項(xiàng)目四固態(tài)繼電器制作與測試

1、項(xiàng)目四固態(tài)繼電器制作與測試項(xiàng)目原理圖：項(xiàng)目目的以固態(tài)繼電器功能模擬電路為訓(xùn)練載體，結(jié)合電路的安裝、調(diào)試、檢測訓(xùn)練，學(xué)習(xí)光電轉(zhuǎn)換器件、繼電器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)方法，通過光電耦合器典型應(yīng)用電路的組建，進(jìn)一步提高元器件基礎(chǔ)知識的綜合運(yùn)用能力，增強(qiáng)感性認(rèn)識，讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，學(xué)練結(jié)合。培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生單元電路的組裝、 電路參數(shù)檢測、 電路功能調(diào)試能力，激發(fā)學(xué)生電路應(yīng)用的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生對應(yīng)用電子技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。了解恒流源電路的結(jié)構(gòu)及基本應(yīng)用，熟悉三極管開關(guān)電路、繼電器應(yīng)用電路的基本設(shè)計(jì)方法。訓(xùn)練學(xué)生電路設(shè)計(jì)組裝、參數(shù)檢測、電路調(diào)試能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣。項(xiàng)目指標(biāo)1、 正確檢測電路元

2、器件，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電路原理，元器件裝配規(guī)范美觀，焊點(diǎn)質(zhì)量合格。2、 準(zhǔn)確檢測光耦、繼電器；正確檢測三極管開關(guān)電路工作狀態(tài)。3、 能正確使用萬用表、示波器等儀器檢測電路參數(shù)，調(diào)試電路，排除電路故障。4、 正確使用發(fā)光二極管、繼電器、光耦器件設(shè)備及材料1、 工具設(shè)備必備工具設(shè)備：萬用表、穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、 25W電烙鐵、鑷子、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、電烙鐵架、錫渣杯。選配工具設(shè)備：吸錫器、恒溫焊臺、熱風(fēng)槍2、 材料項(xiàng)目套件、焊錫絲（1.0mm）、助焊劑、清潔劑、萬能電路板或PCB板、導(dǎo)線。任務(wù) 1 光電轉(zhuǎn)換器件識別、檢測及應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)【知識目標(biāo)】 學(xué)習(xí)光敏電阻、光電二極管、光三極管、光電耦合器種類

3、及工作原理。 掌握常見的光電轉(zhuǎn)換器件的電路符號、基本用途和主要特點(diǎn)?！炯寄苣繕?biāo)】 掌握光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電耦合器的識別與檢測技能。 學(xué)會光電二極管、光電三極管、光電耦合器的基本應(yīng)用。知識鏈接光電轉(zhuǎn)換器件主要是利用光電效應(yīng)，將不同波長光的輻射能轉(zhuǎn)化成電信號。光電轉(zhuǎn)換器件主要有兩大類：一類是光電發(fā)射器件，另一類是半導(dǎo)體光電器件。本章主要介紹將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，如光敏電阻、 光敏二極管、 光敏三極管等。1.光敏電阻光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻特殊電阻器件，它的阻值隨入射光的強(qiáng)弱而變化，入射光增強(qiáng)，電阻值減小，入射光減弱，電阻增大。利用這一特性，將光敏電阻器

4、用于光的檢測、光的測量、光的控制，將光的變化量轉(zhuǎn)換為電的變化量。常用的制作材料有硫化鎘、硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。(1) 光敏電阻的種類與應(yīng)用根據(jù)的光譜特性，光敏電阻可分為： 紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器和可見光光敏電阻器。光敏電阻電路符號及常見的外形如圖 4-1-1 所示。圖 4-1-1光敏電阻外形及電路符號紫外光敏電阻器對紫外線較敏感，主要用于紫外線的檢測。紅外光敏電阻器對紅外光線比較敏感， 廣泛用于軍事、 航空航天、 醫(yī)療、 通信等，如導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜、紅外通信等?？梢姽夤饷綦娮杵髦饕糜诟鞣N儀器設(shè)備的光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)、航標(biāo)燈、

5、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測器” ，照相機(jī)自動(dòng)曝光系統(tǒng)、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器、光電跟蹤系統(tǒng)等方面。(2) 光敏電阻的主要參數(shù)暗電阻與暗電流：光敏電阻在室溫條件下，全暗（無光照射）時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間后測得的電阻值，稱為暗電阻。此時(shí)在給定電壓下流過的電流稱為暗電流。亮電阻與亮電流：在室溫條件下， 光敏電阻在某一光強(qiáng)度照射下所測得的阻值，稱為該光照下的亮電阻。此時(shí)在給定電壓下流過的電流稱為亮電流。光電流：亮電流與暗電流之差，稱為光電流。一般在應(yīng)用光敏電阻時(shí)，其暗電阻和亮電阻的數(shù)值，需要標(biāo)明其光照度條件，光照度單位用 LX（勒克斯）表示，全暗條

