汽车电气与电子系统4.ppt

第章汽车电气元件,2,4,.概述,.电气元件,.集成电路,.电路保护元件,.显示器件,下一页,返回,第章汽车电气元件,7,.汽车专用模块,.汽车专用电子组件,.小结,上一页,返回,.概述,现代汽车是将各种技术汇集成一体的集成物。由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成，下面就组成部分之一的电气设备部分进行叙述。当代汽车电气设备是由大系统组成的，它们分别是：电源系、启动系、点火系、照明系、信号系、仪表系、舒适系、微机控制系，这大系统由各种电气元件和各种用电设备组成，通过不同的导线和控制装置及控制电路进行控制。电气元件包括开关、继电器、电磁阀、蜂鸣器、电阻器、电容器、电感器、晶体二极管、稳压二极管、雪崩二极管、发光二极管、钳位二极管、晶体三极管、晶体管放大器、光电晶体管、晶闸管、显示器件、集成电路、专用模块、汽车专用电子组件、保险器、熔断器、保险丝、大电流熔断器、断路器、电路保护装置等元件。汽车导线包括：低压导线、高压导线、汽车线束及插接器。下面就重要元件简略介绍。,返回,.电气元件,.开关开关是对用于提供电流流向的用电设备或元件进行控制的装置，如图所示。该装置能控制电路的通与断操作或者能控制电流通过不同的电路，其内部一般设置有触点。当触点闭合时，电流可通过；当触点离开时，电流不能通过。组合开关内有两对触点，一对是常开触点，一对是常闭触点，当常开触点处于离开位时，不允许电流通过，直到在外力作用下使触点闭合，接通电路，电流可通过。常闭触点处于闭合状态时，电路通路，电流可通过，当在外力作用下使触点离开，电路不通，电流不能通过。常开触点和常闭触点的闭合与断开都是相反的，即一对闭合另一对则离开，相对控制电流的通与断。,下一页,返回,.电气元件,最简单的开关类型是单刀单掷（）开关，其电路原理如图所示，此种开关控制着单电路的开与闭，其设计用铰链的棘齿，通过棘齿充当触点并通过改变位置来控制断开闭合电路。有的开关设计成瞬间接触开关，此种开关通常有一根弹簧控制着触点断开，直到外力作用下才闭合触点。汽车上的喇叭按钮就是采用此结构。,上一页,下一页,返回,.电气元件,有的电气系统采用单刀双掷（）开关，例如前照灯中使用的照明亮度转换开关就是采用此开关。这种开关有一个输入电路和两个输出电路，取决于触点的位置。电压作用于高光束电路或低光束电路。如图所示。联动开关是最复杂的开关之一，如图所示是联动开关示意图。汽车点火开关通常采用此种开关，其结构特点是个滑动片用细铁丝保护在一起并会一起运动。该开关还应用在起动机继电器终端的电源电流上。当点火钥匙转到位置时，所有滑动片移到了“”位置，滑动片和滑动片连通电路到搭铁处以测试仪表板警告灯，滑动片给点火线圈供电，滑动片给起动机继电器和点火模块供电，滑动片不起作用，没有任何输出。,上一页,下一页,返回,.电气元件,当发动机启动运转后，滑动片移动位置，滑动片和移出了，不与任何输出终端接触，滑动片给舒适性控制和转向指示灯供电，滑动片给点火线圈及其他用电设备或元件供电，同时滑动片给其他附件供电，滑动片的和接线柱之间的跨接线表示和点火开关在或位置一起，那些所列附件能被控制。水银开关被许多汽车制造厂商用作检查移动开关，这种开关用一个部分充满水银的胶囊制成，并在一端有两个电触点。如果开关被设置为一个常开开关，触点位于水银线上方，如图所示，水银是电的良性导体，当水银胶囊移动以至水银接触了两个电触点，电路接通如图所示。这种开关通常用于发动机罩或后行李箱盖打开时照明灯亮.,上一页,下一页,返回,.电气元件,当发动机罩或行李箱关闭，胶囊倾斜到一个角度，水银不能移动到接通电路的位置，电路中断，照明灯熄灭。一旦发动机罩或行李箱盖打开，胶囊与发动机罩或行李箱倾斜到一定角度，水银接通电路，照明灯就亮。汽车上采用的开关类型很多，按操纵方式分为可旋转式、推拉式、压力式、顶杆式、翘板式及组合式等多种型式。.继电器继电器是自动控制电路中一种常用的开关元件。它是利用电磁原理、机电原理或其他方法实现自动接通或断开一个或一组接点，完成电路功能的开关，是一种可以用小电流或低电压来控制大电流或高电压的自动开关。,上一页,下一页,返回,.电气元件,继电器广泛应用在汽车电路控制系统中，它的作用是在电路中起到自动操作、自动调节、安全保护，分为功能继电器和电路控制继电器两种。常见的汽车转向灯、雨刮器就是采用功能继电器。而电路控制继电器单纯用于电路通断与转换，减小开关的电流负荷，防止过载、烧坏线路和用电设备，保护开关触点不被烧蚀，用流经开关的小电流控制用电设备的大电流。此种继电器在汽车上常见的有：电源继电器中继卸荷继电器、前照灯继电器、雾灯继电器、起动机继电器、喇叭继电器、鼓风机继电器、空调压缩机电磁离合器等。如图所示是继电器内部结构图。,上一页,下一页,返回,.电气元件,继电器中的线圈有非常高的阻抗，它可牵引非常低的电流，用于产生电磁场的小电流引起磁场吸力使触点闭合。继电器内有两对触点：一对是常开触点（动合触点），一对是常闭触点（动断触点）或开闭混合型，都是由电磁场控制的，而电磁场是由电流控制的。当电流流过线圈时，产生电磁场吸力使触点闭合，大电流流向被控制的用电设备，使用电设备起作用。常开触点平时是打开的，继电器动作后触点闭合，连通控制电路。