淺談汽車控制模塊中的二極管、三極管及場效應(yīng)管

廣東省東莞市商業(yè)學(xué)校 許 星

2 0 21年7月河南省多地出現(xiàn)持續(xù)性強降水天氣，導(dǎo)致大量車輛被水浸泡，這些水淹車的控制模塊成為主要維修對象。本文淺談汽車控制模塊中的二極管、三極管及場效應(yīng)管的類型及相關(guān)測量，為汽車控制模塊的維修提供參考。

1 二極管

二極管在電路中的作用是單向?qū)ǎ娏鲝亩O管正極流向負(fù)極，正向?qū)ā⒎聪蚪刂?。汽車控制模塊中的二極管如圖1所示。

圖1 汽車控制模塊中的二極管

1.1 汽車控制模塊中常見的二極管

（1）反向隔離二極管。電流從反向隔離二極管正極流入負(fù)極流出經(jīng)過負(fù)載構(gòu)成回路，電流是有去無回，只進(jìn)不出。如在帶有缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的發(fā)動機控制模塊中，升壓電路會把12 V電壓升高到65 V左右驅(qū)動噴油器工作，如果沒有反向隔離二極管，65 V電壓可能導(dǎo)致相關(guān)電子元件的損壞。

（2）瞬態(tài)抑制二極管。這種二極管是反向并聯(lián)在電源正負(fù)極之間，如果電源正負(fù)極不接反，該二極管不工作。當(dāng)電源正負(fù)極接反，該二極管導(dǎo)通，串聯(lián)在電源正極上的熔絲就會熔斷，保護(hù)汽車控制模塊中的其他電子元件，此外該二極管還具有過壓保護(hù)的作用。

（3）續(xù)流二極管。續(xù)流二極管一般并聯(lián)在線圈的兩端，續(xù)流二極管在繼電器中的應(yīng)用如圖2所示。線圈通過電流時，會在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)電流消失時，其感應(yīng)電動勢會對電路中的電子元件產(chǎn)生反向電壓，當(dāng)反向電壓高于電子元件的反向擊穿電壓時，會導(dǎo)致三極管、場效應(yīng)管等電子元件損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端，當(dāng)流過線圈的電流消失時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過續(xù)流二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉，從而保護(hù)電路中的其他電子元件。

圖2 續(xù)流二極管在繼電器中的應(yīng)用

（4）發(fā)光二極管。發(fā)光二極管可以發(fā)出不同顏色的光，一般應(yīng)用在汽車儀表或一些按鍵上，其工作電流一般為20 mA～60 mA，有的工作電流可以超過100 mA。紅色發(fā)光二極管的電壓降為1.6 V～2.2 V、黃色發(fā)光二極管的電壓降為1.8 V～2.0 V。汽車上的電源為12 V或24 V，如果該電壓直接加在發(fā)光二極管的兩端，將造成發(fā)光二極管損壞，因此一般通過串聯(lián)分壓的方式降低發(fā)光二極管的電流，汽車儀表中的發(fā)光二極管如圖3所示。

圖3 汽車儀表中的發(fā)光二極管

1.2 二極管的測量

根據(jù)二極管正向?qū)?、反向截止的特點，利用萬用表的二極管擋位進(jìn)行測量，萬用表的紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，正向?qū)妷涸?.3 V～0.7 V，反向截止時顯示的數(shù)值應(yīng)該是無窮大，二極管的測量如圖4所示。

圖4 二極管的測量

2 三極管

2.1 三極管的類型

三極管按照類型可分為NPN型和PNP型，它有3個極分別是基極、發(fā)射級和集電極，三極管的類型如圖5所示。

圖5 三極管類型

汽車控制模塊中的三極管一般作為開關(guān)使用，主要應(yīng)用在汽車儀表控制模塊和車身控制模塊中。汽車儀表控制模塊中的三極管如圖6所示。

圖6 汽車儀表控制模塊中的三極管

2.2 三極管的測量

通過對三極管的測量，可以確定三極管是PNP型三極管還是NPN型三極管，并且還可區(qū)分基極、發(fā)射極和集電極。三極管的測量方法：把萬用表置于二極管擋位，先假設(shè)三極管中的一極是基極，把紅表筆放在假設(shè)的基極上，用黑表筆分別去測量其余2個極，如果2次的測量結(jié)果均在0.5 V～0.7 V，說明這個三極管是NPN型三極管，假設(shè)的那個極是基極，2次測量中數(shù)值大的極是發(fā)射極，剩下的極是集電極。如果測量2次后，沒有出現(xiàn)0.5 V～0.7 V的電壓，可以移動紅表筆的位置到另外2個極上，再分別測量4次，通過6次測量就可確定三極管的類型和極性。如果測量6次還是沒有出現(xiàn)0.5 V～0.7 V的電壓，說明這個三極管不是NPN型三極管，而是PNP型三極管。對于PNP型三極管，測量方法和測量NPN型三極管一樣，只不過是黑表筆代替剛才的紅表筆放在基級上，還是按照上述方法進(jìn)行測量。三極管的測量如圖7所示。

圖7 三極管的測量

3 場效應(yīng)管

場效應(yīng)管在汽車控制模塊中通常用于點火線圈、氧傳感器加熱和其他執(zhí)行器的控制，汽車控制模塊中的場效應(yīng)管如圖8所示（圖中黑色電子元件為場效應(yīng)管）。

圖8 汽車控制模塊中的場效應(yīng)管

雖然汽車控制模塊中的三極管和場效應(yīng)管都是作為開關(guān)使用，但是兩者主要有以下區(qū)別：三極管是電流控制型電子元件，而場效應(yīng)管是電壓控制型電子元件；場效應(yīng)管輸入電阻遠(yuǎn)大于三極管輸入電阻；場效應(yīng)管是單極型器件，而三極管是雙極性器件；場效應(yīng)管受溫度的影響小。

3.1 場效應(yīng)管的分類及應(yīng)用

（1）場效應(yīng)管的分類。場效應(yīng)管的分類如圖9所示。

圖9 場效應(yīng)管的分類

（2）場效應(yīng)管的應(yīng)用。發(fā)動機點火驅(qū)動電路中使用的是絕緣柵型N溝道增強型場效應(yīng)管，當(dāng)場效應(yīng)管導(dǎo)通時，初級繞組導(dǎo)通；當(dāng)場效應(yīng)管斷開時，初級繞組斷開，次級繞組產(chǎn)生高電壓后擊穿火花塞。在氧傳感器加熱電路中，場效應(yīng)管的閉合由CPU控制，閉合時，氧傳感器加熱線圈形成回路而加熱氧傳感器，使氧傳感器迅速升溫到300 ℃以上。

3.2 場效應(yīng)管的測量

測量點火驅(qū)動電路中的場效應(yīng)管時，可以采用VI曲線測試儀測量，紅表筆接場效應(yīng)管的漏極，黑表筆接場效應(yīng)管的源極，VI曲線測試儀呈現(xiàn)一條二極管特性曲線（為了防止場效應(yīng)管損壞，一般在場效應(yīng)管的漏極和源極上并聯(lián)續(xù)流二極管），如圖10（a）所示；當(dāng)供給柵極5 V電壓時，VI曲線測試儀呈現(xiàn)導(dǎo)通時的特性曲線（一條垂直豎線），說明場效應(yīng)管正常，如圖10（b）所示。

圖10 場效應(yīng)管的測量