【项目技能考核评价标准】

项目五　半导体二极管的识别与检测

任务一　认识半导体二极管

任务描述

在电子电器设备工作中，有时需要将交流电转换成直流电，能完成这一任务的电子元件就是半导体二极管，它是电子产品中主要的半导体元器件之一。只有通过对半导体二极管的识别，才能灵活地使用各种半导体二极管，发挥半导体二极管在电路中应有的功能。

任务分析

半导体二极管的种类繁多，外部特征各有不同。本任务就是通过观察不同半导体二极管，了解半导体二极管的作用、种类、参数及命名规则。

任务实施

半导体二极管简称“二极管”，它是由一个PN结组成的器件，具有单向导电的性能，即加正向电压时导通，加反向电压时截止。在电路中，它具有整流、检波、开关等作用。

活动一　认识半导体二极管型号命名及半导体二极管符号、种类、参数

记一记　半导体二极管型号命名

我国的半导体二极管型号命名由5个部分构成。其命名规则如下所示。

例如，2AP9A为普通N型锗材料二极管，耐压为25V；2CK5B为N型硅材料开关管，耐压为50V。

读一读

1．半导体二极管符号

半导体二极管有两个电极，接P型半导体的引线称为正极（阳极），接N型半导体的引线称为负极（阴极）。半导体二极管符号如图5-1所示。

图5-1　半导体二极管符号

2．半导体二极管种类

半导体二极管的种类可按照材料、结构等方式进行分类，详见表5-1。

表5-1　半导体二极管分类

3．半导体二极管参数

半导体二极管主要参数见表5-2。

表5-2　半导体二极管主要参数

活动二　常用半导体二极管介绍

读一读　在电子产品应用中有一些比较常用的半导体二极管，但其外形、特点都有所不一样。常用的半导体二极管见表5-3。

表5-3　常用二极管

技能训练

认一认

在工作台上认出不同型号的二极管，并将相关要求填入表5-4中。

表5-4　半导体二极管型号识读

练一练

将工位上的5只半导体二极管做好序号标记后再按要求填入表5-5中。

表5-5　半导体二极管识别

知识拓展

PN结

PN结（PNjunction）采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，按一定工艺将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结，PN结具有单向导电性。P是positive的缩写，N是negative的缩写，表明正荷子与负荷子起作用的特点。一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。

学习评价

表5-6　任务一学习评价

任务二　检测半导体二极管

任务描述

在电子产品中，当半导体二极管出现损坏（如烧毁、击穿、老化等）会导致电子产品无法正常工作。半导体二极管是否损坏通常可用万用表进行检测，同时利用万用表还可对二极管进行引脚极性判断。

任务分析

本任务是通过用万用表对半导体二极管的检测，学会在半导体二极管检测时正确选择万用表量程，了解检测半导体二极管的一些基本方法、步骤及注意事项。

任务实施

活动一　目测判别半导体二极管的极性

很多二极管都通过色环或者一些特殊标记能读出其正负极性，如图5-2所示。

图5-2　二极管极性判断

活动二　用万用表检测二极管

半导体二极管的检测可用指针式万用表，也可用数字万用表。下面以MF47型指针式万用表检测常用半导体二极管为例，实施半导体二极管检测步骤（见表5-7）。

表5-7　万用表检测半导体二极管

续表

技能训练

说一说

目测说出工位上10只二极管的极性。

做一做

用万用表检测判断二极管的极性，并将测试结果填入表5-8中。

表5-8　半导体二极管检测

知识拓展

二极管封装

1．封装

封装是指在电子技术中将硅片上的电路管脚用导线接引到外部接头处，以便与其他器件连接。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。封装是因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。

