认识贴片元件(二)

1、认识贴片元件（之二）贴片二极管、稳压二极管、晶体管2.241贴片二极管1、贴片二极管的封装形式和电气参数利用二极管的单向导电特性，在电路中实现整流、钳位、电位隔离与限幅等作用。贴片二极管的常见封装形式有：、矩形贴片二极管（外形同贴片电阻），黑色；圆柱无引线型，外形为透明红色玻璃管，带负极指示圆环；SOT23封装型贴片二极管，外形如同贴片晶体（三极）管，内含2只串联形式不同的二极管元件，又称为双单元贴片二极管，黑色；多单元贴片二极管，外形同IC电路，内含3只及3只以上二极管元件。图2-14贴片二极管外形图贴片二极管的电气参数有IF（最大瞬时电流）、PD（最大容许功耗）、VBR（反向击穿电压）、C

2、j（结电容）、Trr （反向恢复时间）等共二十几个之多，换用时必须注意的是If、PD、VBR和Cj、Trr这5个参数值，前3个关系二极管所承受的反向电压和最大流通电流，即二极管的功率类型。后两个参数决定二极管可以 用于低频或高频电路中。用于普通低频电路时，可以不考虑后两个参数。IO （最大工作电流）值为 0.3A以下的二极管称为小功率二极管，大于0.3A小于10A的为中功率二极管，10A以上的为大功率二极管；Trr大于150ns的是低速度开关二极管，小于150ns并大于30ns的是中速开关二极管，小于 30ns并大于1ns的是高速开关二极管；小于0.3W以下的为小功率二极管，0.3W以上至5W

3、,为中功率二极管，5W以上为大功率二极管。2、贴片二极管的标识与辨别贴片二极管的标注法，有字母、数字代码或字母+数字代码标注法和颜色（代码）标识法两种，如印字“ A3”的电气参数如下：Pd 0.15W ； If 0.1A ； Vbr 80V ； Trr 4ns。颜色标注法，则主要由负极侧标注的颜色查得型号，由型号再查出参数值来。贴片二极管的极性辨别方法：1）玻璃管贴片二极管，红色一端为正极，黑色一端为负极；2）矩形贴片二极管，有白色横线一端为负极；贴片二极管的好坏测量：在线测量，有明显的正向电阻小，反向电阻大的差异；脱开电路测量，（指针式万用表）正向电阻约为 3k左右，反向电阻为数百千欧姆或无

4、穷大；（数字万用表的二极管挡测量）正向电压降为0.30.6V左右，反向电压降为无穷大。贴片二极管的在线辨别：1）在电路板上，贴片二极管的元件序号一般标注为D+数字，如D1、D15等；VD，如VD1、VD10等；DD，如DD10、DD100等，以标注序号的不同，可以区分贴片二极管和贴片电阻。此处的“DD ”，多加的“D”字系变频器生产厂家为区别电路功能所自行追加的，女口电源/驱动板中的二极管元件标注为 DD+数字，MCU主板中的二极管元件，标注形式则为 D+数字，以区别两块电路板的功能。此点须引起读者注2）用万用表测量，以明显的正、反向电阻值的不同，来确定是二极管元件。3）贴片二极管的容许功耗（

5、功率值）一般在 1W以下，体积大的功率值越大。4）为元件上电测量，以验证为二极管还是稳压管，见后述；5）从电路结构出发，类别元件是二极管、稳压管或是晶体管，见后述。 2.242贴片稳压二极管贴片稳压二极管从外形、颜色和封装形式上，乃至从电路板上元件的序号标注上，和测量时正、反向 电阻特性，都“酷似”贴片二极管，区分二者，确实需要下点功夫。稳压二极管的三个重要参数值，即稳压值Vz、最大工作电流Io和最大耗散功率PD。可以依据这3种参数选用代换元件。贴片稳压二极管的稳压范围一般为330V，功率为0.31W，体积大，功率值也大。1）稳压二极管的稳压值的数字+字母标注法：如5V1，稳压值是5.1V ；