6、件下照度為0LX。例如，某光敏電阻的暗電阻為 R10=15 M ，是指該光敏電阻的暗電阻是在光照度為10LX條件下測得的數(shù)值。光敏電阻的暗電阻越大， 而亮電阻越小則性能越好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。實(shí)用的光敏電阻的暗電阻往往超過1M,甚至高達(dá)100M ，而亮電阻則在幾k以下，暗電阻與亮電阻之比在102 106 之間，可見，光敏電阻的靈敏度很高。靈敏度：是指光敏電阻沒有照射光時(shí)的阻值（暗電阻）和有光照射時(shí)的阻值（亮電阻）的相對變化值。光譜響應(yīng)：光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜

7、響應(yīng)的曲線。光照特性：光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。伏安特性曲線：伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。溫度系數(shù)：光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。額定功率：額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。2.光電二極管光電二極管是一種常

8、用的光敏器件，也稱光敏二極管，是一種把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。與晶體二極管相似，光電二極管也是具有一個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，也具有單向?qū)щ娞匦浴?和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，光電二極管有一個(gè)透明的窗口，以便使光線能夠照射到 PN結(jié)上，如圖4-1-2 所示。為了便于接受入射光照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN 結(jié)的結(jié)深很淺，以利于提高光靈敏度，一般小于1微米。圖 4-1-2光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖圖 4-1-3 光電二極管的電路符號(1) 光電二極管工作原理光電二極管的文字符號一般為“VD”，電路圖形符號如圖4-1-3所示。普通二極管在反向電壓作用下處于截止?fàn)顟B(tài)，

9、只能流過微弱的反向電流；光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時(shí)，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大，這種特性稱為“光電導(dǎo)”。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，成為光電傳感器件。(2) 光電二極管的種類光電二極管有許多種類，主要有 PN 結(jié)型、 PIN 結(jié)型、雪崩型和肖特基結(jié)型等，用的最多的是硅材料 PN結(jié)型光電二極管。 PIN 結(jié)型是在 P 區(qū)和 N 區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體（或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體）構(gòu)造的晶體二極管，PIN 中的 I 是“本征”意義的英文略語。常見的封裝形式有透明塑封光電二

10、極管、 金屬殼封裝光電二極管、 樹脂封裝光電二極管等， 如圖 4-1-4 所示。圖 4-1-4 光電二極管外形(3) 光電二極管的主要性能指標(biāo)最高工作電壓： 最高工作電壓 是指在無光照、 反向電流不超過規(guī)定值( 通常為 0.1A) 的前提下， 光電二極管所允許加的最高反向電壓。 光電二極管的 一般在 10 50 , 使用中不要超過此電壓。光電流：光電流 是指在受到一定光照時(shí)，加有反向電壓的光電二極管中所流過的電流，約為幾十微安。一般情況下，選用光電流 較大的光電二極管效果較好。靈敏度：光電靈敏度 也稱電流靈敏度，是表示光敏二極管對光的敏感程度，定義為在光照下，光電二極管的光電流 與入射光功率之

11、比，單位為 A u , 光電靈敏度 越高越好。響應(yīng)時(shí)間Tr ：光敏二極管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號所需的時(shí)間。暗電流：暗電流 I D 是指在無光照射時(shí)，光敏二極管加有正常工作電壓時(shí)的反向漏電流。暗電流值越小越好。(4) 光電二極管的基本作用光電二極管的作用是實(shí)現(xiàn)光信號到電信號的轉(zhuǎn)換。光電二極管在光控、紅外遙控、 光探測、光纖通信和光電耦合等方面有廣泛的應(yīng)用。光敏二極管在應(yīng)用電路中有兩種工作狀態(tài)：一種是光敏二極管施加外部反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大， 反向電流越大， 大多數(shù)光電二極管都工作在這種狀態(tài)；另一種是光敏二極管不施加外部工作電壓時(shí)，光敏二極管利用PN結(jié)在受光照時(shí)產(chǎn)生正向電壓的原理，把它用作微型光電池，這種工作狀態(tài)，通常用作光電檢測器。光控開關(guān)光電二極管可以用作光控開關(guān)，電路如圖 4-1-5所示，光電二極管 Dl 因接反向電壓而截止，晶體管1、 2 因無基極電流也截止，繼電器處于釋放（斷開）狀態(tài)。當(dāng)有光線光照射時(shí)，光電二極管l 從截止轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，使1、 2 相繼導(dǎo)通，繼電器K 吸合，接通被控