2．封装形式

封装形式是指安装半导体芯片用的外壳。

3．封装的作用

封装不改变二极管特性，只是为了生产出的元件能有统一的规格方便安装，同时也对内部元件起保护作用。

4．二极管的常用封装

二极管常用封装有玻璃封装、金属封装和塑料封装等。

二极管的封装形式常见的有：DO-15，DO-41，DO-27，SOD-323，SOD-523，SOD-723，SOT-23，SOT-323，SOT-523等。

学习评价

表5-9　任务二学习评价表

任务三　识别特殊半导体二极管

任务描述

在电子产品生产、检测维护中，有时为了完成某种特殊功能需要选择一些特殊性能的二极管。特殊二极管在电路中有很重要的作用，只有了解了此类半导体二极管的工作方法以及工作特性后，才能灵活地使用各种特殊半导体二极管。同时，根据其特性不同而应用于不同的领域，发挥其独特的作用，并在使用过程中了解检测其性能好坏的方法。

任务分析

本任务就是通过观察特殊半导体二极管，认识其符号，了解特殊半导体二极管的作用、种类，并通过使用指针式万用表对几种特殊二极管检测的实际操作，了解特殊二极管的检测方法。

任务实施

活动一　特殊二极管种类、符号、外形及特点

读一读　特殊二极管种类、符号、外形及特点见表5-10。

表5-10　特殊二极管的种类、符号及特点

续表

活动二　特殊二极管的检测方法

学一学　由于特殊二极管的结构、用途不一样，因此，其检测方法与普通二极管的检测方法也有所区别。特殊二极管的检测方法见表5-11。

表5-11　特殊二极管的检测方法

稳压二极管在实际应用中比较多，其主要参数见表5-12。

表5-12　稳压二极管的主要参数

技能训练

认一认

取5只不同的特殊二极管，编号后将其名称、特点填入表5-13。

表5-13　特殊二极管特点

练一练

将工位上5只特殊二极管编号，用万用表检测并按要求填入表5-14中。

表5-14　特殊二极管检测

知识拓展

利用发光二极管种植蔬菜

日本一家大型化学公司开发出一种利用发光二极管种植蔬菜的新技术。试验证实，用发光二极管种出的蔬菜比露天种出的蔬菜营养更丰富，口味更好。

据介绍，发光二极管的外壳以塑料制成，长约1cm，直径为0．6～0．7cm，外形如同中药胶囊，由于里面装有以半导体化合物为原料的发光体，故通电后即会像灯泡一样发光。

以往的“蔬菜工厂”是为阳光不足地区也能种菜设立的，一般用日光灯代替太阳。而发光二极管显然比日光灯甚至阳光更具优势，因为可发出红、蓝、绿、白等不同颜色的光，种植者只要对不同的色光做适当调整以便更高效地生产蔬菜。例如，红光可使作物光合作用更为活跃，蓝光可使萝卜等作物根部变大。利用对不同色光照射时间的调整，不仅可缩短作物的生长期，而且可使作物个头更大，从而大大提高了产量。此外，蔬菜中糖分和维生素的含量也会根据光线颜色的不同和照射时间的长短出现变化。例如，生菜只要多照红光，光合作用就会活跃起来，所含糖分随之增加，味道也会变得较甜，而大多数蔬菜照射较长时间红光，所含维生素都会增加。掌握了这一规律，种植者便不难对所种蔬菜的营养成分和口味作调整。

目前，发光二极管价格虽仍偏高，但耗电量很低，寿命也长（在5万h以上），故汽车刹车灯、红绿交通灯等也纷纷开始改用发光二极管。专家们预测，随着发光二极管制作成本的逐步降低，它必将在更多领域发挥积极作用。

学习评价

表5-15　任务三学习评价表

续表

任务四　认识与检测贴片二极管

任务描述

在现代电子产品中，贴片元器件的应用非常广泛。贴片二极管就是其中之一。它是现代电子产品中的主要元器件，与普通引脚二极管相比，其功能相同，但体积很小。只有通过对常见贴片二极管外形与极性标志的识别，才能灵活地使用各种贴片二极管，发挥贴片二极管在电路中的作用。

