任务二 半导体器件的识别与检测

活动1 半导体二极管的识别与检测

二极管的主要特性是单向导电性。常见二极管的外形与图形符号见表1-2-1。

一、二极管的主要参数

1.最大电流

指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。

2.最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。

3.反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单向导电性能越好。

二、二极管的识别

1.外观识别

从外观特征识别二极管见表1-2-1，其极性识别见图1-2-1。

2.型号标志识别

型号标志识别见表1-2-2。

三、二极管的检测

1.用指针式的万用表

一般使用欧姆挡的R×100、R×1k挡。

（1）正向特性测试

把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏；若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和断路的二极管都不能使用。

（2）反向特性测试

把万用表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，二极管就是合格的。

2.用数字万用表检测

把万用表调到检测二极管的挡位，用红表笔和黑表笔分别接触被测二极管的两极（红笔接正极，黑笔接负极）；可显示二极管的正向压降。正常应显示：硅管0.500～0.700V，锗管0.150～0.300V。肖特基二极管的压降是0.2V左右，普通硅整流管约为0.7V，发光二极管约为1.8～2.3V。调换表笔，显示屏显示“1”则为正常，因为二极管的反向电阻很大，否则说明此二极管已被击穿。正测、反测均为0或者为1，表明此二极管已损坏。

活动2 半导体三极管的识别与检测

三极管全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种利用电流控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号，也用作无触点开关。

一、三极管的分类

①按材质分：硅管、锗管。

②按结构分：NPN、PNP。

③按功能分：开关管、功率管、达林顿管、光敏管等。

④按功率分：小功率管、中功率管、大功率管。

⑤按工作频率分：低频管、高频管、超频管。

⑥按结构工艺分：合金管、平面管。

⑦按安装方式分：插件三极管、贴片三极管。

常见三极管的外形与图形符号见表1-2-3。

二、三极管的直观识别

三极管的外观见图1-2-2。

三、三极管的检测

1.指针式万用表检测三极管

（1）指针式万用表检测普通三极管

当使用指针式万用表判断普通三极管的三个电极、极性及好坏时，选择R×100或R×1k挡位。

①三颠倒，找基极：用黑表笔接一管脚（假定其为B极），红表笔分别接另外两管脚，测得两个电阻值，都较大或都较小；对换表笔，用红表笔接这一管脚，黑表笔分别接另外两管脚，测得两个电阻值，都较小或都较大（注：两次测量结果相反）。则说明三极管是好的，假定的管脚为基极。

②PN结，定极型：黑表笔接触基极，红表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻值，则该管为NPN；反之，万用表指示为高阻值，则该管为PNP。

三极管的内部等效图如图1-2-3所示，测量时要时刻想着此图，从而达到熟能生巧。

③判断集电极和发射极——顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。

将指针式万用表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处，以NPN管为例，把黑表笔接在假设的集电极C上，红表笔接到假设的发射极E，并用手捏住B和C极（不能使B、C直接接触），通过人体，相当于在B、C之间接入偏置电阻，读出表头所示的阻值，然后将两表笔反接重测，如图1-2-4所示。若第一次测得的阻值比第二次小，说明原假设成立。

④用万用表的hFE挡检测β值：将万用表拨到hFE挡。将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中，从表头读出该管的电流放大系数β。

知识拓展：

一、三极管的主要参数

1．电流放大系数β

电流放大系数是电流放大倍数，用来表示三极管放大能力。根据三极管工作状态不同，电流放大系数又分为直流放大系数和交流放大系数。

直流放大系数是指在静态未输入变化信号时，三极管集电极电流IC和基极电流IB的比值，故又称为直流放大倍数或静态放大系数，一般用hFE或β表示。

交流电流放大系数也叫动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，三极管集电极电流变化量与基极电流变化量的比值，一般用β表示。β是反映三极管放大能力的重要指标。

2．耗散功率PCM

耗散功率也叫集电极最大允许耗散功率 PCM，是指三极管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

3.频率特性

三极管的电流放大系数与工作频率有关，如果三极管超过了工作频率范围，会造成放大能力降低，甚至失去放大作用。

4．集电极最大电流ICM

集电极最大电流是指三极管集电极所允许通过的最大电流。集电极电流IC上升会导致三极管的β下降，当β下降到正常值的2/3时，集电极电流即为ICM。

5.最大反向电压

最大反向电压是指三极管在工作时所允许加的最高工作电压。最大反向电压包括集电极-发射极反向击穿电压 UCEO、集电极-基极反向击穿电压UCBO，以及发射极-基极反向击穿电压UEBO。

