第1章 元 件.ppt

第1章元件,1.1电阻器1.1.1概述电阻器在所有的电子设备中是必不可少的，在电路中常用来进行电压、电流的控制和传送。电阻器通常按如下方法进行分类。按材料分：主要有碳质电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。按结构分：主要分为固定电阻和可变电阻。按用途分：有精密电阻、高频电阻、高压电阻、大功率电阻、热敏电阻等。,1.1.2电阻器的参数电阻器的参数主要包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声系数及高频特性等，在挑选电阻器的时候主要考虑其阻值、额定功率及精度。至于其他参数，如最高工作温度、高频特性等只在特定的电气条件下才予以考虑。标称阻值标称值按误差等级分类，国家规定有E24、E12、E6系列，如表1.1所示。标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法来表示。,2电阻器的额定功率表示符号电阻器有电流流过时会发热，如果温度过高就会被烧毁。因此在使用电阻器时，应考虑到电阻器的额定功率，通常要求电阻器使用时的耗散功率是其额定功率的二分之一。电阻的额定功率共分10个等级，其中常用的有：0.05,0.125,0.25,0.5,1,2W。,1.1.3常用电阻器1碳质电阻碳质电阻由碳粉、填充剂等压制而成。2线绕电阻线绕电阻由电阻率较大、性能稳定的锰铜、康铜等合金线涂上绝缘层，在绝缘棒上绕制而成。3碳膜电阻碳膜电阻是由结晶碳沉积在磁棒或瓷管骨架上制成的，稳定性好、高频特性较好。4金属膜电阻与碳膜电阻相比，金属膜电阻只是用合金粉替代了结晶碳，能耐更高的工作温度。5热敏电阻热敏电阻的电阻值随着温度的变化而变化，一般用做温度补偿和限流保护等。从特性上可分为两类：正温度系数电阻和负温度系数电阻。热敏电阻在结构上分为直热式和旁热式两种。6贴片电阻该类电阻目前常用在高集成度的电路板上，它体积很小，分布电感、分布电容都较小，适合在高频电路中使用。,1.1.4电位器电位器实际上是一种可变电阻器，可采用上述各种材料制成。电位器通常由两个固定输出端和一个滑动抽头组成。按结构电位器可分为单圈、多圈；单联、双联；带开关；锁紧和非锁紧电位器。按调节方式可分为旋转式电位器、直滑式电位器。在旋转式电位器中，按照电位器的阻值与旋转角度的关系可分为直线式、指数式、对数式。,1.1.5用万用表测量电阻器、电位器的阻值1电阻器的测量电阻器在使用时要进行测量，看其阻值与标称值是否相符。用万用表测量电阻时，应用万用表中的欧姆挡进行测量，测量电阻时应根据电阻值的大小选择合适的量程，以提高测量精度。2电位器的测量电位器的引线脚分别为A,B,C，开关引线脚为K和S。首先用万用表测电位器的标称值。然后再测量A,B两端或B,C两端的电阻值，并慢慢地旋转轴，若这时表针平稳的朝一个方向移动，没有跳跃现象，表明滑动触点与电阻体接触良好，最后再测量K与S之间开关功能。,1.2电容器1.2.1概述电容就是用来存储电荷的容器。比较简单的模型是两个金属板中间夹上一层绝缘材料，这层绝缘材料也可以是空气。电容器在电路中通常用来隔直流、级间耦合及滤波等，在调谐电路中和电感一起构成谐振回路。在电子设备中，电容是不可缺少的组件。电容器的种类很多，其分类如下：按结构分：分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器。按介质材料分：分为气体介质电容器、液体介质电容器、无机介质电容器、电解电容器（又分液式和干式）。按阳极材料分：分为铝、钽、铌、钛电解电容等。按极性分：分为有极性、无极性。,1.2.2电容器的主要参数1电容器型号命名例如，某电容器标注为CZD-250-0.47-10%，其含义如下：C:电容器;Z:纸介质;D:低压;额定工作电压:250V;标称电容量：0.47F允许误差：10%。2电容量电容量是指电容器储存电荷的能力。常用单位：法（F）、微法（F）、皮法（pF）。通常，容量在微法级的电容器直接在上面标注其容量，如47F，但皮法级的电容用数字标注其容量，如332即表明容量为3300pF。,3其他参数额定直流工作电压：电容器在常温常压下，能长期可靠工作在所能承受的最大直流电压下，如果电容器工作在交流电路中，交流电压的幅值不能超过电容额定直流工作电压。