聲光控制開關(guān)論文

1、陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目 聲光控制延時(shí)開關(guān) 學(xué)生姓名 祝超 學(xué)號(hào) 1313034017 所在學(xué)院 陜西理工學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)1301班 指導(dǎo)教師 宋衛(wèi)星 _ _ 完成地點(diǎn) 陜西理工學(xué)院 2015年 10 月 12日聲光控制延時(shí)開關(guān)作者：祝超（陜理工物理與電信工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)1301班，陜西 漢中723000）指導(dǎo)教師：宋衛(wèi)星 【摘要】聲光控制開關(guān)是一種當(dāng)環(huán)境亮度高時(shí)，有聲響燈也不亮，當(dāng)環(huán)境亮度低時(shí)，利用人的腳步聲、說話聲、擊掌聲等聲音作用使燈點(diǎn)亮，亮燈一定時(shí)間后能自動(dòng)熄燈的自動(dòng)控制照明開關(guān)。它一般采用集成電路，其基礎(chǔ)原理是當(dāng)白天的環(huán)境亮度高時(shí)，經(jīng)光敏

2、電阻的作用，電路被封鎖，聲音不能觸發(fā)電路工作，燈泡不亮。晚上或環(huán)境亮度低時(shí)，光敏電阻阻值呈相反狀態(tài)，當(dāng)有聲音時(shí)，聲音信號(hào)由壓電陶瓷片拾取，經(jīng)聲電轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大后送處理器處理，處理器將幅度、頻率不盡相同的若干聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號(hào)，延時(shí)后經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制開關(guān)，電路工作，燈泡點(diǎn)亮，亮燈一定間后（可根據(jù)需要設(shè)定）自動(dòng)熄滅。在實(shí)際工程應(yīng)用中，要注意選擇靈敏度適宜，電路元件質(zhì)量好的開關(guān)。有的開關(guān)靈敏度低或器件質(zhì)量存在問題，必須大喊一聲，或使勁跺腳、拍手，才能使燈亮起來(lái)，嗓聲大，對(duì)環(huán)境影響大，不受歡迎。此外，還要注意維護(hù)，有的開關(guān)因環(huán)境光接收口被灰塵、小廣告覆蓋，無(wú)聲響時(shí)

3、，白天燈也自動(dòng)點(diǎn)亮，或某個(gè)元件故障，導(dǎo)致晚間燈不亮，或即亮即滅等現(xiàn)象，影響使用 【關(guān)鍵詞】傳感器；光敏傳感器；麥克風(fēng)；導(dǎo)通；截止 Sound and light control switch lightsZhuchao（Grade2013,Class1,Major Electronic Information Science and Technology,Physics Dept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi）Tutor:SongWeiXingAbstract:Sound and light control

4、switch is a kind of brightness when the environment is high, there is sound lights do not shine, when the environmental brightness is low, the use of people's footsteps, voices, applause and other sound effects hit so that lamp lit, lighting a certain time can automatically turn off the lights a

5、fter the automatic control of lighting switches. It is commonly used integrated circuits, based on principle is that when the ambient light is high during the day, after the role of photosensitive resistor, the circuit is blocked, the sound does not trigger the circuit, light bulb does not shine. At

6、 night or environmental brightness is low, the photosensitive resistor was the opposite state, when there are sound, the sound signals picked up by the piezoelectric ceramics by acoustic-electric converted into weak electrical signals, the signal after amplification evacuation processor, handling de

7、vice will be amplitude, frequency, a number of different acoustic signals into a state change of the control signal, time delay after the direct control by the executive body switches, circuit work, light bulbs, lighting upon certain rooms (can be set as required) automatically switch off. In practi

8、cal engineering applications, the sensitivity should be selected from suitable, good quality components, the circuit switch. Some switches or low sensitivity device quality problems must be shouted, or energetically stomping, clapping, can lights up, throat and loud voices on the environmental impac

9、t of large, unpopular. In addition, we must pay attention to maintain, and some switch I have been receiving due to ambient light dust, small advertising coverage, no sound when the lights are automatically lit during the day, or a component failure,resulting in night light does not shine, or the br

