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__常用元器件介绍__电路中,较多地采用了一些新的和较为特殊的元器件,作为一名__维修人员,不了解这些元件的作用和原理,是无法进行读图和维修工作的,为此,本章对__电路中的常用元器件进行详尽分类和系统分析,这些内容,无论是初学者还是专业维修人员都是必备的基础知识第一节__电路中的基本元器件__电路中的基本元件主要包括电阻、电容、电感、晶体管等由于__体积小、功能强大,电路比较复杂,决定了这些元件必须采用贴片式____D,片式元件与传统的通孔元器件相比,贴片元件__密度高,减小了引线分布的影响,降低了寄生电容和电感,高频特性好,并增强了搞电磁干扰和射频干扰能力
一、电阻表面贴片__的电阻元件外型多呈薄片形状,引脚在元器件的两端电阻一般为黑色,__中的电阻大多末标出其阻值,个别个头稍大的电阻在其表面一般用三位数表示其阻值的大小,三位数的前两位数是有效数字,第三位数是10的指数如100表示10n,102表示1000n即1kn,当阻值小于10n时,以*R*表示,将R看作小数点,如5R1表示
5.1Ω个别__采用了组合电阻,如诺基亚8210__的R
805、R120就采用了组合电阻,共有四个引脚和外电路相连
二、电容在__中,电容一般为黄色或淡蓝色,个别电解除电容也用红色的,电解电容稍大,无极性电容很小,最小的只有1mmx2mm有的电容在其中间标出两个字符,大部分电容则未标出其容量__中的电解电容,在其一端有一较窄的暗条,表示该端为其正极对于标出容量的电容,一般其第一个字符是英文字母,代表有效数字,第二个字符是数字,代表10的指数,电容单位为pF,具体含义见表2-1所示例,一个电容器标注为G3,通过查表,查出G=
1.8,3=103,那么,这个电容器的标称值为
1.8x103=1800pF电解电容器当其外壳极性标志不清时,可用下述方法进行判别用指针式万用表的R×10K挡,分别两次对调测量电容器两端的电阻值,当表针稳定时,比较两次测量的读数的大小,取值较大的读数时,这时万用表黑笔接的是电容器的正极,红笔接的是电容器的负极,其原理一是利用了万用表内部的电池用电源,二是利用了电解电容反向漏电流比正向漏电流大的特性
三、电感和微带线电感是一个电抗器件,它在电子电路中也经常使用将一根导线绕在铁芯或磁芯上或一个空心线圈就是一个电感在__电路中,一条特殊的印刷铜线即构成一个电感,在一定条件下,又称其为微带线电感的主要物理特征是将电能转换为磁能并储存起来,也可说它是一个储存磁能的元件电感是利用电磁感应的原理进行工作的当有电流流过某一根导线时,就会在这根导线的周围产生电磁场,而这个电磁场又会对处在这个电磁场范围内的导线产生电磁感应现象 与__板上的电阻、电容不同的是—,__电路中的电感的外观形状多种多样,有的电感很大,从外观上很容易判断;但有的电感的外观形状和电阻电容的外观相差不大,很难判断用万用表的欧姆档可以检查电感是否开路__电路中比较常见的电感有以下几种一种是两端银白色,中间是白色的;另一种是两端是银白色,中间是蓝色的还有一种电源电路的电感,体积比较大,一般为圆形或方形,黑色,很容易辨认需要说明的是在部分__电路中,还常常用一段特殊形状的铜皮来构成一个电感通常我们把这种电感称为印刷电感或微带线在__电路中,微带线一般有两个方面的作用一是它把高频__能较有有效有传输;二是微带线与其它固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络,使__输出端与负载能很好地匹配微带线耦合器常用在射频电路中,特别是接收的前级和发射的末级用万用表量微带线的始点和末点是相通的,但绝不能将始点和末点短接
四、二极管__中的二极管主要有以下几种
1.普通二极管 普通二极管是利用二极管的单向导电性来工作的,有两个引脚,一般为黑色,在其一端有一白色的竖条,表示该端为负极
2.稳压二极管稳压二极管简称稳压管,是利用二极管的反向击穿特性来工作的在__电路中,它常常用于受话器喇叭、扬声器电路、振动器电路和__电路由于__电路所使用的受话器、蜂鸣器和振动器都带有线圈,当这些电路工作时,由于线圈的感生电压会导致一个很高的反峰电压,稳压二极管就是用来防止这个反峰电压引起电路损坏的另外,在__的充电电路、电源电路也较多地采用了稳压二极管
3.变容二极管变容二极管是采用特殊工艺使PN结电容随反向偏压变化比较灵敏的一种特殊二极管二极管结电容的大小除了与本身结构和工艺有关外,还与外加的反向电压有关与一般的二极管不同的是,变容二极管需要反向偏压才能正常工作,即变容二极管的负极接电源的正极,变容二极管的正极接电源的负极 当变容二极管的反向偏压增大时,变容二极管的结电容变小;当变容二极管的反向偏压减小时,变容二极管的结电容增大变容二极管是一个电压控制元件,通常用于振荡电路,与其他元件一起构成VCO压控振荡器在VCO电路中,主要利用它的结电容随反偏压变化而变化的特性,通过改变变容二极管两端的电压便可改变变容二极管电容的大小,从而改变振荡频率一般情况下,在__电路中,只要看到变容二极管的符号,基本上可以断定这个电路是一个压控振荡器变容二极管既然是一个电压控制元件,那么它所存在的电路就有一个电压控制__在__电路中,这个电压控制__是来自频率合成环路中的鉴相器输出端
4.发光二极管 发光二极管在__中主要被用来作背景灯及__指示灯,发光二极管一般分发红光、绿光、黄光等几种,发光二极管的发光的颜色取决于制造材料发光二极管对工作电流有要求,一般为几毫安__至几十毫安,发光二极管的发光强度基本上与发光二极管的正向电流成线形关系但如果流过发光二极管的电流太大,就有可能造成发光二极管损坏在实际运用中,一般在二极管电路中串接一个限流电阻,以防止大电流将发光二极管损坏发光二极管只工作在正偏状态正常情况下,发光二极管的正向电压在1.5-3V之间另外,还有一些特殊的发光二极管,如红外二极管目前越来越多的__中都使用了红外发光二极管,它被用来进行红外线传输
5.组合二极管所谓组合二极管,也就是说,由几个二极管共同构成一个二极管模块电路组合二极管还有三支脚、四支脚的
五、三极管
1.三极管的结构__电路中使用的三极管都是__D器件,从电路结构上可分为以下几种1普通三极管普通三极管有三个电极的,也有四个电极的四个引脚的三极管中,比较大的一个引脚是三极管输出端,另有两个引脚相通是发射极,余下的一个是基极晶体三极管的外型和双二极管即两个二极管组成的元件,也为三个引脚、场效应管极为相似,判断时应注意区分,以免造成误判2带阻三极管带阻三极管是由一个三极管及
一、二个内接电阻组成的带阻三极管在电路中使用时相当于一个开关电路,当状态转换三极管饱和导通时Ic很大,__间输出电压很低,当状态转换三极管截止时,Ic很小,__间输出电压很高,相当于VCC供电电压管子中的R1决定了管子的饱和深度,R1越小,管子饱和越深,Ic电流越大,__间输出电压很低,抗干扰能力越强,但R1不能太小,否则会影响开关速度R2的作用是为了减小管子截止时集电极反向电流,·并可减小整机的电源消耗带阻三极管外观结构上与普通三极管并无多大区别,要区分它们只能通过万用表进行测量3组合三极管所谓组合三极管,就是由几个三极管共同构成一个模块组合三极管在__电路中得到了广泛的应用
2.三极管的判别1 管脚的判别将万用电表置于电阻Rxlk挡,用黑表笔接三极管的某一管脚假设作为基极,再用红表笔分别接另外两个管脚如果表针指示的两次都很大,该管便是PNP管,其中黑表笔所接的那一管脚是基极若表针指示的两个阻值均很小,则说明这是一只NPN管,黑表笔所接的那一管脚是基极如果指针指示的阻值一个很大,一个很小,那么黑表笔所接的管脚就不是三极管的基极,再另换一外管脚进行类似测试,直至找到基极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Rxlk档,将两表笔分别接除基极之外的两电极,如果是PNP型管,用一个100k电阻接于基极与红表笔之间,可测得一电阻值,然后将两表笔交换,同样在基极与红表笔间接100k电阻,又测得一电阻值,两次测量中阻值小的一次红表笔所对应的是PNP管集电极,黑表笔所对应的是发射极如果NPN型管,电阻100k就要接在基极与黑表笔之间,同样电阻小的一次黑表笔对应的是NPN管集电极,红表笔所对应的是发射极在测试中也可以用潮湿的手指代替100k电阻捏住集电极与基极注意测量时不要让集电极和基极碰在一起,以免损坏晶体管2锗管和硅管的判别用数字万用表测量管子基极和发射极PN结的正向压降,硅管的正向压降一般为