任务分析

贴片半导体二极管的种类较多，外部特征各有不同，在电路同样具有整流、检波、开关等作用。本任务就是通过观察贴片二极管，了解贴片半导体二极管外形与极性标志，学会用万用表对贴片二极管的检测方法。

任务实施

贴片半导体二极管又称晶体二极管（简称二极管），它与普通半导体二极管的工作原理一样，是一种具有单向传导电流的电子器件。它是由一个PN结组成的器件，具有单向导电的性能。因此，常用它作为整流或检波的器件。

活动一　认识各种贴片半导体二极管的外形

看一看　贴片元器件（SMD／SMC）是电子设备微型化、高集成化的产物，是一种无引线或短引线的新型微小型元器件。各种贴片二极管的外形如图5-3所示。

贴片半导体二极管极性标志如图5-4所示。

图5-3　各种形状的贴片半导体二极管

图5-4　半导体二极管极性标志

活动二　贴片二极管的检测

在工程技术中，贴片二极管与普通二极管的内部结构基本相同，均由一个PN结组成。因此，贴片二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相同（参见本项目任务二）。

技能训练

说一说

将工位上给定的10只贴片元器件编号，根据目测和用万用表检测判断是否为贴片半导体二极管。

练一练

将工位上的10只二极管编号后分别用万用表检测，并按要求填入表5-16中。

表5-16　贴片二极管检测

知识拓展

贴片元件焊接方法及检查

1．贴片元件焊接方法

①在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂，用烙铁处理一遍，以免焊盘镀锡不良或被氧化，造成不好焊，芯片则一般不需处理。

②用镊子小心地将QFP芯片放到PCB板上，注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐，要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到大于300℃，将烙铁头尖端沾上少量的焊锡，用工具向下按住已对准位置的芯片，在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。在焊完对角后，重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除，并重新在PCB板上对准位置。

③开始焊接所有的引脚时，应在烙铁尖上加上焊锡，将所有的引脚涂上焊锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚。在焊接时，要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。

④焊完所有的引脚后，用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡，以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊，检查完成后，从电路板上清除助焊剂，将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭，直到焊剂消失为止。

⑤贴片阻容元件则相对容易焊一些，可先在一个焊点上点上锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一头。如果管脚很细在步骤②时可先对芯片管脚加锡，然后用镊子夹好芯片，在桌边轻磕，墩除多余焊锡，在步骤③时电烙铁不用上锡，用烙铁直接焊接。

当完成一块电路板的焊接工作后，就要对电路板上的焊点质量进行检查。

2．合格的焊点标准

符合下面标准的焊点才是合格的焊接：

①焊点成内弧形（圆锥形）。

②焊点整体要圆满、光滑、无针孔、无松香渍。

③如果有引线、引脚，它们的露出引脚长度应为1～1．2mm。

④元件脚外形可见锡的流散性好。

⑤焊锡将整个上锡位置及元件脚包围。

不符合上面标准的焊点是不合格的焊接，需要进行二次修理补焊。

3．不合格的焊点标准

不合格的焊点主要表现在：

①虚焊。看似焊住其实没有焊住，主要原因是焊盘和引脚脏，助焊剂不足或加热时间间不够。

②短路。有些元件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路，也包括残余锡渣使脚与脚短路。

③偏位。由于器件在焊前定位不准，或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内。

④少锡。少锡是指锡点太薄，不能将元件铜皮充分覆盖，影响连接固定作用。

⑤多锡。元件脚完全被锡覆盖，即形成外弧形，使元件外形及焊盘位不能见到，不能确定元件及焊盘是否上锡良好。

⑥锡球、锡渣。PCB板表面附着多余的焊锡球、锡渣，会导致细小管脚短路。

学习评价

表5-17　任务四学习评价表

【项目技能考核评价标准】

半导体二极管的识别与检测技能考核评价标准表