第六章 半导体元件的识别与代换.doc

第六章 半导体元件的识别与代换 汽车电子控制单元中应用了大量电子元器件，对损坏的元件进行识别与代换是维修工作的一个重点，发现问题是前提，解决问题才是根本。本章将对维修中经常遇到的一些半导体元件进行介绍，包括功率三极管、功率元件排、贴片三极管的识别与代换方法，供广大读者朋友参考。第一节 功率三极管 一、功率三极管的常见封装形式 三极管可谓品种繁多，功能各异，在前面的章节中我们对三极管的结构原理及命名规则、基本检测方法进行了介绍，在此我们将对汽车控制单元中应用较多的功率三极管进行更进一步的讲解。功率三极管的特点是工作电流大、工作温度高，工作于开关状态下的要承受反复的电流冲击，驱动感性负载的还要承受几倍于工作电压的反向电压，这些因素决定了功率三极管出现故障的几率要远高于工作在低电压、小电流环境下的IC。因此熟悉功率三极管，掌握功率三极管的代换方法对于解决一些常见故障是很有用处的。功率三极管分为金属壳封装和塑料封装两种。在汽车电子控制单元中应用较多的是塑料封装的产品，因用途及要求不同而具有多种封装形式，见表61所示。表6-2为日本Sanken公司部分功率三极管分类汇总表，这个表主要从VCEO和IC两个方面对三极管进行了分类，从表中可以直观的了解到这两个反映晶体管性能的主要参数，更详细的参数请参阅相关元件技术文档。 日本三肯公司功率晶体三极管分类汇总表 表6-2VCEC(V)集电极电流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三、达林顿晶体三极管 达林顿管(DT)也称复合三极管。它是将两只或多只三极管的集电极连接在一起，而将第一只三极管的发射极直接接到第二只三极管的基极，依次级连复合而成，并引出e、b、c三个电极。图6-1中所示是由两只PNP或NPN型三极管构成的达林顿管的基本电路。如果 设达林顿管是由于N只三极管构成，而每只三极管的直流放大系数分别为hFE1、hFE2、hFE3 hFEN，则达林顿管总的放大系数约为各管放大系数的乘积，即 hFEhFE1hFE2hFE3hFEN 所以，达林顿管的放大系数可以做得很高，hFE值可达几千甚至几十万倍。在汽车电子电路中，达林顿管的典型应用是用于控制点火线圈，从早期的单纯的电子点火到现在的发动机集中控制，都可以看到达林顿管的身影。表6-3给出一些常见达林顿三极管的主要参数。 四、功率三极管代换方法 功率三极管的代换有一定的方法，如果掌握了晶体管的置换(代换)原则，就能使工作更有成效。其置换(代换)原则可划分为三种：即类型相同、特性相近、外形相似。 部分达林顿三极管参数表 表6-3型 号Pc(W)Vceo(V)Ic(A)hFE（min）T(MHZ)封装形式2SBl6263011065000100FM20(T0220F)2SD2495602SBl65950100MT-25(T0220)2SD2589602SBl62460100MT-100(T03P)2SD2493602SBl62560100FMl00(703PF)2SD2494602SBl587751508652SD2438802S1559801065MT-100(703P)2SB2389802SBl588801550FMl00(T03PF)2SD2439552SBl64985200452SD2562702SBl5601001501050MT-100(703P)2SD2390552SBl64713015452SD2560702SBl5701501501250MT-200(螺丝安装)2SD2401552SBl64820017452SD256170 1类型相同 (1)材料相同。即锗管换锗管，硅管换硅管。 (2)极性相同。即NPN型管换NPN型管，PNP型管换PNP型管。 (3)实际型号一样，标注方法不同，如：D1555同2SDl555；3DG9014同9014；贴片管用代号来代表原型号等，稍后章节有介绍。但也不排除同一型号因为生产厂家的不同，参数差别极大的情况。 2特性相近 用于置换(代换)的晶体管应与原晶体管的特性要相近，它们的主要参数值及特性曲线应相差不多或优于原管，对于不同的电路，应有所偏重。一般采说，只要下述主要参数相近，即可满足置换(代换)要求。 (1)集电极最大直流耗散功率(PCM)。 一般要求用户PCM与原管相等或较大的晶体管进行置换(代换)。如果原晶体管在电路中实际直流耗散功率远小于其PCM，也可以用PCM较小的晶体管置换(代换)。 (2)集电极最大允许直流电流(ICM)。 一般要求用ICM与原管相等或较大的晶体管进行置换(代换)。 实际不同厂家关于侧的规定有所不同，有时差别很大，我们要注意到厂家给出的测试条件。常见的有以下几种： 根据集电极引线允许通过的最大电流值确定ICM。这个数值可能很大，例如，一只PCM=200mW的晶体管，其ICM可能会超过lA。 根据PCM确定ICM，即PCM=ICMUCE,确定ICM。由于晶体管类型的不同，相同的户肋值的出的ICM值是不同的，例如PCM都是10W的普通晶体管2SC2209和开关管2SC2214，其ICM值却分别为1.5A和4A。 晶体管参数(饱和压降、电流放大系数等)允许变化的极限值确定ICM。例如3DDl03A晶体管的ICM是按其值下降到实测值的13时确定的(ICM=3A)。 (3)击穿电压。 用于置换(代换)的晶体管，必须能够在实际电路中安全地承受最高工作电压。晶体管的击穿电压参数主要有以下5个： BVCBD：集电极基极击穿电压。它是指发射极开路，集电极电流Ic为规定值时，集电极基极闻的电压降(该电压降称为对应的击穿电压，以下的相同)。 BVCEO：集电极发射极击穿电压。它是指基极开路，集电极电流Ic为规定值时，集电极发射极的电压降。 BVCE(sat)：集电极发射极饱和压降。集电极和发射极在规定的饱和条件下的压降。 BVBE(sat)：基极发射极饱和压降。基极和发射极在规定的饱和条件下的压降。 BVEBO：集电极开路，发射极基极的击穿电压。 在晶体管置换(代换)中，主要考虑BVCBO和BVCEO，对于开关晶体管还应考虑BVEBO。一般来说，同一晶体管的BVCBOBVCEO。通常要求用于置换(代换)的晶体管，其上述三个击穿电压应不小于原晶体管对应的三个击穿电压。 (4)频率特性。 晶体管频率特性参数，常用的有以下4个： 特征频率，T：它是指在测试频率足够高时，使晶体管共发射极电流放大系数=1时的频率。 截止频率在共发射极电路中，输出端交流短路时，电流放大系数夕值下降到低频(1kHz) 值707(3dB)时的频率。 截止频率人：在共基极电路中，输出端交流短路时，电流放大系数。值下降到低频(1kHz)值707(3dB)时的频率。 最高振荡频率MAX当晶体管的功率增益为1时的工作频率。 在置换(代换)晶体管时，主要考虑T与。通常要求用于置换的晶体管，其T与应不小于原晶体管对应的T与。半导体管有高频管和低频管之分，晶体管T低于3MHz为低频管，反之，为高频管。 (5)其它参数。 除以上主要参数外，对于一些特殊的晶体管，在置换(代换)时还要考虑其开关参数、是否是带有内置电阻等。 3.外形相似 小功率晶体管一般外形均相似，只要各个电极引出脚标志明确，且引出线排列顺序与待换管一致，即可进行更换。大功率晶体管的外形差异较大，置换(代换)时应选择外形相似、安装尺寸相同的晶体管，以便安装和保持正常的散热条件。如实在没有，也可以用塑封管代替铁封管。第二节 功率元件排 这里之所以这样称呼，是因为目前还没有一个很确切的名字，类似的产品在国内应用较少，但是在汽车控制单元，尤其是发动机电脑里面，这种产品有着广泛的应用。这种元件与分立的三极管或MOS管相比，最显著的特点就是集成度高，可以大大减少功率元件所占用的空间，缩小电脑的尺寸。再有，多个功率元件集成在一个芯片之中，一致性高，稳定性好。 一、日立4AK、4AJ系列MOS FET(金属氧化物场效应管) 日立的4AKl9 MOS FET排全称为硅材料N沟道高速功率开关MOS FET，其主要特征如下：低于导通电阻N沟道：RDS(ON)0.5，VGS=10V，ID=25A RDS(ON)0.6， VGS=4V，ID=25A 4V栅极驱动器件 高容积密度4AKl9内部集成有四个功率MOS管，采用SP10封装形式，见图62所示，引脚3、5、7、9为漏极；2、4、6、8为栅(门)极；1、10为源极，其电气特性见表64所示。 4AKl9主要技术参数(Ta=25) 表6-4项 目符 号额 定单 位漏极源极电压VDss120V栅(门)极源极电压VGss20V漏极电流ID5A漏极峰值电流ID(PULSE)10A耗散功率PCH3.5W沟道温度TCH150储存温度Tstg55+150 功率MOS FET与功率三极管相比，具有反应速度快，导通电阻低，驱动电流小等优点。4AK系列有4AKl5、16、17、18、19、20等多种型号，引线结构相同，区别在于额定电压与电流不同，导通电阻有所区别。