6、2）数字加色带标注法：色带表示二极管的极性（负极），数字表示稳压值。如 15,稳压值是15V。3）稳压值的色环标注法（仅供参考，须查证产品资料落实）。一般为2色环或3色环标注法，色环所对应数值同电阻色环标注法。用于玻璃体圆柱体的贴片稳压二极管，靠近负极的为第一色环，是10位数,第2道色环是个位数，第 3道色环为小数点后数值。如棕黑黄，是10.4V的稳压二极管。（注意，有些稳压二极管，色环其实是颜色代码，其稳压值须查相关产品资料或上电验证。）4）从电路结构判断是稳压管，如下图 2-15所示：这是一个控制端子的-10V辅助电源电路，从开关电源来的-15V，经限流电阻R35/39和10V稳压二极管稳

7、压后，取得-10V辅助电源，用于外接电位器进行调速，从电路构成、控制端子上的-10V标注等判断，D1器件应该是10稳压二极管器件。-10VC45R35/391001x2-15VuZ D1nC86模拟端子调速电潺1图2-15从电路构成判断稳压管和稳压值这是一个控制端子的 10V辅助电源电路，从开关电源来的15V，经R、D降压，取得10V辅助电源。从电路构成、控制端子上的10V标注等判断，ZD1器件应该是稳压二极管，而且稳压值是10V。5）准确的测量方法。用提供外加电源，串接限流电阻的方法，可以准确测知元件是否为稳压二极管，及稳压值，这种方法，在线（电路板停电状态）和离线测量，都比较准确，因为R的

8、限流作用。也不会损坏电路板上其它的元件。R 510kDC24VzdZS图2-16稳压管的判断和测量电路接通电路，测量稳压管 ZD两端的电压值，若低于供电电源值，说明稳压二极管处于反向击穿状态，测量值即为稳压值，若等于电源电压，所测器件可能为二极管。选合适的R值，使流过被测元件的电流值在210mA以内，一般不会损坏测量元件。为了使测试范围宽一些，可提高电源电压的值。但用于变频器 控制电路的稳压管，其稳压值一般不超过24V，选用2430V直流电源就可以了。6）从相同电路结构判断元件类型和稳压值。DR111/1123001x2DC9i1 150u +35心oaDT1DC3DC34DR11/13300

9、1x2DC13DC12 22-16工陆DD6DD54aDD2DC7DC6 22-1635VDC694 150uDD53DT11）U相上臂IGBT驱动电路2）V相上臂IGBT驱动电路图2-17在线（上电）测量得到稳压管的稳压值图2-17电路，是变频器IGBT驱动IC的供电电源，多路供电电路是相同的。当 DD2损坏时，上电后 测量2）电路中a、b两点之间的电压值，可以得知 DD6的稳压值，从而得知 DD2稳压二极管的参数，并 找到代换器件。2.243贴片晶体管贴片晶体管，是一种半导体器件。广义上包含双极型半导体晶体管（BJT，有两种载流子一一自由电子和空穴参与导电），与场效应半导体晶体管（FET，

10、多数载流子参与导电，称为单极型晶体管）。狭义上专指双极型晶体管，相对于二极管而言，俗称三极管的半导体器件。本文特指双极型器件，对场效应器件 在驱动电路和主电路一章中有专文介绍。相对于二极管而言，晶体管又称为三极管，因而贴片晶体管又称为贴片三极管，颜色为黑色，一般为3引脚、4引脚封装形式。出于加大功率值和利于散热考虑，尚有IC （如8引脚IC外形）封装形式的贴片晶体管，只有3个引脚是有效引脚，其它引脚是空置的（或集电极占用6个引脚）。根据结构不同，可分为NPN和PNP两类，二者的区别是电流方向不同；依功率分类，分大、中、小三类，贴片晶体管的功率 值一般为0.10.5W，属于中、小功率类型；依频率

