电子技术从入门到精通

电子元件的焊接一般使用松香作为助焊剂，焊锡膏适合焊接比较大的部件。

元件引脚的挂锡以及导线接线端的挂锡使用焊锡膏更加简便一些，效果比较好速度快，但是挂锡后要清理一下残余的焊锡膏，焊锡膏腐蚀性比较强长时间可腐蚀线路板等。

大多数书籍介绍以及工厂生产时一般规则是电子元件的焊接不使用焊锡膏，初学者为了练习或提高焊接的速度与质量可少量使用，使用后一定要清洗好。

元件引脚的处理方法，可使用橡皮、小刀或镊子处理引脚表面。

图示如下：橡皮处理可光滑美观，站长与大多数计算机爱好者使用过橡皮修理计算机内部的金手指。

刀刮比较简单，要小心使用工具。

站长习惯的方式，使用镊子进行表面处理，速度快效率高。

元件引脚的挂锡可提高焊接质量，减少虚焊的可能。

但是温度不能过高，手法要快，并且距离元件引脚根部5mm以外，或为了避免元件损伤可使用镊子夹住引脚的根部区域，起到快速导热降温的作用，这招在焊接三极管等元件时尤为重要。

元件引脚及导线焊在线路板上后过长部分要剪掉。

工业生产为了降低成本，缩小体积，提高成品工作的可靠性，一般采用贴片式元件利用波峰焊机等进行焊接。

焊点的问题
不合格的焊点通常会因为烙铁的温度不合适造成焊料向豆腐渣一样，或烙铁通电时间过长氧化不挂锡，或焊接面没有处理干净，这几种是最常见的现象，也是初学者要注意的。

焊
料的质量问题也是影响焊接质量的原因。

元件引脚与焊盘中间孔直径差超过0.2mm也会容易造成虚焊影响焊接质量。

焊接质量的提高是需要不断实践才能达到的，眼高手低是做不好的。

下图是各种不合格的焊点
焊料首选是内有松香粉的焊锡丝，0.5~0.8mm粗细的比较合适进行电子元件的焊接，焊接的点比较小美观，也是小功率电烙铁应该选择的焊料。

选择不当可能会因为温度的原因影响焊料的熔化与焊接。

山东胶州产的抗氧化焊锡丝物美价廉。

电烙铁的选择与使用
烙铁分内热、外热和恒温三类。

一般使用内热式的选择20~40瓦。

恒温烙铁具有其独特的优势是使用者首选，一般使用或只作为工具偶尔使用焊接电子元件一般选择内热式电烙铁，外热的一般功率比较大是焊接比较大的部件使用。

20W~40W外热或内热式，使用者根据自己的习惯使用，一般情况下内热式的加热比较快，体积小重量轻适合青少年使用。

反握式适合使用比较大的电烙铁焊接热容量比较大（面积比较大）的部件，不容易疲劳。

正握适合弯头的电烙铁或直头电烙铁在机架上焊接导线用。

笔握式适合小工具电烙铁或小部件焊接，长时间工作容易疲劳。

电烙铁焊接部件的五步法：
准备——加热焊件——熔化焊件——移开焊锡——移开烙铁（图示如下图）
一般情况下焊接电子元件因焊盘与原件的接触面积小，2-3步合并，4-5步合并。

焊接的速度控制在3秒之内为宜，最长焊接时间不超过5秒。

焊接前要处理好焊接原件的表面并做好挂锡处理，焊接时烙铁头挂锡量以够一个焊点使用为宜，过多会影响焊点质量甚至形成多点连接。

烙铁头挂锡量及焊点状况如下图
晶闸管
晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。

它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。

晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管的种类
晶闸管有多种分类方法。

（一）按关断、导通及控制方式分类
晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。

（二）按引脚和极性分类
晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

（三）按封装形式分类
晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。

其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

（四）按电流容量分类
晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。

通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。

（五）按关断速度分类
晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。

晶闸管的工作原理
晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。

晶闸管的工作条件：
1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。

2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。

4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

从晶闸管的内部分析工作过程：
晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图1，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。