10、ight Jimie and otherphenomena affect the use. Key words: transducer;Light sensors ;mircphone;light dependent resistor breakover;cutoff目 錄引言11電路的設(shè)計(jì)及工作原理12 設(shè)計(jì)電路所需元件32.1 光敏電阻的工作原理32.1.1 光敏電阻器結(jié)構(gòu) 特性參數(shù)及應(yīng)用42.1.2 光敏電阻的分類62.2 可控硅的工作原理62.2.1 可控硅的的參數(shù)與分類72.3 駐極體83 元器件的檢測(cè)93.1 光敏電阻的檢測(cè)93.2 可控硅的檢測(cè)和判別三個(gè)極性94 電路板的焊接及焊

11、接方法9致謝12參考文獻(xiàn)13附錄A14陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)引言 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高科技節(jié)能產(chǎn)品出現(xiàn)在我們生活的方方面面，聲控?zé)?、光控?zé)羰蔷蛹艺彰鞯闹匾M成部分，光控?zé)羰怯晒饪亻_關(guān)和LED燈組合而成。聲控?zé)粲甥溈孙L(fēng)，放大電路和LED燈組成。在地球資源日漸衰竭的今日，環(huán)保、節(jié)能是當(dāng)今各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心，尤其是需要消耗大量電力的照明產(chǎn)業(yè)，基于此目的的研發(fā)工作更是趨向環(huán)保、節(jié)能的特性上著眼。因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、環(huán)保的電路對(duì)居家照明節(jié)能具有十分重要的意義。由此聲控、光控LED燈的諸多優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)在正逐漸取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備，是照明產(chǎn)品的新興光源，有綠色照明光源之稱，未來(lái)將光芒耀眼

12、，發(fā)展?jié)摿o(wú)限。聲控、光控LED具有節(jié)能、體積小、發(fā)熱量低、壽命長(zhǎng)、耗電量小、反應(yīng)速度快、易控制等眾多優(yōu)點(diǎn)，極大的滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹男枰虼耸直粺麸棙I(yè)者看好。光控?zé)簦惭b方便，使用壽命長(zhǎng)。集光學(xué)、材料和電路技術(shù)為一體組成的自動(dòng)照明開關(guān)，白天或光線較強(qiáng)時(shí)，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來(lái)臨時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開，LED燈亮，從而實(shí)現(xiàn)了白天自動(dòng)熄滅夜間自動(dòng)打開的目的，節(jié)省了人為的控制。聲光控集聲控、光控、延時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)為一體,內(nèi)置聲音感應(yīng)元件,光效感應(yīng)元件,白天光線較強(qiáng)時(shí)，受光控自鎖，有聲響也不通電開燈；當(dāng)傍晚環(huán)境光線變暗后，開關(guān)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，遇有說話聲、腳步聲等聲響時(shí)

13、，會(huì)立即通電,亮燈，延時(shí)半分鐘后自動(dòng)斷電；能延長(zhǎng)燈泡壽命6倍以上，節(jié)電率達(dá)90。 二者都為人們的日常生活提供諸多方便。1電路的設(shè)計(jì)及工作原理現(xiàn)如今社會(huì)節(jié)能，環(huán)保是這個(gè)時(shí)代的發(fā)展理，聲光控制開關(guān)正符合這一理念220V交流電通過燈泡流向D1D4，經(jīng)D1D4整流，R1限流降壓，LED穩(wěn)壓（兼待機(jī)指示），C1濾波后輸出約1.8V左右的直流電給電路供電。由于LED采用發(fā)光二極管，一方面利用其正向壓降穩(wěn)壓，同時(shí)又利用其發(fā)光特性兼作待機(jī)指示，如圖1.1。控制電路由R2、駐極體話筒MIC、C2、R3、R4、VT、RG組成。在周圍有其它光線的時(shí)候光敏電阻的阻值約為1k左右，Q1的集電極電壓始終處于低電位，就算此

14、時(shí)拍手，電路也無(wú)反應(yīng)。到夜間時(shí)，光敏電阻的阻值上升到1M左右，對(duì)Q1解除了鉗位作用，此時(shí)Q1處于放大狀態(tài)，如果無(wú)聲響，那么Q1的集電極仍為低電位，晶閘管因無(wú)觸發(fā)電壓而關(guān)斷。當(dāng)拍手時(shí)聲音信號(hào)被MIC接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過C2耦合到VT的基極，音頻信號(hào)的正半周加到VT基極時(shí)，VT由放大狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，相當(dāng)于將晶閘管的控制極接地，電路無(wú)反應(yīng)。而音頻信號(hào)的負(fù)半周加到VT基極時(shí)，迫使其由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，集電極上升為高電位，輸出電壓觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，使主電路有電流流過，等效于開關(guān)閉合，而串聯(lián)在其回路的燈泡得電工作。此時(shí)C2的正極為高電位，負(fù)極為低電位，電流通過R3緩慢地給C2充電（實(shí)為C2放電），當(dāng)