常用固定式电容器的额定直流工作电压为：6.3,10,16,25,40,63,100,160,250,400V。绝缘电阻：电容器的绝缘电阻是指电容器两极之间的电阻，或称漏电阻。漏电流与漏电阻的乘积为电容器两端所加的电压。,1.2.3常用电容器1电解电容器电解电容器是目前用得较多的大容量电容器，它体积小、耐压高。因其有正负极之分，一般只能工作在直流状态下。目前铝电容用的较多，钽、铌、钛电容相比之下漏电流小，体积小，但成本高，通常用在性能要求较高的电路中。2云母电容用云母片做介质的电容器，高频性能稳定，耐压高（几百伏几千伏），漏电流小，但容量小，体积大。3瓷质电容采用高介电常数、低损耗的陶瓷材料做介质，电容器的体积小、损耗小、绝缘电阻大、漏电流小、性能稳定，可工作在超高频段，但耐压低，机械强度较差。,4玻璃釉电容玻璃釉电容具有瓷质电容的优点，但比同容量的瓷质电容体积小，工作频带较宽，可在125C下工作。5纸介电容纸介电容的电极用铝箔、锡箔做成，绝缘介质是浸蜡的纸，锡箔或铝箔与纸相叠后卷成圆柱体，外包防潮物质。6聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器是一种有机薄膜电容器。以聚苯乙烯为介质，用铝箔或直接在聚苯乙烯薄膜上蒸上一层金属膜为电极。7片状电容器目前，片状电容器广泛用在混合集成电路、电子手表电路和计算机中。有片状陶瓷电容、片状钽电容、片状陶瓷微调电容等。其体积小、容量大。,8独石电容独石电容器是以钛酸钡为主的陶瓷材料烧结而成的一种瓷介质电容器，体积小、耐高温、绝缘性能好、成本低，多用于小型和超小型电子设备中。9可变电容器可变电容器种类很多，按结构可分为单连（一组定片，一组动片）、双连（二组动片，二组定片）、三连、四连等。按介质可分为空气介质、薄膜介质电容器等。10半可调电容器（微调电容器）半可调电容器在电路中主要用做补偿和校正。调节范围为几十皮法。,1.2.4用万用表检测电容器在电容器使用前，必须对电容器进行测量，对于电容器的测量应用专用仪器，如电容测量仪。在某些情况下，对电容量大于0.1F的电容器，可用万用表进行检测。其检测方法是：首先根据电容器容量的大小选择合适的量程，通常为：0.110F选用Rk挡，10300F选用R10k挡。然后用表笔分别接触电容器的两根引线，表针若先朝顺时针方向转动，然后又慢慢地向反方向退回到R=的位置（零点位置）。当指针不能回到零点时说明电容器漏电，如果表针距零点位置较远，表示电容器漏电严重，不能使用。,1.3电感器1.3.1概述电感器有存储电磁能的作用，在电路中表现为阻碍电流的变化。多用漆包线、纱包线绕在铁心、磁心上构成，圈与圈之间相互绝缘。电路中用L表示。电感按形式可分为固定电感、可变电感和微调电感。按磁体的性质可分为空心线圈、磁心线圈。按结构分为单层线圈、多层线圈。,1.3.2电感器的主要参数1电感量电感量的单位有亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（H）。2品质因数（Q值）品质因数是电感的主要参数，如果线圈的损耗小则Q值就高，反之Q值低。3分布电容由于绝缘的线圈相当于电容器的两极，则电感上就会分布有许多的小电容，称为分布电容。4额定电流额定电流主要对高频电感器和大功率调谐电感器而言，要求正常工作时通过电感器的电流小于其额定电流。,1.3.3常用电感器1固定电感线圈固定电感线圈一般是将绝缘铜线绕在磁心上，外层包上环氧树脂或塑料。2可变电感线圈通过改变插入线圈中的磁心的位置来改变电感量。3微调电感器微调电感器用于小范围的改变电感量，调整局部电路的参数。4阻流圈阻流圈亦称为扼流圈。分为高频扼流圈和低频扼流圈两种。高频扼流圈用来阻止高频分量的通过；低频扼流圈又叫做滤波线圈，它可与电容器组成滤波电路。,1.4变压器和继电器1.4.1变压器1概述变压器一般用绝缘铜线绕在磁心或铁心外制成，主要用于改变交流电压和交流电流的大小，也作阻抗变换和隔直流用。2常用变压器音频变压器。这类变压器主要用来对音频信号进行处理。用做阻抗匹配、耦合、倒相等。中频变压器。中频变压器又叫做中周，与电容器组成谐振回路，在超外差式收音机和电视机中使用。有单调谐和双调谐两种。行输出变压器。行输出变压器又称逆行程变压器，用在电视机扫描输出级，为显像管提供阳极高压、加速极电压、聚焦极电压和其他电路所需的直流电压。