2.3.1.1　二极管

（1）基本情况。

二极管是半导体元器件中最常用的器件，是由半导体器件制成的，常见的半导体材料是硅和锗。二极管具有单向导电性，在正向电压作用下，导通电阻很小；在反向电压作用下，导通电阻极大或无穷大，因此二极管具有正负极。二极管在电路中的作用主要是整流、检波、稳压、指示等。

不同的作用是由二极管的参数与结构决定的。通过二极管的伏安特性曲线（如图2-6所示）可以看出，锗二极管和硅二极管的参数特点是不同的，二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、最大反向电流、最高工作频率等。

图2-6　伏安特性曲线

按照PN结接触面积的不同，半导体二极管可以分为点接触型二极管和面接触型二极管。点接触型二极管由于PN结接触面积非常小，其最大整流电流在几十毫安以下，结电容比较小，因此不能通过较大的正向电流和承受较高的反向电压，适用于高频电路，在检波、变频等电路中工作；面接触型二极管PN结的接触面积大，结电容比较大，可以通过较大的电流，多用于频率较低的整流电路。

（2）常见类型。

1）整流二极管。

整流二极管是面接触型二极管，其特点是能通过相对较大的电流，常应用在整流电路中。图2-7是用四个整流二极管构成的整流电路，该电路将交流信号转换为直流信号。D1～D4是四只相同的整流二极管，接成电桥形式，因此称为桥式整流电路。利用二极管的单向导电性，当交流输入在正半周期时D1和D4导通，直流输出端电流由正极流向负极；当交流输入在负半周期时D2和D3导通，直流输出端电流也是由正极流向负极，从而实现了全波整流。

图2-7　整流全桥电路与产生波形

1N4000系列是常用的整流二极管，其最大正向平均整流电流为1A，根据最高反向耐压值的不同分为不同型号，参数表如表2-7常用1N4000系列整流二极管参数表所示。

表2-7　常用1N4000系列整流二极管参数表

2）检波二极管。

检波二极管是点接触型二极管，其特点是接触面积小，结电容小，因此不能通过较大的电容，用于检波、变频等电路中。

检波是指从已调信号中检出调制信号的过程，因此解调的目的是为了恢复被调制的信号。图2-8是检波电路的示例，图中经过二中放的调制信号是被载波信号调制的，通过检波二极管后，将调频信号中的下半部分去掉，留下上包络信号上半部分的高频载波信号，通过高频滤波电容C2和高频滤波器将包络信号检出。因此，检波二极管具有将调制在高频电磁波上的低频信号检出来的功能。

图2-8　检波二极管在检波电路中的应用

3）稳压二极管。

稳压二极管是利用二极管在反向击穿状态下，两极之间的电压降保持恒定状态的特点制成的。需要注意的是，每个稳压二极管都有一个稳压范围，电压超过一定范围，二极管将被损坏。图2-9是利用稳压二极管产生的稳压电路，VS是输入电压，R2是限流电阻，与稳压二极管VDZ串联。稳压二极管VDZ的负极接输出电压的高端，正极接外加电压的低端。当稳压二极管VDZ反向电压接近VDZ的击穿电压（5V）时，电流急剧增大，VDZ处于击穿状态，在该状态下，稳压二极管两端的电压保持不变（5 V），从而实现稳定直流电压的功能。稳压二极管工作在反向击穿状态下不会损坏，但是电流要限制在额定范围内，如果电流过大，则会被损坏。

图2-9　稳压二极管在电路中的应用

因此，市场上有各种不同稳压值的稳压二极管。表2-8是常用1N4700系列稳压二极管参数表。

表2-8　常用1N4700系列稳压二极管参数表

（3）一般二极管的选用。

二极管按材料不同可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管等，前2种二极管应用最广泛。其中锗管正向压降为0.2～0.4 V，硅管正向压降为0.6～0.8 V。锗管的反向饱和漏电流比硅管大，锗管一般为数十至数百微安，而硅管为1或更小。锗管耐高温性能比硅管差，锗管的最高工作温度一般不超过100℃，而硅管工作温度可达200℃按结构不同可分为点接触型二极管与面接触型二极管，按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、单向击穿二极（稳压二极管）、管变容二极管、发光二极管、光电二极管等。

选择二极管主要是根据用途来选择类型，根据电路要求来选择型号和参数。比如说要选择检波二极管，首先要考虑的参数应该是工作频率，应使其满足电路要求，可选用2AP1～2AP19。若选择整流管，则主要考虑最大整流电流和最高反向工作电压应满足电路要求，一般整流二极管（包括硅单相桥）的工作频率在3 kHz以下，而高频整流应选用高频整流管，其工作频率一般大于20 kHz。

在二极管的实际使用中应注意的是，硅管和锗管不能互相代替。同类型的二极管可以替换，但要注意参数选择，对于检波二极管，只要工作频率高于原来的二极管就可代换；对于整流二极管，只要反向耐压和正向电流高于被替换的二极管即可替换。(www.daowen.com)

在进行二极管检测时，可根据二极管PN结的单向导电性原理，利用万用表测量二极管的正、反向电阻。对于模拟用万用表来说，红表笔接二极管负极、黑表笔接二极管正极，测得的是正向电阻，将红黑表笔对调，测得的是反向电阻。