图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。

因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门机电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0, 晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。

当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0
晶闸关处于正向阻断状态。

当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经N PN管的发射结。

这样强烈的正反馈过程迅速进行。

从图3，当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.
这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。

晶闸管已处于正向导通状态。

式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。

晶闸管在导通后，门极已失去作用。

在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）≈0时，晶闸管恢复阻断状态。

可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶闸管。

其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。

前已述及，普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。

欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强近关断。

这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。

可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。

GTO的容量及使用寿命均超过巨型晶体管（GTR），只是工作频纺比GTR低。

目前，GTO已达到3000A、4500V的容量。

大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显示出强大的生命力。

可关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件，其结构及等效电路和普通晶闸管相同，因此图1仅绘出GTO典型产品的外形及符号。

大功率GTO大都制成模块形式。

尽管GTO与SCR的触发导通原理相同，但二者的关断原理及关断方式截然不同。

这是由于普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态，而GTO在导通后只能达到临界饱和，所以GTO门极上加负向触发信号即可关断。

GTO的一个重要参数就是关断增益，βoff，它等于阳极最大可关断电流IATM与门极最大负向电流IGM之比，有公式
βoff =IATM/IGM
βoff一般为几倍至几十倍。

βoff值愈大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。

很显然，βoff与昌盛的hFE参数颇有相似之处。

下面分别介绍利用万用表判定GTO电极、检查GTO的触发能力和关断能力、估测关断增益βoff的方法。

1．判定GTO的电极
将万用表拨至R×1档，测量任意两脚间的电阻，仅当黑表笔接G极，红表笔接K极时，电阻呈低阻值，对其它情况电阻值均为无穷大。

由此可迅速判定G、K极，剩下的就是A 极。

2．检查触发能力
如图2(a)所示，首先将表Ⅰ的黑表笔接A极，红表笔接K极，电阻为无穷大；然后用黑表笔尖也同时接触G极，加上正向触发信号，表针向右偏转到低阻值即表明GTO已经导通；最后脱开G极，只要GTO维持通态，就说明被测管具有触发能力。

3．检查关断能力
现采用双表法检查GTO的关断能力，如图2(b)所示，表Ⅰ的档位及接法保持不变。

将表Ⅱ拨于R×10档，红表笔接G极，黑表笔接K极，施以负向触发信号，如果表Ⅰ的指针向左摆到无穷大位置，证明GTO具有关断能力。

4．估测关断增益βoff
进行到第3步时，先不接入表Ⅱ，记下在GTO导通时表Ⅰ的正向偏转格数n1；再接上表Ⅱ强迫GTO关断，记下表Ⅱ的正向偏转格数n2。

最后根据读取电流法按下式估算关断增益：
βoff=IATM/IGM≈IAT/IG＝K1n1/ K2n2
式中K1—表Ⅰ在R×1档的电流比例系数；
K2—表Ⅱ在R×10档的电流比例系数。

