教育工作者的任务充满挑战。例如,在入门实验课中应该使用哪些元件?一方面,我们希望学生使用最新流行的元件。另一方面,我们需要可靠的元件来构建教学计划。清晰的文档资料以教科书、数据手册和应用笔记的形式被优先考虑。
最佳选择是使用通用型元件。根据定义,这些通用型元件是经得起时间考验的成熟部件。它们广受欢迎,通常由多家供应商生产,并常有针对特定应用的衍生型号。就像罐子里的糖果,你可以挑选自己喜欢的制造商和变体型号。如图1所示的LM358就是典型代表,DigiKey提供来自10家不同制造商的这款经典产品,封装形式从传统金属罐到最新BGA一应俱全。
图 1 :面包板上的通用型元件LM358。
技术提示 :通常来说,二三十年前的数据手册更为简洁。这对入门班的学生来说是个优势。这有助于奠定基础,学生可以快速找到关键信息,而不会迷失在繁复的技术参数中。
通用型半导体的正式定义
明确定义通用型元件有助于区分这些半导体产品。关键特征包括:
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多源生产与竞争性定价 :要归类为通用型元件,至少需有5家制造商提供原版或变体型号。这带来竞争性价格,并作为供应链中断的缓冲,确保持续供应。
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历史传承与持久性 :通用型元件经得起时间考验,持续生产至少40年。
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DigiKey 高库存水平 :由于这是DigiKey技术论坛,我们可以设定100万常规库存的门槛标准(含变体型号、市场平台和配套器件)。
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教育适用性 :这些元件常被纳入教学套件和实验课程。通用型元件是电子学教育的基石。大多数通用型元件都在著名的Horowitz和Hill所著《电子学》教材(银金版)中被引用。
技术小贴士 :通用元件的定义会随时间而变化。例如,经典的2N2222(TO-18封装)和2N3055(TO-3封装)在1970年代至1990年代曾风靡一时。如今它们大多已被塑料封装型号取代,包括2N3904和TIP35系列变体。请注意,若想复刻1970年代的经典项目,2N2222ABU和2N3055G型号仍有供货。
如何定位通用元件
DigiKey的搜索工具专为快速定位目标而设计。这种针对特定元件的优化搜索,可能难以定位通用元件家族。风险在于我们常会聚焦于首个搜索结果,往往遗漏了有用的变体型号。
使用关键词组合是高效的搜索方法。第一个关键词是截短的基础型号。第二个关键词是描述符。示例如下:
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"2222 BJT"可搜索经典2N2222晶体管的变体
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"2N700 MOSFET"可搜索2N7000 MOSFET的变体(该截词法可同时捕获2N7000和2N7002)
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"358 运放"可搜索LM358运算放大器的变体
注意搜索结果并非完全精确。由于采用宽泛搜索,偶尔会出现无关结果。
工具包必备通用元件
以下列出我工具包中的通用元件清单。此清单虽非详尽,但可助你入门电子领域。欢迎在评论区补充你常用的元件型号。
通用二极管
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1N4148:小信号二极管,导通电流约150mA。
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1N4001至1N4007系列:该家族元件可承载1A(持续)电流,反向耐压从50V(1N4001)至1000V(1N4007)直流不等。
通用 MOSFET 管
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IRF510这款TO-220封装的MOSFET是个理想的入门选择。
通用晶体管
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BD139(NPN)/BD140(PNP):这些TO-126器件虽不算严格意义上的通用元件,但非常适合用作音频驱动或耳机放大器。
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TIP41(NPN)/TIP42(PNP):这些TO-220封装器件可用于中等电流实验。可以用回形针散热片为原型电路降温。
通用运算放大器
其他元件
通用元件术语的另类定义
此前我们默认"通用元件 "包含通用型号。例如所有"通用LM358"器件都会在完整型号中包含LM358通用编号。前文提到的金属罐封装LM358H/NOPB和BGA封装LM358TP/NOPB衍生型号即属此类。
另有观点认为,LM358可泛指供电电压±10V、增益带宽积500kHz、输出电流20mA的通用双运放。前提是所选器件用于非关键电路。
按此定义,可将LM358基础型号视为核心参照(如图2的反向型号查询所示)。本例中我们筛选了在产、通用型、双运放、直插式条件。共返回354个结果。按低成本排序,我们找到了TAEJIN LM358GN和TAEJIN LM4558N。
我将交由您来判断这两款低成本器件是否符合“基础部件”定义或更宽松的“吸引器”定义下的LM358标准。我也将让您自行界定通用核心吸引器定义的边界,以决定是否包含某个特定部件。
图 2 :对受LM358吸引器件的反向查找。
最后的思考
通用元件是电子学教育的核心。它们可从多家制造商轻松获取。它们适合面包板实验,且文档资料完善。大多数已有30多年历史,并可能持续生产多年。此外,许多通用元件早已出现在您的教科书和实验手册中。经典案例是霍罗威茨与希尔的《电子学》。
行动呼吁 :我的清单并不完整,请在评论区添加您喜爱的通用元件。