《电工电子基本技能操作项目教程》课件项目十七

项目十七常用电子元器件的认识与检测能力目标1．认识二极管、三极管、场效应管、晶闸管、IGBT管等；2．学会对晶体管的好坏测量与管脚判别；3．认识汽车传感器；4．具有认真细致的工作态度。知识目标1．知道晶体管的结构及测量方法；2．知道霍尔元件的工作原理；3．知道汽车传感器的安装位置与作用。常用电子元器件的认识与检测一、半导体器件

1、二极管的认识与测量

1)常见二极管的外形与封装常见二极管的外形与封装如图17-1所示。项目内容与原理图17-1常见二极管的外形与封装常用电子元器件的认识与检测常用电子元器件的认识与检测2)二极管的型号命名法图17-2所示为二极管型号中各数字及字母的含义。(1)第一位数字2：表示二极管。(2)第二位字母：表示材料(A表示锗材料，C表示硅材料)。(3)第三位字母：表示二极管的类型。(P为普通管，W为稳压管，K为开关管，Z为整流管，U表示光电器件)一般取汉语拼音的头一个字母表示。(4)第四位数字：表示生产序号。例如：2AP9表示锗材料普通二极管，2CK84表示硅材料开关二极管。国外进口管如日本2S系列、美国的2N系列。常用电子元器件的认识与检测图17-2二极管型号表示常用电子元器件的认识与检测

3)二极管的测量(1)用数字万用表测量二极管。①选择表笔插孔：红表笔插入VΩ孔，黑表笔插入COM孔。②挡位的选择：挡位选择为专用“二极管挡”。③好坏判断：用两表笔任意搭接二极管两引脚，如果一次显示为标志“1”，另一次有数据显示(不同类型的二极管其数据不同，700左右为硅管。300左右为锗管，单位为mV)，则二极管是好的。如果两次都显示“1”，则说明二极管已断开。如果两次都显示较小的数字(或此时万用表嘀嘀声)，则说明二极管已击穿。④极性判断：如果测出二极管是好的，则测出显示数字的那一次红表笔所接为正，黑表笔所接为负。常用电子元器件的认识与检测

(2)用500型指针式万用表测量二极管。

①红表笔插入“+”，黑表笔插入“*”端。②选择电阻R×100Ω挡或者R×1kΩ挡(不可用R×1或R×10k)。③极性判断：分别用红黑表笔搭接二极管两个电极，测出两个电阻值。若测出两个电阻值一大一小，则小的一次黑表笔所接为正极，红表笔所接为负极。相反，所测电阻值大的一次，红表笔所接为正极，黑表笔所接为负极。两次所测电阻值相差越大越好。④好坏判断：若两次所测电阻均很小，说明二极管已击穿；若两次所测电阻值均很大，则说明已击穿。若两次所测电阻相差较小，则二极管单向导电性差，性能不良。2、三极管的认识与测量

1)常见三极管的外形与封装常见三极管的外形与封装如图17-3所示。2)三极管的型号与命名如图17-4所示，三极管的命名与二极管相似。第一位用数字3表示三极管；第二位用字母表示材料与管型(A表示PNP型锗材料，B表示NPN型锗材料，C表示PNP型硅材料，D表示NPN型硅材料)；第三位字母表示类型(如X表示低频小功率管，A表示高频大功率管，G表示高频小功率管)；第四位用数字表示生产序号；第五位用字母表示区别代号。常用电子元器件的认识与检测常用电子元器件的认识与检测图17-3三极管外形图17-4三极管的型号常用电子元器件的认识与检测3)三极管的测量(1)用数字万用表测量。①管脚与类型的判别。选择数字万用表二极管挡，用红表笔接一只脚，黑表笔接另外两只脚，如果万用表均显示数据(所测为PN结的正向导通压降，单位为mV)，则红表笔所接为基极端，此管为NPN管，记下两次测量的数据；将两次所测量的数据进行比较，数据较大的一次，另一表笔所接为发射极，数据小的一次另一表笔所接为集电极。若黑表笔接一只脚，红表笔接另外两只脚，万用表均显示数据，则黑表笔所接为基极，且是PNP管，记下两次所测的数据相比较，同样数据较大的一次，另一表笔所接为发射极，数据小的一次，另一表笔所接为集电极。常用电子元器件的认识与检测