6.反向电流

三极管的反向电流包括集电极基极之间的反向电流ICBO和集电极 发射极之间的反向电流ICEO。

二、三极管的选用

1.一般小功率三极管的选用

选用三极管时，首先要搞清楚电子电路的工作频率大概是多少，工程设计中一般要求三极管的特征频率是实际工作频率的3倍。所以可按照此要求来选择三极管的特征频率。

小功率三极管BVCEO的选择可以根据电路的电源电压来决定，一般情况下只要三极管的BVCEO大于电路中电源的最高电压即可。当三极管的负载是感性负载，如变压器、线圈等时，BVCEO数值的选择要慎重，感性负载上的感应电压可能达到电源电压的2～8倍（如节能灯中的升压三极管）。

一般小功率三极管的ICM在30～50mA之间，对于小信号电路一般可以不予考虑。但对于驱动继电器及推动大功率音箱的管子要认真计算一下。当然首先要了解继电器的吸合电流是多少毫安，以此来确定三极管的ICM。

当估算了电路中三极管的工作（工作总结）电流（即集电极电流），又知道了三极管集电极到发射极之间的电压后，就可根据 P=U×I来计算三极管的集电极最大允许耗散功率PCM。

2.大功率三极管的选用

对于大功率三极管，只要不是高频发射电路，都不必考虑三极管的特征频率fT。对于三极管的集电极-发射极反向击穿电压，BV-CEO这个极限参数的考虑与小功率三极管是一样的。集电极最大允许电流ICM的选择主要也是根据三极管所带的负载情况而计算的。三极管的集电极最大允许耗散功率 PCM是大功率三极管重点考虑的问题，需要注意的是，大功率三极管必须有良好的散热器。即使是一只四五十瓦的大功率三极管，在没有散热器时，也只能经受二三瓦的功率耗散。大功率三极管的选择还应留有充分的余量。另外，在选择大功率三极管时还要考虑它的安装条件，以决定选择塑封管还是金属封装的管子。

如果你拿到一只三极管又无法查到它的参数，可以根据它的外形来推测一下它的参数。目前小功率三极管最多见的是TO-92封装的塑封管，也有部分是金属壳封装。它们的 PCM一般在100～500mW之间，最大的不超过1W。它们的ICM一般在50～500mA之间，最大的不超过1.5A。而其他参数是不好判断的。

活动3 光电器件的识别与检测

光电技术的历史实际上比电子技术的还要早，20世纪初，爱因斯坦就凭借光电效应的发现而获得诺贝尔奖。随着现代科学技术的发展，光电技术重新焕发了青春，各种新型器件不断涌现，光电技术已渗入到现代科技和生活的各个领域，成为遥控技术和信息传输技术中不可或缺的重要技术之一。

光电技术的核心是光电子器件，它包括3大类：光电转换器件、电光转换器件、兼有前两者之特性的光耦合器件。光电器件能将光辐射转变为电信号，常见的有光敏二极管、光敏晶体管、太阳电池等。

电光器件则正好相反，它能将电信号转变为光辐射，常见的有发光二极管（LED）、红外二极管、光敏二极管、光敏晶体管、光耦合器、电视机中的显像管、计算机的显示器等。近些年发展起来的液晶显示技术和等离子显示技术，也是光电技术的一个分支。从液晶电子手表、液晶显示计算器、移动电话，甚至液晶电视机、便携式计算机，都广泛应用了液晶技术。

一、发光二极管

发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的半导体器件，有发出可见光、不可见光、激光等类型。LED与普通二极管一样，具有单向导电性，但它的开启电压比普通二极管的大，一般为1.7～2.4V。

1. LED管的分类

LED按光谱分类，可分为可见光和不可见光两种；按发光颜色分类，可分为红、绿、黄、橙、蓝等；按LED的发光亮度分类，可分为一般亮度和高亮度两种；按发光效果分类，可分为变色和单色；按LED的功率分类，可分为小功率、中功率和大功率；按LED的外形分类，可分为圆形、方形、矩形和异形；按照LED的封装分类，可分为塑封和金属壳封装。