常闭触点平时是闭合的，继电器动作后触点打开，切断控制电路。如是混合型继电器，平时常闭触点接通，常开触点打开，如果继电器线圈通电则触点处于相反的状态。如图所示，显示了一个在喇叭电路中的继电器的应用。,上一页,下一页,返回,.电气元件,蓄电池电流流到继电器的线圈，由于喇叭按钮是一个常开型开关，电流的负极（搭铁）是断开的。当按下喇叭按钮，负极搭铁，构成回路，接通了电路。电流通过线圈，线圈产生磁场，磁场使触点闭合。电流到了喇叭线圈，产生磁场磁力，拉动响片，随着按钮按动频率，产生振动效率，伴随着响声，发出喇叭响声。在整个过程，喇叭继电器控制着吹响喇叭所需要的大电流。因为有小电流通过，控制电路使用的线圈是细的电线连接，仅仅是.的电流。,上一页,下一页,返回,.电气元件,如图所示，继电器也能起到电路转换作用。图中，雨刮继电器会把电流接到雨刮电机的高速电刷或者低速电刷以控制雨刮速度。继电器接线柱如图所示。按国际标准的规定，接线柱标定为，和。接线柱通常与蓄电池电压连接，电源电压能被转换（通过某种类型的开关通或断）连接或者直接连接到蓄电池，接线柱通常在继电器断电时连接到接线柱，接线柱在继电器通电时连接到接线柱，接线柱与蓄电池相接（转换的或非转换的），以供给电磁铁电流。最后，接线柱接地，同样，也可被切换或不被切换。,上一页,下一页,返回,.电气元件,继电器按外形不同分为圆形和方形两种，按插脚多少分为三脚、四脚、五脚、六脚等多种。继电器由电磁铁、触点、线圈、外壳组成。为防止线圈断电时产生自感电动势损坏用电设备，有的继电器磁化线圈两端并联有泄放电阻或续流二极管。继电器的工作电压分为和两种，分别应用于相应标称电压的汽车上，两种标称电压的继电器不能互换使用，否则会烧坏用电设备。常用汽车继电器磁化线圈电阻为，继电器磁化线圈电阻为。汽车的充电系统常用继电器来控制充电指示灯的亮灭或控制发电机励磁电流的通断，如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,发电机在充电时励磁二极管产生的电流使继电器常闭触点切断充电指示灯电路，并将常开触点吸合，接通了空调电路确保空调压缩机在发动机较高转速下能接通使用，避免发动机因使用空调而熄火。有的汽车将充电指示灯继电器与启动继电器复合连成一体，电路未充电时，充电指示灯继电器触点常闭，起动机可正常接通，带动飞轮旋转启动发动机，发动机启动后，发电机向蓄电池充电，发电机中性接线柱“”的电压使充电指示继电器触点断开，切断了充电指示灯电路，同时也切断了起动机继电器铁芯磁化线圈的搭铁回路.,上一页,下一页,返回,.电气元件,这样，发动机一旦发动，起动机便会自动停止运转，确保起动机安全。解放、东风汽车就是采用此型继电器，而长安微型汽车采用与节压器复合的充电器指示灯继电器，其控制电路如图所示。发电机在励磁电流作用下，开始建立电压，当发电机输出电压达到蓄电池的电压时，中性点“”输出左右的电压，作用于充电指示灯继电器线圈上，使其常闭触点打开，充电指示灯因两端电位相同而熄灭，表明发电机已发电；同时的常开触电闭合，接通了双级节压器、铁芯线圈发电机电枢之间的电路，发电机电压直接加在节压器上。有的汽车还设置了磁场继电器，建立磁场电路如图所示。当点火开关接通充电指示时，也连通了磁场继电器线圈电路，发电机励磁电路也同时接通，避免了点火开关接触点被大电流烧坏。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.电磁阀电磁阀由阀体、铁芯、线圈、弹簧等零件组成。铁芯的外围是电磁线圈，铁芯可在阀体内孔作前后移动，铁芯后端是弹簧。在弹簧力的作用下，铁芯端部顶住阀座口，铁芯装配在阀体上，而阀体装配在一个机械装置上，可做机械功。当电流流经电磁线圈，在线圈产生电磁场吸引铁芯，将其移动离开阀座并使机械装置转动做功。当通过电磁线圈电流终止，弹簧将铁芯推回到原来位置，电磁阀恢复到原来的状态。电磁阀常应用在电动门锁驱动儿童锁装置和汽车自动变速器电子控制系统中。自动变速器电子控制系统中常用的电磁阀有开关式电磁阀和线性磁脉冲式电磁阀两种。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.蜂鸣器蜂鸣器是一种间歇发声的音响装置，或叫声音生成器，其发音部分是一只小功率的电喇叭，控制电路是一个由无稳态电路即多谐振荡器和反相器组成的开关电路，如图所示。蜂鸣器作为警示信号装置，引起行人及驾驶员注意和避让。蜂鸣器电路原理如图所示：三极管、组成一个无稳态电路，由于和之间采用电容器耦合，所以与只有两个暂时的稳定状态。导通、截止或截止、导通，这两个状态周期地自动翻转，电路中的起开关作用，它与直接耦合，的发射极电流就是的基极电流.,上一页,下一页,返回,.电气元件,当导通时，基极有足够大的基极电流导通，电流便从电源正（）极，经蜂鸣器的常闭触点、线圈流回电源负（）极，线圈通电后，线圈中的铁芯磁化，吸收衔铁，带动膜片变形，产生声音。当截止时，无基极电流也截止，于是线圈断电，铁芯退磁，衔铁与膜片回位，如此周而复始。按照无稳态电路的翻转频率不断地导通、截止，从而使得蜂鸣器发出“啼啼啼”的间歇鸣叫声。图示为蜂鸣器简易电路图。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.