第1章电子元器件.ppt
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1、第一章电子元器件,1. 1电阻器 1. 2电容器 1.3电感器 1.4半导体二极管 1.5半导体三极管 1.6知识拓展 1.7实训晶体管测试,返回,1. 1 电阻器,1. 1. 1电阻器的外形与电路符号 1.固定式电阻器 (1)固定式电阻器的外形。如图1一1所示为电子电路中常用的几种电阻器的外形。 (2)电阻器的电路符号。在电路原理图中,不同额定功率或特殊功能的电阻用不同符号表示,如图1一2所示。 2.电位器 电位器是一种可调的电子元件,是带滑动端的可变电阻。它有三个引出端:一个滑动端,两个固定端。其通过转动或滑动改变滑动端内部动触点的位置来调整滑动端与任一个固定端之间的电阻值。电位器具有调节
2、电路中电压和电流大小的作用。 (1)电位器的外形。常见电位器的外形如图1一3所示。,下一页,返回,1. 1 电阻器,(2)电位器的电路符号。电位器的电路符号如图1 -4所示。 1. 1. 2电阻器的主要参数 1.电阻器的标称阻值和允许偏差 国家规定出一系列的阻值作为产品的标准,这就是电阻器的标称阻值。电阻的实际阻值不可能做到与它的标称阻值完全一样,两者间总是存在一定的误差。最大的允许误差除以该电阻的标称阻值所得的百分数就叫电阻的允许偏差。 2.电阻器的额定功率 电阻器的额定功率是指电阻器在一定的气压和温度下长期连续工作所允许承受的最大功率。如果电阻器上所加电功率超过额定值达到一定时间,电阻器就
3、会被烧毁。电阻器额定功率的单位为瓦,用字母“W”表示。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,1.1.3几种常用的电阻器类型 1.碳膜电阻 碳膜电阻的主要特点是各项性能参数一般,精度较低,但价格便宜、阻值范围宽,是用途最广泛的通用电阻器。 2.金属膜电阻 与碳膜电阻相比,金属膜电阻具有精度高、额定功率大、噪声小、温度系数小、高频特性好等优点,广泛应用于高级音响、计算机、测试仪器、自动化控制等电子设备中。 3.精密型金属膜电阻 精密型金属膜电阻的阻值精密、公差范围小,主要应用在对电阻阻值要求较精密的场合。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,4.线绕电阻 线绕电阻是将电阻线(康铜丝或锰铜丝
4、)绕在耐热瓷体上,表面涂以耐热、耐湿、无腐蚀的不燃性保护涂料而形成。绕线电阻具有耐热性好、温度系数小、噪声小、精度较高、阻值稳定等优点,但其高频特性差。其主要用做大功率负载,能工作在150一300温度的环境中,因而在低频精密仪器中广泛应用。 5.水泥电阻 水泥电阻具有高功率、散热性好、稳定性高、耐湿、耐震等特点,主要用于大功率电路中,如电源电路的过流检测、保护电路,音频功率放大器的功率输出电路。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,6.熔断电阻 熔断电阻又名保险电阻,熔断电阻器兼备电阻与保险丝二者的功能,正常工作时作为电阻器使用,一旦电流异常就发挥其保险丝的作用来保护机器设备。熔断电阻主要
5、应用在电源输出电路中。熔断电阻的阻值一般较小(几欧姆至几十欧姆),功率也较小(1/8一1 W)。 7.排电阻 排电阻是将多个电阻器集中封装在一起而组合制成的一种复合电阻。排电阻具有装配方便、安装密度高等优点,目前已大量应用于电子电路中。 8.表面安装电阻 表面安装电阻又称无引线电阻、片状电阻、贴片电阻、SMD电阻。表面安装电阻主要有矩形和圆柱形两种形状。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,9.敏感电阻 敏感电阻器主要包括热敏、力敏、光敏、磁敏、压敏、气敏、湿敏等不同类型的电阻器,它们具有对温度、压力、光照度、湿度、磁场强度、气体浓度等非电物理量敏感的特性。用它们制成的各种传感器,广泛应用
6、于自动化、测控等领域。 1. 1. 4电阻器参数的识别 1.直标法 直标法是用阿拉伯数字和单位符号在电阻器表面直接标出标称阻值和技术参数,允许偏差直接用百分数或用I(5%)、 ( 10%)及( 20%)表示,如图1一5所示。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,2.文字符号法 文字符号法是用阿拉伯数字和文字符号两者有规律地组合来表示标称阻值,其允许偏差用文字符号表示:B(士0.1%) , C(士0.25%) , D(士0.5%), F(士1%), G(士2%),J(士5%) , K(士10% ) , M(士20% ) , N(士30% )。符号前面的数字表示整数阻值,后面的数字依次表示第一