11、分类，分低频（ft为3MHz以下）、中频（ft为30MHz以下）、高频和特高频（ft为30MHz以上）类型。图2-18贴片晶体管的外形图1、贴片晶体管的电气参数和测量方法 主要电气参数：1） 晶体管都有3个反向击穿电压值，分别是：基极开路时集电极一发射极反向击穿电压（VCe。）、发射极开路时集电极一基极反向击穿电压（VCbo）和集电极开路时基极一发射极反向击穿电压，决定晶体管正常工作的电压范围；2）集电极电流lc （最大集电极电流IcM,决定晶体管的工作电流范围；3） 允许功耗Pc （最大允许功耗 PCM,此值和工作电流及封装形式有关；4）特征频率值，此值决定着晶体管适用于低频或中频、高频电路

12、；5）直流放大倍数 hFE，决定着晶体管的电流放大能力。此外，晶体管的导通饱和压降Vce和反向漏电流等参数，在特殊场合下，也需要考虑。在一般低频或控制应用场合，需要关注的是VCe。、lc、FC三个基本参数。晶体管的简易测量方法：贴片晶体管的测量结果，是内部两个FN结的正、反向电阻值，或正、反向电压值（数字万用表测量时）。以测量NPN型贴片晶体管为例。用数字万用表测量，当基极接红表笔时，黑表笔搭接另两极，都显 示0.6V左右的正向电压值。基极接黑表笔时，显示1。发射极与集电极之间，无论怎么测量，都显示 1 ；用指针式万用表测量，则显示如同测量二极管一样的正、反向电阻值。因为贴片二极管体积很小，测

13、量hFE值比较困难，一般也省去这一步骤。带电阻贴片晶体管，因内部电阻的原因，基极和发射极之间的正、反 向电阻值比较接近。正、反向电阻为零，或电阻值极小，或正、反向电阻值接近（带阻贴片晶体管除外），和集电极、发射极之间有电阻值，均说明晶体管已经损坏。2、贴片晶体管的封装形式、内部结构及测量特点1）3端元件，外形同双单元贴片二极管，测量结果同双单元贴片二极管，公共端为基极，管脚排列方式一般为左基极、右发射极、中间集电极；2） 4端元件，其中（往往是中间相对应的）两端子是相通的，从背面可看出直接相连接，多为集电极，兼用于散热，将相连的端子当作一个端子，集电极，测量结果如同3端元件；3） 带阻贴片晶体

14、管，内部有基极串接电阻R1和发射结并联电阻 R2，测量结果是发射结正、反向电 阻值相近。带阻贴片晶体管 R1/R2 的比率为：10kQ/10k Q、22kQ/22k Q、47k Q/47k Q、1k Q/10k Q、4.7k Q/10kQ、 10k Q/47k Q、22k Q/47k Q、47k Q/22k Q。1图2-19带阻贴片晶体管外形及等效电路4）双单元贴片晶体管，内含两只独立的晶体管器件或共发射极连接引出的两只晶体管器件，应用不多，在此不予介绍了。4、贴片晶体管的标注方法：主要是代码标注法，元件表面的印字有单字母、双字母、多字母、字母+数字等多种标注方式。由印字（代码）查资料得知元件

15、的具体型号，再由型号查资料得知该元件的相关参数值。单单从印字上，往往 看不出晶体管的使用参数。贴片晶体管的印字具有“一代多”的现象一一相同的印字可能代表不同的贴片 晶体管。而且同一家的产品，也可能有“一代多”的现象。如果手头没有相关资料，从代码本身“猜测和 判断”晶体管的类型和使用参数，有点“天机难以参透”的意味了。一定要找到别的简易和有效的方法， 不再依据代码，便能大大致确定元件的类型和参数，并找到代换元件，才是最根本的解决办法。6、贴片晶体管的在线鉴别方法：1） 贴片晶体管在电路中元件序号一般标注为Q+数字、T+数字、DT+数字、VT+数字等，如Q1、Q2, T10、T23，VT1、VT6