2. LED的主要参数

LED的主要参数有最大工作电流Ifm和最大反向电压Urm。最大工作电流Ifm指LED长期正常工作所允许通过的最大正向电流。在使用LED时，LED中的电流不能超过此值，否则会烧坏发光二极管。最大反向电压Urm是指LED在不被击穿的前提下，所能承受的最大反向电压。LED的最大反向电压Urm一般在5V左右，使用中不应使LED承受超过5V的反向电压，否则LED将可能被击穿。

用不同半导体材料做成的LED，可发出不同颜色的光，例如，磷化镓LED发出绿色或黄色光，砷化镓LED发出红色光。LED因其具有驱动电压低、功耗小、寿命长、可靠性高等优点广泛用于显示电路中。

近年来，用高亮度LED做成的节能灯泡，已经应用于汽车照明和家庭室内照明，有广泛的应用前景。LED的符号如图1-2-5所示。

LED的光谱范围是比较窄的，光的颜色取决于不同的化合物。LED常用作显示器件，除单个使用外，也常做成七段式或矩阵式，LED的工作电流一般为几毫安至十几毫安。

随着技术的进步，现在已经有双色LED、变色LED和自闪光LED问世，极大地丰富了LED的家族，使得LED的应用越来越广泛。

双色LED是将两种发光颜色（常见的为红色、绿色）的管芯VD1和VD2反向并联封装在一起，当工作电压为左正右负时，电流通过VD1，使其发红色光；当工作电压为左负右正时，电流通过VD2，使其发绿色光。

变色LED实际上是在一个管壳内装了两只LED VD1和VD2的管芯，一只是红色的，另一只是绿色的，两管的负极连在一起作为2脚接地，另外有两个极：1脚和3脚。当1脚接入工作电压时，电流通过VD1使其发红光；当3脚接入工作电压时，电流通过VD2使其发绿光；当1、3脚同时接入工作电压时，LED发出橙色光；当两个电流的比例不同时，LED的发光颜色在红、橙、绿之间变化，这就是变色LED的工作原理。

自闪LED是一种特殊的发光器件，它与普通LED的主要区别就是当给自闪LED两端加上额定的工作电压后，就可自行产生闪烁光，颜色有红、橙、黄、绿4种，具有较强的视觉感，现在广泛应用在各种电动玩具上。

自闪LED其实是由一块CMOS集成电路和一只LED组合而成的。CMOS集成电路内部包括振荡器、分频器和驱动器。当接上3～5V的直流电源后，振荡器即可起振，经分频后获得一个在1.3～5.2Hz范围内的固定频率，再经放大后，驱动LED发出闪烁光。

3. LED的检测

（1）用指针式的万用表

把指针万用表调到R×10k挡，用红表笔和黑表笔分别接触被测二极管的两极（黑笔接正极，红笔接负极），这时二极管会发光，它就是正常的，见图1-2-6。

（2）用数字万用表检测

把数字万用表调到检测二极管的挡位，用红表笔和黑表笔分别接触被测二极管的两极（红笔接正极，黑笔接负极），这时二极管会发光，它就是正常的。

二、光敏电阻器

光敏电阻器是应用半导体光电效应原理制成的一种器件。当半导体受光照时，产生大量的空穴和电子，空穴和电子在复合之前由一电极到达另一电极，从而使光电导体的电阻率发生变化。光敏电阻器在无光线照射时呈高阻态；当有光线照射时，其电阻迅速减小。现在广泛应用在楼房走廊内的声光两控节能灯，就使用了光敏电阻器。

光敏电阻器的检测方法很简单，用指针式万用表检测光敏电阻器的阻值，同时改变光敏电阻器的受光情况，会看到万用表指针随光照度的变化而摆动，若摆动很小或基本不动，则可判定该光敏电阻器失效。

三、光敏二极管

光敏二极管又叫做光电二极管，是将光能转换成电能的器件，其构造与普通二极管相似，不同点是在管壳上有个入射光窗口，可将接收到的光线聚焦到半导体芯片上。在无光照时，光敏二极管与普通二极管一样具有单向导电性，如果外加正向电压，其电流与端电压呈现指数关系，若外加反向电压，则会呈现出较大的电阻；在有光照时，光敏二极管上如果仍加反向电压，将会产生与光照成正比的电流，这个电流被称为光电流。光敏二极管的符号如图1-2-7所示。