7、位小数阻值和第二位小数阻值。当阻值小于10 时,常以xRx表示, 将R看做小数点,单位为欧姆,如图1 -6所示。 3.数码法 数码法用三位阿拉伯数字表示,前两位数字表示阻值的有效数,第三位数字表示有效数后面零的个数,单位为欧姆。偏差通常采用符号表示:B(士0.1% ) , C(士0.25%) ,D(士0. 5 %)、F(士1%)、G(士2%)、J(士5%)、K(士10%)、M(士20 %)、N(士30%),如图1 -7所示。,上一页,下一页,返回,1. 1 电阻器,4.色标法 (1)两位有效数字的色标法四色环表示法。这种方法多用于普通电阻器。它用四条色带表示电阻器的标称阻值和允许偏差。第一色环
8、表示第一位有效数字,第二色环表示第二位有效数字,第三色环表示倍乘数(即在前面两位数字后面加n的个数),第四色环表示误差范围。色环电阻的单位一律为,如图1一8所示。 (2)三位有效数字的色标法五色环表示法。精密电阻器一般用五道色环标注,它用前三道色环表示三位有效数字,第四道色环表示倍乘数(即在前面三位数字后面加0的个数),第五道色环表示阻值的允许误差,如图1 -9所示。,上一页,返回,1. 2 电容器,1. 2. 1电容器的外形与电路符号 1.常用电容器的外形 几种常见的电容器的外形如图1一10所示。 2.电容器的电路符号 电容器的电路符号如图1一11所示。其中,有极性的电容器在使用时要保证它的
9、正极电位始终高于负极。电解电容器就是有极性的电容器。 1.2.2电容器的主要参数 1.标称容量和允许误差 电容器的标称容量是指电容器表面所标识的容量,常用的单位是 F(微法)、nF(纳法)、pF(皮法或微微法)。其换算关系为:1F =103 nF =106 pF。,下一页,返回,1. 2 电容器,2.额定工作电压 在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它所能承受的最大直流电压就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。 3.介质损耗 电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即用损耗角的正切
10、值表示。损耗角越大,电容器的损耗就越大,损耗角大的电容不适于高频情况下工作。介质损耗取决于电容器介质所用的材料及制作工艺,真实地表征了电容器质量的优劣。,上一页,下一页,返回,1. 2 电容器,1.2.3几种常用的电容器类型 电容器种类繁多,性能各异,使用时应依据容量大小、耐压高低、频率特性、温度特性、精密度、稳定性、尺寸大小、是否有极性、价格等诸多因素综合考虑进行选择。 1.铝电解电容 它是有极性电容器,具有容量大、损耗大、漏电大、价格低等特点。其主要应用于电源滤波、低频藕合、去藕、旁路等。 2.担电解电容 它是有极性电容器,其损耗、漏电小于铝电解电容,价格比铝电解电容高。其主要应用在要求高
11、的电路中代替铝电解电容。,上一页,下一页,返回,1. 2 电容器,3.云母电容 它具有容量小、稳定性高、可靠性高、温度系数小的特点。其主要应用在高频振荡、脉冲等要求较高的电路中。 4.涤纶薄膜电容 它具有精度高、损耗小、体积小、容量较大、稳定性好的特点。其适宜做旁路电容。 5.瓷片电容 瓷片电容就是以瓷介质为主要材质制作的电容器。瓷片电容分为高频瓷片电容和低频瓷片电容。 1.2.4电容参数的标识 1.直标法 直标法就是在电容表面直接标注容量值。,上一页,下一页,返回,1. 2 电容器,2.数码表示法 这种表示方法最为常见。 (1)用三位数字来表示容量的大小,单位为pF。前两位为有效数字,后一位