0.5—
0.8V,锗管正向压降一般为
0.2—
0.4V
六、场效应管 场效应管与三极管相似,但两者的控制特性却截然不同,三极管是电流控制元件,通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流的目的,即需要__源提供一定的电流才能工作,因此,它的输入电阻较低,场应管则是电压控制元件,它的输出电流决定于输入电压的大小,基本上不需要__源提供电流,所以,它的输入阻抗很高,此外,场效应管还具有开关速度快、高频特性好、热稳定性好,功率增益大、噪声小等优点,因此,在__电路中得到了广泛的应用 场效应管分为普通场效应管和组合场效应管,外观结构和普通三极管及组合三极管相似,维修和代换时应注意区分场效应管按其结构的不同可分为结型场效应管和绝缘栅金属氧化物场效应管两种类型,其中金属氧化物场效应管在__中应用最多__使用的金属氧化物功率场效应管,多数采用N沟道场效应管,个别则采用了P沟道场效应管,检修时应加以区分
1.结型场效管的判别将万用表置于RXlk档,用黑表笔接触假定为栅极G管脚,然后用红表笔分别接触另两个管脚若阻值均比较小约5--10欧,再将红、黑表笔交换测量一次如阻值均很大,属N沟道管,且黑表接触的管脚为栅极G,说明原先的假定是正确的同样也可以判别出P沟道的结型场效应管
2.金属氧化物场效应管的判别1栅极G的判定用万用表Rxl00挡,测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值,其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆,这时两表笔所接的引脚是D极与S极,则另一引脚未接表笔为G极2漏极D、源极S及类型的判定用万用表RxlokD挡测量D极与S极之间正、反向电阻值,正向电阻值约为
0.2x10kfl,反向电阻值在5—∞x10kfl在测反向电阻时,红表笔所接引脚不变,黑表笔脱离所接引脚后,与G极触碰一下,然后黑表笔去接原引脚,此时会出现两种可能 若万用表读数由原来较大阻值变为零,则此时红表笔所接为S极,黑表笔所接为D极用黑表笔触发G极有效使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为012,则该场效应管为N沟道型若万用表读数仍为较大值,则黑表笔接回原引脚不变,改用红表笔去触碰G极,然后红表笔接回原引脚,此时万用表读数由原采阻值较大变为0,则此时黑表笔所接为S极,红表笔所接为D极用红表笔触发G,极有效,该场效应管为P沟道型 3金属氧化物场效应管的好坏判别 用万用表Rxlkll挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值如果出现两次及两次以上电阻值较小几乎为0xkll,则该场效应管损坏;如果仅出现一次电阻值较小一般为数百欧姆,其余各次测量电阻值均为无穷大,还需作进一步判断用万用表Rxlkfl挡测量D极与S极之间的正、反电阻值对于N沟道管,红表笔接S极,黑表笔先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值若测得正、反向电阻值均为0fl,该管为好的,对于P沟道管,黑表笔接S极,红表笔先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值,若测得正、反向电阻值均为01l,则该管是好的否则表明已损坏需要说明的是金属氧化物场效应管其栅极很容易感应电荷而将管子击穿,维修时应注意防静电第二节__电路中的特殊元器件
一、开关元件开关、干簧管和霍耳元件都是用来控制线路的通断的器件不同的是开关一般是人工手动操作的,而干簧管和霍克元件则是通过磁__来控制线路的通和断
1.开关在__中使用的开关通常是薄膜按键开关,它由触点和触片组成按键的两个触点平时都不和触片接触,当按下按键时,触片同时和两个触点接触,使两个触点所连接的线路接通这种开关通常用于电源开关及各种按键在__上,薄膜按键开关在机板上通常由铜皮做成,然后用一有碳膜的按键胶片来完成这种开关的连接在__电路中,开关通常用字母SW表示,电源开关又经常使用ON/OFF或PWRON等字母来表示另外,诺基亚
8810、
8210、8850等滑盖式__,有电路板上有一个用于挂机的开关,如要挂机,将滑盖推上,滑盖__挂机开关导致其中的开关两点相通,从而起到了挂机的作用
2.干簧管干簧管是利用磁场__来控制的一种线路开关器件干簧管又被称为磁控管干簧管的外壳一般是一根密封的玻璃管,在玻璃管中装有两个铁质的弹性__电极,玻璃管中充有某种惰性气体平时玻璃管中的两个__是分开的,当有磁性物质靠近玻璃管时,在磁场磁力线的作用下,管内的两个__被磁化而互相吸引接触,使两个引脚所接的电路连通外磁场消失后,两个__由本身的弹性而分开,线路就断开在实际运用中,通常使用磁铁采控制这两根金属片的接通与否,所以,又称其为磁控管磁控管在__中常常被用于翻盖__、折叠式__电路中,特另q是摩托罗拉、爱立信、三星__使用最多通过翻盖的动作,使翻盖上磁铁控制磁控管闭合或断开,从而挂断__或接听__等在采用干簧管结构的__中,除有一个干簧管外,还有有一个辅助磁铁,__在通话时,磁铁应远离干簧管,故这类__有个共同的特点,就是磁铁在翻盖上翻盖式__或听筒旁折叠式__如果__既不是折叠式,又不是翻盖式,则不需采用干簧管干簧管本身是一种玻璃管,而玻璃易碎,所以干簧管很容易损坏,特别是摔过的__尤其如此,因此,目前一些新式的折叠式和翻盖式__已不再采用干簧管,而采用了原理与干簧管类似的霍耳元件当干簧管损坏时,__会出现一些很复杂的故障,如部分或全部按键失灵、开机困难、不显示等因此,在检修__开机困难、按键失灵、不显示等故障时,不可忘记对干簧管的检查
3.霍克元件 霍克传感器的作用与干簧管一样,工作原理非常相似的,都是在磁场作用下直接产生通与断的动作霍克传感器是一种电子元件,其外型封装很似三极管它由霍克元件、放大器、施密特电路及集电极开路输出三极管组成当磁场作用于霍克元件时产生一微小的电压,经放大器放大及施密特电路后使三极管导通输出低电平;当无磁场作用时三极管截止,输出为高电平相对于干簧管来说,霍克传感器寿命较长,不易损坏且对振动,加速度不敏感作用时开关时间较快,一般为
0.1~2ms,较干簧管的1~3ms快得多 爱立信T28型__就是应用这种开关型的电子元件来作为翻盖开关的,其工作原理N600为开关型霍耳传感器;V630和V631为电源开关控制管,其导通受微处理器D600输出的HALL高__控制电源来自于电池电压当翻盖合上时,盖板中的管场作用于霍克传感器N600,霍克传感器电路内的三极管导通,从传感器第一脚输出低电平如果在通话时,便作为挂机__送给微处理器挂机当打开翻盖时,霍克传感器不受磁场感应,霍克传感器电路中的三极管截止,输出的电平为高电平,该__如果是在来电时产生的,输送给微处理器时,CPU便作为提机__而接听__;如果是单一的打开翻盖时,该高电平__由微处理器作为背景灯控制__使背景灯发亮HALL__为高电平__时,开关管V630和V631电通,为霍克传感器提供电源,如果打开或合上翻盖,霍克传感器便会输出开关__,控制__工作当话机设置在只能用按键应答时,微处理顺D600输出的HALL电平__为低电平,从而使开关管V630和V631截止,霍克传感器无电源供给,即使在有或无磁场时输出的电压都不会变化,失去了开关作用
二、电声和电动元件 电声器件就是将电__转换为声音__或将声音__转换为电__的器件包括扬声器、振铃、耳机、送话器等电动器件主要是指__的振动器即振子
