《電工電子基本技能操作項目教程》課件項目十七

項目十七常用電子元器件的認識與檢測能力目標1．認識二極管、三極管、場效應管、晶閘管、IGBT管等；2．學會對晶體管的好壞測量與管腳判別；3．認識汽車傳感器；4．具有認真細致的工作態(tài)度。知識目標1．知道晶體管的結(jié)構(gòu)及測量方法；2．知道霍爾元件的工作原理；3．知道汽車傳感器的安裝位置與作用。常用電子元器件的認識與檢測一、半導體器件

1、二極管的認識與測量

1)常見二極管的外形與封裝常見二極管的外形與封裝如圖17-1所示。項目內(nèi)容與原理圖17-1常見二極管的外形與封裝常用電子元器件的認識與檢測常用電子元器件的認識與檢測2)二極管的型號命名法圖17-2所示為二極管型號中各數(shù)字及字母的含義。(1)第一位數(shù)字2：表示二極管。(2)第二位字母：表示材料(A表示鍺材料，C表示硅材料)。(3)第三位字母：表示二極管的類型。(P為普通管，W為穩(wěn)壓管，K為開關(guān)管，Z為整流管，U表示光電器件)一般取漢語拼音的頭一個字母表示。(4)第四位數(shù)字：表示生產(chǎn)序號。例如：2AP9表示鍺材料普通二極管，2CK84表示硅材料開關(guān)二極管。國外進口管如日本2S系列、美國的2N系列。常用電子元器件的認識與檢測圖17-2二極管型號表示常用電子元器件的認識與檢測

3)二極管的測量(1)用數(shù)字萬用表測量二極管。①選擇表筆插孔：紅表筆插入V?孔，黑表筆插入COM孔。②擋位的選擇：擋位選擇為專用“二極管擋”。③好壞判斷：用兩表筆任意搭接二極管兩引腳，如果一次顯示為標志“1”，另一次有數(shù)據(jù)顯示(不同類型的二極管其數(shù)據(jù)不同，700左右為硅管。300左右為鍺管，單位為mV)，則二極管是好的。如果兩次都顯示“1”，則說明二極管已斷開。如果兩次都顯示較小的數(shù)字(或此時萬用表嘀嘀聲)，則說明二極管已擊穿。④極性判斷：如果測出二極管是好的，則測出顯示數(shù)字的那一次紅表筆所接為正，黑表筆所接為負。常用電子元器件的認識與檢測

(2)用500型指針式萬用表測量二極管。

①紅表筆插入“+”，黑表筆插入“*”端。②選擇電阻R×100Ω擋或者R×1kΩ擋(不可用R×1或R×10k)。③極性判斷：分別用紅黑表筆搭接二極管兩個電極，測出兩個電阻值。若測出兩個電阻值一大一小，則小的一次黑表筆所接為正極，紅表筆所接為負極。相反，所測電阻值大的一次，紅表筆所接為正極，黑表筆所接為負極。兩次所測電阻值相差越大越好。④好壞判斷：若兩次所測電阻均很小，說明二極管已擊穿；若兩次所測電阻值均很大，則說明已擊穿。若兩次所測電阻相差較小，則二極管單向?qū)щ娦圆?，性能不良?、三極管的認識與測量

1)常見三極管的外形與封裝常見三極管的外形與封裝如圖17-3所示。2)三極管的型號與命名如圖17-4所示，三極管的命名與二極管相似。第一位用數(shù)字3表示三極管；第二位用字母表示材料與管型(A表示PNP型鍺材料，B表示NPN型鍺材料，C表示PNP型硅材料，D表示NPN型硅材料)；第三位字母表示類型(如X表示低頻小功率管，A表示高頻大功率管，G表示高頻小功率管)；第四位用數(shù)字表示生產(chǎn)序號；第五位用字母表示區(qū)別代號。常用電子元器件的認識與檢測常用電子元器件的認識與檢測圖17-3三極管外形圖17-4三極管的型號常用電子元器件的認識與檢測3)三極管的測量(1)用數(shù)字萬用表測量。①管腳與類型的判別。選擇數(shù)字萬用表二極管擋，用紅表筆接一只腳，黑表筆接另外兩只腳，如果萬用表均顯示數(shù)據(jù)(所測為PN結(jié)的正向?qū)▔航?，單位為mV)，則紅表筆所接為基極端，此管為NPN管，記下兩次測量的數(shù)據(jù)；將兩次所測量的數(shù)據(jù)進行比較，數(shù)據(jù)較大的一次，另一表筆所接為發(fā)射極，數(shù)據(jù)小的一次另一表筆所接為集電極。若黑表筆接一只腳，紅表筆接另外兩只腳，萬用表均顯示數(shù)據(jù)，則黑表筆所接為基極，且是PNP管，記下兩次所測的數(shù)據(jù)相比較，同樣數(shù)據(jù)較大的一次，另一表筆所接為發(fā)射極，數(shù)據(jù)小的一次，另一表筆所接為集電極。常用電子元器件的認識與檢測

