
关断方法: ① 将正向阳极电压降低到足够小,或者将阳极开路。 ② 加反向阳极电压。

可控整流电路
单相半波可控整流
1. 电阻性负载

T ? + u – + uT –

io + RL uo –

(1) 电路

u > 0 时: 若ug = 0,晶闸管不导通,uo ? 0, uT ? u 。 控制极加触发信号,晶闸管承受正向电压导 通, u < 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通, uo = 0, uT = u ,故称可控整流。

uo ? u , uT ? 0 。

(2) 工作原理 u
O

ug
O

?t1 ?

2?

?t

?t

u > 0时: 0 ~ ?t 1, ug ? 0 , 晶闸管不导通。

?t1 :加触发信号,晶闸管承受正向电压导通
uo ? u , uT ? 0 。
u < 0 时: 可控硅承受反向电压不导通 uo ? 0 , uT ? u 。 即:晶闸管反向阻断

uo ? 0, uT ? u 。

u
O

(3)工作波形

ug

?t1 ?

2?

?t2

?t ?t ?t

uO

O

uT
O

O

导通角

?t
? ?

控制角

接电阻负载时 单相半波可控整流电路电压、电流波形

(4)整流输出电压及电流的平均值

1 UO ? ? u d ?t 2π α

π

由公式可知:

1 ? ? 2U sin ?t d(?t ) 2π α 1 ? cosα ? 0.45U ? 2 UO U 1 ? cosα IO ? ? 0.45 ? RL RL 2

π

改变控制角?,可改变输出电压Uo。

2. 电感性负载与续流二极管
(1)电路 ? + u –

T
+ uT – + uo –

?? L eL ? ?

R

在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时,电感元件上产生阻碍 电流变化的感应电势(极性如图),电流不能跃变,将由零逐渐上升(见波
形)。

u经过零值变负之后,只要el大于u,晶闸管继续承受正向电压,电
流仍将继续流通。只要电流大于维持电流,晶闸管就不会关断,负载上 出现了负电压。当电流下降到维持电流以下时,晶闸管才能会关断。

2) 工作波形(未加续流二极管)

u
O

ug

?t1 ?

2?

?t2

?t

uO

O

?t
?t

uT
O

O

?

?

?t

3.电感性负载(加续流二极管)
(1) 电路

T +
? + + uT – u io –

io +
L
D

uo –

u> 0时: D反向截止,不影响整流电路工作。 u < 0时: D正向导通,晶闸管承受反向电压关断,电感元 件L释放能量形成的电流经D构成回路(续流),负载 电压uo波形与电阻性负载相同(见波形图)。



R

(3)工作波形(加续流二极管)

u
O

ug
O

?

2?

?t ?t

uO iL

uT
O

?t
?

?

?t

单相半控桥式整流电路
1. 电路 2. 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 ? 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通,电流的通路为 a T1 RL D2 b io a

+ –
b u

T1

T2 RL

D1

D2

+ + uo – –

T1、T2 ?晶闸管 D1、D2?晶体管

此时,T2和D1均承受反向电压而截止。

io (2)电压u 为负半周时 T2和D1承受正向 电压。 T2控制极加触 ? 发电压, 则T2和D1导 通,电流的通路为 b T2 RL D1 a a

+ –
b u

T1

T2

RL
D1
D2

+ + uo – –

此时,T1和D2均承受反向电压而截止。

3. 工作波形

u

O

ug
O

?

2?

?t ?t ?t ?t

uO

uT1
O

4. 输出电压及电流的平均值

1 U O ? ? u d ?t πα

π

1 U ο ? ? 2U sin ?t d(?t ) πα 1 ? cosα ? 0.9U ? 2 U U 1 ? cosα IO ? ? 0.9 ? Rο RL 2

π

两种常用可控整流电路
(1) T
D1 D2 RL D3 D4

+

+

u

u0

-

-

1. 该电路只用一只晶闸管,且其上 电路 无反向电压。 特点 2. 晶闸管和负载上的电流相同。

(2)

+

T1

D1
D2

+
R L

u

uO

电路 特点

T2

-

1. 该电路接入电感性负载时,D1、D2 便起 续流二极管作用。 2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连,两管控 制极必须加独立的触发信号。

三相半波可控整流电路

三相桥式半控整流电路 1. 电路 T – u +

T1

T2

T3

io
+

a b c

RL

uo


u u u 2a 2b u2c
o
t2 t1
? 2?