βoff≈10×n1/ n2
此式的优点是，不需要具体计算IAT、IG之值，只要读出二者所对应的表针正向偏转格数，即可迅速估测关断增益值。

注意事项：
（1）在检查大功率GTO器件时，建议在R×1档外边串联一节1.5V电池E′，以提高测试电压和测试电流，使GTO可靠地导通。

（2）要准确测量GTO的关断增益βoff，必须有专用测试设备。

但在业余条件下可用上述方法进行估测。

由于测试条件不同，测量结果仅供参考，或作为相对比较的依据。

逆导晶闸管RCT(Reverse-Conducting
Thyristir)亦称反向导通晶闸管。

其特点是在晶闸管的阳极与阴极之间反向并联一只二极管，使阳极与阴极的发射结均呈短路状态。

由于这种特殊电路结构，使之具有耐高压、耐高温、关断时间短、通态电压低等优良性能。

例如，逆导晶闸管的关断时间仅几微秒，工作频率达几十千赫，优于快速晶闸管（FSCR）。

该器件适用于开关电源、UPS不间断电源中，一只RCT即可代替晶闸管和续流二极管各一只，不仅使用方便，而且能简化电路设计。

逆导晶闸管的符号、等效电路如图1(a)、(b)所示。

其伏安特性见图2。

由图显见，逆导晶闸管的伏安特性具有不对称性，正向特性与普通晶闸管SCR相同，而反向特性与硅整流管的正向特性相同（仅坐标位置不同）。

逆导晶闸管的典型产品有美国无线电公司（RCA）生产的S3900MF，其外形见图1(c)。

它采用TO-220封装，三个引出端分别是门极G、阳极A、阴极K。

S3900MF的主要参数如下：
断态重复峰值电压VDRM：＞750V
通态平均电流IT（AV）：5A
最大通态电压VT：3V（IT=30A）
最大反向导通电压VTR：＜0.8V
最大门极触发电压VGT:4V
最大门极触发电流IGT:40mA
关断时间toff:2.4μs
通态电压临界上升率du/dt:120V/μs
通态浪涌电流ITSM:80A
利用万用表和兆欧表可以检查逆导晶闸管的好坏。

测试内容主要分三项：
1．检查逆导性
选择万用表R×1档，黑表笔接K极，红表笔接A极（参见图3(a)），电阻值应为5～1 0Ω。

若阻值为零，证明内部二极管短路；电阻为无穷大，说明二极管开路。

2．测量正向直流转折电压V（BO）
按照（b）图接好电路，再按额定转速摇兆欧表，使RCT正向击穿，由直流电压表上读出V（BO）值。

3．检查触发能力
实例：使用500型万用表和ZC25-3型兆欧表测量一只S3900MF型逆导晶闸管。

依次选择R×1k、R×100、R×10和R×1档测量A-K极间反向电阻，同时用读取电压法求出出内部二极管的反向导通电压VTR（实际是二极管正向电压VF）。

再用兆欧表和万用表500V DC档测得V（BO）值。

全部数据整理成表1。

由此证明被测RCT质量良好。

注意事项：
（1）S3900MF的VTR＜0.8V，宜选R×1档测量。

（2）若再用读取电流法求出ITR值，还可以绘制反向伏安特性。

①一般小功率晶闸管不需加散热片，但应远离发热元件，如大功率电阻、大功率三极管以及电源变压器等。

对于大功率晶闸管，必须按手册申的要求加装散热装置及冷却条件，以保证管子工作时的温度不超过结温。

②晶闸管在使用中发生超越和短路现象时，会引发过电流将管子烧毁。

对于过电流，一般可在交流电源中加装快速保险丝加以保护。

快速保险丝的熔断时间极短，一般保险丝的额定电流用晶闸管额定平均电流的1.5倍来选择。

③交流电源在接通与断开时，有可能在晶闸管的导通或阻断对出现过压现象，将管子击穿。

对于过电压，可采用并联RC吸收电路的方法。

因为电容两端的电压不能突变，所以只要在晶闸管的阴极及阳极间并取RC电路，就可以削弱电源瞬间出现的过电压，起到保护晶闸管的作用。

当然也可以采用压敏电阻过压保护元件进行过压保护。

安全用电常识
（1）接线端或裸导线是否带电的鉴定任何情况下，均不能用手来鉴定接线端或裸导线是否带电。

如需了解线路是否有电，应使用完好的验电笔或电工仪表。

（2）如何更换保险丝在更换保险丝时，应先切断电源，切勿带电操作如果确需带电作业，则需采取安全措施，例如：站在橡胶板上或穿好绝缘鞋，戴好绝缘手套，而且操作时要有专人在场监护。

（3）带电接头的处理拆开的或断裂的暴露在外部的带电接头，必须及时用绝缘胶布包好，并悬挂到人身不会碰到的高度，以防人体触及。

（4）使用36伏以上照明灯要注意不得把36伏以上的照明灯，作为安全行灯来使用。

（5）数人作业时须知遇有数人进行电气作业时，应于接通电源前告知全体人员。

（6）确保使用家用电气设备的人身安全如电风扇的底盘、风罩、电视机的天线、电冰箱的门拉手、洗衣机外壳等，都是随时可能与人体接触的，而且这些家用电器都是使用单相交流电，为了消除不安全因素，应使用三孔形带接地线的插座、插头。