1.受话器 受话器是一个电声转换器件,它将模拟的话音电__转化成声波受话器又称为听筒、喇叭、扬声器等受话器通常用字母SPK、SPEAKER及EAR和EARPHONE等表示一般的受话器在工作时是利用电感的电磁作用的原理,即在一个放于永久磁场中的线圈中以声音的电__,使线圈中产生相互作用力,依靠这个作用力来带动受话器的纸盆震动发声放在永久磁场中的这个线圈,被称为“音圈” 另外还有一种高压静电式受话器,它是通过在两个靠得很近的导电薄膜之间加上高话音电__,使这两个导电薄膜由于电场力的作用而发生振动,来推动周围的空气振动,从而发出声音这种受话器目前在__中使用越来越多可以利用万用表对受话器进行简单的判断一般受话器有一个直流电阻,而且电阻值一般在几十欧,如果直流电阻明显变得很小或很大,则需更换受话器
2.振铃__的振铃也称蜂鸣器一般是一个动圈式小喇叭,也是一种电声器件,其电阻在十几欧到几十欧__的按键音一般是由振铃发出的,一些维修人员错误地认为__的按键音是由听筒发出的,在维修“听不到对方讲话”故障时,但__有按键音,感到比较疑惑,其原因就在于此振铃一般用字母BUZZ表示
3.耳机耳机是缩小了的扬声器它的体积和功率都比扬声器要小,所以它可以直接放在人们的耳朵旁进行收听,这样可以避免外界干扰,也避免了影响他人目前所有的耳机基本上都是动圈式的耳机的结构及工作原理和扬声器基本上是一样的,这里不再重述
4.送话器送话器是用来将声音转换为电__的一种器件,它将话音__转化为模拟的话音电__送话器又称为麦克风、咪、微音器、拾音器等送话器用字母MIC或Microphone表示在__电路中用的较多的是驻极体送话器,驻极体送话器实际上是利用一个驻有永久电荷的薄膜驻极体和一个金属片构成的一个电容器当薄膜__到声音而振动时,这个电容器的容量会随着声音的震动而改变但是驻极体上面的电荷量是不能改变的,所以这个电容两端就产生了随声音变化的__电压驻极体送话器的阻抗很高,可达100M欧送话器有正负极之分,在维修时应注意,如极性接反,则送话器不能输出__另外,送话器在工作时还需要为其提供偏压,否则,也会出现不能送话的故障有一种简单的方法可以判断受话器是否损坏将数字万用表的红表笔接在送话器的正极,黑表笔放在送话器的负极如用指针式万用表则相反,对着送话器说话,应可以看到万用表的读数发生变化或指针摆动
5.振动器振动器就是电动机俗称马达,在__电路中,振动器用于来电提示振动器通常用VIB或Vibrator表示
三、滤波器滤波器是由集总参数R、L、C构成或其等效电路构成具有分离__、抑制干扰、阻抗变换与阻抗匹配和延迟__等作用在__通信终端如__、BP机中,往往需要衰减特性很陡的带通滤波器如采用普通电容、电感来构成的滤波电路来代替滤波器,必然使用的元件很多,电路复杂并且在高频运用时,电感和电容的Q值降低,导致性能变差而采用滤波器不仅能使整机电路简单、紧凑,而且性能稳定,给维护带来方便
1.滤波器的分类滤波器按所采用的材料分有声表面滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器声表面滤波器是在单晶材料上采用半导体平面工艺制作,具有良好的一致性和重复性,极高的温度稳定性还具抗辐射能力强,动态范围大,不涉及电子迁移等特点这种滤波器常用在__或无线寻呼机的第一中频电路作为一中频滤波器对__进行滤波晶体滤波器具有品质因数高、衰减特性好、损耗小、选择性高等优点摩托罗拉系列寻呼机常用作第一中频滤波器陶瓷滤波器是一种固体电路,具有滤波特性好,不需调谐,不受磁场干扰的特点,且造价低,在__通讯终端如__中常用作为中频滤波器器件使中频__稳定,不易受外部磁场干扰滤波器按其所起的作用来分,有双工滤波器、射频滤波器、中频滤波器及低通滤波器等滤波器按通过__的频率分为高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器等滤波器在__电路中起的作用,简单地说就是允许或不允许某部分__经过高通滤波器只允许比某个频率高的__通过;低通滤波器则只允许比某个频率低的__通过;带通滤波器只允许某个频率范围的__通过由于__通信终端如__、寻呼机元器件均采用贴片封装,这些滤波器相对表__较大,容易出现虚焊或接触不良,影响正常使用特别是经摔过的__或寻呼机出现不能正常接收__或__变差常是这些滤波器虚焊或性能变差造成的此外,对于陶瓷滤波器还有因受潮而出现__衰减过大的故障所以在维修__过程中,对于接收__不稳定或__弱的__;用热风枪吹焊一下接收电路的滤波器,故障就能排除;原甲就在这里了
2.常用滤波器1双工滤波器 __是一个双工收发信机,它有接收、发射__G____既可用双工滤波器来分离发射接收__,又可以由天线开关电路来分离发射接收__双工滤波器在其表面上一般有“TX”发射“RX”接收及“ANT”天线字样双工滤波器有时也称“收发合成器” “合路器”等现在一些__的天线开关电路采用了双讯器,实际上是一种带开关功能的双工滤波器双工滤波器是介质谐振腔滤波器,它由一个介质谐振腔构成,在更换这种双工滤波器时应注意焊接技巧,否则,可能将双工滤波器损坏 2射频滤波器 射频滤波器通常用在__接收电路的低噪声放大器、天线输入电路及发射机输出电路部分它是一个带通滤波器,如接收电路G__射频滤波器只允许G__接收频段的__935~960MHz通过;发射GM、DCS射滤波器允许G__、DCS发射频段的__通过等当然,射频滤波器还有很多,但不管其形状或材料如何,所起的作用大都如此3中频滤波器中频滤波器在__电路中很重要,它对接收机的性能影响很大不同的__,中频滤波器可能不一样但通常来说,接收电路的第一混频器后面的一中频滤波器较大,第二中频滤波器则较小如一部一部__的接收电路,有两个中频,则第二中频滤波器通常对接收电路的性能影响更大,其损坏会造成__无接收、接收差等故障在__电路中,滤波器的引脚是在元件的下面,与阻容元件的相似,只不过是其引脚较多罢了该种元件称为SON封装模块
3.滤波器的结构 下面简要介绍__中常见的射频、中频滤波器的结构按输入、输出方式来分主要有以下几种形式1单脚脚输入单脚输出结构如摩托罗拉V998的G__接收射频滤波器FLA
60、DSC接收射频滤波器FLA50等都是这种结构这种滤波器管脚虽然较多,但只有一个输入脚、一个输出脚,其余脚均接地 2单脚输入双脚输出结构如爱立信T28__的接收G__射频滤波器Z
200、接收DCS射频滤波器N201等都是这种结构这种滤波器除具有滤波作用外,还具有平衡/不平衡转换的作用,也就是说,它可以将一路不平衡__转换为两路平衡__输出此类滤波器除一个输入脚、两个输出脚之外,其余脚均接地 3双路输入双路输出结构如诺基亚3310__的接收G__、DCS射频滤波器Z
620、Z600等就采用了这种站构,实际上,这种滤波器是一种双工滤波器,也就是说,滤波器内部有两个滤波器,一个工作于G__频段,另一个工作于DCS频段,只不过是把这两个滤波器组合在一起而已滤波器的两个输入端中,一个为云如频段输入端,另一个为DCs频段输入端,两个输出端中,一个为G__频段输出端,另一个为DCS输出端,其余脚均接地
四、晶振和VCO组件
1.13MHz晶振和13MHzVCO __基准时钟振荡电路,是__的二个十分重要的电路,产生的13MHz时钟,一方面为__逻辑电路提供了必要条件,另一方面为频率合成电路提供基准时钟__的13MHz基准时钟电路,主要有两种电路一是专用的13MHzVCO组件,它将13MHz的晶体及变容二极管、三极管、电阻电容等构成的13MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内,组件本身就是一个完整的晶振振荡电路,可以直接输出13MHz时钟__现在一些机型,如诺基亚
3310、
8210、8850__等,使用的基准时钟VCO组件是26MHz,26MHzVCO电路产生的26MHz__再进行2分频,来产生13MHz__供其它电路使用基准时钟VCO组件一般有4个端口输出端、电源端、AFC控制端及接地端另一种是由一个13MHz石英晶体、集成电路和外接元件构成晶振振荡电路,13MHz晶振在其上面一般标有”13”的字样,现在一些新式机型,如摩托罗拉V
998、L2000等,使用的是26MHz晶振,三星A188__使用的是
19.5MHz晶振,电路产生的26MHz或
19.5MHz__再进行2或
1.5倍分频,来产生13MHz__供其它电路使用单独的一个石英晶振是不能产生振荡__的,它必须在有关电路的配合下才能产生振荡从以上可以看出,13MHz晶振和13MHzVCO是两种不同的元件,也就是说,13MHz晶振是一个元件,必须配合外电路才能产生13MHz__而13MHzVCO是一个振荡组件,本身就可以产生13MHz的__