②電流放大倍數(shù)β值的測量。萬用筆的擋位選擇為“hFE”，根據(jù)類型的不同將三極管的三個引腳插入相應的孔中，一般顯示數(shù)字在100～300之間，此時顯示的數(shù)據(jù)就是電流放大倍數(shù)β值。③三極管好壞的判斷。在判別基極的六次測量中只有兩次測得有數(shù)字顯示并符合基極的判別，則三極管基本上是好的。若出現(xiàn)異常，則三極管已壞。如果測量得β太小則三極管管腳插錯或三極管已不能使用。常用電子元器件的認識與檢測(2)用500型萬用表測量三極管。①基極與類型判斷。選擇萬用表的R×100Ω擋或者R×1kΩ擋；用黑表筆接觸一只管腳，紅表筆分別接觸另兩只管腳，若表頭讀數(shù)都較小，則黑表筆所接為基極，且為NPN管；用紅表筆接觸一只管腳，黑表筆分別接觸另兩只管腳，若表頭讀數(shù)都較小，則紅表筆所接為基極，且為PNP管。②集電極與發(fā)射極和判斷。以NPN管為例，其線路連接如圖17-5所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-5集電極與發(fā)射極判斷常用電子元器件的認識與檢測判斷基極后，假定余下兩只腳中任一只為集電極，將黑表筆接到此腳上，紅表筆接到假設(shè)發(fā)射極上。用手指捏住基極與假定集電極(注意不要相碰)，看表針偏轉(zhuǎn)情況并記下此時的電阻值。然后作相反的假設(shè)，再用同樣的方法測量一次，記下表針指示電阻值。比較兩次電阻值的大小，阻值小的一次假設(shè)正確。若是PNP管仍用上述方法，唯一不同的是紅黑表筆極性對調(diào)。③好壞判斷。在找出基極的六次測量中，只有兩次所測量的電阻值均較小，則三極管基本上是好的，其他任何情況出現(xiàn)都說明三極管已壞。④電流放大倍數(shù)β值的估測。在判斷集電極與發(fā)射極過程中，假設(shè)正確的一次，指針擺動角度越大(電阻越小)，則β值越大。常用電子元器件的認識與檢測

3、單結(jié)晶體管的認識與測量

1)單結(jié)晶體管的外形與封裝單結(jié)晶體管又稱為雙基極二極管，是具有一個PN結(jié)的三端半導體器件，圖17-6為單結(jié)晶體管的外形。2)單結(jié)晶體管的測量對于單結(jié)晶體管而言，要找到截止狀態(tài)與導通狀態(tài)，才能表示管子是好的。我們根據(jù)單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)可以用萬用表判斷其管腳。圖17-6單結(jié)晶體管的外形常用電子元器件的認識與檢測圖17-7所示為單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。用數(shù)字萬用表測量單結(jié)晶體管，仍然選擇“二極管擋”，三個引腳可以測量六次，其中四次是處于導通狀態(tài)。紅表筆接于一個引腳，黑表筆接于另外兩個引腳，如果此時都有數(shù)據(jù)顯示(記下此時顯示的數(shù)據(jù))，則紅表筆所接為發(fā)射極，其他兩個為第一基極與第二基極。比較記錄的兩次數(shù)據(jù)大小，略大的一次另一腳所接為第一基極，略小的一次另一只腳為第二基極。兩個基極之間是導通的，其數(shù)據(jù)顯示較發(fā)射極與基極之間要大。(以BT33為例，數(shù)字萬用表“二極管擋”測量數(shù)據(jù)：E-B1為1436mV，E-B2為1428mV，B1-B2為1775mV。)常用電子元器件的認識與檢測圖17-7單結(jié)晶管的結(jié)構(gòu)、符號、等效電路示意圖常用電子元器件的認識與檢測

4、晶閘管的認識與測量

1)晶閘管的外形與封裝晶閘管的外形與封裝如圖17-8所示。

晶閘管又稱為單向可控硅，是一個四層三端器件，有三個PN結(jié)，結(jié)構(gòu)簡圖及電路符號如圖17-8所示。2)晶閘管管腳的判別用數(shù)字萬用表測量可控硅，選擇二極管擋，根據(jù)可控硅結(jié)構(gòu)，任意搭接可控硅的兩引腳，可測量六次，其中只有一次有數(shù)字顯示，此時紅表筆所接為可控硅的控制極G，黑表筆所接為陰極K，另外一只腳為陽極A。常用電子元器件的認識與檢測圖17-8晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)與符號常用電子元器件的認識與檢測

