常用电子元器件及应用.ppt

1 常用电子元器件及应用 1 1电阻器 1 1 1电阻器的分类及特点 1 薄膜类 2 1 金属膜电阻 型号 RJ 在陶瓷骨架表面 经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜 其特点是 精度高 稳定性好 噪声低 体积小 高频特性好 且允许工作环境温度范围大 55 125 温度系数低 50 100 10 6 目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一 常用额定功率有1 8W 1 4W 1 2W 1W 2W等 标称阻值在10W 10MW之间 2 金属氧化膜电阻 型号 RY 在玻璃 瓷器等材料上 通过高温以化学反应形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层 该电阻器由于氧化膜膜层比较厚 因而具有极好的脉冲 高频和过负荷性能 且耐磨 耐腐蚀 化学性能稳定 但阻值范围窄 温度系数比金属膜电阻差 3 碳膜电阻 型号 RT 在陶瓷骨架表面上 将碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解沉积成碳结晶导电膜 碳膜电阻价格低廉 阻值范围宽 10W 10MW 温度系数为负值 常用额定功率为1 8W 10W 精度等级为 5 10 20 在一般电子产品中大量使用 3 2 合金类 1 线绕电阻 型号 RX 将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上 并将其外层涂以珐琅或玻璃釉加以保护 线绕电阻具有高稳定性 高精度 大功率等特点 温度系数可做到小于10 6 精度高于 0 01 最大功率可达200W 但线绕电阻的缺点是自身电感和分布电容比较大 不适合在高频电路中使用 2 精密合金箔电阻 型号 RJ 在玻璃基片上粘和一块合金箔 用光刻法蚀出一定图形 并涂敷环氧树脂保护层 引线封装后形成 该电阻器最大特点是具有自动补偿电阻温度系数功能 故精度高 稳定性好 高频响应好 这种电阻的精度可达 0 001 稳定性为 5 10 4 年 温度系数为 10 6 可见它是一种高精度电阻 3 合成类 1 金属玻璃釉电阻 型号 RI 以无机材料做粘合剂 用印刷烧结工艺在陶瓷基体上形成电阻膜 该电阻具有较高的耐热性和耐潮性 常用它制成小型化贴片式电阻 4 2 实芯电阻 型号 RS 用有机树脂和碳粉合成电阻率不同的材料后热压而成 体积与相同功率的金属膜电阻相当 但噪声比金属膜电阻大 阻值范围为4 7W 22MW 精度等级为 5 10 20 3 合成膜电阻 RH 合成膜电阻可制成高压型和高阻型 高阻型电阻的阻值范围为10MW 106MW 允许误差为 5 10 高压型电阻的阻值范围为47MW 1000MW 耐压分10kV和35kV两挡 4 厚膜电阻网络 电阻排 它是以高铝瓷做基体 综合掩膜 光刻 烧结等工艺 在一块基片上制成多个参数性能一致的电阻 连接成电阻网络 也叫集成电阻 集成电阻的特点是温度系数小 阻值范围宽 参数对称性好 目前已越来越多的被应用在各种电子设备中 4 敏感类 使用不同材料和工艺制造的半导体电阻 具有对温度 光照度 湿度 压力 磁通量 气体浓度等非电物理量敏感的性质 这类电阻叫敏感电阻 利用这些不同类型的电阻 可以构成检测不同物理量的传感器 这类电阻主要应用于自动检测和自动控制领域中 5 2 1 2常用电阻器的标志方法 1 直标法 把元件的主要参数直接印制在元件的表面上 这种方法主要用于功率比较大的电阻 如电阻表面上印有RXYC 50 T 1k5 10 其含义是耐潮被釉线绕可调电阻器 额定功率为50W 阻值为1 5kW 允许误差为 10 2 文字符号法 随着电子元件的不断小型化 特别是表面安装元器件 SMC和SMD 的制造工艺不断进步 使得电阻器的体积越来越小 其元件表面上标注的文字符号也作出了相应改革 