2.VCO组件在__射频电路中,除13MHzVCO外,还有一本振VCOUHFVCO、RXVCO、RFVCO、二本振VCO1FVCO、VHFVCO、发射VCOTXVCO等VCO电路通常各采用一个组件,组成VCO电路的元件包含电阻、电容、晶体管、变容二极管等VCO组件将这些电路元件封装在一个屏蔽罩内,既简化了电路,也减小了外界因素对VCO电路的干扰VCO组件一般有4个引脚--输出端、电源端、控制端及接地端VCO组件有规律可循,接地端的对地电阻为”O”;电源端的电压与该机的射频电压很接近;控制端接有电阻或电感,在待机状态下或按“112”启动发射时,该端口有脉冲控制__;余下的便是输出端
五、天线和地线
1. 天线 __天线既是接收机天线又是发射机天线由于__工作在900MHz或1800MHz的高频段上,所以其天线体积可以很小天线分为接收天线与发射天线把高频电磁波转化为高频__电流的导体就是接收天线把高频__电流转化为高频电磁波辐射出去的导体就是发射天线在电路图上天线通常用字母“ANT”表示随着__小型化的发展,一些__的天线通过巧妙的设计,变得与传统观念上天线大不一样比如像诺基亚双频__3310的天线,我们看起来它只不过是机壳上的一些金属镀膜而已在__维修过程中,若发现天线损坏,应尽量选用原装天线,不可随意用其它__的天线进行代换,这并不是说其它天线增益低,引起____差;更主要的原因是,天线是__高频电路的匹配负载,如果代换不合适,将会造成电路不匹配,增大电路的功率损耗,烧坏高频元件,如功放、滤波器等,而且还会造成__耗电快、发热等故障
2.地线电路中的地线是一个特定的概念,它不同于其他的器件,实际上找不出“地线”这么一个器件,它只是一个电压参考点在电路图中经常用到的地线电路符号有两种,在实际的电路板上,一般情况下,大片的铜皮都是“地”
六、电致发光板电致发光板是一种发光器件,主要用于爱立信T
28、三星A
188、三星A288__的显示屏背景灯电路,发光的原理是荧光粉在交变电场的作用下被激发而发出光来,电致发光可发出红色、蓝色或绿色的光,T28__发出的光是绿色从外表看,T28__的按键又厚又硬,而且还多出一块垫在LCD下面,其实,多出的这块长方形就为为LCD照明的,按键板上的白色的部分正好把按键包围起来,是照明按键的之所以厚,是因为下面是按键板,上面是发光板,发光板的夹层中就是荧光粉,维修时决不能切开它,因为一旦切开,将失去发光功能T28__较为省电,很大程度上取决于该机采用了“电致发光”技术,一般__的发光二极管有几个,一亮起来要耗电50__左右,而T28__只耗电10__左右电致发光需要的驱动电压较高T28__采用了170V峰-峰值的双向三角波,一般需要专门的电路来产生
七、液晶显示器
1.液晶显示器的分类__上的显示器分为两种一种是LEDLight,-EmittingGiode,发光二极管显示器,这种显示器耗电大,不能显示图形,目前的__已不使用;另一种是LCDLiquidCrystalDisplay,液晶显示器LCD显示器耗电小,能显示图形符号,目前的__都使用这种显示器来提供显示显示器通常是一个模组,用专用的芯片来驱动 在__电路中,常使用两种方法来将LCD连接到相应的电路一是使用软导电排线;一是使用导电橡胶如摩托罗拉V998__使用软排线,而爱立信T28__则使用导电橡胶
2、液晶显示器的工作原理__液晶模块都是一种高度集成化的产物,其驱动方式主要有并口型如摩托罗拉L200的显示器和串口型如爱立信T28__的显示器,并口型液晶中的D0~D
7、ADR-LCD、RJW等__和串口型液晶中的SCL、 SDA功能一致,这些都是由主板上CPU输出的,控制__的开屏、关屏、显示汉字等在串口型液晶中,显示器接口一般还有一个VLCD端,用于调节液晶的显示对比度,根据具体模块有不同的控制电压,显示器接口的VCCVDD为供电端,GNDVSS为接地端 工作原理是液晶控制器接收CPU发过来的显示指令和数据,经分析判断、存储,按一定的时钟速度将显示的点阵信息输出至行和列驱动器进行扫描,以大于75Hz每帧的速率更新一次屏幕,则人眼在外界光的反射下,就感觉到液晶的屏幕上出现显示内容
八、SIM卡座卡座在__中提供__与SIM卡通信的接口通过卡座上的弹__与SIM卡接触,不论什么机型的SIM卡,卡座都有几个基本的SIM卡接口端即卡时钟SIMCLK、卡复位SIMRST、卡电源SIMVCC、地SIMGND和卡数据SIMI/O或SIMDATSIM卡时钟是
3.25MHz;I/O端是SIM卡的数据输入输出端口第三节__电路中的集成电路
1、稳压块稳压块主要用于__的各种供电电路,为__正常工作提供稳定的、大小合适的电压应用较多的主要有5脚和6脚稳压块爱立信T
18、T28,三星A188等__较多地使用了这种稳压块
1.5脚稳压块其中第1脚为电源输入,第2脚为接地,第3脚为控制端,第4脚悬空,第5脚为稳压输出
2.6脚稳压块其中第6脚为输入,第5脚接地,第4脚为输出,重脚为控制,当第1脚为高电平时,第4脚有稳压输出,该类稳压管最大的特点是表面电压输出有标称值,例如,标记为P48,其稳压输出则为
4.8V,又如,标称为18P,则其稳压输出为
1.8V
二、集成电路 集成电路用字母IC表示,它是英文IntegratedCircuit的缩写__电路中使用的集成电路多种多样,有电源IC、CPU、中频IC、锁相环IC等o IC的封装形式多种多样,用得较多的集成电路表面__的封装有小外型封装、四方扁平封装和栅格阵列引脚封装等
1、外型封装 小外型封装又称SOP封装,其引脚数目在28之下,引脚分布在两边,__电路中的码片、字库、电子开关、频率合成器、功放等集成电路常采用这种SOP封装
2.四方扁平封装四方扁平封装适用于高频电路和引脚较多的模块,简单QFP封装,四边都有引脚,其引脚数目一般为20以上如许多中频模块、数据处理器、音频模块、微处理器、电源模块等都采用QFP封装判断管脚的方法是IC的一角有一个黑点标记的,按逆时针方向数若IC上没有标记点,将IC上的文字的方向放正,从左下角开始逆时针方向数
3.栅格阵列引脚封装栅格阵列引脚封装又称BGA封装,是一个多层的芯片载体封装,这类封装的引脚在集成电路的“肚皮”底部,引线是以阵列的形式排列的,所以引脚的数目远远超过引脚分布在封装__的封装利用阵列式封装,可以省去电路板多达70%的位置BGA封装充分利用封装的整个底部来与电路板互连,而且用的不是引脚而是焊锡球,因此还缩短了互连的距离,因此,BGA集成电路在目前__电路中得到了广泛的应用 连接器的基本性能可分为三大类即机械性能、电气性能和环境性能 1.机械性能就连接功能而言,插拔力是重要地机械性能插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定,这表明,从使用角度来看,插入力要小(从而有低插入力lif和无插入力zif的结构),而分离力若太小,则会影响接触的可靠性 另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命机械寿命实际上是一种耐久性(durability)指标,在国标gb5095中把它叫作机械操作它是以一次插入和一次拔出为一个循环,以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能(如接触电阻值)作为评判依据 连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)接触部位镀层质量(滑动摩擦系数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关 2.电气性能连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度
①接触电阻高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等
②绝缘电阻衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等
③抗电强度或称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力