电阻器电子在物体内流动时所遇到的阻力叫做电阻，不同导体其电阻的数值不同，电阻是表示不同导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻随着温度的变化而变化，在电路中起分压、分流和限流等作用。在现代汽车电气设备和电子控制系统中，为了控制电路中的电压和电流需要具有一定电阻值的元件。这种元件称为电阻器，简称电阻。电阻器是利用金属或非金属材料能对电流起阻碍作用的特性而制成的。所有电路为了工作都需要电阻器。如果电阻器执行一个有用的功能，它被作为载荷装置来引用。电阻器的种类繁多，形状各异。功能不同，额定功率也有大小之分。常用电阻器分类表如表所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.固定电阻器固定电阻器如图和图所示。固定电阻器通常由碳质和氧化金属构成，利用先进的电阻器制造技术，如真空蒸着法、溅射法，将导电物质或半导体物质于高真空中蒸发，喷涂在陶瓷棒表面而形成很薄的金属薄膜，然后再覆以塑胶保护绝缘，制成不同形状的电阻器，如图所示。电阻器有一套电阻值并被用做限制电路中通过的电流量。通过外壳上的色环可确定电阻值所示，通常有或条色环。当带有是条色环时，色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数，第三环代表倍率，第四环代表误差，条色环电阻的色码标注法如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,带有条色环的电阻器，色环的前三个代表阻值的前三位数，第四环、第五环分别代表电阻器的标称值和误差等级，电阻色环表示法的一个示例如图所示。例如，当一个电阻器有条黄、黑、棕和橙色的色环。电阻器的阻值识别如下：第一个色环（黄色）给出第一个数字值。第二个色环（黑色）给出第二个数字值。阻值前两位数现在是，用该数乘第三个色环的值，在本例中，棕色代表数值，所以该电阻器的阻值应该是，最后一个色环给出了误差，橙色等于一个的误差范围。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.步进电阻器步进电阻器可以用来控制电机的速度。它串联于电路中，通过改变开关的位置来调节电阻值的大小，从而改变电机的转速，如图所示。开关处于高速位时，电流通过电阻值小的电阻器，阻值小电流大，大的电流通过电机，电机转速增高；反之，开关处于低速位置时，电路增加了电阻值，阻值大电流小，流到电机的电流减少了，电机转速就降低了。通常步进电阻器有两个或两个以上电阻器，有一个综合的开关或一个串联接线开关。,上一页,下一页,返回,.电气元件,步进式电阻器的另一用途是在计算机电路中把数字信号变换为模拟信号，通过把开关数字信号变换成连续可变的模拟信号来实现的。.可变电阻器可变电阻器的作用是调节电流的强度，提供一个范围内的无限数量的电阻值。最常用的可变电阻器类型是变阻器和电位器。变阻器有两个端子，一个端子与变阻器的固定端相连，另一端子接电刷，如图所示。改变电刷在变阻器上的位置，能增加或降低电阻值，改变电流量大小。变阻器常常用来作仪表板照明亮度调节。随着调节开关旋钮的调节，仪表照明的亮度可变亮或变暗。,上一页,下一页,返回,.电气元件,电位器是一种三线可变电阻器，用来做分压器以产生与某一机械位置成比例的连续可变输出信号。在电路中，电阻器一端接电源，另一端搭铁，成为回路。第三根线接电刷，如图所示。当电刷在电阻两端之间来回滑动时，电刷便输出变化的电压降。由于电流始终流过相同电阻量，电位器测量的总电压非常稳定，因此电位器是汽车计算机常用的输入传感器。电阻器的好坏可以根据引线是否折断、电阻体是否烧焦等来判断，其电阻值可用万用表选取合适电阻挡进行测量，用测笔分别连接电位器的两固定端，测出的电阻值即为电位器的标称电阻值，然后将两测笔分别接电位器的固定端和活动端，缓慢转动电位器的轴柄，电阻值应平稳的变化。如果发现有断续或跳跃现象，说明电位器接触不良。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.电容器电容器是一种储能元件，储存电荷，也是组成电路的基本元件之一，在电路中起到耦合滤波、隔直流和调谐作用。它不消耗电能，其储存的电荷会在放电时返回电路，既能储存电荷又能吸收电路中的电压变化。电路中通常都设置有电容器，用以吸收瞬时电压，即峰时电压，从而保护了电子元件和电路。大多数电容器并联在电路两端，如图所示。电容器的种类按结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器，按绝缘介质可分为介质电容器、云母电容器、瓷介电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、金属化纸介电容器、电解电容器、玻璃釉电容器、独石电容器等。电容器的主要参数是标称容量、允许偏差、额定电压和绝缘电阻等。常用电容器的特点及外形见表。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）标称容量：标称容量越大，电容器储存电荷的能力越强。（）允许偏差：电容器的允许偏差系列为、.（）额定电压：指在允许的环境温度范围内，电容器所允许加的最大直流电压。