光敏二极管可用万用表的“R ×1k”挡测量，光敏二极管的正向电阻约为10kΩ。当无光照射时，反向电阻为∞，说明管子是好的；当有光照射时，反向电阻随光的强度增加而减小，阻值可减小到几千欧或1kΩ以下，则管子是好的；若反向电阻为∞或0，则管子是坏的。

四、光敏晶体管

光敏晶体管是一种相当于在基极和集电极接入光敏二极管的晶体管。为了对光有良好的响应，其基区面积比发射区面积大得多，以扩大光照面积。光敏晶体管的管脚有三个，也有两个的，在两个管脚的管子中，透明窗口即为基极。其等效电路和符号如图1-2-8所示。

为了进一步扩大光敏晶体管的灵敏度，人们制造了达林顿型光敏晶体管。当达林顿型光敏晶体管受到光照时，等效光敏二极管将光信号转换成电信号，此电信号被两级晶体管放大，因此，总放大倍数相当于两只晶体管放大倍数的乘积，所以灵敏度比普通光敏晶体管要高得多，通常光电流可达几十毫安以上。

光敏晶体管的检测可以按照下列步骤进行。

①将万用表置于“R×1k”挡，测量光敏晶体管两个极间的电阻，此时用一个物体将光敏晶体管的透明窗口遮住，这时万用表的读数应为无穷大。

②移去遮光体，使光敏晶体管的透明窗口朝向光源，这时万用表的表针应该向右偏转至1kΩ左右，表针偏转得越大，管子的灵敏度就越高，这样的管子就是好的。

五、光耦合器

光耦合器是把LED和光敏晶体管组装在一起而成的电光电转换器件，其主要原理是以光为介质，实现了电-光-电的传递与转换。其等效电路和符号如图1-2-9所示。

在光耦合电路中，为了切断干扰的传输途径，电路的输入回路和输出回路必须各自独立，不能共地。由于光耦合器是一种以光为介质传送信号的器件，实现了输出端与输入端的电气绝缘（绝缘电阻大于1019Ω），耐压在1kV以上；光耦合器的特点可以记做：电气隔离、信号传输。光耦合器为单向传输，无内部反馈，抗干扰能力强，尤其是抗电磁干扰能力强，是一种广泛应用于微机检测和控制系统中光电隔离的新型器件，在PLC中有广泛的应用。

光耦合器的检测可以按照下列步骤进行。

（1）测量光耦合器的输入部分

将万用表置于“R×1k”挡，测量光耦合器的两个输入端。光耦合器的两个输入端之间其实就是一个LED，所以只要测出这个LED的正、反向电阻，就可以判断输入端的好坏。

（2）测量光耦合器的输出部分

在输入端悬空的前提下，用万用表测量光耦合器的两个输出端的正、反向电阻，此时万用表的表针应该指示无穷大。

（3）检测光耦合器的传输特性

最简单的测量方法是采用双电表法。用两只万用表同时分别测量光耦合器的输入端和输出端的电阻。当测量光耦合器的输入端电阻指示读数比较小时，测量光耦合器的输出端的电阻指示读数也比较小。这就说明输出端接收到了光信号，并且将信号放大了。

（4）检测光耦合器的绝缘电阻

将万用表置于“R×10k”挡，测量光耦合器的任意一个输入端和任意一个输出端之间的电阻，均应为无穷大。说明光耦合器的绝缘性能比较好。

活动4 场效应管的识别与检测

一、概述

①场效应管是电压控制型半导体器件。特点：输入电阻高（107～109Ω）、噪声小、功耗低、无二次击穿，特别适用于高灵敏度和低噪声的电路。

②场效应管和三极管一样能实现信号的控制与放大，但构造和原理完全不同，二者差别很大。

③普通三极管是电流控制型（iB～iC）元件，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以称为双极性晶体管；场效应管是电压控制型器件（uGS～iD），工作时，只有一种载流子参与导电，是单极性晶体管。