④其它电气性能 电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100mhz~10ghz频率范围内测试 对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比(vswr)等电气指标由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲__,出现了一类新型的连接器即高速__连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰(crosstalk),传输延迟(delay)、时滞(skew)等 3.环境性能常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等
①耐温目前连接器的最高工作温度为200℃(少数高温特种连接器除外),最低温度为-65℃由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升
②耐湿潮气的侵入会影响连接h绝缘性能,并锈蚀金属零件恒定湿热试验条件为相对湿度90%~95%(依据产品规范,可达98%)、温度+40±20℃,试验时间按产品规定,最少为96小时交变湿热试验则更严苛
③耐盐雾连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定,至少为48小时
④振动和冲击耐振动和冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如__和__、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标在有关的试验方法中都有明确的规定冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形,以及电气连续性中断的时间
⑤其它环境性能根据使用要求,电连接器的其它环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)、低气压等电子基础知识:电子元器件的故障特点电器设备内部的电子元器件虽然数量很多,但其故障却是有规律可循的
1.电阻损坏的特点 电阻是电器设备中数量最多的元件,但不是损坏率最高的元件电阻损坏以开路最常见,阻值变大较少见,阻值变小十分少见常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种前两种电阻应用最广,其损坏的特点一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的损坏率较高,中间阻值(如几百欧到几十千欧)的极少损坏;二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑,很容易发现,而高阻值电阻损坏时很少有痕迹线绕电阻一般用作大电流限流,阻值不大圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹,有的没有痕迹水泥电阻是线绕电阻的一种,烧坏时可能会断裂,否则也没有可见痕迹保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮,有的也没有什么痕迹,但绝不会烧焦发黑根据以上特点,在检查电阻时可有所侧重,快速找出损坏的电阻
2.电解电容损坏的特点 电解电容在电器设备中的用量很大,故障率很高电解电容损坏有以下几种表现一是完全失去容量或容量变小;二是轻微或严重漏电;三是失去容量或容量变小兼有漏电查找损坏的电解电容方法有
(1)看有的电容损坏时会漏液,电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍,这种电容绝对不能再用;有的电容损坏后会鼓起,这种电容也不能继续使用;
(2)摸开机后有些漏电严重的电解电容会发热,用手指触摸时甚至会烫手,这种电容必须更换;
(3)电解电容内部有电解液,长时间烘烤会使电解液变干,导致电容量减小,所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容,离其越近,损坏的可能性就越大
3.
二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路,其中以击穿短路居多此外还有两种损坏表现一是热稳定性变差,表现为开机时正常,工作一段时间后,发生软击穿;另一种是PN结的特性变差,用万用表R×1k测,各PN结均正常,但上机后不能正常工作,如果用R×10或R×1低量程档测,就会发现其PN结正向阻值比正常值大测量
二、三极管可以用指针万用表在路测量,较准确的方法是将万用表置R×10或R×1档(一般用R×10档,不明显时再用R×1档)在路测
二、三极管的PN结正、反向电阻,如果正向电阻不太大(相对正常值),反向电阻足够大(相对正向值),表明该PN结正常,反之就值得怀疑,需焊下后再测这是因为一般电路的
二、三极管__电阻大多在几百、几千欧以上,用万用表低阻值档在路测量,可以基本忽略__电阻对PN结电阻的影响
4.集成电路损坏的特点 集成电路内部结构复杂,功能很多,任何一部分损坏都无__常工作集成电路的损坏也有两种__损坏、热稳定性不良__损坏时,可将其拆下,与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻,总能找到其中一只或几只引脚阻值异常对热稳定性差的,可以在设备工作时,用无水酒精冷却被怀疑的集成电路,如果故障发生时间推迟或不再发生故障,即可判定通常只能更换新集成电路来排除
一、三极管的电流放大原理晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种锗管和硅管而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理图一:晶体三极管(NPN)的结构图一是NPN管的结构图,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,从图可见发射区与基区之间形成的PN结称为发射结而集电区与基区形成的PN结称为集电结三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo 在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正确,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(控穴)很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流Ie由于基区很薄加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给,从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得Ie=Ib+Ic这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即β1=Ic/Ib式中β--称为直流放大倍数,集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为β=△Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用
二、晶体三极管的开关特性
1、静态特性 晶体三极管由集电结和发射结两个PN结构成根据两个PN结的偏置极性,三极管有截止、放大、饱和3种工作状态图
3.5a和b分别给出了一个用NPN型共发射极晶体三极管组成的简单电路及其输出特性曲线 该电路工作特点如下 1).截止状态 uB<0,两个PN结均为反偏,iB≈0iC≈0u__≈UCC三极管呈现高阻抗,类似于开关断开 2).放大状态 uB>0,发射结正偏,集电结反偏,iC=βiB 3).饱和状态 uB>0,两个PN结均为正偏,iB≥IBS基极临界饱和电流≈UCC/βRc此时iC=ICS集电极饱和电流≈UCC/Rc三极管呈现低阻抗,类似于开关接通 在数字逻辑电路中,三极管被作为开关元件工作在饱和与截止两种状态,相当于一个由基极__控制的无触点开关,其作用对应于触点开关的闭合与断开 图