16、，DT2、DT4等等，可根据序号标注找到贴片晶体管元件。2） 根据“左基右射中间集”的电极引出规律（个别元件可能不是这个规律），测量发射结和集电极的 正、反向电阻值，应该有较大差异。3）为电路板上电，测量 3个端子的（静态工作点）电压值，应用于变频器电路的贴片晶体管多工作于直流开关状态，一种情况是处于截止状态：Ube=OV， Uce=电流电压；一种情况是饱和状态， Ube=0.7V，Uce=OV （或接近0V）。说明元件是好的。若传输脉冲信号，如数码显示器的驱动信号，则Ube=0.3V左右,UC电压处在高于0V低于电源电压的中间值。4）由电路结构区别相关元件是贴片二极管还是贴片晶体管。假设元件

17、的序号标注不够清楚，又因为双单元贴片二极管和贴片三极管的外形极为相似，则只有分析电路，才能见出端倪，见下图示例。2）三极管反相器电路R10 aIN I- OUTi-o-i 丄D15 C5+5V31）二极管信号钳位电路图2-20贴片晶体管与贴片二极管在电路中的作用中和连接不同示意图上图1）电路中D16是3端贴片元件，为信号传输电路，信号在（一个点）a点上输入和输出。D15的另两个端子直接接+5V和电源地，起到对输入信号电压的钳位作用，将输入信号电压值钳位于-0.7+5.5V。显然该元件不能是贴片晶体管（元件导通时会令+5V电源短路，工作条件不成立），判断其为贴片双单元二极管，条件成立：是一个二极

18、管信号钳位电路。上图2）电路中Q3也是一个3端贴片元件，信号从一端（a点）输入，从另一个端子（b点）输出， 输出端串接负载电阻 R24接供电5V，配合3个端子之间的正、反向电阻测量，判断该元件为NPN型晶体管。现测得Ube=0.7V, UC=0V，说明三极管处于饱和状态。进一步进行动态测验，用导线短接发射结时,UC电压（因晶体管截止）上升为 5V。显然，判断该元件是贴片晶体管的条件完全成立：是一个晶体管反 相器电路。由电路构成、信号输入、输入方式分析，可以判别同相封装形式的贴片器件的“真实身份”2.2.4.1贴片二极管、稳压管、晶体管的代换综上所述，确定贴片元件是什么类型（如二极管、晶体管或稳

19、压管），根据元件序号、电路构成、测量结果得出准确结论，并不困难。但进而想根据元件上的印字，得知元件的工作参数，如果手头没有资料（而且一般维修者手头很难有比较完备的资料，作者做为资深维修者也不例外，因为新器件层出不穷，资 料储备总是撵不上趟儿） ，几乎是不可能的事情。那么，贴片元件损坏后，如何确定其工作参数，并进行 代换呢？如果维修者因难以破解元件参数，被“卡”在这儿，往往会因查不到元件资料而苦恼，因无从下 手修复而迟滞了修复时间，甚至造成设备的无法修复！维修者一定要攻破这个“关隘” ，不再依赖于元件 代码，确定元件参数并找到代换元件。那就要从该元件所在的电路着手，从电路原理分析、元件在电路中的

20、位置和作用、元件所承受的电源 电压和可能流过的电流值、从具体电路构成和特点入手，从中找到“规律性的脉络” ，让所有的阻碍迎刃 而解，做到对贴片元件的识别和修复，不再成为一个问题！让我们现在换一个思路：1）从变频器的整机电路来看，对某一元件如贴片二极管，应用的“布局”如何有哪几部分电路 要用到贴片二极管？2）贴片二极管在某电路中起到的作用是什么？选取什么样的参数值才能满足其应用要求？3）什么电路中贴片二极管故障率低，什么电路中的贴片二极管故障率高？根据以上 3 点，根据电路需求来选用贴片二极管的参数值，某电路的元件损坏，用符合电路要求、换 上即能保证其正常工作的元件，就中。对故障率高的元件，可以