二、场效应管外形图

1.塑料封装场效应管

塑料封装场效应管的外形见图1-2-10。

2.金属封装场效应管

金属封装场效应管的外形见图1-2-11。

3.场效应管引脚的识别

场效应管引脚的识别见图1-2-12。

三、用指针式万用表检测场效应管

将万用表的量程选择在R×1k挡，分别测量场效应管三个管脚之间的电阻值，若某脚与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时，并且在交换表笔后仍为无穷大时，则此脚为G极，其他两脚为S极和D极，然后再用万用表测量S极和D极之间的电阻值，交换表笔后再测量一次，其中阻值较小的一次，黑表笔接的是S极，红表笔接的是D极。

活动5 晶闸管的识别与检测

晶闸管又叫可控硅，是一种大功率半导体器件（图1-2-13），具有体积小、重量轻、容量大、效率高、控制灵敏等优点。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，工作过程可以控制，被广泛应用在可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管有多种分类方法。晶闸管按关断、导通及控制方式，可以分为单向晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断（可关断）晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管、快速晶闸管、逆导晶闸管及光控晶闸管等多种；按引脚极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管；按封装形式可分为金属封装晶闸管、塑料封装晶闸管和陶瓷封装晶闸管。

一、单向晶闸管

如图1-2-14所示，单向晶闸管是一种由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出电极分别是阳极A、阴极K和控制极G（又称门极或触发极）。单向晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能。

单向晶闸管导通必须具备两个条件：阳极A和阴极K之间加上正向电压；控制极G和阴极K之间必须加上一定大小的正向触发电压。

晶闸管的检测：用指针式万用表检测晶闸管。

1.单向晶闸管极性的判断

单向晶闸管的三个引脚可用指针式万用表R×1k挡或R×100Ω挡来判别。根据单向晶闸管的内部结构可知：G、K之间相当于一个二极管，G为二极管正极，K为负极，所以分别测量各引脚之间的正反电阻。如图1-2-15所示，如果测得其中两引脚的电阻较大（如90kΩ），对调两表笔，再测这两个引脚之间的电阻，阻值又较小（如2.5kΩ），这时万用表黑表笔接的是G极，红表笔接的是K极，剩下的一个是A极。

2.单向晶闸管触发能力的判断

如图1-2-16所示，对1～10A的晶闸管，可用万用表的R×1挡，红表笔接A极，黑表笔接K极，表针不动；然后使红表笔与A极相接的情况下，同时与控制极G接触。此时可从万用表的指针上看到晶闸管的A-K之间的电阻值明显变小，指针停在几欧到十几欧处，晶闸管因触发处于导通状态。给G极一个触发电压后离开，仍保持红表笔接A极，黑表笔接K极，若晶闸管处于导通状态不变，则表明晶闸管是好的；否则，晶闸管可能是损坏的。

对10～100A的晶闸管，其处于大电流的控制极，触发电压、维持电流都应增大，万用表的R×1挡提供的电流低于维持电流，使得导通情况不良，此时可按图1-2-16（c）所示增加可变电阻W（阻值选取200～390Ω）和1.5V电池相串。测量方法同上。

对100A以上的晶闸管，其处于更大电流的控制极，触发电压、维持电流也更大。此时可采用图1-2-16（d）所示的电路进行测试，万用表置于直流电流500mA挡。测量方法同上。

二、双向晶闸管

双向晶闸管是在单向晶闸管的基础上研制的一种新型半导体器件。双向晶闸管是由NPNPN五层半导体材料构成的三端半导体器件，三个电极分别是主电极T1、主电极T2和控制极G（图1-2-17）。双向晶闸管的阳极与阴极之间具有双向导电的性能，其内部电路可以等效为由两只单向晶闸管反向并联组成的复合管。

指针式万用表检测双向晶闸管的方法如下。

①首先确定主电极T2，控制极G与主电极T1之间的距离较近，其正反向电阻都较小。用万用表R×1Ω挡测量G、T1两脚之间的电阻时，表针偏转幅度较大，而G～T2、T1～T2之间的正反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就能确定该脚为T2极。有散热板的双向晶闸管T2极往往与散热板连通。

②确定T2极之后，假设剩下两脚中某一脚为T1极，另一脚为G极，将黑表笔接假设T1极，红表笔接T2极，并在黑表笔不断开与T1极连接的情况下，把T2极与假设G极瞬时短接一下（给G极加上负触发信号），万用表指针向右偏转，说明管子已经导通，导通方向为T1→T2，上述假设的两极正确。如果万用表没有指示，电阻值仍为无穷大，说明管子没有导通，假设错误，可改变两极假设，连接表笔再测。