12、表示倍乘数(即在前面两位数字后面加。的个数)。 (2)若第三位数字为9,则乘以10-1 3.色码表示法 这种表示法与电阻器的色环表示法类似,将颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线排列。色码一般只有三道色环,前两环为有效数字,第三环为倍乘数,单位为pF。,上一页,返回,1. 3 电感器,1. 3. 1电感器的外形与电路符号 1.常见电感器的外形 常见电感元件的外形如图1一12所示。 2.电感器的电路符号 电感器的电路符号如图1一13所示。 1.3.2电感器的主要参数 1.电感量及误差 电感量的基本单位是亨利(H),常用的有毫亨(mH)、微亨(H)和毫微亨(nH)。 电感误差在5%一20%之间。,下
13、一页,返回,1. 3 电感器,2.品质因数 品质因数是表示电感质量的一个参数。它是指电感在某一频率的交流电压下工作时,电感所呈现的感抗和电感的直流电阻的比值,用公式表示为 1.3.3电感器的分类 (1)按功能分,电感器可分为振荡线圈、扼流线圈、藕合线圈、校正线圈、偏转线圈等。 (2)按是否可调分,电感器可分为固定电感、可调电感。 (3)按结构分,电感器可分为空心线圈、磁芯线圈、铁芯线圈。 (4)按安装方式分,电感器可分为贴片式电感、插件式电感。 (5)按工作频率分,电感器可分为高频电感、中频电感和低频电感。,上一页,下一页,返回,1. 3 电感器,1.3.4电感参数的标识 有些电感采用直标法、
14、数码法、色码法进行标识。值得注意的是,电感多为非标准化元件,很多甚至是定制产品或自制产品,标识不规范,要获得其参数需查阅相关资料。,上一页,返回,1. 4 半导体二极管,1. 4. 1二极管的外形和电路符号 1.常用二极管的外形 常见二极管的外形如图1一14所示。 2.二极管结构和电路符号 采用一定的制造工艺,在同一块半导体基片的两边分别形成P型和N型半导体,则这两种半导体的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区,我们称之为PN结,它是构成各种半导体器件的核心。 在PN结的两端各引出一根电极引线,然后用外壳封装起来就构成了二极管,其结构和电路符号示意如图1一15所示。由P区引出的电极被称为正极(
15、+),由N区引出的电极被称为负极(一),电路符号中的箭头方向表示了正向电流的流通方向。,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,1.4. 2二极管的伏安特性仿真测试 1.正向特性仿真测试 (1)在Multisim仿真测试平台上,构建仿真测试电路如图1一16所示。二极管加正向电压。 (2)设置元器件参数。 V1:直流电压源。设定输出电压为12 Vo R1 : 100 电位器。用来调节二极管两端正向电压的大小,如图1一17所示设定参数。 X1:灯泡,当有一定的电流通过时会发光,在此作100 ,用来限制电路的最大电流。按图1一18所示来设定其参数。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,(3)
16、启动仿真。 开启仿真开关。 调节电位器R,。按下“A键可以上调电位器滑动端的位置,按下“Shift十A”键可以下调电位器滑动端的位置。R1附近的百分数显示滑动端的位置。调节电位器R,,则电压表U1和电流表U2的显示随之变化。 在二极管正向电压为0. 10 0. 80 V的范围内,采用逐点法进行测试,测试数据记录在表1一1中。 2.反向特性的仿真测试 (1)按图1一19构建仿真测试电路。二极管加反向电压。 (2)设置元器件参数。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,(3)启动仿真。 开启仿真开关。 调节电位器R1。电位器滑动端位置在0%一100%的范围内,采用逐点法进行测试测试数据记录
17、在表1一2中。 3.仿真结果分析及结论 根据仿真结果绘制二极管特性曲线如图1一20所示。 (1)正向特性。 正向特性指二极管正偏时的伏安特性。外加正向电压较小时,正向电流几乎为零,这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压或门限电压Uth。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,(2)反向特性。 反向特性指二极管反偏时的伏安特性。当二极管加上反向电压时,只产生微小的反向电流。反向电压在一定范围内变化时,反向电流变化不大。室温下,小功率硅二极管反向电流一般为微安级(A),甚至纳安级(nA)。 (3)反向击穿特性。 外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电