5、場效應管的認識與測量場效應管是電壓控制型半導體器件，由多數(shù)載流子參與導電，也稱為單極型晶體管，具有輸入電阻高(108～109?W)、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點。1)場效應管的外形與電路符號圖17-9所示為場效應管的外形，與普通三極管相似，但其結(jié)構(gòu)與控制特性與三極管截然不同。常用電子元器件的認識與檢測圖17-9場效應管的外形與電路符號常用電子元器件的認識與檢測2)場效應管的型號與命名第一種命名方法與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場效應管，O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如，3DJ6D是結(jié)型P溝道場效應三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應三極管。第二種命名方法是CS××#，其中，CS代表場效應管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如，CS14A、CS45G等。常用電子元器件的認識與檢測3)場效應管的好壞判斷場效應管與三極管不一樣，其三個管腳的排列是確定不變的。將場效應管有字的一面朝自己，從左至右管腳分別為柵極(G)、漏極(D)、源極(S)。用數(shù)字萬用表的二極管擋判斷場效應管是否有導通與關(guān)斷能力，可判斷其好壞。以N溝道為例：第一步，紅表筆接G，黑表筆接S(給GS一個正向電壓)。第二步，黑表筆不動，松開紅表筆，接D，則DS間導通，有數(shù)據(jù)顯示。第三步，黑表筆接G，紅表筆接S(給GS一個反向電壓)。第四步，紅表筆接D，黑表筆接S，不通(反向關(guān)斷)。若是P溝道，則紅黑表筆對調(diào)。若符合上述測量，則場效應管是好的。常用電子元器件的認識與檢測

6、光電耦合器件

1)外形與結(jié)構(gòu)光電耦合器件是一種電—光—電轉(zhuǎn)換器件，它由發(fā)光源和受光器兩部分組成，如圖17-10所示。把發(fā)光源與受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，發(fā)光源為輸入端，受光器為輸出端。在輸入端加上電信號，發(fā)光源發(fā)光，受光器在光照后立生光電流，由輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了以光為介質(zhì)的電信號傳輸。圖17-10光電耦合器常用電子元器件的認識與檢測2)測量光電耦合器件的具體測量步驟如下：(1)確定輸入端與輸出端。用數(shù)字萬用表的二極管擋，測量任意兩引腳，若有數(shù)字顯示，則表明這兩個引腳為輸入端且紅表筆接的是發(fā)光二極管正端，黑表筆所接就是發(fā)光二極管負端。余下兩引腳為受光器輸出端。(2)確定好壞。用一只萬用表紅表筆接發(fā)光二極管正極，黑表筆接發(fā)光二極管負端；用另一只萬用表二極管擋測量輸出端，當紅表筆接C端，黑表筆接E端時，萬用表有數(shù)據(jù)顯示，反之用紅表筆接E端，黑表筆接C端則顯示標志“1”。則該光電耦合器件是好的。常用電子元器件的認識與檢測

7、新型半導體器件的認識

1)IGBT管(絕緣柵雙極晶體管)IGBT管其特性較場效應管、三極管更加優(yōu)越，具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電路高、承受電流大等優(yōu)點，其外形與場效應管相似，三個電極分別為G、C、E。圖17-11所示為IGBT管外形。圖17-11IGBT管外形常用電子元器件的認識與檢測IGBT管是在MOSFET的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與等效電路、符號如圖17-12所示?，F(xiàn)在大功率驅(qū)動電路中基本上都采用IGBT管，如汽車電噴發(fā)動機點火管，電焊機、開關(guān)電源、變頻器、逆變器等。圖17-12IGBT管的結(jié)構(gòu)、等效電路、符號常用電子元器件的認識與檢測2)IGCT管(集成門極換流晶閘管)

門極換流晶閘管GCT是基于GTO結(jié)構(gòu)的一種新型電力半導體器件。它既有GTO相同的高阻斷能力和低通態(tài)壓降，又有與IGBT相同的開關(guān)性能，是一種較理想的兆瓦級、中壓開關(guān)器件，很適合6kV、10kV的中壓開關(guān)電路。圖17-13所示為IGCT管封裝外形。圖17-13IGCT管的外形常用電子元器件的認識與檢測二、霍爾元件