③把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2极与G极瞬时短接一下（给G极加上正触发信号），电阻值仍较小，证明管子再次导通，导通方向为T2→T1。

如果无论按哪种假设去测量，都不能使双向晶闸管触发导通，证明管子已损坏。

三、可关断晶闸管

单、双向晶闸管一旦导通，控制极就失去了控制作用。在晶闸管的工作电流小于维持电流后，晶闸管才能截止。可关断晶闸管的工作状态与它们不同，控制极既对导通电流有控制作用，也能触发管子由截止变为导通，还能控制管子由导通变为截止，突出地表现了可关断的特点，因此称为可关断晶闸管。主要用于逆变器、直流断续器等需要强迫关断的地方，可以简化主电路。

活动6 集成电路的识别与检测

集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅片上而形成的具有特定功能的器件，英文：Integrated Cir-cuit，缩写IC，俗称芯片。集成电路能执行一些特定的功能，如放大信号或存储信息。集成电路体积小、功耗低、稳定性好。集成电路是衡量一个电子产品是否先进的主要标志。

一、集成电路的类型

集成电路按功能可分为模拟集成电路和数字集成电路。模拟集成电路主要有运算放大器、功率放大器、集成稳压电路、自动控制集成电路和信号处理集成电路等；数字集成电路按结构不同可分为双极型和单极型电路。其中，双极型电路有：DTL、TTL、ECL、HTL等；单极型有：JFET、NMOS、PMOS、CMOS四种。

二、集成电路的封装

（1）集成电路的封装形式有晶体管式封装、插入式封装（图1-2-18）和表面贴装式封装（图1-2-19）。

典型的表面贴装式如晶体管外形封装（D-PAK）、小外形晶体管封装（SOT）、小外形封装（SOP）、方形扁平封装（QFP）、塑封有引线芯片载体（PLCC）等。

（2）集成电路的引脚排列次序有一定规律，一般是从外壳顶部向下看，从左下角按逆时针方向读数，其中第一脚附近一般有参考标志，如缺口、凹坑、斜面、色点等。如图1-2-20所示，引脚排列的一般顺序为：

①缺口：在集成电路的一端有一半圆形或方形的缺口。

②凹坑、色点或金属片：在集成电路一角有一凹坑、色点或金属片。

③斜面、切角：在集成电路一角或散热片上有一斜面切角。

④无识别标记：整个集成电路无任何识别标记，一般可将集成电路型号面面对自己，正视型号，从左下向右逆时针依次为1、2、3 … …

三、集成电路的检测

1.包括集成电路的基本检测方法

在线检测与脱机检测（图1-2-21）。

①在线检测：测量集成电路各脚的直流电压，与标准值比较，判断集成电路的好坏。

②脱机检测：测量集成电路各脚间的直流电阻，与标准值比较，判断集成电路的好坏。

测得的数据与集成电路资料上的数据相符，则可判定集成电路是好的。

2.在线检测的技巧

在线检测集成电路各引脚的直流电压，为防止表笔在集成电路各引脚间滑动造成短路，可将万用表的黑表笔与直流电压的“地”端固定连接，方法是在“地”端焊接一段带有绝缘层的铜导线，将铜导线的裸露部分缠绕在黑表棒上，放在电路板的外边，防止与板上的其他地方连接。这样用一只手握住红表棒，找准欲测量集成电路的引脚，另一只手可扶住电路板，保证测量时表笔不会滑动。

3.集成电路的替换检测

当集成电路整机线路出现故障时，检测者往往用替换法来进行集成电路的检测。用同型号的集成块进行替换试验是见效最快的一种检测方法。

但是要注意，若因负载短路使大电流流过集成电路造成损坏，在没有排除短路故障的情况下，用相同型号的集成块进行替换实验，其结果是造成集成块的又一次损坏。因此，替换实验的前提是必须保证负载不短路。

活动7 压电器件的识别与检测

一、石英谐振器

石英晶体又称为石英谐振器，它是利用石英的“压电”特性而按特殊切割方式制成的一种电谐振元件。石英晶体元件具有性能稳定、品质因数高、体积小等优点，其外形及电路符号如图1-2-22所示。