一般仅用三位数字标注电阻器的数值 精度等级不再表示出来 一般小于 5 具体规定如下 1 元件表面涂以黑颜色表示电阻器 2 电阻器的基本标注单位是欧姆 W 其数值大小用三位数字标注 6 3 对于十个基本标注单位以上的电阻器 前两位数字表示数值的有效数字 第三位数字表示数值的倍率 如100表示其阻值为10 100 10W 223表示其阻值为22 103 22kW 4 对于十个基本标注单位以下的元件 第一位 第三位数字表示数值的有效数字 第二位用字母 R 表示小数点 如3R9表示其阻值为3 9W 3 色标法 小功率电阻器使用最广泛的是色标法 一般用背景区别电阻器的种类 如浅色 淡绿色 淡蓝色 浅棕色 表示碳膜电阻 用红色表示金属或金属氧化膜电阻 深绿色表示线绕电阻 一般用色环表示电阻器的数值及精度 普通电阻器大多用四个色环表示其阻值和允许偏差 第一 二环表示有效数字 第三环表示倍率 乘数 与前三环距离较大的第四环表示精度 7 精密电阻器采用五个色环标志 第一 二 三环表示有效数字 第四环表示倍率 与前四环距离较大的第五环表示精度 有关色码标注的定义见表2 3所示 图2 1 2所示为两种色环电阻的标注图 8 例如标有蓝 灰 橙 金四环标注的电阻 其阻值大小为 68 103 68000W 68kW 允许偏差为 5 标有棕 黑 绿 棕 棕五环标注的电阻 其阻值大小为 105 101 1050W 1 05kW 允许偏差为 1 现有计算色环电阻阻值的小电子软件 上网 1 1 4电阻器的正确选用 在选择电阻器的阻值时 应根据设计电路时理论计算电阻值 在最靠近标称值系列中选用 普通电阻器 不包括精密电阻器 阻值标称系列值见表 实际电阻器的阻值是表中的数值乘以10n n为整数 9 根据理论计算电阻器在电路中消耗的功率 合理选择电阻器的额定功率 一般按额定功率是实际功率的1 5 3倍之间选定 普通电阻器额定功率标称系列值见表2 5 例 由发光二极管组成的电路如图2 1 3所示 设流过发光二极管的正向电流IF 15mA 发光二极管的正向压降约1 95V 试选定限流电阻R 10 解 计算电阻R理论值 根据表2 4 实际选择电阻值R 680W电阻器实际消耗的功率实际选用电阻器的额定功率为0 25W 由于该电阻器不必要使用高精度 温度特性也不必特别考虑 故可选用一般碳膜电阻器即可 2 2电位器 电位器是一种可调电阻 也是电子电路中用途最广泛的元器件之一 它对外有三个引出端 其中两个为固定端 另一个是中心抽头 转动或调节电位器转动轴 其中心抽头与固定端之间的电阻将发生变化 常见的电位器外形图如图2 2 1所示 11 1 有机实芯电位器 由导电材料与有机填料 热固性树脂配制成电阻粉 经过热压 在基座上形成实芯电阻体 该电位器的特点是结构简单 耐高温 体积小 寿命长 可靠性高 广泛用于焊接在电路板上作微调使用 缺点是耐压低 噪声大 12 2 线绕电位器 用合金电阻丝在绝缘骨架上绕制成电阻体 中心抽头的簧片在电阻丝上滑动 线绕电位器用途广泛 可制成普通型 精密型和微调型电位器 且额定功率做的比较大 电阻的温度系数小 噪声低 耐压高 3 合成膜电位器 在绝缘基体上涂敷一层合成碳膜 经加温聚合后形成碳膜片 再与其他零件组合而成 这类电位器的阻值变化连续 分辨率高 阻值范围宽 成本低 但对温度和湿度的适应性差 使用寿命短 4 多圈电位器 多圈电位器属于精密电位器 它分有带指针 不带指针等形式 调整圈数有5圈 10圈等数种 该电位器除具有线绕电位器的相同特点外 还具有线性优良 能进行精细调整等优点 可广泛应用于对电阻实行精密调整的场合 13 2 3电容器 2 3 1常用电容器 1 瓷介电容器 14 瓷介电容器的主要特点是介质损耗较低 电容量对温度 频率 电压和时间的稳定性都比较高 且价格低廉 应用极为广泛 瓷介电容器可分为低压小功率和高压大功率两种 常见的低压小功率电容器有瓷片 瓷管 瓷介独石电容器 主要用于高频电路 低频电路中 高压大功率瓷片电容器可制成鼓形 瓶形 板形等形式 主要用于电力系统的功率因数补偿 