或者对它们的外壳采取安全措施，即通常说的接地与接零保护，以保护人体安全。

触电急救
触电事故在极短暂的时间内，就会酿成严重的后果，所以发生触电事故，必须施行抢救。

据有关资料记载，触电后1分钟内开始抢救的，90％有救活的可能；触电后6分钟才救治的，仅有10％的生机；如果在触电后12分钟才救治的，则救活率就很少了。

所以对触电者及时抢救非常重要。

救治的方法如下。

（1）脱离电源
如果附近有配电箱、闸刀等，应该立即断开电源。

如果身边有带绝缘柄的工具（如钢丝钳等），可将电线截断。

或带上绝缘手套或用干燥的木棍或竹竿，将触电者身上的电线挑开。

千万注意，不可直接用手去拉触电者，也不可用金属或潮湿的东西去挑电线。

否则，非但没有使触电者摆脱电源，反而使救护者自己也变成触电者。

如果触电者是在高空作业时触电，断电时要防止触电者摔伤。

（2）现场救治
当触电者脱离电源以后，如果神志清醒，呼吸正常，皮肤也未灼伤，只要让他到空气清新的地方休息，令其平躺，不要行走，防止突然惊厥狂奔，体力衰竭而死亡。

如果触电者神志不清，呼吸困难或停止，必须立即把他移到附近空气清新的地方，及时进行人工呼吸，并请医务人员前来抢救。

如果心脏停止跳动，则需立即进行胸外挤压法抢救，并在送往医院途中不间断抢救。

如果触电极严重，心跳呼吸全无，这就需要用人工呼吸法和胸外挤压法同时或交替抢救。

人工呼吸法：使触电者平躺仰卧，头后仰，使其舌根不堵住气流，捏住鼻子吹进一口气，然后松开鼻子，使之慢慢恢复呼吸，每分钟约12次。

此法效果很好。

胸外挤压法：救护者双手相叠，掌握放在比心窝稍高一点的地方（即两乳头之间略下一点），掌根向下压3～4厘米，每分钟压60次左右。

挤压后掌根迅速放松，让触电者胸廓自行复原，以利血液充满心脏，恢复心脏正常跳动。

对儿童可用一手轻轻挤压，但次数可快到每分钟100次左右。

注意：对触电者实施抢救，有时往往需要较长时间，所以必须耐心，不间断地抢救；急救中严禁用不科学的方法，如用木板压，摇抖身体，掐人中，用水泼，盲目打强心针等错误方法，因为这样只会使奄奄一息或处于假死状态的触电者，呼吸更加困难，体温更加下降，从而加速其死亡。

电流对人体的作用及影响
由于人体是导体，所以当人体接触带电部位而构成电流的回路时，就会有电流流过人体。

电流对人体会造成不同程度的损害，归结起来为两种伤害：一种是电伤；一种是电击。

电伤是指电流对人体外部造成的局部伤害，它是由于电流的热效应、化学效应、机械效应及电流
本身的作用，使熔化和蒸发的金属微粒侵入人体，皮肤局部受到灼伤、烙伤和皮肤金属化的损伤，严重的也能致人死命。

电击是指电流通过人体，使内部组织受到损伤，这种伤害会造成全身发热、发麻、肌肉抽搐、神经麻痹、会引起室颤、昏迷，以致呼吸窒息，心脏停止跳动而死亡。

（1）触电形式
为预防触电事故的发生，我们分析几种常见的触电形式和人体对电流的反应，从而明确电流对人体的严重危害。

触电形式有以下四种。

单相触电。

人体的一部分在接触一根带电相线（火线）的同时，另一部分又与大地（或零线）接触，电流从相线流经人体到地（或零线）形成回路，称为单相触电。

在触电事故中，发生单相触电的情况很多，如检修带电线路和设备时，不作好防护或接触漏电的电器设备外壳及绝缘损伤的导线都会造成单相触电。

两相触电。

两相触电是指人体的不同部位同时接触两根带电相线时的触电。

这时不管电网中心是否接地，人体都在电压作用下触电，因线电压高，危险性很大。

跨步电压触电。

电器设备发生对地短路或电力线断落接地时都会在导线周围地面形成一个强电场，其电位分布是电位从接地点向扩散，逐步降低，当有人跨入这个区域时，分开的两脚间有电位差，电流从一只脚流进，从另一只脚流出而造成触电，叫跨步电压触电。