1.石英晶体元件的结构及性能

石英晶体元件由石英晶片、晶片支架、外壳等构成。石英晶体元件在电路中的作用相当于一个高Q值的LC谐振元件。因切割石英晶体时的方位不同，切割出来的石英晶片也不相同，常见的切型有AT、BT、DT、X、Y等。不同切型的石英晶片，其性能不同，特别是对频率的温度特性差别较大。晶片支架用于固定晶片及引出电极，晶片支架有焊线式和夹紧式两种。石英晶体元件的封装外壳有玻璃真空密封型、金属壳封装型、陶瓷外壳封装型及塑料外壳封装型等。石英晶体元件一般有两个电极，但也有多电极式的封装。

2.石英晶体元件的种类和主要参数

（1）石英晶体元件的种类

石英晶体元件按封装外形有金属壳、玻璃壳、胶木壳和塑封等几种；按石英晶体元件的频率稳定度分，有普通型和高精度型，被广泛应用于彩电、手机、手表、电台、DVD机等。尽管石英晶体元件的分类形式较多，但彼此间的性能差别不大，只要体积及性能参数基本一致，许多石英晶体元件都可以互换使用。

（2）石英晶体元件的主要参数

石英晶体元件的主要参数有：标称频率、工作温度、频率偏移、温度系数、负载电容、激励电平等。

①标称频率。在石英晶体成品上标有一个标称频率，当电路工作在这个标称频率时，其频率稳定度最高。这个标称频率通常是在成品出厂前，在石英晶体上并接一定的负载电容条件下测定的。

②负载电容。所谓石英晶体的负载电容，是指从晶体的插脚两端沿振荡电路的方向看过去的等效电容，即指与晶振插脚两端相关联的集成电路内部及外围的全部有效电容之和。

3.石英晶体元件的命名

国产石英晶体元件的型号命名由3部分组成。第1部分用字母表示外壳材料及形状，如用J表示金属外壳，S表示塑料外壳，B表示玻璃外壳等。第2部分用字母表示晶体片的切割方式，如A表示晶体切型为AT型，B表示晶体切型为BT型等。第3部分用数字表示石英晶体元件的主要参数性能及外形尺寸，如用4.43361875表示石英晶体元件的标称工作频率。

4.石英晶体元件的检测

检测石英晶体通常采用以下几种方法，在实际维修中更为常用的是用代换法来判断石英晶体的好坏。

（1）电阻法

将万用表置于“R×10k”挡，测量石英晶体两引脚之间的电阻值，应为无穷大。若实测电阻值不为无穷大，甚至出现电阻为零的情况，则说明晶体内部存在漏电或短路性故障。

（2）在路测压法

现以鉴别彩电遥控器晶体好坏为例，介绍此法的具体操作。

将遥控器后盖打开，找到晶体所在位置和电源负端（一般彩电遥控器均采用两节1.5V干电池串联供电）；把万用表置于直流10V电压挡，黑表笔固定接在电源的负端。

先在不按遥控键的状态下，用红表笔分别测出晶体两引脚的电压值，在正常情况下，一只脚为0V，另一只脚为3V（供电电压）左右；然后按下遥控器上的任一功能键，再用红表笔分别测出晶体两引脚的电压值，在正常情况下，两脚电压均为1.5V（供电电压的一半）左右。若所得数值与正常值差异较大，则说明晶体工作不正常。

（3）电笔测试法

用一支试电笔将其刀头插入交流电的火线孔内，用手捏住晶体的任一只引脚，将另一只引脚触碰试电笔顶端的金属部分，若试电笔氖管发光，说明晶体是好的，否则，说明晶体已损坏。

二、陶瓷元件、声表面波滤波器和霍尔元件

陶瓷元件与石英晶体元件一样，也是利用“压电”效应制成的一种元件，在无线电接收设备中运用非常广泛，如在彩电的中频放大电路中都采用了不同类型的陶瓷元件。

1.陶瓷元件

（1）陶瓷元件的结构及特点

陶瓷元件是在由锆钛酸铝陶瓷材料制成的薄片两边镀上金属银层，然后在银层上做出电极引线，最后用塑料等材料封装而成。陶瓷元件的基本结构、工作原理、特性、等效电路等与石英晶体元件相似，但其频率精度、频率稳定性等指标比石英晶体元件要差一些。

