电子制作必备之技能连载(四 )

2015-07-28 09:51
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一.场效应管

  掌握的知识点: 要求掌场效应管的结构、种类、电路符号及其在电路中的作用
学习要求: 要求学会使用**表对场效应管进行测t, 理解场效应管与三极管的异同点, 掌握场效应管的存放、焊接及使用注意事项
  场效应晶体管《Fie ld Ef e e tT ra n s is to r 简写是F ET ) 简称场效应管.也称单极型晶体管。它是根据三极管的原理开发出的新一代放大器件, 它的主要特点是栅源极间的内阻极高, 采用二叙化硅材料的可以达到几百兆欧、噪声小、功耗少、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点, 被越来越多的电路所选用, **在音响领域更是应用广泛。
  1、场效应管与晶体三极管的差别
( 1) 场效应管与晶体管不同, 它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件).其特性更象电子管, 它具有很高的输入阻抗. 较大的功率增益。如果你制作的电路只允许从信号源取较少电流的情况下, 应选用场效应管; 如果信号电压较低, 允许从信号源取较多电流的条件下, 应选用晶体管。
  ( 2 )场效应管可以在较小电流和较低电压的条件下工作, 而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上. 因此场效应管在大规模集成电路中可得到广泛的应用。
  ( 3 )有些场效应管的源极和漏极可以互换使用, 栅极也可取正或负电压,灵活性比晶体管好。
  2、场效应管的命名方法
  场效应管通常有两种命名方法。第一种是与双极型三极管相同, 第二位字母代表材料, O 是N 沟道; C 是P 沟道;第三位字母J 代表结型场效应管,O 代表绝缘栅场效应管。例如,3 O J 6 O 是N沟道结型场效应三极管, 3 0 0 6 C 是N沟道绝缘栅场效应三极管。第二种命名方法是C S x x # , 其中C S 代表场效应管, x x 以数字表示. 代
表型号的序号,# 用字母代表同一型号中的不同规格。例如C S 14A、C S 45 G等。
3、场效应管的分类
  场效应管按其结构的不同可分为结型场效应管、绝缘栅型(又称M O S 管)场效应管两大类; 按沟道材料的不同分为N 沟道和户沟道两种。按导电方式的
  4、场效应管的作用
（1 )场效应管作放大管使用: 场效应管象三极管一样在电路中可作放大管使用, 但由于场效应管放大器的输入阻抗很高, 因此祸合电容可以使用容t较小, 不必象三极管放大电路那样使用较大容t 的电解电容器作为祸合电容。
  ( 2 ）场效应管用作开关管使用。
  ( 3) 场效应管可用作阻抗变换: 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器件。

5、场效应管的测量
( 1) 用**表判别结型场效应管的电极和类型

  将指针式**表拨在R x lk 档上,任选两个电极分别测t 其正、反向电阻, 当某两个电极的正、反向电阻值相等且约为几千欧姆时, 则可确定该两电极分别是漏极O 和源极5. 余下的电极就是栅极G, 而结型场效应管的漏极和源极可互换使用。也可用**表黑表笔任意接触场效应管的任一个电极, 另一只表笔分别碰触余下的两个电极, 当两次测得的电阻值近似相等时, 则黑表笔所接触的电极为栅极, 其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大, 说明是是N 沟道场效应管, 若两次测出的电阻值均很小, 说明是户沟道场效应管。
  ( 2 )用**表判别结型场效应管的好坏将**表盆于R x 10 档, 测t 源极S 与漏极O 之间的电阻值. 正常情况下约为几十欧到几千欧范围【在晶体管手册中可查出各种不同型号管子的源极与漏极之间的电阻值均有差异),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**表盆于R x 1 O k 档, 再测栅极G l 与G Z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; 若测得上述各阻值很小或电阻值几乎为零, 则说明管子已损坏。值得注意的是, 若管子的栅极在其内部已断极, 可用元件代换法进行确认。
  6、场效应管使用注意事项

  ( 1) 各类场效应管在使用时注意不能**过管子的耗散功率, **大漏源电压、**大栅源电压和**大电流等参数的值, 并注意场效应管偏盆的极性不能接反。如N 沟道结型场效应管的栅极不能加正偏压; p 沟道管栅极不能加负偏压等。
  （2 ）M O S 场效应管由于输人阻抗很高, 所以在运输、贮藏中**用金属屏蔽包装, 将各引出脚短路. 保存时不能将MO S 场效应管放人塑料盒子内.而应放在金属盒内, 以防止外来感应电势将栅极击穿, 同时也要注意场效应管的防潮。
( 3 )为了防止场效应管栅极感应击穿, 要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都**有良好的接地; 管脚在焊接时, 先焊源极; 在接入电路前,管子的全部引线端保持互相短接状态,在未关断电源时, **不能把管子插人电路或从电路中拔出。
  (4) 对大功率场效应管注意要有良好的散热, **壳体温度不**过额定值。
  二.晶闸管（可控硅）及其作用