4AJ系列与4AK系列不同的是为P沟道高速功率开关MOSFET，采用SP12封装，见图63所示。 二、NEC功率三极管排 (1)NEC功率三极管排PA1436见图6-4所示。(2)NEC功率MOS排PAl501见图65所示。第三节 贴片三极管 贴片三极管在现代汽车电子产品中应用较多，因受面积影响，贴片三极管不能像普通三极管那样将型号印在元件表面，而是采用一种代号来表示管子的型号及一些附加信息，因此，对于代号的正确识别是很重要。这里以极具有代表性的日本ROHM公司的产品及命名规则作以介绍。 一、贴片三极管封装形式 ROHM公司的贴片三极管主要封装形式见表6-5。 二、贴片三极管的识别方法 1VMT3、EMT3、UMT3型三极管识别方法一般采讲，这种形式的三极管采用两个或三个字母表示三极管的型号和hEF，在一些数码三极管上，采用两个数字来表示三极管的型号，分别见图6-6(a)、图6-6(b)。 在图(a)中，代码B和AF用来指示产品型号，代码R和Q用来指示三极管的hm区间，在图(b)中，代码14用以指示三极管的型号。 2SMT3型三极管的识别方法一般来讲，对于SMT3型封装的三极管，其产品型号及hFE区间多采用两个或三个字母来表示，在数码三极管上，采用两位数码来表示产品的型号。此外，在SMT3封装的三极管上，采用激光刻印数字用来指示产品生产的时间(周)，数字的方向可以识别出是单数(奇数)年还是双数(偶数)年生产的产品，见图6-7所示，从图中可以看到，数字26用来表示产品的型号，后面的35，用来表示产品生产的时间，表示第35周，前面的为奇数年生产，后一个为偶数年生产。 3MPT3型三极管的识别方法 在MPT3型三极管上，产品型号、生产时间(月)和hFE用四个字母采表示，其中，生产时间用一个字母来表示，除了字母I和O。见表6-6(此方法适用于其它型号三极管)。 生产月份表示方法表 表66生产月份123456789101112偶 数 年ABCDEFGHJKLL奇 数 年NPQRSTUVWXYZ 在图68中，DA用来指示三极管的型号，R用来指示临区间，T用来指示生产的月份，从表66中可以查出，T对应为奇数年的六月份。4.UMT5,UMT6,SMT5和SMTY型三极管的识别方法 UMT5，UMT6，SMT5和SMT6型三极管上的标识为产品型号除了前两个初始字母(UM或FM)之外的字母组成，一般由2个或3个字母组成，在SMT6型封装三极管上，采用类似SMT3的激光刻印的生产时间(周)。 三、ROHM贴片三极管的识别表(表67一表6-15) EMT3型贴片三极管识别表 表67标识型号标识型号标识型号EMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代A2SC461829DTCll5EE04DTC114TEAC口2SC472533DTA143XE05DTC124TEAD2SC472635DTA124XE06DTC144TEB2SC461743DTCl43XEE11DTA113ZEBV2SC527445DTC124XEE13DTA143ZECA2SA188552DTA123YEE42DTC123JECB2SC499754DTA114YEE23DTC143ZEF2SA177462DTC123YEE32DTA123JEKN2SK301964DTC114YEK14DTA114GE12DTA123EE69DTC115EEK26DTC144GE13DTA143EE74DTA114WE2lDTCll3Z314DTA114EE76DTA144WE15DTA124EE84DTCll4WE16DTA144EE86DTCl44WE19DTA115EE93DTA143TE22DTCl23EE94DTA114TE23DTCl43EE95DTA124TE24DTCll4EE96DTA144TE25DTCl24EE99DTA115TE26DTCl44EE03DTCl43TE EMT3型贴片三极管识别表 