悬浮电路上的触电。

市电通过有初、次级线圈互相绝缘的变压器后，从次级输出的电压零线不接地，相对于大地处于悬浮状态，若人站在地面上接触其中一根带电线，一般没有触电感觉。

但在大量的电子设备中，如收、扩音机等，它是以金属底板或印刷电路板作公共接"地"端，如果操作者身体的一部分接触底板（接"地"点），另一部分接触高电位端，就会造成触电。

所以在这种情况下，一般都要求单手操作。

（2）人体对电流的反应
人体对电流的反应是非常敏感的。

触电时电流对人体的伤害程度与下列因素有关。

人体电阻。

人体电阻不是常数，在不同情况下，电阻值差异很大，通常在10～100千欧之间。

人体电阻愈小，触电时通过的电流愈大，受伤愈严重。

人体各部分的电阻也是不同的，其中皮肤角质层的电阻最大，而脂肪、骨骼、神经较小，肌肉电阻最小。

一个人如果角质损坏时，
他的人体电阻可降至0.8～1千欧。

在这种情况下接触带电体，最容易带来生命危险。

人体电阻是变化的，皮肤愈薄、愈潮湿，电阻愈小；皮肤接触带电体面积愈大，靠得愈紧，电阻愈小。

若通过人体的电流愈大，电压愈高，使用时间愈长，电阻也愈小。

人体电阻还受身体健康状况和精神状态的影响。

如体质虚弱、情绪激动、醉酒等，容易出汗，使人体电阻急剧下降，所以在这几种情况下也不宜从事电气操作。

不同强度的电流对人体的伤害。

大量的实践告诉我们，人体上通过1毫安工频交流电或5毫安直流电时，就有麻、痛的感觉。

但10毫安左右自己尚能摆脱电源。

超过50毫安就很危险了。

若有工频100毫安的电流通过人体，则会造成呼吸窒息，心脏停止跳动，直至死亡。

不同电压的电流对人体的伤害。

人体接触的电压愈高，通过人体电流愈大，对人体伤害愈严重。

在触电的实际统计中，有70％以上是在220伏或380伏交流电压下触电死亡的。

以触电者人体电阻为1千欧计，在220伏电压下通过人体的电流有220毫安，能迅速将人致死。

人们通过大量实践发现，36伏以下电压，对人体没有严重威协，所以把36伏以下的电压规定为安全电压。

不同频率的电流对人体的伤害。

实验证明，直流电对血液有分解作用；高频电流不仅不危险，还可用于医疗。

即触电危险性随频率的增高而减少，40～60赫交流电最危险。

电流的作用时间与人体受伤的关系。

电流作用于人体的时间愈长，人体电阻愈小，则通过人体的电流愈大，对人体的伤害就愈严重。

如工频50毫安交流电，如果作用时间不长，还不至于死亡；若持续数10秒钟，必然引起心脏室颤，心脏停止跳动而致死。

电流通过的不同途径对人体的伤害。

电流通过头部使人昏迷；通过脊髓可能导致肢体瘫痪；若通过心脏、呼吸系统和中枢神经，可导致神经失常、心跳停止、血循环中断。

可见，电流通过心脏和呼吸系统，最容易导致触电死亡。

万用表及其使用
万用表是一种多用途电表，它的特点是量程多，用途广。

普通万用表可用来测量直流电压，直流电流，交流电压及电阻；高档万用表还可测量电感、电容和交流电流。

万用表的种。