15、C2兩端電壓達(dá)到平衡時(shí)，Q1重新處于放大狀態(tài)，晶閘管關(guān)斷，電燈熄滅，改變C2大小可以改變電燈熄滅的時(shí)間。如圖1.2。1,2,3第 14 頁(yè) 共 14 頁(yè)圖1.1圖1.2 圖1.3 電路原理2 設(shè)計(jì)電路所需元件2.1 光敏電阻的工作原理光敏電阻器（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路

16、中電流增強(qiáng)。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)圖2.1所示。圖2.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)和外形光照愈強(qiáng)，光生電子空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光逐漸恢復(fù)原值，電流漸減小2.

17、1.1 光敏電阻器結(jié)構(gòu) 特性參數(shù)及應(yīng)用（一）光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖2.2。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì)，半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出線端相連接，光敏電阻就通過引出線端接入電路。為了防止周圍介質(zhì)的影響, 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射率最大。 圖2.2光敏電阻的結(jié)構(gòu)（二）（1） 伏安特性在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性 由圖2.3可見 電阻在一定的電壓范圍內(nèi), 其I-U曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān), 而與電壓、電流無(wú)關(guān)。圖2.3光敏電阻伏安特性 （2）譜特性光敏電

18、阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光譜特性, 亦稱為光譜響應(yīng)。 圖2.4幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng),光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域, 常被用作光度量測(cè)量（照度計(jì)）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū), 常用做火焰探測(cè)器的探頭。 圖2.4光敏電阻譜特性 （3） 溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng), 同時(shí), 光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變, 尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。 圖2.5硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線, 它的峰值隨著溫度上升向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)。因此, 硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒

19、溫的條件下使用。 對(duì)于可見光的光敏電阻, 其溫度影響要小一些。圖2.5光敏溫度特性 光敏電阻器的主要參數(shù)有光敏電阻器的主要參數(shù)有亮電阻（RL）、暗電阻（RD）、最高工作電壓（VM）、亮電流（IL）、暗電流（ID）、時(shí)間常數(shù)、溫度系數(shù)靈敏度等。1）亮電阻  亮電阻是指光敏電阻器受到光照射時(shí)的電阻值。 2）暗電阻  暗電阻是指光敏電阻器在無(wú)光照射（黑暗環(huán)境）時(shí)的電阻值。3）最高工作電壓  最高工作電壓是指光敏電阻器在額定功率下所允許承受的最高電壓。 4）亮電流  視電流是指在無(wú)光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓受到光照時(shí)所通過的電流。 5）暗電流 

20、; 暗電流是指在無(wú)光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下通過的電流。 6）時(shí)間常數(shù)  時(shí)間常數(shù)是指光敏電阻器從光照躍變開始到穩(wěn)定亮電流的63%時(shí)所需的時(shí)間。 7）電阻溫度系數(shù)  溫度系數(shù)是指光敏電阻器在環(huán)境溫度改變1時(shí)，其電阻值的相對(duì)變化。 8）靈敏度  靈敏度是指光敏電阻器在有光照射和無(wú)光照射時(shí)電阻值的相對(duì)變化。（三）光敏電阻的應(yīng)用廣泛。例如：照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光、光電控制、室內(nèi)光線控制、報(bào)警器、工業(yè)控制、光控開關(guān)、光控?zé)?、電子玩具、光控音樂IC、 電子驗(yàn)鈔機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域圖2-6是光敏電阻的應(yīng)用電路圖圖2-6 光敏電阻的應(yīng)用電路圖2.1.2 光敏電阻的分類光敏電阻器可以