②电流放大倍数β值的测量。万用笔的挡位选择为“hFE”，根据类型的不同将三极管的三个引脚插入相应的孔中，一般显示数字在100～300之间，此时显示的数据就是电流放大倍数β值。③三极管好坏的判断。在判别基极的六次测量中只有两次测得有数字显示并符合基极的判别，则三极管基本上是好的。若出现异常，则三极管已坏。如果测量得β太小则三极管管脚插错或三极管已不能使用。常用电子元器件的认识与检测(2)用500型万用表测量三极管。①基极与类型判断。选择万用表的R×100Ω挡或者R×1kΩ挡；用黑表笔接触一只管脚，红表笔分别接触另两只管脚，若表头读数都较小，则黑表笔所接为基极，且为NPN管；用红表笔接触一只管脚，黑表笔分别接触另两只管脚，若表头读数都较小，则红表笔所接为基极，且为PNP管。②集电极与发射极和判断。以NPN管为例，其线路连接如图17-5所示。常用电子元器件的认识与检测图17-5集电极与发射极判断常用电子元器件的认识与检测判断基极后，假定余下两只脚中任一只为集电极，将黑表笔接到此脚上，红表笔接到假设发射极上。用手指捏住基极与假定集电极(注意不要相碰)，看表针偏转情况并记下此时的电阻值。然后作相反的假设，再用同样的方法测量一次，记下表针指示电阻值。比较两次电阻值的大小，阻值小的一次假设正确。若是PNP管仍用上述方法，唯一不同的是红黑表笔极性对调。③好坏判断。在找出基极的六次测量中，只有两次所测量的电阻值均较小，则三极管基本上是好的，其他任何情况出现都说明三极管已坏。④电流放大倍数β值的估测。在判断集电极与发射极过程中，假设正确的一次，指针摆动角度越大(电阻越小)，则β值越大。常用电子元器件的认识与检测

3、单结晶体管的认识与测量

1)单结晶体管的外形与封装单结晶体管又称为双基极二极管，是具有一个PN结的三端半导体器件，图17-6为单结晶体管的外形。2)单结晶体管的测量对于单结晶体管而言，要找到截止状态与导通状态，才能表示管子是好的。我们根据单结晶体管的结构可以用万用表判断其管脚。图17-6单结晶体管的外形常用电子元器件的认识与检测图17-7所示为单结晶体管的结构示意图。用数字万用表测量单结晶体管，仍然选择“二极管挡”，三个引脚可以测量六次，其中四次是处于导通状态。红表笔接于一个引脚，黑表笔接于另外两个引脚，如果此时都有数据显示(记下此时显示的数据)，则红表笔所接为发射极，其他两个为第一基极与第二基极。比较记录的两次数据大小，略大的一次另一脚所接为第一基极，略小的一次另一只脚为第二基极。两个基极之间是导通的，其数据显示较发射极与基极之间要大。(以BT33为例，数字万用表“二极管挡”测量数据：E-B1为1436mV，E-B2为1428mV，B1-B2为1775mV。)常用电子元器件的认识与检测图17-7单结晶管的结构、符号、等效电路示意图常用电子元器件的认识与检测