3.6(a)、(b)给出了图
3.5所示电路在三极管截止与饱和状态下的等效电路图
3.5 晶体三极管电路及其输出特性曲线
2、动态特性 晶体三极管在饱和与截止两种状态转换过程中具有的特性称为三极管的动态特性 三极管的开关过程和二极管一样,管子内部也存在着电荷的建立与消失过程因此,饱和与截止两种状态的转换也需要一定的时间才能完成 假如在图
3.5a所示电路的输入端输入一个理想的矩形波电压,那么,在理想情况下,iC和U__的波形应该如图
3.7a所示但实际转换过程中iC和U__的波形如图
3.7b所示,无论从截止转向导通还是从导通转向截止都存在一个逐渐变化的过程图
3.6 三极管截止与饱和状态下的等效电路 晶体三极管在截止与饱和这两种稳态下的特性称为三极管的静态开关特性 1.开通时间 开通时间三极管从截止状态到饱和状态所需要的时间称为开通时间 三极管处于截止状态时,发射结反偏,空间电荷区比较宽当输入__ui由-U1跳变到+U2时,由于发射结空间电荷区仍保持在截止时的宽度,故发射区的电子还不能立即穿过发射结到达基区这时发射区的电子进入空间电荷区,使空间电荷区变窄,然后发射区开始向基区发射电子,晶体管开始导通这个过程所需要的时间称为延迟时间td 经过延迟时间td后,发射区不断向基区注入电子,电子在基区积累,并向集电区扩散,形成集电极电流iC随着基区电子浓度的增加,iC不断增大iC上升到最大值的90%所需要的时间称为上升时间tr 开通时间ton=td+tr 开通时间的长短取决于晶体管的结构和电路工作条件 2.关闭时间 关闭时间三极管从饱和状态到截止状态所需要的时间称为关闭时间 进入饱和状态后,集电极收集电子的能力减弱,过剩的电子在基区不断积累起来,称为超量存储电荷,同时集电区靠近边界处也积累起一定的空穴,集电结处于正向偏置 当输入电压ui由+U2跳变到-U1时,存储电荷不能立即消失,而是在反向电压作用下产生漂移运动而形成反向基流,促使超量存储电荷泄放在存储电荷完全消失前,集电极电流维持ICS不变,直至存储电荷全部消散,晶体管才开始退出饱和状态,iC开始下降这个过程所需要的时间称为存储时间ts 基区存储的多余电荷全部消失后,基区中的电子在反向电压作用下越来越少,集电极电流iC也不断减小,并逐渐接近于零集电极电流由
0.9ICS降至
0.1ICS所需的时间称为下降时间tf 关闭时间toff=ts+tf 同样,关闭时间的长短取决于三极管的结构和运用情况 开通时间ton和关闭时间toff的大小反映了三极管由截止到饱和与从饱和到截止的开关速度,它们是影响电路工作速度的主要因素三极管放大原理形象对三极管放大作用的理解,切记一点能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量,但三极管厉害的地方在于它可以通过小电流控制大电流放大的原理就在于通过小的交流输入,控制大的静态直流假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,__的控制就完成了在这里,Ube就是小水流,U__就是大水流,人就是输入__当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件如果某一天,天气很旱,江水没有了,也就是大的水流那边是空的___这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以,并没有水流出来这就是三极管中的截止区饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大很大的程度,___开的阀门大小已经没用了如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管的击穿在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小没有__的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗
1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能
2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的
3、场效应管与晶体管的比较
(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件在只允许从__源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在__电压较低,又允许从__源取较多电流的条件下,应选用晶体管
(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电被称之为双极型器件
(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好
(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用功率MOSFET及其发展浅说技术分类电源技术http://___.ednchina.com/TechClass/Power/Default.aspx |2003-08-12EDNChina 近年来作了多次关于功率http://article.ednchina.com/word/732__.aspx\o功率半导体器件发展趋势的报告,许多朋友都希望我讲得更详细些,或更能符合应用工__的口味,因而撰写一篇现代功率半导体器件浅说的想法由来已久只是由于设想太大,久久未能动笔现在从功率MOSFEThttp://article.ednchina.com/word/
73287.aspx\oMOSFET写起,作为现代功率半导体器件浅说之一,以後再接写之
二、之三,这样就免于搁浅本文是一种尝试,希望能使读者对现代功率半导体器件的发展有较深入的理解,能更主动地以新一代的器件去改进自己的电路既是一篇浅说,就需要把基本原理讲得尽可能浅显些使大家像读故事书那样把技术弄清楚有的解释或许不够严格如果我忽略了一些主要的东西,希望读者能协助我予以改正 由于世界市场的激烈竞争,各功率半导体器件制造商正投入大量资金发展新的设计、改进新的工艺、__新的产品好些产品甚至每个季度都有新的发展,品种的更新换代几乎到了使人眼花缭乱的程度因此详细介绍器件发展的新趋势,就显得更为必要了 nbsp; 本文从功率MOSFET开始来介绍现代功率半导体器件,这是因为功率MOSFET是新一代功率半导体器件的起点同时,从器件的结构来说,功率MOSFET也属于最基本的结构之一 图一所示为IR功率MOSFET的基本结构图中每一个六角形是一个MOSFET的原胞__ll正因为原胞是六角形的hexangular,因而IR常把它称为HEXFET功率MOSFET通常由许多个MOSFET原胞组成已风行了十余年的IR第三代Gen-3HEXFET每平方厘米约有18万个原胞,目前世界上密度最高的IR第八代Gen-8HEXFET每平方厘米已有1740万个原胞这就完全可以理解,现代功率半导体器件的精细工艺已和微电子电路相当新一代功率器件的制造技术已进入亚微米时代 图一中已标明了漏Drain和源Sour__漏源之间的电流通过一个沟道Channel上的栅Gate来控制按MOSFET的原意,MOS代表金属Metal—氧化物Oxide—半导体Semiconductor,即以金属层M的栅极隔氧化层O利用电场的效应来控制半导体SFETFieldEffectTransistor场效应晶体管的名字也由此而来然而我们从图一中可以看到,HEXFET中的栅极并不是金属做的,而是用多晶硅Poly来做栅极,这也就是图中所注明的硅栅极SiliconGateIR在1978年时是用金属做栅极的,1979年的Gen-1HEXFET是世界上第一个采用多晶硅栅极的多原胞型功率MOSFET 作为功率MOSFET来说,有两项参数是最重要的一个是Rdson,即通态时的漏源电阻另一个是Qg,即栅极电荷,实际即栅极电容栅极电容细分起来可分成好几个部份,与器件的外特性输入与输出电容也有较复杂的关系除此之外有些瞬态参数也需要很好考虑,这些我们留到後面再谈 一.通态漏源电阻Rdson的降低为降低Rdson,先要分析一下Rdson是由哪些部分组成图二列出了芯片中的各部分的电阻这些电阻主要包括 RCH沟道电阻,即栅极下沟道的电阻 RJ JFET电阻,即把各原胞的P-基区P-Base所夹住的那部分看为JFETJFET是结型场效应晶体管JunctionFET的简称结型场效应管是以PN结上的电场来控制所夹沟道中的电流虽同称为场效应晶体管,但它和MOSFET是以表面电场来控制沟道中的电流情况不同,所以MOSFET有时也被称为表面场效应管 RD漂移层电阻,主要是外延层中的电阻一般做功率MOSFET都采用外延片所谓外延片即在原始的低阻衬底substrate硅片上向外延伸一层高阻层高阻层用来耐受电压,低阻衬底作为支撑又不增加很多电阻对MOSFET来说,载流子电子或空穴在这些区域是在外界电压下作漂移Drift运动,故而相关的电阻称为RD若要求MOSFEThttp://article.ednchina.com/word/