直流功率变换等电路中 2 云母电容器 云母电容器以云母为介质 多层并联而构成 它具有优良的电器性能和机械性能 具有耐压范围宽 可靠性高 性能稳定 容量精度高等优点 可广泛用于高温 高频 脉冲 高稳定性的电路中 但云母电容器的生产工艺复杂 成本高 体积大 容量有限 这使它的使用范围受到了限制 3 有机薄膜电容器 最常见有涤纶电容器和聚丙烯电容器 涤纶电容器的体积小 容量范围大 耐热 耐潮性能好 15 4 电解电容器 电解电容器的介质是很薄的氧化膜 容量可做得很大 一般标称容量1mF 10000mF 电解电容有正极和负极之分 使用中应保证正极电位高于负极电位 否则电解电容器的漏电流增大 导致电容器过热损坏 甚至炸裂 电解电容器的损耗比较大 性能受温度影响比较大 高频性能差 电解电容器的品种主要有铝电解电容器 钽电解电容器和铌电解电容器 铝电解电容器价格便宜 容量可以做的比较大 但性能较差 寿命短 存储寿命小于5年 一般使用在要求不高的去耦 耦合和电源滤波电路中 后两者电解电容的性能要优于铝电解电容器 主要用于温度变化范围大 对频率特性要求高 对产品稳定性 可靠性要求严格的电路中 但这两种电容器的价格较高 2 3 1电容器的标志方法 电容器容量表示方法一般有直接表示法 数码表示法和色码表示法 具体描述如下 16 1 直接表示法 通常是用表示数量的字母m 10 3 m 10 6 n 10 9 和p 10 12 加上数字组合表示 例如4n7表示4 7 10 9F 4700pF 47n表示47 10 9F 47000pF 0 047mF 6p8表示6 8pF 另外 有时在数字前冠以R 如R33 表示0 33mF 有时用大于1的四位数字表示 单位为pF 如2200表示为2200pF 有时用小于1的数字表示 单位为mF 如0 22为0 22mF 2 数码表示法 一般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 后一位表示位率 即乘以10i i是第三位数字 若第三位数字为9 则乘以10 1 如223代表22 103pF 22000pF 0 022mF 又如479代表47 10 1pF 4 7pF 这种表示法最为常见 3 色码表示法 这种表示法与电阻器的色环表示法类似 颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线侧排列 色码一般只有三种颜色 前两环为有效数字 第三环为位率 单位为pF 17 2 3 3电容器的正确选用 根据电路要求选择合适的电容器型号 一般的耦合 旁路 可选用纸介电容器 在高频电路中 应选用云母和瓷介电容器 在电源滤波和退耦电路中 应选用电解电容器 注 用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量 n为正或负整数 注 用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量 n为正或负整数 18 电容器的额定电压 选用电容器应符合标准系列 电容器的额定电压应高于电容器两端实际电压的1 2倍 尤其对于电解电容器 一般应使线路的实际电压相当于所选额定电压的50 70 这样才能充分发挥电解电容器的作用 若实际工作电压低于其额定电压的一半 反而容易使电解电容器的损耗增大 2 4半导体二极管 半导体二极管按其用途可分为 普通二极管和特殊二极管 普通二极管包括整流二极管 检波二极管 稳压二极管 开关二极管 快速二极管等 特殊二极管包括变容二极管 发光二极管 隧道二极管 触发二极管等 19 2 4 1普通半导体二极管的主要参数 1 反向饱和漏电流IS指在二极管两端加入反向电压时 流过二极管的电流 该电流与半导体材料和温度有关 在常温下 硅管的IS为纳安 10 9A 级 锗管的IS为微安 10 6A 级 20 2 额定整流电流IF指二极管长期运行时 根据允许温升折算出来的平均电流值 目前大功率整流二极管的IF值可达1000A 