掌握的知识点: 熟悉可控硅管的电路符号、导电特性及在电路中的作用

学习要求: 性得用**表对可控硅管进行简易测试, 了解可控硅的触发原理及工作状态。

应用技巧: 通过一些简单实用电路的制作进一步加深对可控硅的理解。

  晶闸管又称可控硅. 它能以小功率信号去控制大功率系统, 可作为强电与弱电的接口电路, 在自动控制, 机电领域, 工业电气及家电等方面得到广泛的应用。
  可控硅是有源开关元件. 平时它保持在非导通状态, 当有一个较小的控制信号对其触发时使其道通, 可控硅一旦被触发导通后即使撤离触发信号也会保持导通状态, 要使其截止可在它的阳极与阴极间加上反向电压或使阳极电流小于它的维持电流。
  1.可控硅的结构、种类及导电特性常用的可控硅有单向可控硅和双向可控硅两大类. 在电子制作中常用的是单向可控硅. 它和二极管一样是一种单方向导电的器件, 关键是多了一个控制极G ( 栅极. 这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。它的内部结构及电路符号如图2 所示, 其中A 为阳极. K为阴极,G 为控制极( 栅极), 如图3 所示是单向可控硅的电路符号及等效电路。

  可控硅的导通条件是阳极电位要高于阴极电位. 同时控制极与阴极要加适当的正电压。从图2 中可看出, 它的内部结构相当于由两只三极管连结在一起. 当可控硅的栅极悬空时,B G I 和BG Z 都处于截止状态, 此时电路基本上没有电流流过负载电阻R L . 当栅极输入一个正脉冲电压时B G Z 导通. 使B G I的基极电位下降,B G I 因此开始导通,B G , 的导通使B G Z 的基极电位进一步升高. B G , 的基极电位进一步下降. 经过这一个正反馈过程使B G I 和B G Z 进入饱和导通状态。电路很快从截止状态进入导通状态, 这时栅极即使没有触发脉冲信号也会保持导通状态不变, 要使其截止可在它的阳极与阴极间加上反向电压或使阳极电流小于它的维持电流即可。在实际应用中, 我们可通过一个开关来短路可控硅的阳极和阴极从而达到可控硅的关断。
  2、可控硅的触发原理

如图4 所示是可控硅的触发原理图。图中可控硅V S 与小灯泡EL 串联后通过开关S 接在直流电源上(注意阳极A 是接电源的正极, 阴极K 接电源的负极). 控制极G 通过按钮开关S B 接在1.5V 直流电源的正极, 当合上开关S时, 小灯泡仍然不亮. 说明晶闸管没有导通, 但再按一下按钮开关S B 后, 相当于给控制极加入一个触发电压, 这时小灯泡亮了, 说明可控硅已经导通。通过这个例子我们知道, 若在可控硅的阳极A 与阴极K 之间加上正向电压, 然后在它的控制极G 与阴极K 间再输入一个正向触发电压后. 可控硅就会触发导通, 此时若去掉触发电压. 可控硅仍可维持导通状态。

3、可控硅的测量
由图2 可知, 可控硅的G、K 之间是一个PN 结,G 为正极、K 为负极, 所以, 可按测试二极管的方法, 用指针式**表测它的正、反向电阻, 电阻小的,**表黑表笔接的是控制极G, 红表笔接的是阴极K , 剩下的一个就是阳极A了。

可控硅的好坏测试, 用图4 所示的电路。接通电源开关S, 按一下按钮开关SB , 若灯泡发光说明可控硅是好的, 不发光说明已经损坏。

4、可控硅在电路中的作用
可控硅在实际电路中主要应用在以下几方面

( 1) 可控整流电路: 就是将交流电变为可调节的直流电, 适用于充电电路、直流电机的无级调速等。
（2 )逆变电源: 将直流电变为交流电. 或将某一频率的交流电变换为其它频率的交流电。-r
（3 )交流调压器: 可改变交流I电约大小, 适用于调温、调光、电风扇调速、电熨斗调温、交流电动机占的调压调速等。
（4 ) 无触点开关: 可迅速接通或切断大功率的交流或直流回路而不产生火花或拉弧现象, **适用于防爆防火的场合。
三.应用电路

如图5 所示是自动延时照明开关电路.该电路有一定的实用性, 当我们夜晚离开房间关掉照明灯时, 若灯的开关不在门口. 那么关灯后就要摸黑走到门口, 十分不方便。但若使用图5 所示的电路, 可以在关灯后延时一段时间, 让你有充足的时间离开房间. 免受摸黑之苦。电路中A 、B 分别接在原开关的两端, 合上电路中的开关S 时, 交流电的正半周经D6、RZ、1R、D1 加到可控硅控制极, 触发可控硅导通; 交流电的负半周经D4、R Z、R l、D1 同样加到可控硅的控制极, 触发可控硅导通。可控硅导通后, 相当于短路C、D 两点, 因而A、B 两点也经过二极管和导通的可控硅闭合起来。此时照明灯亮。断开开关S 后, 由于电容C l 经可控硅控制极、R l 和0 1放电, 使可控硅仍有触发电流维持导通。随着放电电流逐渐减小, 一段时间后, 可控硅截止. 此时照明灯熄灭。按图中所示的参数值, 电路延时时间约为40 一5 0 秒。

元件选择: 可控硅选用工作电流为I A、耐压为4 0 V 的即可; D1、D 3 一D 6可选用I N 4 0 4 的整流二极管。C l 选用耐压为6 3 0V、容量为3 5 “ F 的电解电容。

注意: 电路正确装配完成后, 若合上S 开关后灯不亮, 可适当减小R l 的阻值。