由高压线圈、低压线圈、U形磁心及骨架组成。电源变压器。电压变压器用做电压的变换，产生各种电路所需的电压。,1.4.2继电器1概述继电器起控制和转换电路的作用。在大电流、高压等危险地方的自动控制设备中经常采用。继电器种类很多，按用途可分为启动继电器、限时继电器和延时继电器等。2继电器的主要参数额定工作电压。继电器正常工作所需电压。有交、直流之分。触点的切换电压和电流。继电器允许加载的最大电压和电流，决定继电器能控制的电压和电流的大小。吸合电流。使继电器产生吸合动作而需要的最小电流。释放电流。释放电流是使继电器无法保持吸合状态的最大电流。3继电器触点继电器的触点有三种形式，常开触点（用H表示）、常闭触点（用D表示）、转换触点（用Z表示）。常开触点的继电器在不通电的时候两个触点是断开的，常闭触点则相反。,1.5半导体二极管和三极管1.5.1二极管1概述半导体二极管和三极管的出现代表着晶体管时代的到来。半导体二极管有许多种类。按材料分为锗管、硅管和砷化镓管等。按结构分为点接触型和面接触型。按用途分为整流、检波、变容、稳压、开关、发光二极管等。所有的半导体二极管都有这样的特性：施加一个大于开启电压的正向电压的时候，其电阻很小；施加一定范围的反向电压时，其电阻很大，但当反向电压大于一定值的时候，反向电流迅速增加，这个电压叫做反向击穿电压，一般二极管正常工作时要求反向电压小于其反向击穿电压。但有些特殊的二极管如稳压二极管就是工作在反向击穿电压区的。,2常用二极管介绍（1）整流二极管。整流二极管用于整流电路，把交流电换成脉动的直流电。（2）稳压二极管。稳压二极管是利用二极管反向击穿时其两端电压基本保持不变的特性制成的。（3）变容二极管。变容二极管一般工作于反偏状态，其势垒电容会随着外加电压的变化而变化。电压变大电容就变小。（4）发光二极管。发光二极管能把电能转化为光能，发光二极管正向导通时能发出红、绿、蓝、黄及红外光，可用做指示灯和微光照明。,（5）光电二极管。光电二极管和发光二极管一样是由一个PN结构成，但它的结面积较大，可接收入射光。光电二极管的主要参数有：暗电流、光电流、最高工作电压。光学参数：灵敏度：给定波长的入射光产生的光电流与光照强度的比值。频谱范围：指光电二极管所能接受的光的频谱范围。峰值波长：光电二极管达到最大灵敏度时入射光的波长。响应时间：光电二极管将光信号转化为电信号所需要的时间。3用万用表测试半导体二极管通常可用万用表来检测二极管的好坏。当使用指针式万用表测量二极管时，万用表的红表笔接二极管的阴极，黑表笔接二极管的阳极，测量的是二极管的正向电阻。将红、黑表笔对调测得的是反向电阻。当使用数字式万用表时，万用表的红表笔接二极管的阳极，黑表笔接二极管的阴极，测得的是二极管的正向电阻。将红、黑表笔对调测得的是反向电阻。,1.5.2三极管半导体三极管可分为双极型（BJT）三极管、场效应管（FET）和光电三极管。1双极型半导体三极管（1）概述。双极型三极管的三个引脚命名为基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。双极型三极管有多种分类方法。按材料分可分为锗管和硅管；按结构分可分为点接触型和面接触型；按工作频率分可分为高频管、低频管、开关管；按功率分可分为大、中、小型三极管；按PN结的不同可分为PNP、NPN型。（2）主要参数。双极型三极管有直流参数、交流参数和工作频率f等。,2场效应管（1）概述。场效应管因具有很高的输入电阻、小的输出电阻并且本身的功耗很小，噪声低、抗辐射能力强、便于集成而得到广泛应用。数字电路中常用的与门、或门等简单门电路也常用场效应管构成。场效应管的三个极分别为门极（G），也叫栅极，漏极（D）和源极(S)。场效应管按沟道注入离子的不同分为P型和N型，按其栅极的不同生成方式分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。绝缘栅型按工作状态又可分为增强型和耗尽型。,（2）场效应管的主要参数及注意事项场效应管的主要参数：夹断电压（开启电压）UGS、饱和漏电流IDSS、直流输入电阻、跨导和击穿电压等。除耗尽型场效应管外，其他的类型都需要一个开启电压VTH才能正常工作。注意事项。a.由于场效应管的输入电阻很高，容易造成栅极上电荷积累而导致感应电压过高而被击穿。焊接、保存及运送过程要保证场效应管有着很好的释放电荷的途径。