4、晶闸管的认识与测量

1)晶闸管的外形与封装晶闸管的外形与封装如图17-8所示。

晶闸管又称为单向可控硅，是一个四层三端器件，有三个PN结，结构简图及电路符号如图17-8所示。2)晶闸管管脚的判别用数字万用表测量可控硅，选择二极管挡，根据可控硅结构，任意搭接可控硅的两引脚，可测量六次，其中只有一次有数字显示，此时红表笔所接为可控硅的控制极G，黑表笔所接为阴极K，另外一只脚为阳极A。常用电子元器件的认识与检测图17-8晶闸管的外形、结构与符号常用电子元器件的认识与检测

5、场效应管的认识与测量场效应管是电压控制型半导体器件，由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管，具有输入电阻高(108～109 W)、噪声小、功耗低、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。1)场效应管的外形与电路符号图17-9所示为场效应管的外形，与普通三极管相似，但其结构与控制特性与三极管截然不同。常用电子元器件的认识与检测图17-9场效应管的外形与电路符号常用电子元器件的认识与检测2)场效应管的型号与命名第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如，3DJ6D是结型P沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命名方法是CS××#，其中，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如，CS14A、CS45G等。常用电子元器件的认识与检测3)场效应管的好坏判断场效应管与三极管不一样，其三个管脚的排列是确定不变的。将场效应管有字的一面朝自己，从左至右管脚分别为栅极(G)、漏极(D)、源极(S)。用数字万用表的二极管挡判断场效应管是否有导通与关断能力，可判断其好坏。以N沟道为例：第一步，红表笔接G，黑表笔接S(给GS一个正向电压)。第二步，黑表笔不动，松开红表笔，接D，则DS间导通，有数据显示。第三步，黑表笔接G，红表笔接S(给GS一个反向电压)。第四步，红表笔接D，黑表笔接S，不通(反向关断)。若是P沟道，则红黑表笔对调。若符合上述测量，则场效应管是好的。常用电子元器件的认识与检测

6、光电耦合器件

1)外形与结构光电耦合器件是一种电—光—电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成，如图17-10所示。把发光源与受光器组装在同一密闭的壳体内，发光源为输入端，受光器为输出端。在输入端加上电信号，发光源发光，受光器在光照后立生光电流，由输出端引出，这样就实现了以光为介质的电信号传输。图17-10光电耦合器常用电子元器件的认识与检测2)测量光电耦合器件的具体测量步骤如下：(1)确定输入端与输出端。用数字万用表的二极管挡，测量任意两引脚，若有数字显示，则表明这两个引脚为输入端且红表笔接的是发光二极管正端，黑表笔所接就是发光二极管负端。余下两引脚为受光器输出端。(2)确定好坏。用一只万用表红表笔接发光二极管正极，黑表笔接发光二极管负端；用另一只万用表二极管挡测量输出端，当红表笔接C端，黑表笔接E端时，万用表有数据显示，反之用红表笔接E端，黑表笔接C端则显示标志“1”。则该光电耦合器件是好的。常用电子元器件的认识与检测

7、新型半导体器件的认识

1)IGBT管(绝缘栅双极晶体管)IGBT管其特性较场效应管、三极管更加优越，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电路高、承受电流大等优点，其外形与场效应管相似，三个电极分别为G、C、E。图17-11所示为IGBT管外形。图17-11IGBT管外形常用电子元器件的认识与检测IGBT管是在MOSFET的基础上发展起来的，其内部结构与等效电路、符号如图17-12所示。现在大功率驱动电路中基本上都采用IGBT管，如汽车电喷发动机点火管，电焊机、开关电源、变频器、逆变器等。图17-12IGBT管的结构、等效电路、符号常用电子元器件的认识与检测2)IGCT管(集成门极换流晶闸管)

门极换流晶闸管GCT是基于GTO结构的一种新型电力半导体器件。它既有GTO相同的高阻断能力和低通态压降，又有与IGBT相同的开关性能，是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件，很适合6kV、10kV的中压开关电路。图17-13所示为IGCT管封装外形。图17-13IGCT管的外形常用电子元器件的认识与检测二、霍尔元件