整流二极管与检波二极管既有共同之处即单向导电性，又有区别即工作电流大小不同。因此在用万用表检测整流管时，应首先使用R×l k档检查单向导电性，然后用R×l档复测一次。R×l k档的测试电流很小，测出的正向电阻为几千欧至十几千欧，反向电阻则为无穷大；R×l档测试电流较大，正向电阻应为几至几十欧，反向电阻仍为无穷大。在R×l档利用读取电压法，还可以测出二极管的正向压降。

判别二极管的正、负极：用万用表的R×100或R×l k档，用红、黑表笔分别测二极管两脚，然后交换表笔再测一次，2次所测阻值较小的一次，黑表笔所接的是二极管正极。通常二极管正、反向电阻值相差越悬殊，说明它的单向导电性能越好。

测量二极管正向电阻时，对检波二极管或小功率的整流二极管，应使用R×100档，其值约几百欧（硅管为几千欧）。对整流二极管，特别是大功率的整流二极管，应使用R×l k档测量，其值约十几或几十欧。测反向电阻时，除大功率的硅整流二极管以外，一般应使用R×l k档，其值应为几百千欧以上。在测量时，若二极管正、反向电阻值都很大，说明其内部断路；若其正、反向电阻值都很小，说明其内部短路；若两次的阻值差别不大说明二极管失效。

2.3.1.2　三极管

（1）基本情况。

三极管，全称为半导体三极管，也称为双极性晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图2-10所示。

（2）三极管的选用。

1）一般小功率三极管的选用。小功率三极管在电子电路中的应用最多，主要用于小信号的放大电路、控制电路或振荡器电路。选用三极管时首先要清楚电子电路的工作频率大概是多少。如中波收音机振荡器的最高频率为2 MHz左右；而调频收音机的最高振荡频率为120 MHz左右；电视机中VHF频段的最高振荡频率为250 MHz左右；UHF频段的最高振荡频率为1000 MHz左右。工程设计中一般要求三极管的fT大于3倍的实际工作频率。所以可按照此要求来选择三极管的特征频率fT。由于硅材料高频三极管的fT一般不低于50 MHz，所以在音频电子电路中使用这类三极管可不考虑这个参数。

图2-10　NPN型和PNP型二极管

小功率三极管反向击穿电压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时，如变压器、线圈等，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BVCEO都不低于15 V，所以在无电感元件的低电压电路中也不用考虑这个参数。

一般小功率三极管的集电极最大允许电流ICM为30～50 mA，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三极管要认真计算一下。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=UI来计算三极管的集电极最大允许耗散功率PCM。

国产及国外生产的小功率三极管的型号极多，它们的参数有一部分是相同的，有一部分是不同的。只要根据以上分析的使用条件，本着“大能代小”的原则（即BVCEO高的三极管可以代替BVCEO低的三极管；ICM大的三极管可以代替ICM小的三极管等），就可对三极管应用自如了。

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BVCEO这个极限参数的考虑与小功率三极管是一样的。对于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40～50 W的大功率三极管，在没有散热器时，也只能经受2～3 W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三极管。

如果拿到一只三极管又无法查到它的参数，可以根据其外形来推测它的参数。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一般为100～500 mW，最大的不超过1 W。它们的ICM一般为50～500 mA，最大的不超过1.5 A。

（3）晶体三极管的检测。

常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图2-11所示，对于小功率金属封装三极管，将三极管按底视图位置放置，使3个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为ebc；对于中小功率塑料封装三极管，使其平面朝向自己，3个引脚朝下放置，则从左到右依次为ebc。

图2-11　常用的三极管的外形及引脚排列

目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，引脚的排列不尽相同，如果在使用中遇到不确定引脚排列的三极管时，必须进行测量确定各引脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。

晶体三极管质量检测可使用晶体管图示仪，在没有晶体管图示仪的情况下可以采用万用表进行测量。

用指针式万用表对晶体管进行各种判断和检测，将万用表置于电阻R×l k或R×100档，用黑表笔接晶体三极管的某一引脚（假设是基极）再用红表笔分别接另外两个引脚，可根据以下结果进行判别。

1）如果2次表针指示的阻值都很大，表明该三极管是PNP型，其中黑表笔所接的那一引脚是基极。

2）如果表针指示的2个阻值均很小，则说明这是一只NPN型三极管，黑表笔所接的那一引脚是基极。

3）如果表针指示的2个阻值一次很大，一次很小，那么黑表笔所接的引脚就不是晶体三极管的基极，应换另外的引脚进行类似的测试，判定基极后就可以进一步判断集电极和发射极。仍然用万用表R×l k或R×100档，将2个表笔分别接除基极之外的两电极。

4）如果是PNP型晶体管，用一个100 kΩ电阻器接于基极和红表笔之间可测得一电阻值，然后将两表笔交换，同样在基极和红表笔之间接一个100 kΩ的电阻器，又测得一电阻值，两次测量中阻值小的一次对应的是PNP型晶体管集电极，黑表笔对应的是PNP型晶体管发射极。

5）如果是NPN型晶体管，电阻100 kΩ就要接在基极和黑表笔之间，同样电阻小的一次黑表笔对应的是NPN型晶体管的集电极，红表笔对应的是NPN型晶体管发射极。

6）在测试中也可以用潮湿的手指代替100 kΩ电阻器，握住集电极与基极，注意测量时不要让集电极与基极碰在一起，以免损坏晶体管。