工作时交流电压的峰值不得超过电容器的额定电压，否则电容器中介质会被击穿而损坏。（）绝缘电阻：指电容器两极之间的电阻，一般电容器绝缘电阻在之间。电容量越大绝缘电阻越小。不能单凭所测绝缘电阻值的大小来衡量电容器的绝缘性能，电容器容量的大小表明了储存电荷能力的强弱。,上一页,下一页,返回,.电气元件,它的基本单位是法拉（），因法拉单位太大，通常采用较小单位微法拉（）。电容器可分为可变电容器和微调电容。可变电容器是一种容量可连续变化的电容器，主要用在调谐回路中。微调电容器的容量变化范围较小，一经调好后一般不需变动。用普通指针式万用表测量可以判断电容器的质量，电解电容器的极性，并能定性比较电容器容量的大小。汽车电气系统中常用的电容器如图所示。电容器的内部通过围绕一个绝缘片包裹两块导体片制造而成，绝缘片或电介体防止导体片在彼此非常靠近时接触。电介体由陶瓷、玻璃、纸张、塑料或两导体间的空气等绝缘材料组成，电容器阻塞直流，小量电流进入电容器并给它充电。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.电感器电感器是能产生电感作用的元件，用来表示自感特性的一个量，也称为电感元件。通常电感器由线圈构成，又称为电感线圈。在电子整机中，电感器主要指线圈与变压器等。.电感线圈电感线圈有通直流而阻碍交流的作用，可以在交流电路中作阻流、降压、耦合负载用。电感线圈和电容器配合时可以构成调谐、滤波、选频、退藕等电路。常用的电感线圈的外形及电路符号如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,电感线圈的种类很多，按电感的形式可分为固定电感线圈和可变电感线圈，按导磁性质可分为空心线圈和磁芯线圈，按工作性质可分为天线线圈、振荡线圈、低频扼流线圈和高频扼流线圈，按耦合方式可分为自感应线圈和互感应线圈，按绕线结构可分为单层线圈、多层线圈和蜂房式线圈等。电感线圈的主要技术参数有：（）电感量：表示电感应能力的一种物理量。线圈电感量的大小与线圈直径、匝数、绕制方式及磁芯材料有关。具有铁粉心或铁芯的线圈比同样的空心线圈的电感量大得多。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）品质因素：线圈在一个周期中储存的能量与消耗能量的比值。它是表示线圈品质的重要参数，它的大小取决于线圈电感量、等效损耗电阻、工作频率。品质因数值越高，电感的损耗越小，效率越高。但品质因数值的提高往往受到一些因素的制约，如线圈导线的直流电阻、骨架、浸渍物的介质损耗，铁芯和屏蔽罩的损耗以及导线高频趋肤效应损耗等。（）分布电容：线圈匝与匝之间、线圈与地之间、线圈与屏蔽盒之间以及线圈的层与层之间都存在着电容，这些电容统称为线圈的分布容。分布电容的存在会使线圈的等效总损耗电阻增大，品质因数值降低。为减少分布电容，高频线圈常采用多股漆包线或丝包绕线，制线圈时常采用蜂房绕法或分段绕法等。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）额定电流：是指允许长时间通过线圈的最大工作电流。（）稳定性：电感线圈的稳定性主要指其参数受温度、湿度和机械振动等影响的程度。为增加稳定性可采用热绕法或披银法绕制或对线圈进行浸渍和密封等处理。电感器根据实际工作的需要做成各种档次电感量的电感线圈，现分别简述如下：（）单层线圈：对电感量要求不大时多采用单层线圈，其特点是品质因数值高，电感量小为几微亨至几十微亨，多用于高频电路。（）多层线圈：为了获得较大的电感量（超过），大多用多层平绕线圈，其特点是品质因素值较低，分布电容大。（）蜂房式线圈，它的漆包线按一定的规律绕成（偏转角在），其特点是电感量较大，分布电容比多层线圈低，工作频率高。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）额定电流：是指允许长时间通过线圈的最大工作电流。（）稳定性：电感线圈的稳定性主要指其参数受温度、湿度和机械振动等影响的程度。为增加稳定性可采用热绕法或披银法绕制或对线圈进行浸渍和密封等处理。电感器根据实际工作的需要做成各种档次电感量的电感线圈，现分别简述如下：（）单层线圈：对电感量要求不大时多采用单层线圈，其特点是品质因数值高，电感量小为几微亨至几十微亨，多用于高频电路。（）多层线圈：为了获得较大的电感量（超过），大多用多层平绕线圈，其特点是品质因素值较低，分布电容大。（）蜂房式线圈，它的漆包线按一定的规律绕成（偏转角在），其特点是电感量较大，分布电容比多层线圈低，工作频率高。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）铁粉心线圈与铁芯线圈：铁粉心线圈是将铁磁体粉末拌以绝缘胶剂压制成铁粉心，然后再套上线圈，近年来用铁淦氧来代铁粉心，铁淦氧是一种导磁系数比较高的绝缘体，可达到既增加电感量又不增加涡流损失的目的。用于电源滤波器的通常是铁芯线圈，它是在硅钢生叠成的铁芯上绕制而成的，其电感量一般都很大，在.之间。线圈的主要规格是电感量与额定电流，使用时电流不得超过线圈的额定电流。.变压器变压器主要用于交流电压变换、电流变换、传递功率、阻抗变换和缓冲隔离等，是电子整机中不可缺少的重要元件之一。