18、击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压UBR。二极管并不会因为电击穿而永久损坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复。但是,如果二极管因电击穿产生的反向电流太大而引起PN结过热,就会造成二极管彻底损坏,在撤除外加电压后,其性能不可恢复,这种现象称为热击穿。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,1.4.3二极管的主要技术参数 二极管的参数表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标。在工程上,往往根据生产厂商提供的技术参数来选用二极管。二极管有以下几个主要参数。 1.最大整流电流IF 最大整流电流IF.是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向平均电流值。 2.最高反向工作电压URM 加在二极管
19、两端的反向电压达到一定值时,二极管会被击穿,失去单向导电能力。为了保证二极管不被击穿,规定了最高反向工作电压值。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,3.反向电流IR 反向电流是指二极管在规定的温度和反向电压作用下,流过二极管的反向电流。 4.最高工作频率FM 二极管的PN结存在电容效应,其作用相当于在二极管两端并联一个电容器,如图1一21所示。 1.4.4几种常用的二极管类型 1.整流二极管 它的主要用途是在电源电路上做整流元件,还可以灵活地构成限幅、钳位、抑制反向电动势、数据保护等电路。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,2.稳压二极管 稳压二极管属于硅管,在反向击穿
20、区具有极陡的击穿曲线,在很大的电流变化范围内,只有极小的电压变化。其一般用于产生电路中的基准电压。 3.发光二极管 发光二极管(LE D)和普通二极管类似,也具有单向导电性,其发光响应速度可快到几十纳秒,颜色和外形种类很多。 4.检波二极管 检波二极管的工作电流小,结电容小。其主要用在小信号、高频电路中。 5.肖特基二极管 它的反向恢复时间极短,可达几纳秒,导通电压可达0. 4 V。其主要在开关稳压电源和逆变器中作续流二极管用。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,6.快恢复二极管 它的正向压降较低,反应时间较快(0. 2 0. 75 s),比肖特基二极管耐压高得多。其多在开关电源、
21、逆变电源中作整流元件。 7.变容二极管 它是一种结电容随外加反向偏置电压改变而有较大变化的二极管。其常用于自动频率控制电路、扫描振荡电路、锁相电路、调谐电路中。 1.4.5二极管的识别与检测 一般情况下,二极管外壳上仅标识其型号、极性,欲获得它的性能参数需查阅相关技术手册。 1.二极管的极性识别 有一些型号的二极管标识有其极性,可直接判定正负极,如图1一22所示。,上一页,下一页,返回,1. 4 半导体二极管,2.二极管检测 (1)用指针式万用表检测。 用指针式万用表检测二极管时,一般用欧姆挡Rx100或Rxl k进行。由于二极管是非线性元件,用不同倍率的欧姆挡或不同灵敏度的万用表进行测试时,
22、所得的数据是不同的,但是正反向电阻相差几百倍这一原则是不变的。测试原理与方法如图1 - 23所示。 判断二极管的正极和负极:通过测量二极管的正反向电阻来判断二极管的正负极。 判断二极管的好坏:用万用表测试二极管的正、反向电阻,然后加以判断。 (2)用数字式万用表检测。 数字式万用表有一个专门测量二极管的挡位,测量方法如图1一24所示。,上一页,返回,1. 5 半导体三极管,1.5. 1三极管的外形和电路符号 1.常见半导体三极管的外形 常见三极管的外形如图1 - 25所示。 2.三极管的结构和电路符号 根据结构特点,三极管分为NPN型和PNP型两大类,其结构示意图和电路符号如图1 - 26所示
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