21、根據(jù)光敏電阻器的制作材料和光譜特性來(lái)分類。（1）按光敏電阻器的制作材料分類光敏電阻器按其制作材料的不同可分為多晶光敏電阻器和單晶光敏電阻器，還可分為硫化鎘（CdS）光敏電阻器、硒化鎘(CdSe)光敏電阻器、硫硫化鉛(PbS)光敏電阻器、硒化鉛(PbSe)光敏電阻器、銻化銦(InSb)光敏電阻器等多種。（2）按光譜特性分類光敏電阻器按其光譜特性可分為可見光光敏電阻器、紫外光光敏電阻器和紅外光光敏電阻器?？梢姽夤饷綦娮杵髦饕糜诟鞣N光電自動(dòng)控制系統(tǒng)、電子照相機(jī)和光報(bào)警器等電子產(chǎn)品中。紫外光光敏電阻器主要用于紫外線探測(cè)儀器。紅外光光敏電阻器主要用于天文、軍事等領(lǐng)域的有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。42.2 可控

22、硅的工作原理晶閘管又叫可控硅。自從20世紀(jì)50年代問世以來(lái)已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個(gè)PN結(jié)，對(duì)外有三個(gè)電極圖2-7a：第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽(yáng)極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(hào)圖2-7b可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?，關(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。圖2-7（a）晶閘管結(jié)構(gòu) 圖2-7(b) 晶閘管

23、符號(hào)為了能夠直觀地認(rèn)識(shí)晶閘管的工作特性，如圖2-8所示。晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來(lái)，通過開關(guān)S接在直流電源上。陽(yáng)極A是接電源的正極，陰極K接電源的負(fù)極，控制極G通過按鈕開關(guān)SB接在3V直流電源的正極(這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應(yīng)接在1.5V直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽(yáng)極和控制極所加的都是正向電壓。當(dāng)合上電源開關(guān)S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導(dǎo)通；再按一下按鈕開關(guān)SB，給控制極輸入一個(gè)觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導(dǎo)通了。圖2-8 晶閘管工作電路這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽(yáng)極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在

24、它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管的特點(diǎn)：是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通。控制極的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽(yáng)極電源(圖2-8中的開關(guān)S)或使陽(yáng)極電流小于維持導(dǎo)通的最小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽(yáng)極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動(dòng)直流電壓，那么，在電壓過零時(shí)，晶閘管會(huì)自行關(guān)斷。2.2.1 可控硅的的參數(shù)與分類（1）可控硅的主要參數(shù)有：1）額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽(yáng)

25、極-陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。2） 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制極開路未加觸發(fā)信號(hào)，陽(yáng)極正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓。可控硅承受的正向電壓峰值，不能超過手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。3）反向陰斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓，處于反向關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時(shí)，不能超過手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。4）控制極觸發(fā)電流Ig1 、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽(yáng)極-陰極間加有一定電壓時(shí)，可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。5）維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽(yáng)極正

26、向電流。近年來(lái)，許多新型可控硅元件相繼問世，如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅，可以用正或負(fù)的觸發(fā)信號(hào)控制兩個(gè)方向?qū)ǖ碾p向可控硅，可以用正觸發(fā)信號(hào)使其導(dǎo)通，用負(fù)觸發(fā)信號(hào)使其關(guān)斷的可控硅等等。（2）可控硅的分類按其工作特性，可控硅（THYRISTOR)可分為普通可控硅（SCR）即，單向可控硅、雙向可控硅（TRIAC)和其它特殊可控硅。（1）單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號(hào)作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號(hào)就無(wú)法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個(gè)PN結(jié)PNPN組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個(gè)PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控

27、制；與具有兩個(gè)PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對(duì)控制極電流沒有放大作用。（2）雙向可控硅具有兩個(gè)方向輪流導(dǎo)通、關(guān)斷的特性。雙向可控硅實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)反并聯(lián)的單向可控硅，是由NPNPN五層半導(dǎo)體形成四個(gè)PN結(jié)構(gòu)成、有三個(gè)電極的半導(dǎo)體器件。由于主電極的構(gòu)造是對(duì)稱的（都從N層引出），所以它的電極不像單向可控硅那樣分別叫陽(yáng)極和陰極，而是把與控制極相近的叫做第一電極A1，另一個(gè)叫做第二電極A2。雙向可控硅的主要缺點(diǎn)是承受電壓上升率的能力較低。這是因?yàn)殡p向可控硅在一個(gè)方向?qū)ńY(jié)束時(shí)，硅片在各層中的載流子還沒有回到截止?fàn)顟B(tài)的位置，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。雙向可控硅元件主要用于交流控制電路，如溫度控制、燈光控制