21、采购部分备件。如此一来，选件的问题变 得非常简单，有些元件只需一、二种配件，就能愉快胜任修复和代换任务。1、贴片二极管的代换变频器电路中， 除去开关电源电路 （后文专述） 中用到的贴片二极管， 控制电路用到的， 可分为两类：1）用于 MCU 接口电路中的、用于信号电压双向钳位的贴片二极管元件，以双单元封装形式的为多。 另外，电流检测电路中有于信号隔离和小信号整流的，也多为双单元封装形式。此类贴片二极管元件，用 于低电压微电流的小信号回路，供电电压级别一般为 5V 或 15V 以下，流通电流仅为几个毫安或更小，电 路传输信号为直流或者是频率仅为 KHz 级别的脉冲信号；2）用于 DC24V 继电

22、器的控制电路中，并联于线圈两端，称为续流二极管（提供线圈驱动管反向电流 的通路，吸收线圈电源断开时产生感应电压）或线圈反向电压释放二极管。电路的工作电源为 24V ，线圈 工作电流 30mA 左右。用于这两处电路的似乎不用考虑它们的工作频率方面的参数，只要耐压为 50V 以上，电流 100mA 以 上，就能满足使用要求。 一般贴片二极管均能达到使用条件， 只要考虑便于安装即可。普通的快速小功率开关二极管 1N4148 的主要参数值如下： VBR =80V ，I F =100mA （或至 300mA ），PD=500mW ,Trr=4ns；双单元贴片二极管 A3 的主要参数值如下：Vbr =80

23、V , IF =100mA , PD=l50mW, Trr=4ns。用于实际电路中，无论什么封装形式的贴片二极管，都可用普通开关二极管1N4148 代换。如果考虑到安装美观和便利，可用贴片封装的 CD4148 代换；对双单元的贴片二极管器件，可用贴片二极管 A3 代 换。应急修复，也可以用两只 1N4148 串联代换。电路板上用小信号处理的所有贴片二极管元件，用（一种）普通的1N4148元件或A3贴片元件代换，就完成任务，不用再去考虑损坏原件是何型号，和工作参数如何了。2、贴片稳压管的代换变频器电路中，除 6路（或 4路）驱动电路所用到贴片稳压二极管（后文专述） ，其它电路用到稳压二极管的地方

24、很少。 遇有损坏时，完全可购买普通的耗散功率0.5W或1W左右的稳压二极管（如1N47xxx系列稳压管）来代用，因用量少损坏率低，没必要专备贴片元件。1N47xx系列稳压二极管的稳压范围3.3V100V，最大功耗1W，工作电流100mA左右。可代替变频器电路板上的所有稳压管元件。表2-1 1N47xxx系列稳压二极管的稳压值型 号稳压值（V）型号稳压值（V）型号稳压值（V）1N4728A3.31N4734A5.61N4740A101N4729A3.61N4735A6.21N4741A111N4730A3.91N4736A6.81N4742A121N4731A4.31N4737A7.51N474

25、3A131N4732A4.71N4738A8.21N4744A151N4733A5.11N4739A9.11N4745A163、贴片晶体管的代换1）变频器电路中，一类贴片晶体管器件充当开关器件一一实施对充电继电器、工作状态指示继电器线圈的电源通、断控制，或充作散热风扇的“电源开关”，控制继电器产生吸合或释放、风扇运转或停止。这类贴片晶体管对频率（fT）参数没有什么要求，只是控制直流电流的通、断，只要集电极电流（IC）值大于实际工作电流的 2倍以上，反向击穿电压（VCeo）值高于实际电路电源电压的 2倍以上，就能应用了。普通晶体管中的 S8050（ NPN型）、S8550（PNP型）；9014（ NPN型）、9015（ PNP型）等，都能胜 任。大功率变频器电路中，散热风扇的工作电流和功率要大一些，可采用功率大一些的晶体管，如D882（NPN型）、B772（ PNP型）等，所有问题，则能一古脑儿地解决。S8050/S8550 的主要工作参数：PCM=0.625 W ICM=0.5 A ，V（BR）CBO = 40 V。D882/D772 的主要工作参数：PCM=1.25 W ICM=3 A，V（BR）C