D1

D2

D3

?t

2.工作原理

晶闸管的保护
晶闸管承受过电压、过电流的能力很差,这是 它的主要缺点。 晶闸管的热容量很小,一旦发生过 电流时,温度急剧上升,可能将PN结烧坏,造成元 件内部短路或开路。例如一只100A的晶闸管过电流 为400A时,仅允许持续0.02秒,否则将因过热而损 坏; 晶闸管耐受过电压的能力极差,电压超过其反 向击穿电压时,即使时间极短,也容易损坏。若正 向电压超过转折电压时,则晶闸管误导通,导通后 的电流较大,使器件受损。

晶闸管的过流保护
1. 快速熔断器保护

电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时, 它能在晶闸管过热损坏之前熔断,切断电流通路, 以保证晶闸管的安全。 快速熔断器接入方式有三种,如下图所示。
接在 输出 端

接在 输入 端

~

与晶闸 管串联

2. 过流继电器保护
在输出端(直流侧)或输入端(交流侧)接入过电 流继电器,当电路发生过流故障时,继电器动作, 使电路自动切断。 3. 过流截止保护 在交流侧设置电流检测电路,利用过电流信号 控制触发电路。当电路发生过流故障时,检测电路 控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲,从而 使晶闸管导通角减小或立即关断。

晶闸管的过压保护
1. 阻容保护

利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压 的能量变成电场能量储存到电容中,然后释放到电 阻中消耗掉。 C C R R L
C

C

~

R 硒堆保护 (硒整流片)

R

R

晶闸管元件 的阻容保护

2. 硒堆保护
硒堆是硒整流片串联组成的非线性元件,并且是将两组 硒堆整流片对接起来使用。它可以单独使用,也可以和阻容 元件并联使用。当有过电压时,承受反向电压的一组硒堆的 电阻迅速减小,漏电流增大,过电压能量被非线性电阻硒堆 吸收。过电压消失后,硒堆不损坏而恢复原状。

单结晶体管触发电路
单结晶体管结构及工作原理
1.结构

B2
第二基极 B2

发射极E PN结

P

N
B1 (a) 示意图

欧姆接触 接触电阻

E B1
(b) 符号

第一基极
N型硅片

单结晶体管结构示意图及其表示符号

2. 工作原理
+ _
RP E + UE _ B2 + UBB _ B1 + _

由图可求得
RB1 U B 1 ? U BB RB1? RB 2 RB1 ? U BB ? ?U BB RBB

等效电路

? – 分压比(0.5~ 0.9) ? UE < ? UBB+UD = UP 时

PN结反偏,IE很小; RB2 UBB + ? U ? U 时 E P E RP + A _ PN结正向导通, IE迅速 + _ 增加。 RB1 UE _ UP – 峰点电压 B1 UD – PN结正向导通压降 测量单结晶体管的实验电路

B2

3 .单结晶体管的伏安特性 UE P 峰点电压 UP

负阻区:UE>UP后, 大量空穴注入基区, 致使IE增加、UE反 而下降,出现负阻。 V IV

谷点电压 UV

Ip

o
截止区

负阻区

饱和区

IE

UV、IV(谷点电压、电流): UP(峰点电压): 单结管由截止变导通 维持单结管导通的最小 所需发射极电压。 电压、电流。

单结晶体管的特点 1. UE < UP时单结管截止; UE > UP时单结管导通, UE < UV时恢复截止。

B2

E

2.单结晶体管的峰点电压UP与 B1 外加固定电压UBB及分压比? 有关,外加电压UBB或分压比?不同,则峰点电 压UP不同。 3. 不同单结晶体管的谷点电压UV和谷点电流IV都 不一样。谷点电压大约在2 ~ 5V之间。常选用 ?稍大一些, UV稍小的单结晶体管,以增大输 出脉冲幅度和移相范围。

单结晶体管触发电路
1. 振荡电路

R
100k?

R2
300?

E +
C uc R1 ug 0. 47?F _ 50? _

+
U

+

_

单结晶体管弛张 振荡电路利用单结管 的负阻特性及RC电路 的充放电特性组成频 率可调的振荡电路。

单结晶体管弛张振荡电路

设通电前uC=0。 接通电源U, 电容C经电阻R 充电。电容电压uC逐渐升高。 当uC ? UP时,单结管导通,电 容C放电,R1上得到一脉冲电压。 uC Up Uv

2. 振荡过程分析

R
100k?

R2
300?