28、、防爆交流開關(guān)以及直流電機(jī)調(diào)速和換向等電路。52.3 駐極體將電介質(zhì)放在電場(chǎng)中就會(huì)被極化。許多電介質(zhì)的極化是與外電場(chǎng)同時(shí)存在同時(shí)消失的。也有一些電介質(zhì)，受強(qiáng)外電場(chǎng)作用后其極化現(xiàn)象不隨外電場(chǎng)去除而完全消失，出現(xiàn)極化電荷“永久”存在于電介質(zhì)表面和體內(nèi)的現(xiàn)象。這種在強(qiáng)外電場(chǎng)等因素作用下，極化并能“永久”保持極化狀態(tài)的電介質(zhì)，稱為駐極體，又叫永電體，如圖2-9。圖2-9 駐極體駐極體具有體電荷特性，即它的電荷不同于摩擦起電，既出現(xiàn)在駐極體表面，也存在于其內(nèi)部。若把駐極體表面去掉一層，新表面仍有電荷存在；若把它切成兩半，就成為兩塊駐極體。這一點(diǎn)可與永久磁體相類比，因此駐極體又稱永電體。駐極體的發(fā)現(xiàn)不是太

29、晚，但至今對(duì)它的研究仍不夠深入，它的生成理論也不完善，應(yīng)用也只是開始。雖然如此，駐極體已逐漸顯示出它作為一種電子材料的潛力。駐極體不能像電池那樣從中取出電流，然而卻可以提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓，因此是一個(gè)很好的直流電壓源。這在制造電子器件和電工測(cè)量?jī)x表等方面是大有用處的。高分子聚合物駐極體的發(fā)現(xiàn)和使用，是電聲換能材料一次巨大變革，利用它可以制成質(zhì)量很高、具有很多優(yōu)點(diǎn)的電聲器件。另外還可制成電機(jī)、高壓發(fā)生器、引爆裝置、空氣過濾器，以及電話撥號(hào)盤、邏輯電路中的尋址選擇開關(guān)、聲全息照相用換能器等。隨著對(duì)駐極體研究的深入和新材料的連續(xù)發(fā)現(xiàn)，它會(huì)像永磁體一樣，被廣泛應(yīng)用。能制成駐極體的有天然蠟、樹脂、松香、磁

30、化物、某些陶瓷、有機(jī)玻璃及許多高分子聚合物（例如K1聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯）等。根據(jù)駐極化時(shí)所采用的物理方法，有熱駐極體、光駐極體、電駐極體和磁駐極體等之分。63 元器件的檢測(cè)3.1 光敏電阻的檢測(cè)（1）用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時(shí)萬(wàn)用表的指針基本保持不動(dòng)，阻值接近無(wú)窮大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零，說明光敏電阻已燒穿損壞，不能再繼續(xù)使用。（2）將一光源對(duì)準(zhǔn)光敏電阻的透光窗口，此時(shí)萬(wàn)用表的指針應(yīng)有較大幅度的擺動(dòng)，阻值明顯減些此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無(wú)窮大，表明光敏電阻內(nèi)部開路損壞，也不能再繼續(xù)使用。（3

31、）將光敏電阻透光窗口對(duì)準(zhǔn)入射光線，用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動(dòng)，使其間斷受光，此時(shí)萬(wàn)用表指針應(yīng)隨黑紙片的晃動(dòng)而左右擺動(dòng)。如果萬(wàn)用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動(dòng)而擺動(dòng)，說明光敏電阻的光敏材料已經(jīng)損壞。3.2 可控硅的檢測(cè)和判別三個(gè)極性（1）單向可控硅的檢測(cè)萬(wàn)用表選電阻R*1擋，用紅、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對(duì)引腳，此時(shí)黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽(yáng)極A。此時(shí)將黑表筆接已判斷了的陽(yáng)極A，紅表筆仍接陰極K。此時(shí)萬(wàn)用表指針應(yīng)不動(dòng)。用短線瞬間短接陽(yáng)極A和控制極G，此時(shí)萬(wàn)用表電阻擋指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽(yáng)極A