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.变压器的种类变压器按使用的工作频率可分为高频、中频、低频、脉冲变压器等。高频变压器一般在收音机和电视机中作为阻抗变换器，如收音机的天线线圈等。中频变压器常用于收音机和电视机的中频放大器中。低频变压器的种类很多，如电源变压器、音频变压器、线间变压器、耦合变压器等。脉冲变压器则用于脉冲电路中。变压器按其磁芯可分为铁芯（硅钢片或玻英合金）变压器、磁芯（铁氧体芯）变压器和空气心变压器等几种。铁芯变压器用于低频及频电路中，而铁氧体芯或空气芯变压器则用于中、高频电路中。变压器按防潮方式可分为非密封式、灌封式、密封式变压器。常见的变压器的外形及电路符号如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.变压器的主要技术参数变压器的主要技术参数包括如下：（）额定功率：在规定的频率和电压下，变压器能长期工作而不超过规定温度的输出功率。变压器输出功率的单位是瓦特（）或伏安（）表示。（）变压比：次级电压与初级电压的比值或次级绕组匝数与初级绕组匝数比值。（）效率：变压器的输出功率与输入功率的比值。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）温升：线圈的温度，当变压器通电工作后，其温度上升到稳定值时，比周围环境温度升高的数值。除此之外还有绝缘电阻、空载电流、漏电感、频带宽度和非线性失真等参数。.电子元器件汽车上有许多电子元器件，这些元器件是用半导体材料制作。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，作为导体和绝缘体两者都能工作，用它作为开关器材是非常有用的，其导电特性由它的内部结构和导电机理决定。常用的半导体材料是硅和锗，都是四价元素，具有晶体结构，原子构造明确。通过按一定顺序将型和型材料结合在一起，便可构造能用于开关器件、电压调节器和电子控制器等固态元件。,上一页,下一页,返回,.电气元件,半导体是在某种条件下导电，例如有的半导体在温度升高条件下，导电能力大大增强，也称为半导体材料的热敏性，利用这种特性可制成热敏电阻等电子元件。有的半导体在光照条件下导电能力大大增强，也称为半导体材料的光敏性，利用这种特性可制成光敏电阻、光电二极管、光电池等元件。拥有自由电子的半导体材料称为型材料，表示是负的，表示它是推动电子通过半导体的电路之负边，而正边则吸引自由电子，一个电子的空缺称为一个空穴，空穴是带正电荷的，空穴有吸引自由电子填补空穴的倾向。.二极管当型材料和型材料结合时得到的结就是二极管，二极管的（负）端叫做阴极，（正）端叫做阳极，如图和图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,阴极和阳极结合点处叫做结。二极管的外壳涂有条纹，条纹指明了哪个是二极管的阴极。二极管按用途可分为普通二极管、整流二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管、稳压二极管、光电二极管等。其主要参数有：（）最大正向电流：指长期工作时二极管允许通过的最大正向平均电流，其大小由结的面积和散热条件决定。目前二极管最大正向电流值可达，超过这一数值，二极管将因过热而烧坏，工作电流较大的大功率管子还必须安装散热装置。（）最高反向工作电压：指正常工作时，二极管所能承受的反向电压的最大值。,上一页,下一页,返回,.电气元件,为避免二极管反向击穿，手册上给出的最高反向电压为击穿电压的一半，以便确保安全运行，目前二极管的最高反向工作电压为几千伏。（）最高工作频率：指二极管能保持良好工作性能条件下的最高工作频率。由于结具有电离效应，当工作频率超过某一限值时，它的单向导电性变差。点接触式二极管工作频率较高，在以上；面接触管较低，为几千。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）反向饱和电流：指二极管未击穿时的反向电流值。反向饱和电流主要受温度影响，该值越小，说明二极管的单向导电性越好。环境温度对反向电流影响较大，温度上升，反向电流急剧增加。不同用途的二极管如稳压、检波、整流、开关、光电、发光二极管等各有不同的主要技术参数。二极管经特殊封装，有两个引出电极，由型半导体引出的电极为正极，由型半导体引出的电极为负极，如图所示。二极管的工作特性：将二极管正极与电源正极连接，二极管负极与电源负极连接，二极管呈导通状态，如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,反过来，将二极管正极与电源负极连接，二极管负极与电源正极连接，二极管呈截止状态，如图所示。这就是二极管的单向导电特性。仔细观察加在二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系，并把它绘在坐标系中就可得二极管的伏安特性曲线，如图所示。（）二极管具有反向截止特性。当二极管处于反偏时就截止，反向电流在反向电压不大时是很小的，且在一个较大的电压范围内基本不变，硅二极管的反向电流比锗二极管小。