E +

+
U

ug
(b)

?t ?t

Up-UD

C uC R1 ug 0. 47?F _ 50? _ (a)

+

_

电容放电至 uC ? Uv时,单结管重新关断,使ug?0。

uC
注意:R值不能选 的太小,否则单结 管不能关断,电路 亦不能振荡。

up uv
O

?t

ug
?t
O (c) 电压波形

单结管触发的半控桥式整流电路
1. 电路
+ +

T1

T2
RL

u1
D1 D2

uL
主电路
RP

+

? u R
+

R2
+

u2


uZ

+ –

R

C

uC R1 + ug

触发电路

2. 工作原理
(1)整流削波

uZ
U2M
O
+

+ R +

?t

u2


uo
– –

uZ U2M
O

uo
整流

?t

uz
UZ
O

削 波

?t

(2) 触发电路
+ RP R C +

UZ
O

uο uc
ug
?t

R2

uZ

uc

R1

+

Up Uv
O

ug

?t

(3) 输出电压uL
T1 T2 +

UP-UD
O

uL
O

?t
?t

RL
D1 D2

uL

应用实例
晶闸管除了用于可控整流电路 外,还可作为无触点可控开关。 防盗报警器(断线报警器)

如图当开关 S 闭合后,电路处于值班状态。 晶闸管 V 的 g 极被 B、D间导线短路接地而使晶闸管截止。 当短路导线被弄断时,电源 G 经 R1 和 R2 的分压使 g 极获得触 发电压,晶闸管 V 导通,防盗报警器(蜂鸣器)H 即发声报警。

应用举例
1. 电瓶充电机电路 T
A

+

R1

R2

~

D DZ

RP C

T1 R4

R3

V

待 充 电 瓶
_

该电瓶充电机电路使用元件较少,线路简单, 具有过充电保护、短路保护和电瓶短接保护。

工作原理

R2 、RP、 C 、T1 、 R3 、 R4 构成了单结晶体 T 管触发电路。 A +

R1

R2 RP C T1 R4 _ R3
V

~

D DZ

待 充 电 瓶

当待充电电瓶接入电路后,触发电路获得所需 电源电压开始工作。

当电瓶电压充到一定数值时,使得单结晶体管的峰 点电压UP大于稳压管DZ的稳定电压,单结晶体管不能导 通,触发电路不再产生触发脉冲,充电机停止充电。 T
A

+ 待 充 电 瓶 _

R1

R2
RP C T1 R4

~

D
DZ

R3

V

触发电路和可控整流电路的同步是由二极管D和电 阻R1来完成的。 交流电压过零变负后,电容通过D和R1迅速放电。 交流电压过零变正后D截止,电瓶电压通过R2 、 RP向C充电。改变RP之值,可设定电瓶的初始充电 T 电流。 A + R1 R2 RP

~

D
DZ

T1 C
R4

R3

V

待 充 电 瓶
_

2. 双向晶闸管 特点:相当于两个晶闸管反向并联,两者共 用一个控制极。 符号:第二电极 A2 G 控制极

A1 第一电极

通过控制电压的控制可实现双向导通。

工作原理 UA1>UA2时,控制极相对于A2加正脉冲,

晶闸管正向导通,电流从A1流向A2。
UA2>UA1时,控制极相对于A2加负脉冲,

晶闸管反向导通,电流从A2流向A1。
A2 G

A1

交流调压电路

?
+

R

T

u
_

双向二极管: 只要在其两端加 上一定数值的正 或负电压即可使 其导通。

C
双向二极管

晶闸管的基本特性
总结前面介绍的工作原理,归纳晶闸管正常工作时 的特性如下:
承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶 闸管都不会导通。

承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下 晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近 于零的某一数值以下 。

简易检测
1.检测阳、阴极正、反向是否短路。可用万用表 R ? 1 k 电阻挡,测试阳、阴极间的正、反向电阻,都应很大(指针基本 不动),否则元件内部有短路或性能不好。 2.检测控制极是否短路或断开。因控制极与阴极之间是一 个 PN 结,判断的原则同测普通晶体二极管方法相同。

双向可控硅:属于NPNPN五层器件,三个电极T1、T2、G

? 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。
TLC336

T1

T2

G

双向可控硅的特性

? 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。
? 电子制作中常用的双向可控硅有TLC336等。

双向晶闸管 特点:相当于两个晶闸管反向并联,两者共 用一个控制极。 符号:第二电极 A2 G 控制极

A1 第一电极 通过控制电压的控制可实现双向导通。

工作原理 UA1>UA2时,控制极相对于A2加正脉冲,

晶闸管正向导通,电流从A1流向A2。
UA2>UA1时,控制极相对于A2加负脉冲,

晶闸管反向导通,电流从A2流向A1。
A2 G

A1

交流调压电路

?
+

R

T

u
_

双向二极管: 只要在其两端加 上一定数值的正 或负电压即可使 其导通。

C
双向二极管

基本元件的安装与使用
下面将就以上介绍的基本元件在实 际电路中的安装进行一些介绍。

元件的安装固定方式

根据外壳大小、数量等可分为直立式和 横卧式两种,可按照要求排列。

下图也是各种不同的元件固定形式

一般来说,元件安装时要与线路板留出一 定距离,避免出现问题。

比较几种元件的安装
3瓦以上电阻的安装

正确
普通电阻的安装

不正确

正确

不正确

电容的安装

高度不齐 未成型 且管脚 高度高

不规范


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