73287.aspx\oMOSFET的耐压高,就必须提高高阻层对N沟道MOSFET来说,称N-层的电阻率,但当外延层的电阻率提高时,RD也随之提高这也是很少出现一千伏以上的高压MOSFET的原因 1降低沟道电阻首先我们来看如何降低沟道电阻前面已经提到,当前功率http://article.ednchina.com/word/732__.aspx\o功率MOSFET发展的一个重要趋势就是把单个原胞的__愈做愈小,原胞的密度愈做愈高,其原因就是为了降低沟道电阻为什麽提高原胞的密度可降低沟道电阻呢从图一可以看出HEXFET的电流在栅极下横向流过沟道其电阻的大小和通过沟道时的截面有关而这个截面随器件内原胞周界的增长而增大当原胞密度增大时,在一定的__内,围绕著所有原胞的总周界长度也迅速扩大,从而使沟道电阻得以下降 IR公司1995年发展的第五代HEXFET,其原胞密度已比第三代大5倍因此通过同样电流时的硅片__有希望缩小到原来的2/5第五代的另一个特点是,其工艺大为简化,即从第三代的6块光刻板减为4块,这样器件的制造成本就可能降低当今世界上最流行的仍是IR的第三代和第五代,而第三代常用于较高电压的器件如200-600伏,而第五代常用于较低电压的器件如30-250伏高密度结构在较低电压器件中显示更优越作用的原因是因为低压器件的体电阻RD较小,因而降低沟道电阻更易于显出效果过去有多年工作经验的电子电力工__,常对当前生产厂热中于发展低压器件不感兴趣或不可理解这主要是电力电子技术的应用面已大大拓宽,一些低压应用已成为新技术发展中的关键最典型的是电脑中电源http://article.ednchina.com/word/
73288.aspx\o电源的需求正在研究的是1伏甚至
0.5伏的电源,同时必须迅速通过50或100安这样大的电流,这种要求对半导体器件是十分苛刻的就像要求一个非常低压力的水源,瞬间流出大量的水一样 为进一步增加原胞密度也可以采用挖槽工艺通常称为trench沟槽MOSFET图三a将沟槽结构作了一个简单图示沟槽结构的沟道是纵向的,所以其占有__比横向沟道为小从而可进一步增加原胞密度有趣的是,最早做功率稍大的垂直型纵向MOSFET时,就是从挖槽工艺开始的,当初称为VVMOS,但由于工艺不成熟,因而只有当平面型的VDMOS出现後,才有了新一代的功率半导体器件的突破在半导体器件的发展过程中,因为半导体工艺的迅速发展,或是一种新的应用要求,使一些过去认为不成熟的技术又重新有了发展,这种事例是相当普遍的当前一统天下的纵向结构功率MOSFET,也有可能吸纳横向结构而为低压器件注入新的发展方向 2降低JFET电阻 为降低JFET电阻,很早就采用了一种工艺,即增加所夹沟道中的掺杂浓度,以求减小JFET的沟道电阻 沟槽式结构也为降低JFET电阻带来好处从上述图三a中也可以看出,原结构中的JFET在沟槽型结构中已经消失这也就使其Rdson得以进一步下降然而沟槽式的缺点是其工艺成本要比原平面型的结构较高 3降低漂移电阻 上面的讨论已涉及到如何降低沟道电阻RCH和JFET电阻RJ现在剩下的是如何来减小芯片的体电阻RD上面已经提到,当要求MOSFET工作于较高电压时,必需提高硅片的电阻率在双极型晶体管中晶闸管也一样,有少数载流子注入基区来调节体内电阻,所以硅片电阻率的提高对内阻的增加影响较小但MOSFET则不属于双极型晶体管,它依赖多数载流子导电,所以完全是以外延层的电阻率来决定其Rd因而使MOSFET的Rdson与器件耐压有一个大概
2.4到
2.6次方的关系即要求器件的耐压提高时,其Rdson必然有一个十分迅速的上升这也是为什麽在600伏以上常采用IGBT的原因IGBT是绝缘栅双极型晶体管的简称,IGBT虽然结构与MOSFET相似,但却是一种双极型器件它也是采用少数载流子的注入来降低其体电阻的nbsp; 一个十分聪明的构思又为功率http://article.ednchina.com/word/732__.aspx\o功率MOSFEThttp://article.ednchina.com/word/
73287.aspx\oMOSFET提供了一条新出路如果N-沟道MOSFET中的P基区如图三b向体内伸出较长形成一个P柱则当漏源之间加上电压时,其电场分布就会发生根本的变化通常PN结加上电压时,电位线基本上是平行于PN结面的但这种P柱在一定的设计下可使电位线几乎和元件表面平行就像P柱区和N-区已被中和为一片高阻区一样于是就可以采用较低的电阻率去取得器件较高的耐压这样,Rdson就因较低的电阻率而大大下降,和耐压的关系也不再遵循前面所提到的
2.4到
2.6次方的关系了这样一种思路为MOSFET拓宽了往高压的发展,今後和IGBT在高压领域的竞争就大为有利了 通过上面的各种努力,IR公司MOSFET的Rdson正逐年下降,或者说,正在逐季下降应用工__如何抓住机会跟上器件的发展,及时把更好性能的器件用上去,就变得十分重要了 二.栅电荷Qg的降低 ;MOSFET常常用在频率较高的场合开关损耗在频率提高时愈来愈占主要位置降低栅电荷,可有效降低开关损耗 为了降低栅电荷,从减少电容的角度很容易理解在制造上应采取的措施从图四可以看到,为减少电容,增加绝缘层厚度在这儿是增加氧化层厚度当然是措施之一减低电容板一侧的所需电荷现在是降低沟道区的掺杂浓度也是一个相似的措施此外,就需要缩小电容板的__,这也就是要减少栅极__缩小原胞__增加原胞密度从单个原胞来看,似乎可以缩小多晶层的宽度,但从整体来讲,其总的栅极覆盖__实际上是增加的从这一点来看,增加原胞密度和减少电容有一定的矛盾 采用了上述的措施,IR产生了第
3.5代也称为低栅电荷MOSFET第
3.5代的米勒电容下降80%,栅电荷下降40%当然第
3.5代还有许多其它措施来降低Rdson降低了15%,这样所带来的好处不仅是开通速度快了,温升降低了,也带来了dv/dt能力的提高,栅漏电压的增高,同时也降低了驱动电路的费用所以对应用工__来说,将大家最为熟悉的第三代改换用第
3.5代的时机已经来到 为缓解原胞密度增高後栅__增大引起栅电荷过分增大的问题,一种折衷的结构也随之出现那就是将漏极的原胞结构改为条状漏极这时候可以有同样窄的栅极条密度很高而不至于增加太多栅极__,所以栅电荷得以减小 请原谅我暂时还不能把IR公司的某一代技术和上述的结构__得过分明确,因为公司也许不容许我这样做但我相信我已经把__器件主要参数的基本原理都说清楚了为了帮助大家记忆,可以粗略地把IR用于高压的器件归纳为第
3、
6、9代,其中当然包括
3.5代而用于低压的则为
5、
7、8代这样如果大家以後在IR的有关报告中听到这些,也就不至于迷惑了 三.动态性能的改进 熟悉电力电子技术的人,早已很了解除了要考虑器件的电压,电流、频率以外,还必须懂得在应用中如何保护器件,不使器件在瞬态变化中受损害这在当年应用晶闸管时是如此,现在同样也应有相应的考虑当然晶闸管是两个双极型晶体管的组合,又加上因大__带来的大电容,所以其dv/dt能力是较为脆弱的对di/dt来说,它还存在一个导通区的扩展问题,所以也带来相当严格的限制 功率MOSFET的情况有很大的的不同它的dv/dt及di/dt的能力常以每纳秒而不是每微秒的能力来估量但尽管如此,它也存在动态性能的限制这些我们可以从功率MOSFET的基本结构来予以理解 图五是功率MOSFET的结构和其相应的等效电路除了器件的几乎每一部分存在电容以外,还必须考虑MOSFET还并联一个二极管同时从某个角度看,它还存在一个寄生晶体管就像IGBT也寄生一个晶闸管一样这几个方面,是研究MOSFET动态特性很重要的因素 首先MOSFEThttp://article.ednchina.com/word/