（2）陶瓷元件的分类及命名方式

陶瓷元件按用途和功能，可分为陶瓷陷波器、陶瓷滤波器、陶瓷鉴频器、陶瓷谐振器等；按其引出的电极数目分为两电极陶瓷元件、三电极陶瓷元件和四电极以上的多电极陶瓷元件。陶瓷元件一般采用塑料壳封装或复合材料封装形式，也有的采用金属壳封装形式。

（3）陶瓷元件的主要参数及更换

陶瓷元件的主要参数有标称频率、插入损耗、陷波深度、失真度、鉴频输出电压、通带宽度、谐振阻抗等，选用和更换陶瓷元件时只要其型号和标称频率一致即可。

2.声表面波滤波器（SAWF）

声表面波滤波器（SAWF）是一种集成滤波器，它利用“压电”和“反压电”的原理进行信号的传播。不同频率的信号在SAWF中换能的能力不同，从而形成了对不同频率信号的滤波作用。

（1）声表面波滤波器（SAWF）的结构

声表面波滤波器由压电晶体基片及输入换能器、输出换能器组成。压电晶体通常由铌酸锂材料制成，换能器呈叉指形，它将电压信号转换成机械波，再将机械波转换成电压信号。叉指形换能器的几何尺寸和形状决定了滤波器的通频带特性。

声表面波滤器（SAWF）的特点是：选择性好，吸收深度可达-35～-40dB；幅频特性及相频特性好，且无须调整；温度稳定性好，不易老化；过载能力强，不会因为输入信号的大小而引起频率特性的变化。但它也存在插入损耗大、传输效率低和有3次反射等缺点。

（2）声表面波滤器（SAWF）的主要参数

声表面波滤波器（SAWF）的主要参数有：中心频率、带宽、矩形系数、插入损耗、最大带外抑制、幅度波动、线性相位偏移等。

3.霍尔元件

（1）霍尔元件的特性

利用霍尔效应制成的半导体元件叫霍尔元件。所谓霍尔效应是指当半导体上通过电流，且电流的方向与外界磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的方向上产生霍尔电动势的现象。

（2）霍尔元件的种类

霍尔器件所用的材料有：锗、硅、锑化铟、砷化铟、砷化镓等。霍尔器件按制作与识别可分为两大类：一类是用半导体单晶加工而成的，称为体型霍尔器件；另一类是利用真空蒸发或外延、扩散等在适当的衬底上制成半导体单晶或多晶薄膜，称为薄膜型霍尔器件。薄膜型霍尔器件可制作在集成电路中。霍尔元件的工作原理和外形如图1-2-23所示。

由原理图可见，在半导体的薄片两端通以控制电流，并在薄片的垂直方向施加感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场的方向将产生电势为VH的霍尔电势，它们之间的关系为：

VH= K HIB

式中，KH为霍尔灵敏度，它是一个与材料和几何尺寸有关的系数。

霍尔元件通常有4个引脚，即两个电源端和两个输出端。它的电路符号和典型应用电路如图1-2-24所示。E为直流供电电源，RP为控制电流I大小的电位器。I通常为几十至几百毫安；RL是VH的负载。霍尔元件具有结构简单、频率特性优良（从直流到微波）、灵敏度高、体积小、寿命长等突出特点，因此，被广泛用于位移量测量、磁场测量、接近开关及限位开关电路中。

（3）霍尔元件的检测

①测量输入电阻和输出电阻：测量时要注意正确选择万用表的电阻挡量程，以保证测量的准确度。对于HZ系列产品，应选择万用表的“R×10”挡测量；对于HT与HS系列产品，应采用万用表的“R×1”挡测量，测量结果应与手册的参数值相符。如果测出的阻值为无穷大或为零，说明被测霍尔元件已经损坏。

②检测灵敏度（K H）：一般采用双表法，将一只表置于“R×1”挡或“R×10”挡（根据控制电流I大小而定），为霍尔元件提供控制电流，将另一只万用表置于直流2.5V挡，用来测量霍尔元件输出的电动势VH。用一块条形磁铁垂直靠近霍尔元件表面，此时，电压表的指针应明显向右偏转。在测试条件相同的情况下，电压表的指针向右偏转的角度越大，表明被测霍尔元件的灵敏度（KH）越高。测试时要注意不要将霍尔元件的输入、输出端引线接反，否则，将测不出正确结果。