表68EMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代标识型号标识型号标识型号A2SC413K62DTCl23YKAK19DTA115GKAAA2SDl757K64DTCll4YKAK24DTCll4GKAAC2SC3837K69DTCll5EKAK25DTCl24GKAAD2SC3838K74DTA114WKAK26DTCl44GKAAF2SDl781K76DTA144WKAK29DTCll5GKAAH2SB1197K84DTC114WKAL14DT8114GKAJ口2SDl782K86DTCl44WKAL24DTDll4GKAK口2SBll98K91DTA113TKAZ2lDTCll3ZKAAN口2SC4061K93DTA143TKAR1AMMST3904B2SC2412K94DTA114TKAR1GMMSTA06BB2SD2114K95DTA124TKARlKMMST6428BJ2SD2226K96DTA144TKARlMMMSTA13BK2SB1590K99DTA115TKAR1NMMSTA14BM2SC4713K9ADTA125TKARlOMMST5088BS2SD2444KE11DTA113ZKARlPMMST2222AC2SC2411KE13DTA143ZKAR2AMMST3906F2SA1037AKE23DTCl43ZKAR2BMMST2907H2SA1036KE32DTA123JKAR2FMMST2907AR2SA1514KE42DTCl23JKAR2GMMSTA56KL2SK2731E56DTA144 VKAR2KMMST8598R1M2SD2142KE66DTCl44VKAR20MMST5087T2SC3906KF02DTDl23TKR2PMMST5086U2SB852KF03DTDl43TKR2TMMST4403W2SD1383KF11DTBll3EKR2VMMSTA64Y口2SDl484KF12DTB123EKR2XMMST440102DTCl23TKAF13DTB143EKR3BMMST91803DTC143TKAF14DTB114EKRATMMSTA2804DTCll4TKAF21DTDll3EKRAVMMST809805DTC124TKAF22DTDl23EKRVZMMST809806DTCl44TKAF23DTDl43EKRZCMMST4124EMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代09DTC115TKAF24DTDll4EK0ADTC 125TKAF52DTB123YK12DTA123EKAF62DTDl23YK13DTA43EKAF92DTB123TK14 DTAl4EKAF93DTB143TK15DTA124EKAF94DTB114TK16DTA144EKAG08DTDl33HKA19DTA115EKAG11DTB113ZK22DTC123EKAG21DTD113ZK23DTC143EKAG3CDTB122JK24DTC114EKAG4CDTD122JK25 DTC124EKAG98DTB133HKA26DTC144EKAH02DTC323TK29DTC115EKAH03DTC343TK33 DTA143XKAH04DTC314EK35DTA124XKAH07DTC363TK43 DTC143XKAH27DTC363EK45DTC124XKAK14DTA114GKA52DTA123YKAK15DTA124GKA54DTA114YKAD16DTA144GKA UMTC型贴片三极管识别表 表6-9UMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代标识 型号标识 型号标识型号1C2SC408224DTC1l4EUAH02DTC323TU1D2SC4083 25DTC124EUAH04DTC314TUA2SC409826DTC144EUAH27DTC363EUB2SC408129DTC115EUA K14DTA114GUABJ2SD235133DTA143XUAK16DTA144GUABM2SC477435DTA124XUAK19DTA115GUAC2SC409743DTC143XUAK24DTC114GUACB2SC499845DTC124XUAK25DTC124GUAUMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代F2SA1576A52DTA123YUAK26DTC144GUAH2SA157754DTA114YUAK29DTC115GUAKN2SK301862DTC123YUAZ21DTC113ZUAR2A157964 DTC114YUAG1KBC848BWT2SC4102 