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）二极管具有正向导通特性。当正向电压超过一定数值以后，流过二极管的正向电流将随着正向电压的升高开始出现明显的增加，二极管导通。二极管刚开始导通的电压称作导通电压，导通后两端的电压叫管压降，导通电压降略小于压降，两者近似相等，锗管约为.，硅管约为.。（）二极管具有反向击穿特性，当加在二极管两端的反向电压大于某一值后，反向电流突然急剧增大，此时，二极管被反向击穿。图5.稳压二极管,上一页,下一页,返回,.电气元件,稳压二极管又称齐纳二极管，电路符号如图所示。稳压二极管是一种掺杂某种材料而耐受反向电流特殊面接触型硅二极管，利用结的反向击穿特性所具有的稳压性制成的，工作于反向击穿区域，这种击穿是可逆的。只要流过稳压二极管的电流小于其最大允许电流，或者功率不超过其最大损耗功率，当外加电压解除后，管子的击穿即可恢复。稳压二极管的工作原理：在反向电压较低时，稳压二极管截止，不导通电流；当反向电压达到一定值即电压达到击穿电压值时，稳压管导通，大电流流通，阻止电压往高爬升，反向电流就急剧增大，稳压二极管进入击穿区，此时稳压二极管两端电压几乎恒定，起到稳定电压的作用。,上一页,下一页,返回,.电气元件,举例来说，若稳压二极管定额在反向导通，当电压低于时它反向不导通，在时反向导通而电压又不超过。如图所示简化的仪表电路，电路上用稳压二极管保持仪表恒压。图中的稳压二极管与电阻串联而与仪表并联。若仪表电压限定在，稳压二极管使用额定电压为，稳压二极管维持恒定的电压降，而串联电路的总电压降又必须等于电源电压。因此大于稳压二极管的电压必定落在电阻上，即使电源电压变化，也只是引起不同大小的电流流过电阻和稳压二极管而稳压二极管始终保持相同的电压降。当系统电压达到时齐纳二极管被击穿，此时的稳压二极管反向导通，电阻的两端产生额外的电压降，而仪表两端的电压保持。,上一页,下一页,返回,.电气元件,原因是稳压二极管造成电阻额外的电压降以此来保持稳压。二极管达到反向导通时的电压称为齐纳电压。但是若反向电流增大到一定数值后，稳压二极管会因过热而被击穿，造成损坏，因此要在外电路上采取限流措施。由于稳压二极管工作于反向击穿区域，在把它接到电路中时要反接，即稳压管的正极接被稳定电压的负极，稳压二极管的负极接被稳定电压的正极。硅管的热稳定性比锗管的好，一般都用硅管做稳压二极管，例如：常用国产的型或型都是稳压二极管。系列及系列稳压二极管的主要参数分别如表和表所示。常用的进口稳压二极管有系列、系列、系列、系列、系列、系列、系列、系列、系列等。,上一页,下一页,返回,.电气元件,根据稳压二极管的电流容量不同可分为大功率稳压二极管（以上）和小功率稳压二极管（.以下）。根据稳压二极管内部结构不同可分为单稳压二极管和双稳压二极管（三极管稳压二极管）。稳压二极管主要参数如下：（）稳定电压：稳压二极管在正常工作时，管子两端的反向电压值。因工艺方面的原因，同一型号的稳压管其稳压值的分散性很大，使用时最好能实际测试一下。（）稳定电流和最大稳定电流：稳压管的工作电压等于其稳定电压时的工作电流称为稳定电流，管子使用时不得超过的电流称为最大稳定电流。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）电压温度系数：说明稳压值受温度变化影响的系数。稳定电压高于的稳压管具有正温度系数，低于的稳压管具有负温度系数，在之间的稳压管的温度系数最小。如要求稳压管的温度稳定性较高时，可选用左右的稳压管或选用具有温度补偿的稳压管，如型。稳压电路原理如图所示。它是将两个稳定电压相同的管子反相串联而成，处于反向的稳压管具有正温度系数，处于正向工作的稳压管（此时是普通二极管）具有负温度系数，二者互相补偿是温度系数最小。（）最大耗散功率最大耗散功率指消耗在管子内部的最大功率，如使用中超过这个功率，稳压管就要损坏，最大耗散功率。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）动态电阻动态电阻是稳定电管稳压性能的质量指标，在稳压范围内，工作电流越大，越小，一般在左右。稳压管的选择：稳压管的主要用途是稳定电压，在精度要求不高，电流变化范围不大的情况下，可选与需要的稳压值最为接近的稳压管直接同负载并联。通常在稳压、稳流系统中作为基准电源，也有在集成运放中作为直流电平使用。稳压管稳压电路：交流电压经过整流滤波器后所得到的直流电压虽然脉动程度已经很小，但当电网电压波动或负载变化时，直流电压的大小也随之发生变化，从而影响电子设备和测量仪器的正常工作，为此在整流滤波电路之后加一级直流稳压电路。,上一页,下一页,返回,.电气元件,如图所示是最简单的硅稳压管并联型稳压电路。为负载电阻，稳压管与并联，限流电阻与配合起稳压作用。稳压电路的输入电压，是由整流滤波电路提供的直流电压，输出电压即稳压管的稳定电压。稳压电路的工作原理：当交流电源电压增加而使输入电压增加时，负载电压也增加，即增加，但稍为增加时，稳压管的电流就显著增加。因此上的电压降增加，以抵偿的增加，使负载电压保持不变。反之，当电网电压降低时，通过稳压管与电阻的调节作用，将使电阻上的电压降减小，仍然保持负载电压近似不变。当电源电压保持不变而负载电流变化引起负载电压改变时，上述稳压电路仍能起到稳压的作用。