b.结型场效应管的源极和漏极是对称的，源极和漏极互换使用不影响效果。,1.6集成运算放大器和集成稳压器1.6.1概述集成电路是指把能实现一定功能的电路做在一块硅芯片上。按功能可划分为数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路等。在模拟集成电路方面主要有集成运算放大器、集成稳压电源及一些音像、图像专用集成电路。集成运算放大器按用途分为通用性和专用性。通用性有低、中、高增益三类。其功耗、精度、输入阻抗等各项指标比较均匀，适合通用型电子线路。专用型一般在某些指标上比较突出，适用于专用领域。,集成运算放大器的分类。专用型运算放大器主要有以下几种：高精度型。高精度型运算放大器具有低温漂、低噪声的优点，一般用于精密测量、自控仪表等信号量为毫伏级或微伏级的信号处理电路中。低功耗型。这类运算放大器的功耗很小。高速型。高速型运算放大器一般具有宽的工作频带和高的转换速率，高速型主要用于快速A/D、D/A转换、有源滤波、高速采样保持电路及锁相环等高速电路中。大功率型。大功率型的输出电流可达到安培级，功率在几十瓦。大功率运算放大器一般可直接向负载输出信号电流。程控型。程控型运算放大器的参数会随外部偏置电流的改变而改变。可用在要求电参数变化的电路中。,1.6.2集成稳压电源集成稳压电源常用在电子设备的电源电路中，当输入电压在一定范围内变化时集成稳压电源可输出一个稳定的电压。集成稳压电源有三端固定式、三端可调式和单片开关电源等。1三端固定式三端固定式是一种串联调整式稳压器，把取样、补偿、保护电路做在一个片子上，有三个引脚。根据不同电路要求可选择具有不同输出电压的三端固定式稳压器。三端固定式稳压器使用非常方便，因此获得广泛应用。其典型产品有输出正电压的W7800系列和输出负电压的W7900系列。每个系列按其输出电压值的大小分为5V,6V,7V,8V,9V,10V,11V,12V,15V,18V,24V等11种。,2三端可调式与三端固定式相比，三端可调式的输出电压可调，且输出电压纹波小，只需变换两只外接电阻的阻值就可获得不同的输出电压。3开关式集成稳压电源开关式集成稳压电源的效率特别高，工作时先把直流变成高频交流再变回直流。这样做并非多此一举，开关电源内部的各个管子工作于开关状态，使得片子本身损耗的功率很小。开关式集成稳压电源的控制方式有脉宽调制和脉冲控制两种方式。,1.7传感器1.7.1概述在所有的物理量中，电量是最容易被测量和处理的物理量。当需要对其他非电物理量进行测量时，人们通常会把非电物理量转换成为与之有确定对应关系的电量。这种能将非电物理量转换成为与之有确定对应关系的电量的装置叫做传感器。传感器的应用极其广泛，它是测量装置和控制装置中的重要器件。,1.7.2常用传感器传感器的种类繁多，应用非常广泛。常用的传感器有温度、声音、光、磁、压力、流量、位移、速度、加速度等。温度传感器热电偶热电偶是基于塞贝克效应而制成的。它是由两种不同的金属A和B连在一起所构成，当温度和不同时，在热电偶的两端将产生温差电动势。电动势的大小将取决于温度和的差值，即电动势的大小将会随着温度和的差值增大而增大。常用的热电偶有铂铂铑热电偶，镍铬合金镍铝合金热电偶，铜康铜热电偶等。测温电阻测温电阻就是利用一些金属（例如，铂、铜、镍等）的电阻率随温度的变化而变化的特性制成的测温电阻器。,热敏电阻热敏电阻是利用对温度敏感的半导体材料制成的，它具有尺寸小、响应速度快、灵敏度高等优点。按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻(PTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)三种类型。按工作方式可分为直热式、旁热式和延迟电路三种。PN结温度传感器PN结温度传感器是利用结电压随温度的变化而变化的原理进行温度测量的。当测温PN结处于正偏电流工作状态时，在一定范围内，正向结压降将随温度的升高而递减。PN结温度传感器具有灵敏度高、体积小、重量轻、响应快、造价低等优点。,2.霍尔传感器霍尔传感器是利用半导体磁电效应中的霍尔效应制成的霍尔集成电路。它能感知与磁有关的物理量，而输出相应的电信号。霍尔效应：将一载流体置于磁场中静止不动，若此载流体中的电流方向与磁场方向不同，则在此载流体中，平行于由电流方向和磁场方向所组成