1、霍爾元件的原理

當電流I通過放在磁場中的半導體基片(霍爾元件)且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁通的半導體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個電壓，這個電壓稱為霍爾電壓UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應，如圖17-14所示。UH的大小與通過的電流I和磁感應強度B成正比，可用下式表示：式中，RH為霍爾系數(shù)，d為基片厚度，I為電流，B為磁感應強度。由上式可知，當通過的電流I為定值時，產(chǎn)生的霍爾電壓與磁感應強度B成正比，即霍爾電壓隨磁感應強度的大小而變化。常用電子元器件的認識與檢測圖17-14霍爾效應常用電子元器件的認識與檢測

2、霍爾元件的應用利用霍爾效應可制成霍爾式傳感器，通過它能將許多非電、非磁的物理量如力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來時行檢測和控制，如汽車上的霍爾式位置和轉(zhuǎn)速傳感器及霍爾式電子點火器等?；魻栐性S多優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕，使用壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高、耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧的污染與腐蝕。常用電子元器件的認識與檢測

3、車用霍爾傳感器外形圖17-15為霍爾式曲軸位置傳感器與車速傳感器。圖17-15霍爾傳感器常用電子元器件的認識與檢測三、車用傳感器

1、空氣流量傳感器

1)作用汽車電控噴射發(fā)動機為了在各種運轉(zhuǎn)工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發(fā)動機的空氣量。空氣流量傳感器是測定吸入發(fā)動機的空氣流量的傳感器。它將吸入的空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號送到電控單元(ECU)，作為決定噴油量的基本信號之一。2)空氣流量傳感器的外形與安裝位置空氣流量傳感器外形見圖17-16，安裝于空氣濾清器與進氣軟管之間，如圖17-17所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-16空氣流量傳感器圖17-17空氣流量傳感器安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

2、曲軸位置傳感器

1)作用曲軸位置傳感器是電噴發(fā)動機特別是集中控制系統(tǒng)中最重要的傳感器，也是點火系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)共用的傳感器，它是檢測發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)角和活塞上止點并將檢測信號及時送至發(fā)動機電腦，用以控制點火時刻和噴油正時。同時曲軸位置傳感器也是測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信號源。2)曲軸位置傳感器的外形與安裝位置曲軸位置傳感器有磁脈沖式、光電式、霍爾式三大類，其外形如圖17-18所示。就其安裝位置而言，隨車型的不同而異，它可安裝于曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)，如圖17-19所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-18曲軸位置傳感器圖17-19曲軸位置傳感器安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

3、節(jié)氣門位置傳感器

1)作用節(jié)氣門位置傳感器又稱為節(jié)氣門開度傳感開關(guān)。它能將節(jié)氣門打開的角度轉(zhuǎn)換成電信號送到ECU，以便在節(jié)氣門不同開度狀態(tài)時控制噴油量，解決了在汽車起步或加速時由于進氣歧管壓力傳感器或空氣流量傳感器的電信號在傳遞過程中因時間上的滯后而影響其加速性的問題。2)節(jié)氣門位置傳感器的外形及安裝位置圖17-20是節(jié)氣門位置傳感器的外形，它安裝于節(jié)氣門體上，如圖17-21所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-20節(jié)氣門位置傳感器圖17-21節(jié)氣門位置傳感器安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

4、進氣岐管絕對壓力傳感器

1)作用進氣壓力傳感器的作用是將進氣管的氣體壓力轉(zhuǎn)換成電信號，并送給電子控制裝置，再由電子控制裝置控制電動噴油時間的長短。2)進氣壓力傳感器的外形與安裝位置進氣壓力傳感器類型較多，有電磁式、電阻型壓電效應式、電容膜盒式等，其外形如圖17-22所示。進氣壓力傳感器一般安裝在節(jié)氣門后部的進氣歧管上，如圖17-23所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-22進氣歧管絕對壓力傳感器圖17-23進氣歧管絕對壓力傳感器安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

5、氧傳感器

1)作用

氧傳感器的作用是通過檢測排放氣體中氧的含量來獲得混合氣空燃比濃稀信號，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)變成電壓信號輸入ECU，ECU根據(jù)氧傳感器輸入的信號不斷地對噴油脈沖寬度進行修正，使混合氣嘗試保持在理想范圍內(nèi)，實現(xiàn)空燃比的反饋控制，使發(fā)動機在各種工況下獲得最佳濃度的混合氣，從而使有害氣體的排放達到最低。2)氧傳感器的外形與安裝位置目前汽車上不用的氧傳感器有氧化鋯式與氧化鈦式兩種。圖17-24是氧傳感器的外形。氧傳感器安裝于發(fā)動機的排氣管上，如圖17-25所示。汽車上有兩個氧傳感器，一個三元催化器之前，它檢測排放氣當中的氧含量并反饋給ECU；另一個在三元催化器之后，它檢測廢氣是否符合排放標準。常用電子元器件的認識與檢測圖17-24汽車氧傳感器圖17-25氧傳感器安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