73287.aspx\oMOSFET结构中所附带的本征二极管具有一定的雪崩能力通常用单次雪崩能力和重复雪崩能力来表达当反向di/dt很大时,二极管会承受一个速度非常快的脉冲尖刺,它有可能进入雪崩区,一旦超越其雪崩能力就有可能将器件打坏作为任何一种PN结二极管来说,仔细研究时其动态特性是相当复杂的它们和我们一般理解PN结正向时导通反向时阻断的简单概念很不相同当电流迅速下降时,二极管有一阶段失去反向阻断能力,即所谓反向恢复时间PN结要求迅速导通时,也会有一段时间并不显示很低的电阻在功率http://article.ednchina.com/word/732__.aspx\o功率MOSFET中一旦二极管有正向注入,所注入的少数载流子也会增加作为多子器件的MOSFET的复杂性 功率MOSFET的设计早已采取措施使其中的寄生晶体管尽量不起作用在不同代功率MOSFET中其措施各有不同,但总的原则是使漏极下的横向电阻Rb尽量小因为只有在漏极N区下的横向电阻流过足够电流为这个N区建立正偏的条件时,寄生的双极性晶闸管才开始发难然而在严峻的动态条件下,因dv/dt通过相应电容引起的横向电流有可能足够大此时这个寄生的双极性晶体管就会起动,有可能给MOSFET带来灾难所以考虑瞬态性能时对率MOSFET器件内部的各个电容它是dv/dt的通道都必须予以注意 瞬态情况是和线路情况密切相关的这方面对应用有研究的专家会给你最好的指导如果器件有了深入理解,将大大有利于理解和分析相应的问题 值得注意的是,为了追求更低Rdson的MOSFET,同时又要求有更快速的性能,一种完全崭新结构的MOSFET还会出现请容许我今後不断补充和更新这方面的有关知识,我想今後应注明“浅说”是属于哪年的版本,因为新的革新实在是发展得太快了二极管是最简单的一种旁热式电子管,如图1所示,K表示阴极,A表示阳极,G表示电子管灯丝通电后,当阳极A加正电源E时,二极管导通,有电流,当阳极A加负电源E时,二极管截止,没有电流,所以二极管具有单向导电性图
1、二极管单向导电
一、整流电路图2(a)是最简单的半波整流电路,其中B是电源变压器,Rfz是负载电阻,代表使用直流电源的用电设备,当交流电压e2正半波时,二极管导通,形成阳极电流ia,如图2(a)所示当交流电压e2负半波时,二极管载止,电路中没有电流通过,这样,由于二极管的单向导电作用,使电流只能向一个方向流动,其波形如图2(C)所示,阳极电流ia流过负载电阻Rfz产生电压降Ufz,如图2(d)所示图
2、半波整流电路及波形半波整流电路只利用了输入交流电压的半个周期,所以效率很低,而且负载上得到的电压波动很大,全波整流电路的效率和直流输出电压都比半波整流高一倍,其电路如图3(a)所示,对于交流电源的两个半波,电子管G1和G2轮流导通,以相同的方向供给负载电流ifz(其波形如图3(e)所示)图3(g)是用双二极整流管6Z4组成的全波整流电路为了得到平滑的直流电压,需要进行滤波最简单的滤波电路是在负载上并联一个电容C作滤波器,如图4所示图
3、全波整流电路及波形图
4、并联电容滤波电路及输出电压波形如果在滤波器电路中再加入电感或电感和电容,如图5就可使负载两端的电压的平滑性得到进一步的改善图
5、几种滤波电路图
6、整流滤波电路实例图6是QP379-B型传输测试器电源供给电路的实例,电子管G5和电源变压器B2组成全波整流电路,经过阻容滤波器C
12、R37和C13,再接到稳压管G6(WY1)和R38组成的稳压电路
二、稳压管和稳压电路稳压管的阴极是一个镍质的空心圆筒,内表面涂有氧化物,阳极是位于阴极__的一根金属杆触发极是一截镍片,一端附在阴极表面,另一端指向阳极管内充入氖、氦和氩等到惰性气体从稳压管的构造可以看出它是没有灯丝的,因此管内没有电子发射,但由于环境空间存在着宇宙线、紫外线以及各种放射性物质的射线,使管内少量的气体游离而保持一定数量的电子和正离子,当在隐压管两端加上直流电压时,这些少量的电子及正离子分别向阳极阴极运动,产生微量的电流,如果外加电压达到适当的数值时,电子获得足够的动能,碰撞气体分子迅速电离,与此同时,正离子也高速轰击阴极,使阴极表面发射出更多的电子,这种反应迅速连锁地进行,直至管内出现有红色的辉光为止,这种现象称为辉光放电稳压管达到辉光放电后,就具有稳压作用,图6和和图8为接上稳压管的电路,表一给出常用稳压管型号和参数图
8、稳压管稳压电路表
一、稳压管型号参数型号稳定电压(V)起动电压(V)最小工作电流(__)最大工作电流(__)WY1WY2WY2PWT__WY4PCL5B苏VR75美VR90美VR105美VR150美150105751051501507590105150≤180≤133≤105≤127≤180≤180100115133163555555555540304040301030303040
三、检波器和二极管检波电路检波器的作用,主要是把高频调幅波还原为我们所需要的音频__收音机常用的检波器有二极管检波,阳极检波,栅极检波,阴极检波等二极管和双二极管的检波电路,如图9和图10所示图
9、二极管栓检波电路图10双二极管检波电路当高频调幅__经过电子管G1检波之后,就有脉冲电压输出这个电压,包含有高频成分、音频成分和直流成分高频成分通过电容器C1滤掉,而音频和直流成分降落在电阻R和电位器W上,其中直流成分被隔离直流电容器C2隔掉,而音频成分则通过C2送到电子管G2的栅极进行放大调节电位器W即可调节音频电压的大小而改变音量
四、二极管的特性曲线二极管的特性曲线就是阳极电流随阳极电压而变化的曲线,又叫伏安特性曲线如图11所示图
11、二极管特性曲线由特性曲线a可看出,随着阳极电压的增加,阳极电流也增加但当阳极电压足够大,阴极发射的电子已全部被吸引到了阳极,阳极电流就不会继续增加而变为平坦但通常二极管在出现这种平坦状态之前,阴极已被烧坏了,所以二极管只能工作在二极管特性曲线的长升部分,图11(b)通常,二极特性曲线可用下式描述式中G----常数,由二极管的构造决定;------Ua---阳极电压;------ia---阳极电流这个公式常称为二极管的3/2次方定律
五、二极管的参数和极限值为了对不同的二极管进行比较和选用,除了特性曲线之外,还利用一些参数来表示二极管的性质
1.内阻二极管的内阻Ri一般是指在额定灯丝电压下,直流阳极电压Ua对直流阳极电流Ia的比值Ri=Ua/Ia由于二极管特性曲线的非线性,各工作点的内阻是不相同的手册中给出的二极管内阻是在特性曲线的运用范围内各工作点内阻的平均值
2.阳极耗散功率二极管在工作时,电子撞击阳极而消耗的能量,使阳极温度升高,阳极必须把这些热量散发出去每种管子阳极能散发掉的能量,称为阳极耗散功率阳极耗散匠功率等于阳极电压Ua与阳极电流Ia的乘积Pa=UaIa
3.最大阳极反峰电压二极管的反向电压(阴极为正,阳极为负)的最大允许值就是二极管的最大阳极反峰电压当反峰电压超过阳极和阴极之间的绝缘强度时,就会使二极管击穿面损坏,所以在使二极管时,应注意不得超过手册上规定的最大反峰电压值
4.最大整流电流二极管允许连续不断地通过的最大平均阳极电流值,称为二极管的最大整流电流,当超过这个电流时,阳极温度将迅速升高而损坏管子
5.最大阳极峰值电流二极管在导电的半个周期内,当外加电压达到峰值时,阳极电流也达到最大值,所谓最大阳极峰值电流,就是指二极管允许的最大瞬时电流值在选用整流管时,主要从负载所需的直流电压和直流电流来考虑,整流管的最大整流电流应比负载电流大,而最大阳极反峰电压,不应低于为满足输出直流电压所需要的交流电压峰值的二倍
6.寿命当电子管发射电流降低到额定数值的80%时,所用的上时数称为电子管的寿命一般电子管的寿命约为500-5000小时,长寿命管(管名后加注S)则在5000小时以上除了上述电气性能的定额外,还有使用环境方面的定额,如外壳温度,最低气压,耐受最大的加速度等。