1、霍尔元件的原理

当电流I通过放在磁场中的半导体基片(霍尔元件)且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁通的半导体基片的横向侧面上即产生一个电压，这个电压称为霍尔电压UH，这种现象称为霍尔效应，如图17-14所示。UH的大小与通过的电流I和磁感应强度B成正比，可用下式表示：式中，RH为霍尔系数，d为基片厚度，I为电流，B为磁感应强度。由上式可知，当通过的电流I为定值时，产生的霍尔电压与磁感应强度B成正比，即霍尔电压随磁感应强度的大小而变化。常用电子元器件的认识与检测图17-14霍尔效应常用电子元器件的认识与检测

2、霍尔元件的应用利用霍尔效应可制成霍尔式传感器，通过它能将许多非电、非磁的物理量如力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来时行检测和控制，如汽车上的霍尔式位置和转速传感器及霍尔式电子点火器等。霍尔元件有许多优点，其结构牢固、体积小、重量轻，使用寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾的污染与腐蚀。常用电子元器件的认识与检测

3、车用霍尔传感器外形图17-15为霍尔式曲轴位置传感器与车速传感器。图17-15霍尔传感器常用电子元器件的认识与检测三、车用传感器

1、空气流量传感器

1)作用汽车电控喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量。空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。它将吸入的空气流量转换成电信号送到电控单元(ECU)，作为决定喷油量的基本信号之一。2)空气流量传感器的外形与安装位置空气流量传感器外形见图17-16，安装于空气滤清器与进气软管之间，如图17-17所示。常用电子元器件的认识与检测图17-16空气流量传感器图17-17空气流量传感器安装位置常用电子元器件的认识与检测

2、曲轴位置传感器

1)作用曲轴位置传感器是电喷发动机特别是集中控制系统中最重要的传感器，也是点火系统和燃油喷射系统共用的传感器，它是检测发动机曲轴转角和活塞上止点并将检测信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻和喷油正时。同时曲轴位置传感器也是测量发动机转速的信号源。2)曲轴位置传感器的外形与安装位置曲轴位置传感器有磁脉冲式、光电式、霍尔式三大类，其外形如图17-18所示。就其安装位置而言，随车型的不同而异，它可安装于曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内，如图17-19所示。常用电子元器件的认识与检测图17-18曲轴位置传感器图17-19曲轴位置传感器安装位置常用电子元器件的认识与检测

3、节气门位置传感器

1)作用节气门位置传感器又称为节气门开度传感开关。它能将节气门打开的角度转换成电信号送到ECU，以便在节气门不同开度状态时控制喷油量，解决了在汽车起步或加速时由于进气歧管压力传感器或空气流量传感器的电信号在传递过程中因时间上的滞后而影响其加速性的问题。2)节气门位置传感器的外形及安装位置图17-20是节气门位置传感器的外形，它安装于节气门体上，如图17-21所示。常用电子元器件的认识与检测图17-20节气门位置传感器图17-21节气门位置传感器安装位置常用电子元器件的认识与检测

4、进气岐管绝对压力传感器

1)作用进气压力传感器的作用是将进气管的气体压力转换成电信号，并送给电子控制装置，再由电子控制装置控制电动喷油时间的长短。2)进气压力传感器的外形与安装位置进气压力传感器类型较多，有电磁式、电阻型压电效应式、电容膜盒式等，其外形如图17-22所示。进气压力传感器一般安装在节气门后部的进气歧管上，如图17-23所示。常用电子元器件的认识与检测图17-22进气歧管绝对压力传感器图17-23进气歧管绝对压力传感器安装位置常用电子元器件的认识与检测