,上一页,下一页,返回,.电气元件,例如，当负载电流增大时，电阻上的电压降增大，负载电压因而降低。只要下降一点，稳压管电流就显著减小，使通过电阻的电流和电压降保持近似不变，因此负载电压也就近似稳定不变。当负载电流减小时，稳压过程相反。.雪崩二极管雪崩二极管是当反偏电压超过临界击穿电压时反向导电的二极管。它工作时与齐纳二极管相似，不同之处是击穿由雪崩引起。结有单向导电性，正向电阻小，反向电阻很大。当反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。就是反向电击穿。它分雪崩击穿和齐纳击穿。齐纳击穿上一小节已介绍过。雪崩击穿是结反向电压增大到一定数值时，载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而且快。,上一页,下一页,返回,.电气元件,利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管。雪崩击穿在电场作用下，载流子能量增大，不断与晶体原子相碰，使共价键中的电子激发形成自由电子空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子空穴对，这就是倍增效应。生，生，像雪崩一样增加载流子。雪崩二极管设计在一个不会造成损坏的反向电压点处击穿，反向击穿电压大约在.以上。雪崩二极管通常用于汽车交流发电机或稳压电路上。.发光二极管发光二极管是由半导体砷、磷、镓及其化合物制成的一种电子器件，具有单向导电性，能直接将电能转变为光能，正向电压降大约。,上一页,下一页,返回,.电气元件,正向导通时能发出红、绿、黄、橙等单色光，反向截止不发光。常用文字表示，符号如图。发光二极管在工作时只需加.正向电压和几毫安电流就能正常发光，具有功耗低、体积小、色彩艳丽、响应灵敏度高、光度强、寿命长等优点，广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等电气设备以及用作电源指示或电瓶指示。发光二极管的类型及重要参数如下：按其使用材料可分为磷化镓（）发光二极管、磷砷化镓（）发光二极管、砷化镓（）发光二极管、磷铟砷化镓（）发光二极管和砷铝化镓（）发光二极管等多种。,上一页,下一页,返回,.电气元件,按其封装结构及封袋形式除可分为金属封袋、陶瓷封袋、塑料封袋、树脂封袋和无引线表面封袋外，还可分为加色散射封袋（）、无色散射封袋（）、有色透明封袋（）和无色透明封袋（）。按其封袋外形可分为圆形、方形、矩形、三角形和组合形等多种。如图所示。常用的国产普通单色发光二极管有（厂标型号）系列、（部标型号）系列和系列。,上一页,下一页,返回,.电气元件,发光二极管的正、负极可以通过查看引脚（长脚为正，短脚为负）或内芯结构来识别，检测发光二极管正、负极和性能与普通二极管原则相似，但也存在差异。对于非低压发光二极管，由于其正向导通电压大于.，而万用表大多数用.电池（挡除外）无法使发光二极管导通，测量其正、反向电阻均为无穷大，难以判断管子的好坏，所以要用设有挡，内装或以上电池的万用表来进行测量，用挡测正向电阻，用挡测反向电阻。.光电二极管,上一页,下一页,返回,.电气元件,光电二极管为红外线接收管，它能把光能转变成电能，又称为光敏二极管。它利用半导体的光敏特性制造而成。它的结构与普通二极管基本相同，只是在结处，通过管壳顶部设置一个透明玻璃窗口接收外部的光照。在电路中，它的工作状态是两种：一是当给光电二极管加反向工作电压时，管子中的反向电流随光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大。大多数情况都处于这种工作状态。另一种状态是光电二极管上不加电压，利用结在受光照射时产生正向电压的原理，把它当做微型光电池。用来做光电检测器。,上一页,下一页,返回,.电气元件,光电二极管是光电子系统中用于光电转换的电子器件，其优点是抗干扰能力强、传送信息量大、传输损耗小而且工作可靠，主要用于各种控制电路，如红外线遥感、光纤通信、光电转换器等，光电二极管的符号如图所示。光电二极管仅仅允许电流单方向通过，然而，其电流方向与标准二极管相反。当二极管接收到特定量的光时，反向电流发生，这种类型的二极管用于汽车前照灯。.变容二极管变容二极管是一种利用结电容随外加反向偏电压的变化而变化的原理制成的半导体二极管，其图形符号如图所示。,上一页,下一页,返回,.电气元件,二极管的结都具有结电容，当加反向电压时，阻挡层加厚，结电容减小，反向偏电压越高，结电容越小。变容二极管如同可变电容，结电容一般只有几皮法，至多一二百皮法，因此变容二极管都用于高频电路。例如彩色电视机普遍采用具有记忆功能（预选台）的电子调谐器，其工作原理是通过控制直流电压来改变变容二极管的结电容，以选择某一频道的谐振频率。变容二极管有玻璃外壳封袋、塑料封袋、金属外壳封袋和无引线表面封袋等多种封袋形式，通常中小功率的变容二极管采用玻璃封袋、塑料封袋或表面封袋，而大功率的变容二极管多采用金属外壳封袋。常用的国产变容二极管有系列和系列，常用的进口变容二极管有系列、系列、系列、系列、系列等。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.