6、車速傳感器

1)作用車速傳感器用來測量汽車的行駛速度，主要用于儀表板的車速表顯示及發(fā)動機怠速、汽車加減速期間的空燃比控制。2)車速傳感器的外形與安裝位置

目前，車速傳感器主要有舌簧開關(guān)式、電磁感應式、光電式、可變磁阻式和霍爾式幾種，圖17-26為霍爾式發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器。不同的傳感器在不同車型的安裝位置也不一樣，可以安裝在分電器內(nèi)、車輪內(nèi)、自動變速器輸出軸附近、速度表內(nèi)以及變速器殼體內(nèi)。圖17-27為車速傳感器安裝于車輪上的位置。常用電子元器件的認識與檢測圖17-26車速傳感器圖17-27速度傳感器在車輪上的安裝位置常用電子元器件的認識與檢測

7、爆燃傳感器

1)作用爆燃傳感器(KnockSensor)又稱“爆震傳感器”(爆震，即是發(fā)動機抖動)。爆燃傳感器用于檢測發(fā)動機是否爆燃，當發(fā)動機出現(xiàn)爆燃時，傳感器便產(chǎn)生相應的電信號，并輸送給電子控制器，使電子控制器通過點火推遲的方法消除發(fā)動機爆燃。2)爆燃傳感器的外形與安裝位置 爆燃傳感器主要有壓力傳感器型與振動傳感器型。圖17-28為爆燃傳感器外形與安裝位置。爆燃傳感器安裝在發(fā)動機缸體上專門檢測發(fā)動機的爆燃狀況，將信號提供給ECU調(diào)整點火提前角。常用電子元器件的認識與檢測圖17-28爆燃傳感器外形與安裝常用電子元器件的認識與檢測

8、溫度傳感器

1)作用溫度傳感器用于測量發(fā)動機的冷卻液溫度、進氣溫度、自動變速器油溫度、空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境溫度等，為發(fā)動機的燃油噴射、自動變速器的換擋、離合器鎖定、油壓控制以及空調(diào)自動控制提供重要依據(jù)。2)溫度傳感器外形與安裝位置汽車上的溫度傳感器因車型不同，檢測目的和檢測的范圍不同，其使用數(shù)量與使用的類型也不同。常用的溫度傳感器有繞組電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式等，其外形如圖17-29所示。常用電子元器件的認識與檢測圖17-29汽車溫度傳感器常用電子元器件的認識與檢測溫度傳感器檢測的目的不同，其安裝位置也不同。冷卻液溫度傳感器一般安裝在發(fā)動機缸體、缸蓋的水套或節(jié)溫器內(nèi)并伸入水套中，用于檢測發(fā)動機冷卻液溫度并將其信號輸入給ECU，為其修正噴油量和噴油正時。進氣溫度傳感器L型電子控制燃油噴射裝置安裝在空氣流量傳感器內(nèi)，D型電子控制燃油噴射裝置安裝在空氣濾清器外殼上或穩(wěn)壓罐內(nèi)。它檢測發(fā)動機吸入空氣的溫度。蒸發(fā)器出口溫度傳感器安裝在空調(diào)出口處蒸發(fā)器的散熱片上，用以檢測散熱片表面的溫度變化以控制壓縮機的工作狀態(tài)。常用電子元器件的認識與檢測車內(nèi)溫度傳感器一般安裝在儀表板下，用以檢測車內(nèi)溫度，發(fā)送適當?shù)男盘柦o空調(diào)ECU。車外溫度傳感器安裝在發(fā)動機罩鎖扣下處。用于檢測環(huán)境溫度，發(fā)送信號給空調(diào)ECU。排氣溫度傳感器安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器上，用以檢測催化器內(nèi)排放氣體溫度。自動速器油溫傳感器安裝在自動變速器油底殼內(nèi)的閥體上，用于檢測自動變速器油的溫度，電控單元根據(jù)自動變速器油溫信號進行換擋控制、油壓控制和鎖定離合器控制。項目訓練準備(1)各種類型二極管(可好壞不一)；(2)型號不同的三極管(可好壞不一)；(3)單結(jié)晶體管；(4)絕緣柵場效應管(增強型)；(5)晶閘管；*(6)IGBT管；