5、氧传感器

1)作用

氧传感器的作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气空燃比浓稀信号，并将检测结果转变成电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器输入的信号不断地对喷油脉冲宽度进行修正，使混合气尝试保持在理想范围内，实现空燃比的反馈控制，使发动机在各种工况下获得最佳浓度的混合气，从而使有害气体的排放达到最低。2)氧传感器的外形与安装位置目前汽车上不用的氧传感器有氧化锆式与氧化钛式两种。图17-24是氧传感器的外形。氧传感器安装于发动机的排气管上，如图17-25所示。汽车上有两个氧传感器，一个三元催化器之前，它检测排放气当中的氧含量并反馈给ECU；另一个在三元催化器之后，它检测废气是否符合排放标准。常用电子元器件的认识与检测图17-24汽车氧传感器图17-25氧传感器安装位置常用电子元器件的认识与检测

6、车速传感器

1)作用车速传感器用来测量汽车的行驶速度，主要用于仪表板的车速表显示及发动机怠速、汽车加减速期间的空燃比控制。2)车速传感器的外形与安装位置

目前，车速传感器主要有舌簧开关式、电磁感应式、光电式、可变磁阻式和霍尔式几种，图17-26为霍尔式发动机转速传感器。不同的传感器在不同车型的安装位置也不一样，可以安装在分电器内、车轮内、自动变速器输出轴附近、速度表内以及变速器壳体内。图17-27为车速传感器安装于车轮上的位置。常用电子元器件的认识与检测图17-26车速传感器图17-27速度传感器在车轮上的安装位置常用电子元器件的认识与检测

7、爆燃传感器

1)作用爆燃传感器(KnockSensor)又称“爆震传感器”(爆震，即是发动机抖动)。爆燃传感器用于检测发动机是否爆燃，当发动机出现爆燃时，传感器便产生相应的电信号，并输送给电子控制器，使电子控制器通过点火推迟的方法消除发动机爆燃。2)爆燃传感器的外形与安装位置 爆燃传感器主要有压力传感器型与振动传感器型。图17-28为爆燃传感器外形与安装位置。爆燃传感器安装在发动机缸体上专门检测发动机的爆燃状况，将信号提供给ECU调整点火提前角。常用电子元器件的认识与检测图17-28爆燃传感器外形与安装常用电子元器件的认识与检测

8、温度传感器

1)作用温度传感器用于测量发动机的冷却液温度、进气温度、自动变速器油温度、空调系统环境温度等，为发动机的燃油喷射、自动变速器的换挡、离合器锁定、油压控制以及空调自动控制提供重要依据。2)温度传感器外形与安装位置汽车上的温度传感器因车型不同，检测目的和检测的范围不同，其使用数量与使用的类型也不同。常用的温度传感器有绕组电阻式、热敏电阻式和热电偶式等，其外形如图17-29所示。常用电子元器件的认识与检测图17-29汽车温度传感器常用电子元器件的认识与检测温度传感器检测的目的不同，其安装位置也不同。冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中，用于检测发动机冷却液温度并将其信号输入给ECU，为其修正喷油量和喷油正时。进气温度传感器L型电子控制燃油喷射装置安装在空气流量传感器内，D型电子控制燃油喷射装置安装在空气滤清器外壳上或稳压罐内。它检测发动机吸入空气的温度。蒸发器出口温度传感器安装在空调出口处蒸发器的散热片上，用以检测散热片表面的温度变化以控制压缩机的工作状态。常用电子元器件的认识与检测车内温度传感器一般安装在仪表板下，用以检测车内温度，发送适当的信号给空调ECU。车外温度传感器安装在发动机罩锁扣下处。用于检测环境温度，发送信号给空调ECU。排气温度传感器安装在三元催化转化器上，用以检测催化器内排放气体温度。自动速器油温传感器安装在自动变速器油底壳内的阀体上，用于检测自动变速器油的温度，电控单元根据自动变速器油温信号进行换挡控制、油压控制和锁定离合器控制。项目训练准备(1)各种类型二极管(可好坏不一)；(2)型号不同的三极管(可好坏不一)；(3)单结晶体管；(4)绝缘栅场效应管(增强型)；(5)晶闸管；*(6)IGBT管；