3 最大反向工作电压URM指为避免击穿所能加的最大反向电压 目前最高的URM值可达几千伏 4 最高工作频率fM由于PN结的结电容存在 当工作频率超过某一值时 它的单向导电性将变差 点接触式二极管的fM值较高 在100MHz以上 整流二极管的fM较低 一般不高于几千赫 5 反向恢复时间trr指二极管由导通突然反向时 反向电流由很大衰减到接近IS时所需要的时间 大功率开关管工作在高频开关状态时 此项指标至为重要 21 2 4 2几种常用二极管的特点 1 整流二极管整流二极管结构主要是平面接触型 其特点是允许通过的电流比较大 反向击穿电压比较高 但PN结电容比较大 一般广泛应用于处理频率不高的电路中 例如整流电路 嵌位电路 保护电路等 整流二极管在使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向工作电压应大于实际工作中的值 目前常用几种整流二极管的主要参数见表 2 快速二极管快速二极管的工作原理与普通二极管是相同的 但由于普通二极管工作在开关状态下的反向恢复时间较长 约4 5ms 不能适应高频开关电路的要求 快速二极管主要应用于高频整流电路 高频开关电源 高频阻容吸收电路 逆变电路等 其反向恢复时间可达10ns 快速二极管主要包括肖特基二极管和快恢复二极管 22 3 稳压二极管稳压二极管是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件 稳压管的主要参数有 稳压值VZ 指当流过稳压管的电流为某一规定值时 稳压管两端的压降 目前各种型号的稳压管其稳压值在2 200V 以供选择 电压温度系数 稳压管的稳压值VZ的温度系数在VZ低于4V时为负温度系数值 当VZ的值大于7V时 其温度系数为正值 而VZ的值在6V左右时 其温度系数近似为零 目前低温度系数的稳压管是由两只稳压管反向串联而成 利用两只稳压管处于正反向工作状态时具有正 负不同的温度系数 可得到很好的温度补偿 例如2DW7型稳压管是稳压值为 6 7V的双向稳压管 动态电阻rZ 表示稳压管稳压性能的优劣 一般工作电流越大 rZ越小 允许功耗PZ 由稳压管允许达到的温升决定 小功率稳压管的PZ值为100 1000mW 大功率的可达50W 稳定电流IZ 测试稳压管参数时所加的电流 实际流过稳压管的电流低于IZ时仍能稳压 但rZ较大 23 4 发光二极管 LED 发光二极管的伏安特性与普通二极管类似 所不同的是当发光二极管正向偏置时 正向电流达到一定值时能发出某种颜色的光 根据在PN结中所掺加的材料不同 发光二极管可发出红 绿 黄 橘及红外光线 在使用发光二极管时应注意两点 一是若用直流电源电压驱动发光二极管时 在电路中一定要串联限流电阻 以防止通过发光二极管的电流过大而烧坏管子 注意发光二极管的正向导通压降为1 2 2V 可见光LED为1 2 2V 红外线LED为1 2 1 6V 二是发光二极管的反向击穿电压比较低 一般仅有几伏 因此当用交流电压驱动LED时 可在LDE两端反极性并联整流二极管 使其反向偏压不超过0 7V 以便保护发光二极管 24 2 5半导体三极管 半导体三极管亦称双极型晶体管 其种类非常多 按照结构工艺分类 有PNP和NPN型 按照制造材料分类 有锗管和硅管 按照工作频率分类 有低频管和高频管 一般低频管用以处理频率在3MHz以下的电路中 高频管的工作频率可以达到几百兆赫 按照允许耗散的功率大小分类 有小功率管和大功率管 一般小功率管的额定功耗在1W以下 而大功率管的额定功耗可达几十瓦以上 25 最大管耗PCM 指根据三极管允许的最高结温而定出的集电结最大允许耗散功率 在实际工作中三极管的IC与UCE的乘积要小于PCM值 反之则可能烧坏管子 穿透电流ICEO 指在三极管基极电流IB 0时 流过集电极的电流IC 它表明基极对集电极电流失控的程度 小功率硅管的ICEO约为0 1mA 锗管的值要比它大1000倍 大功率硅管的ICEO约为mA数量级 2 5