69DTCll5EUAG3KBC858BWY2SD194974DTA114WUAR1AUMT390495DTA124TUA76DTA144WUAR1PUMT2222A96DTA144TUA84DTC114WUAR2AUMT390603DTC143TUA86DTC144WUAR2FUMT2907A04DTC114TUA93DTA143TUAR2TUMT440305DTC124TUA95DTA124TUAR2XUMT440106DTC144TUA96DTA144TUAEMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代09DTCll5TUA99DTA115TUA0ADTCl25TUA9ADTA125TUA12DTA123EUA111DTA113ZUA13DTA143EUA113DTA143ZUA 14DTA114EUA123DTCl43ZUA15DTA124EUA132 DTA123JUA16DTA144EUA142DTCl23JUA19DTA1l5EUA156DTA144VUA22DTC123EUA166DTC144VUA23DTC143EUA121DTC113ZU SST3型贴片三极管识别表 表6-10标识型号标识型号标识型号SST3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代13DTA143ECAGABBCW60BGU1BCX1914DTA114ECAGACBC260CR1ASST390415DTA124ECAGADBCW60DR1GSSTA0624DTC114ECAGAHBCX70HR1HSSTA0525DTC124ECAGAJBCX70JR1JSST642796DTA144TCAGAKBCX70KR1MSSTA1304DTC114TCAGAKBCX70KR1MSSTA13E23DTC143ZCAGBCBCW61CR1PSST2222AF13DTB143ECGBGBCX71GR2ASST3906F52DTB123YCGBJBCX71JR2GSSTA56G1EBC958AGC2BCW30R2TSST4403G1FBC847BGD1BCW31R2XSST4401G1GBC847CGD2BCW32R3BSST8254G1JBC848AGD3BCW33R97SSTTIS97G1KBC848BGECBCW65CRATSSTA28G1LBC848CGH1BCW69RBRSST6838G3EBC857AGH2BCW70RFQSST6839G3FBC857BGK1BCW71RKMRK7002G5BBC807-25GMARFS17G6BBC817-25GT1BCX17 MPT3型贴片三极管识别表 表6-11标识型号标识型号标识型号MPT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代型号2SB1424CB2SC4132DP2SD2195AG2SA1797CE2SC4505DQ2SD2211AH2SA1795CF2SD2150DR2SD2212AJ2SA1812CG2SC5053DT2SD2391AL2SA1900DA2SD1664DV2SD2537EMT3图中口的位置在实际的三极管上将会被一hEF区间代码所替代BA2SB1132DB2SD1766DK2SC4672BC2SB1188DC2SD1767KA2SK2103BD2SB1189DE2SD1834KC2SK2463BE2SB1260DF2SD1834E012SK2463BEBCX53DFBCX56KE2SK3065BF2SB1308DG2SD1963E02DTDG23YPBJ2SB1427DL2SD2167BL2SB1561DM2SD2170BN2SB1580DN2SD2153 UMT5型贴片三极管识别表 表6-12标识型号标识型号标识型号UMT5A1UMA1NC5UMC5N0S1UMS1NA10UMA10NG1UMG1NS2UMS3NA11UMA11NG10UMG10NW10UMW10NA2UMA2NG11UMG11NW1UMW1NA3UMA3NG2UMG2NW2UMW2NA4UMA4NG3UMG3NW6UMW6NA5UMA5NG4UMG4NW7UMW7NA6UMA6NG5UMG5NW8UMW8NA7UMA7NG6UMGYNY1UMY1NA8UMA8NG7UMG7NY3UMY3NA9UMA9NG8UMG8NC1UMC1NG9UMG9NC2UM