【题目编号】MC1-1131
【题目】在下列器件中,能够用作指示灯的是:
【答案】A
[A]LED
[B]BJT
[C]TVS
[D]SCR
考点速览
这道题考的是器件功能的对应关系,属于器件识别与选用的基础题。指示灯是设备面板上最不起眼却最常用的部件,它要求器件本身能发光、能长期稳定工作、功耗低、驱动简单,这几条恰好都是发光二极管的特长。题目给出的三个干扰项都是常见的半导体器件,考的是能否把它们的用途一一说清,不被「都是二极管或三极管」这类共同点带偏。
指示灯该用什么器件
发光二极管(LED)正向通电后,电子与空穴在结区复合,多余能量以光子形式发出,直接完成「电到光」的转换。它没有灯丝,不靠加热发光,因此启动快、抗震、寿命以万小时计;工作电流小,常见指示用发光二极管的正向电流取几毫安到二十毫安,正向压降随材料不同约在一点八伏到三点四伏之间;外形有直插、贴片、多色、带限位等多种,装到面板上很方便。这些特性使它成为指示灯的首选。
驱动一个指示用发光二极管,只需要一只串联限流电阻。电阻值按
R = (U电源 − Vf) ÷ I
计算,其中 Vf 是正向压降,I 是期望的正向电流。举例说明:用五伏电源、正向压降二伏、电流取十毫安,则 R = (5 − 2) ÷ 0.01 = 300 欧,取标称三百欧或三百三十欧都可以;电阻上的功耗为 I²R = 0.01² × 300 = 0.03 瓦,选最小的八分之一瓦封装也够用。这个算式的量纲是伏除以安得欧姆,检查一遍就能确认没写错。
逐项辨析
选项 A 正确。发光二极管本身就是为发光而设计的器件,通电即亮、断电即灭,亮度由电流决定,用作电源指示、状态指示、发射指示都合适。
选项 B 错误。BJT 是双极型三极管的缩写,即 Bipolar Junction Transistor。它靠基极电流控制集电极电流,用途是放大与开关,本身不发光,装在面板上只会是一只黑色三极管,起不到指示作用。
选项 C 错误。TVS 是瞬态电压抑制二极管的缩写,即 Transient Voltage Suppressor。它工作在反向击穿状态,正常时几乎不导电,一旦线路出现浪涌过压就迅速导通,把能量泄放掉,从而保护后级电路。它的用途是保护,不是指示。
选项 D 错误。SCR 是可控硅整流器的缩写,即 Silicon Controlled Rectifier,也就是晶闸管。它是三端器件,用门极触发后维持导通,常用于调光、调压、电机控制等功率场合。它的特点是能控制大电流,与发光功能无关。
二极管家族的用途千差万别
第一处是「二极管」这个共同属性。发光二极管、瞬态电压抑制二极管、整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管同属二极管家族,都具有单向导电性,但用途差别极大:有的是发光,有的是整流,有的是保护,有的是稳压。判断时看用途而不是看家族。第二处是发光二极管与光电二极管的方向。发光二极管是电变光,加正向电压工作;光电二极管是光变电,通常在反向偏置下工作。名字只差一个字,工作方向相反,缩写与符号也很容易看错。第三处是三极管与晶闸管的分工。双极型三极管可以线性放大,也可以快速开关;晶闸管一旦触发就自保持,只能等到电流过零才关断,这种「能开不能随时关」的特性决定了它的应用场合是交流调压而不是线性放大。第四处是把发光二极管当照明光源:指示用发光二极管与照明用大功率发光二极管在封装、散热、驱动方式上差别很大,前者串电阻即可,后者需要恒流驱动与散热设计。
应试要点
一句话判据:要发光,找发光二极管。记住三组缩写与用途:BJT 是双极型三极管,管放大与开关;TVS 是瞬态电压抑制二极管,管过压保护;SCR 是可控硅整流器,管功率控制。指示灯的限流电阻按电源电压减正向压降再除以期望电流来算,五伏电源配二伏压降、十毫安电流对应三百欧,是最常用的数量级。