1.7 二极管、三极管、场效应管、晶闸管
1.7.1 二极管
图1.37是常见各类插件封装及贴片封装的二极管，两个引脚以上的贴片有些是多个二极管的一体封装形式，并有做成类似排阻形式的二极管阵列。
图1.37 二极管
二极管的基本特性就是单向导电性。检修测量时通过两个方向的截止和导通情况来判断是否损坏。二极管的主要参数有反向电压、持续正向电流、正向导通电压、耗散功率和反向恢复时间（决定适用工作频率）。不同型号的二极管，维修替换时要全面考虑这些参数，用于替换的元件参数须与元件参数相同或高出原件。
二极管的正向压降使用数字万用表的二极管测试挡可以测出，一般在0.4～0.8V之间，肖特基二极管的导通电压可以低至0.2V，在需要低电压降的场合大量应用，维修时选择替换型号尤其要引起注意。
1.7.2 三极管
图1.38是各种三极管的实物图。三极管是电流控制型半导体器件，是透过基极的小电流来控制集电极相对大电流的元件。三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态。因为运算放大器的广泛使用，在工控电路板中使用三极管用作模拟放大的电路已不多见，三极管的最常见用法是使用它的饱和截止状态做开关信号驱动。
图1.38 三极管实物
三极管的参数如下。
（1）电流放大倍数β
三极管处于放大区时，集电极电流和基极电流的比值叫做放大倍数β值。一般小功率的三极管β值在30～100之间，大功率的管子的β值较低，在10～30之间。三极管的β值过小放大能力小；但是β值过大，稳定性差。手册上常用hFE表示β值。
（2）穿透电流ICEO
穿透电流是衡量一个管子好坏的重要指标，穿透电流大，三极管电流中非受控成分大，管子性能差。穿透电流受温度影响大，温度上升，穿透电流增大很快。
（3）极限参数
①最大集电极允许电流ICM ICM是指三极管的参数变化不允许超过允许值时的最大集电极电流。当电流超过ICM时，管子的性能显著下降，集电结温度上升，甚至烧坏管子。
②反向击穿电压U（BR）CEO 是指三极管基极开路时，允许加到C-E极间的最大电压。一般三极管为几十伏，高反压的管子的反向击穿电压大到上千伏。
③集电极最大允许功耗PCM 三极管工作时，消耗的功率PC=IC UCE，三极管的功耗增加会使集电结的温度上升，过高的温度会损害三极管。因此，IC UCE不能超过PCM。小功率的管子PCM为几十毫瓦，大功率的管子PCM可达几百瓦以上。
④特征频率fT 由于极间电容的影响，频率增加时管子的电流放大倍数下降，fT是三极管的β值下降到1时的频率。高频率三极管的特征频率可达1000MHz。
维修诀窍 三极管的在线测量
从工控维修效率的角度，须掌握不从电路板上拆下三极管就可判断好坏的技术。三极管有两个PN结，即集电结和发射结，测试时与二极管相同，指针万用表使用欧姆挡，数字万用表使用二极管挡测正反向通断，据此可以判断三极管PN结是否开路或短路，三极管是PNP型还是NPN型，定位三极管的基极。然后可以从三极管的发射结即基极和发射极之间注入电流，注入电流的方法可以使用指针万用表的欧姆挡的×1Ω挡。对NPN型三极管，黑表笔接基极，红表笔接发射极，电流从基极流入，发射极流出，同时使用数字表二极管挡红表笔接集电极，黑表笔接发射极，监测集电极到发射极的受控导通情况，如果能够正常控制导通，说明三极管是好的。
如果三极管方便易拆焊，拆下后也可以使用晶体管测试仪来测量三极管，晶体管测试仪的使用请参看工具使用章节。
1.7.3 场效应管
场效应管的外观封装和三极管相同。场效应管属于电压控制型半导体器件，即通过控制栅极和源极电压大小来控制漏极和源极的导通情况，场效应管的栅极输入阻抗非常高。根据结构的不同，场效应管又分为P沟道和N沟道两种类型。
维修时，需要关注的几个场效应管的主要参数如下。
VDSS（漏-源电压）：场效应管工作时，漏极-源极之间的电压应低于此电压；
VGS（栅极-源极电压）：在栅极和源极所加控制电压的极限；
ID（漏极持续电流）：场效应管导通时，漏极能持续通过的最大电流；
RDS（ON）（漏-源通态电阻）：当漏极和源极导通后，它们之间的电阻值；
VGS（TO）栅-源阈值电压：即要使场效应管导通，加在栅极和源极之间的最小电压。
维修诀窍 场效应管的测量
场效应管的栅极、源极、漏极相当于三极管的基极、发射极、集电极，测量是否有受控导通能力，可以在栅极和源极之间加上电压（根据其性能不同，一般可在4～10V之间），同时测试源极和漏极的导通能力。因为场效应管的栅极输入阻抗非常高，在栅-源之间加上电压后，栅极和源极之间的结电容得以充电，如果此时断开电路，没有放电回路，栅-源之间的电压会一直保持，漏极和源极就会一直导通。以数字万用表为例，测试时可把万用表置于二极管测试挡位，用红表笔和黑表笔在栅极和源极之间接触一下（对N沟道场效应管，红表笔接栅极，红表笔接源极，P沟道场效应管，则红表笔接源极，黑表笔接栅极），然后再测漏-源极之间的导通情况，可以二极管挡测，也可以电阻挡测，注意对N型场效应管，红表笔接漏极，红表笔接源极。P沟道型，则是红表笔接源极，黑表笔接漏极。
1.7.4 晶闸管
晶闸管也称可控硅，也是电流型控制半导体器件，如图1.39（a）所示，控制极和阴极之间的电阻比较小，通过施加控制极G和阴极K之间的电流来控制阳极A和阴极K之间的导通。晶闸管的特点是“一触即发”，就是在G和K之间加上电流后，A和K导通，即使去除G和K之间的电流，阳极和阴极也会维持导通。如果要关断A和K，就要断开加在A上的电压或减小A、K之间的回路电流至足够小才行。其原理就像图1.39（b）所示的晶闸管等效电路。
图1.39 晶闸管及其等效电路
双向晶闸管可被认为是一对反并联连接的普通晶闸管的集成，工作原理与普通单向晶闸管相同。图1.40为双向晶闸管的基本结构及其等效电路，它有两个主电极T1和T2，一个控制极G，控制极使器件在主电极的正反两个方向均可触发导通。
图1.40 双向晶闸管的基本结构及其等效电路