32、接黑表筆，陰極K接紅表筆時(shí)，萬(wàn)用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該單向可控硅已擊穿損壞。 （2）雙向可控硅的檢測(cè)用萬(wàn)用表電阻R*1擋，用紅、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻，結(jié)果其中兩組讀數(shù)為無(wú)窮大。若一組為數(shù)十歐姆時(shí)，該組紅、黑表所接的兩引腳為第一陽(yáng)極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽(yáng)極A2。確定A1、G極后，再仔細(xì)測(cè)量A1、G極間正、反向電阻，讀數(shù)相對(duì)較小的那次測(cè)量的黑表筆所接的引腳為第一陽(yáng)極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定的第二陽(yáng)極 A2，紅表筆接第一陽(yáng)極A1，此時(shí)萬(wàn)用表指針不應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無(wú)窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發(fā)電壓，A2、A1間阻值約 1

33、0歐姆左右。隨后斷開A2、G間短接線，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)保持10歐姆左右。互換紅、黑表筆接線，紅表筆接第二陽(yáng)極A2，黑表筆接第一陽(yáng)極A1。同樣萬(wàn)用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無(wú)窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負(fù)的觸發(fā)電壓，A1、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G 極間短接線，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)不變，保持在10歐姆左右。符合以上規(guī)律，說明被測(cè)雙向可控硅未損壞且三個(gè)引腳極性判斷正確（3）判別三個(gè)極性根據(jù)P-N結(jié)的原理，只要用萬(wàn)用表測(cè)量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。 陽(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽(yáng)極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上（它們之間有兩個(gè)P-N結(jié)

34、，而且方向相反，因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通）?？刂茦O與陰極之間是一個(gè)P-N結(jié)，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。另外，在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí)，萬(wàn)用表應(yīng)放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。若測(cè)得元件陰陽(yáng)極正反向已短路，或陽(yáng)極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。74 電路板的焊接及焊接方法由于焊接技術(shù)在電子工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，在電子產(chǎn)品制造過程中，幾乎各種焊接方法

35、都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是錫焊方法。錫焊是焊接的一種，它是將焊件和熔點(diǎn)比焊件低的焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，焊料熔化并浸潤(rùn)焊接面，依靠二者原子的擴(kuò)散形成焊件的連接。其主要特征有以下三點(diǎn)：（1）焊料熔點(diǎn)低于焊件；（2焊接時(shí)將焊料與焊件共同加熱到錫焊溫度，焊料熔化而焊件不熔化；（3）焊接的形成依靠熔化狀態(tài)的焊料浸潤(rùn)焊接面，由毛細(xì)作用使焊料進(jìn)入焊件的間隙，形成一個(gè)合金層，從而實(shí)現(xiàn)焊件的結(jié)合。除了含有大量鉻、鋁等元素的一些合金材料不宜采用錫焊焊接外，其它金屬材料大都可以采用錫焊焊接。錫焊方法簡(jiǎn)便，只需要使用簡(jiǎn)單的工具（如電烙鐵）即可完成焊接、焊點(diǎn)整修、元器件拆換、重新焊接

36、等工藝過程。此外，錫焊還具有成本低、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在電子工程技術(shù)里，它是使用最早、最廣、占比重最大的焊接方法。焊接的物理基礎(chǔ)是“浸潤(rùn)”，浸潤(rùn)也叫“潤(rùn)濕”。要解釋浸潤(rùn)，先從荷葉上的水珠說起：荷葉表面有一層不透水的臘質(zhì)物質(zhì)，水的表面張力使它保持珠狀，在荷葉上滾動(dòng)而不能攤開，這種狀態(tài)叫做不能浸潤(rùn)；反之，假如液體在與固體的接觸面上攤開，充分鋪展接觸，就叫做浸潤(rùn)。錫焊的過程，就是通過加熱，讓鉛錫焊料在焊接面上熔化、流動(dòng)、浸潤(rùn)，使鉛錫原子滲透到銅母材（導(dǎo)線、焊盤）的表面內(nèi)，并在兩者的接觸面上形成Cu6-Sn5的脆性合金層。在焊接過程中，焊料和母材接觸所形成的夾角叫做浸潤(rùn)角，圖4.1 (a)圖中，當(dāng)焊