箱位二极管每当断开流过线圈（如继电器线圈或电磁开关等）的电流时，磁场穿过绕组会感应出一个非常高的瞬间电压尖脉冲，会产生冲击性过电压或电压尖脉冲。这种尖脉冲在通过电子系统时会击穿或损坏电子器件，有些电路安置了箱位二极管吸收尖脉冲避免击穿电子器件。箱位二极管跨越接在线圈的两端，在电路断开期间给电路提供了一条分路。如图所示。一些空调压缩机离合器采用了箱位二极管，因为离合器是靠电磁操作，当电磁开关关闭时，断开离合器线圈，电路便产生电压尖脉冲，如果该电压尖脉冲未加抑制，它可能损坏汽车车身计算机。箱位二极管的安装预防了电压尖脉冲到达计算机。继电器也可以安装箱位二极管。,上一页,下一页,返回,.电气元件,.晶体管晶体管的含义是既可流通又可截止。在电路中晶体管用于控制电路中电流，使预定大小的电流能流动，也能阻止此种流动。晶体管由型材料和型材料组合制造而成，分为型（如图）和型（如图）。晶体管是一种具有三极的半导体，即发射极、集电极和基极。发射极是与所应用的电路端相同极性的正偏二极管的外层，基极极性与正偏的二极管在电路中所加的电压极性相同。晶体管符号中的箭头表示发射极指向型材料并指明正电流流动的方向。集电极是反偏的二极管的外层，基极是发射极和集电极共享的中间层。三级的每一极都有自己的端子和通向，连接不同的电路部分。,上一页,下一页,返回,.电气元件,发射极是两个共享一公用中间层的二极管。当发射极连接到电路时，发射极基极结是正偏，集电极基极结是反偏的。对于型晶体管，当基极加正偏电压时，发射极引导正电流至集电极，引导正电流的电压低于.时晶体管截止，不导通，发射极不能导电；当加到基极的电压大于.时，晶体管导通，发射极导电。基极与集电极相对于发射极都必须是正的。晶体管起到开关作用，如图所示。当电路中使用晶体管时，基极集电极结加的是反偏电压，如果发射极基极结加的也是反偏电压，便没有电流流过晶体管，如图所示。如果发射极基极加的是正偏电压，如图所示。电流便从发射极流到基极，其原因是基极是一薄层，并且集电极加了正的电压，电子才从发射极流到集电极。,上一页,下一页,返回,.电气元件,对于型晶体管，当以比发射极电压更负的反偏的电压时，电流便从发射极流到集电极如图所示。为了让电流通过发射极到集电极，基极和集电极两者相对于发射极必须为负电压。晶体管有三种工作状态：（）截止：当在晶体管的基极加上反偏电流时，晶体管未导通，没有电流通过。（）导通：当基极和发射极之间的偏电压增大到晶体管从截止变为导通点时，晶体管导通，且输出电流与通过基极的电流成正比。,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）饱和：基极的正偏电压达到了某值时，晶体管的输出电流达到了最大值，再增大正偏电压，输出电流仍是那个最大值。也可理解为通过集电极的电压降使集电极到发射极的电压减小到接近伏时，是处于饱和状态。由于和型晶体管有三层硅，其中两层是相同的，故称为双极晶体管。.场效应晶体管场效应晶体管（）为单极（只有一种截流子参与导电）型三极管管脚分别称为源极、漏极和栅极。源极供应电子，与双极晶体管的发射极相似。漏极收集电流，与集电极相似。,上一页,下一页,返回,.电气元件,栅极建立使电子能从源极流到漏极的电容性电场，与基极相似。场效应晶体管不需加偏压，只需给栅极加电压，使源极的电子流到漏极。源极和漏极由同类掺杂材料构成，可以是型材料或是性材料，如图所示。场效应晶体管具有输入抗阻很高、噪音低、动态范围大、功耗大、成本低和易于集成等特点，广泛用于数字电路，通信设备和仪器、仪表等方面。场效应晶体管的种类很多，常用的有结型和绝缘栅型（即管）两种，每一种又分为沟道和沟道。绝缘栅型又分为增强型和耗尽型。如果源极电压为伏而给漏极加伏电压，源极和漏极之间没有电流流过。,上一页,下一页,返回,.电气元件,然而，如果给栅极加了较低的正电压，栅极在通道和它本身之间形成一个电容场，电容场的电压从源极吸引电子，电流便经过通道流到漏极的更高正电压处。因为场效应改善了源极到漏极的电流流动，所以这种场效应晶体管称为增强型场效应晶体管。还有一种称为耗尽型场效应晶体管像一个常闭式开关。而场效应切断从源极到漏极的电流之情形作比喻，增强型场效应晶体管像常开式开关。场效应管的三个电极为源极（）、栅极（）与漏极（），它的电路符号如图（）（）所示。分别是沟道结型场效应管（）、沟道结型场效应管（）、沟道增强型绝缘栅管（）、沟道增强型绝缘栅管,上一页,下一页,返回,.电气元件,（）、沟道耗尽型绝缘栅管（）及沟道耗尽型绝缘栅管（）的电路符号。场效应管的主要技术参数有：夹断电压（结型）、开启电压（管）、饱和漏极电流、直流输入电阻、跨导、噪声系数和最高工作频率等。由于场效应管输入阻抗很高，很容易造成静电击穿损坏，使用管时应特别注意栅极的保护，任何时候不得悬空，维修时应将三个电极短路放在屏蔽的金属盒中，焊接时应先将各极短路，为了阻止电烙铁微小的漏电损坏管子，电烙铁外壳应接好地线或断开电源用余热焊接，不能用万用表测管的各极，检测管要用晶体管测试仪。,上一页,下一页,返回,.电气元件,值得注意的是，有些型号的场效应晶体管，栅极和通道之间有极薄的隔离层，手上的静电能烧损它，因此，不要用手触摸计算机的插接器插针或计算机里面的集成电路芯片。场效应晶体管常用于现代