37、料與母材沒有浸潤(rùn)，不能形成良好的焊點(diǎn)；圖4.1(b)圖中，當(dāng)時(shí)，焊料與母材浸潤(rùn)，能夠形成良好的焊點(diǎn)。仔細(xì)觀察焊點(diǎn)的浸潤(rùn)角，就能判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量。圖4.1 焊料和母材接觸顯然，如果焊接面上有阻隔浸潤(rùn)的污垢或氧化層，不能生成兩種金屬材料的合金層，或者溫度不夠高使焊料沒有充分熔化，都不能使焊料浸潤(rùn)。進(jìn)行錫焊，必須具備的條件有以下幾點(diǎn)：（1）焊件必須具有良好的可焊性所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與焊錫能形成良好結(jié)合的合金的性能。不是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性就非常差；有些金屬的可焊性又比較好，如紫銅、黃銅等。在焊接時(shí)，由于高溫使金屬表面產(chǎn)生氧化膜，影響材料的可焊

38、性。為了提高可焊性，可以采用表面鍍錫、鍍銀等措施來(lái)防止材料表面的氧化。（2）焊件表面必須保持清潔為了使焊錫和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔。即使是可焊性良好的焊件，由于儲(chǔ)存或被污染，都可能在焊件表面產(chǎn)生對(duì)浸潤(rùn)有害的氧化膜和油污。在焊接前務(wù)必把污膜清除干凈，否則無(wú)法保證焊接質(zhì)量。金屬表面輕度的氧化層可以通過焊劑作用來(lái)清除，氧化程度嚴(yán)重的金屬表面，則應(yīng)采用機(jī)械或化學(xué)方法清除，例如進(jìn)行刮除或酸洗等。（3）要使用合適的助焊劑助焊劑的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工藝，應(yīng)該選擇不同的助焊劑，如鎳鉻合金、不銹鋼、鋁等材料，沒有專用的特殊焊劑是很難實(shí)施錫焊的。在焊接印制電路板等精密電子產(chǎn)

39、品時(shí)，為使焊接可靠穩(wěn)定，通常采用以松香為主的助焊劑。一般是用酒精將松香溶解成松香水使用。（4）焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟群附訒r(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。焊接溫度過低，對(duì)焊料原子滲透不利，無(wú)法形成合金，極易形成虛焊；焊接溫度過高，會(huì)使焊料處于非共晶狀態(tài)，加速焊劑分解和揮發(fā)速度，使焊料品質(zhì)下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致印制電路板上的焊盤脫落。需要強(qiáng)調(diào)的是，不但焊錫要加熱到熔化，而且應(yīng)該同時(shí)將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。（5）合適的焊接時(shí)間焊接時(shí)間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的時(shí)間。它包括被焊金屬達(dá)到焊接溫度的時(shí)間、焊錫

40、的熔化時(shí)間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時(shí)間幾個(gè)部分。當(dāng)焊接溫度確定后，就應(yīng)根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點(diǎn)等來(lái)確定合適的焊接時(shí)間。焊接時(shí)間過長(zhǎng)，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達(dá)不到焊接要求。一般，每個(gè)焊點(diǎn)焊接一次的時(shí)間最長(zhǎng)不超過5s。焊接前的準(zhǔn)備鍍錫為了提高焊接的質(zhì)量和速度，避免虛焊等缺陷，應(yīng)該在裝配以前對(duì)焊接表面進(jìn)行可焊性處理鍍錫。沒有經(jīng)過清洗并涂覆助焊劑的印制電路板，要按照第5章里介紹過的方法進(jìn)行處理。在電子元器件的待焊面（引線或其它需要焊接的地方）鍍上焊錫，是焊接之前一道十分重要的工序，尤其是對(duì)于一些可焊性差的元器件，鍍錫更是至關(guān)緊要的。專業(yè)電子生產(chǎn)廠家都備有專門的設(shè)備進(jìn)行可焊性處理。鍍錫也叫“搪錫”，實(shí)際就是液態(tài)焊錫對(duì)被焊金屬表面浸潤(rùn)，形成一層既不同于被焊金屬又不同于焊錫的結(jié)合層。由這個(gè)結(jié)合層將焊錫與待焊金屬這兩種性能、成分都不相同的材料牢固連接起來(lái)。使用電烙鐵進(jìn)行手工焊接，掌握起來(lái)并不困難，但是又有一定的技術(shù)要領(lǐng)。長(zhǎng)期從事