电子元器件应用

Chapter2常用电子元器件及应用2.1电阻器2.1.1电阻器的分类及特点1．薄膜类1（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。22．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。3（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。42.1.2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。5（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。

6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。颜

色有效数字倍率（乘数）允许偏差（%）黑0100

棕1101±1红2102±2橙3103

黄4104

绿5105±0.5蓝6106±0.25紫

7107±0.1灰8108

白9109

金

10-1±5银

10-2±10无色

±207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）。2.1.4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）。允许偏差（％）阻值（W）±5％1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1±10％1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2±20％1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.88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。电阻器类型额定功率（W）线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500非线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、5、10、25、50、100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。9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。

101．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。112．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。

122.3电

容

器2.3.1常用电容器1．瓷介电容器13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。144．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：

151．直洲接表工示法通常铲是用系表示铁数量换的字捏母m（10-3）、m（10-6）、n（10-9）和p（10-1系2）加侍上数握字组嫌合表棒示。唯例如4n皇7表示4.烈7×10-9F=凉47穗00缎pF煌,4军7n表示47×10-9F=模47碰00哗0p政F=夏0.法04水7mF,拆6p者8表示6.悉8p安F。另猾外，鸣有时饱在数辣字前岗冠以R，如R3锈3，表榴示0.束33mF;有时溉用大刘于1的四殊位数仓字表旱示，迫单位属为pF,如22系00表示级为22们00脾pF；有者时用刚小于1的数义字表陈示，小单位闭为mF，如0.果22为0.办22mF。2．数牢码表菠示法一般帽用三糕位数交字来凤表示道容量疏的大涂小，祥单位蕉为pF。前肾两位亲为有华效数莲字，骂后一艰位表性示位烈率，确即乘雅以10i，i是第吧三位掘数字叨。若抽第三很位数年字为9，则愉乘以10-1。如22灿3代表22×103pF＝22爱00攻0p奴F＝0.携02济2mF，又铅如47胀9代表47×10-1pF＝4.犹7p林F。这蝴种表困示法蚂最为连常见钓。3．色持码表情示法这种移表示规法与湿电阻筋器的乎色环穿表示网法类谱似，东颜色烧涂于扒电容油器的残一端寻或从逝顶端烤向引药线侧凳排列补。色违码一播般只蛙有三笋种颜涉色，贝前两典环为调有效掘数字娘，第炭三环免为位未率，形单位鬼为pF。162.拍3.援3电容贷器的背正确鹿选用根据疏电路冒要求奖选择峰合适岁的电蚊容器煮型号谁。一蜘般的塑耦合片、旁朗路，暑可选恋用纸牛介电奖容器询；在重高频筋电路邻中，剂应选询用云栽母和谜瓷介忠电容捧器；腹在电它源滤怎波和梯退耦今电路屯中，趣应选麦用电家解电赚容器蜻。E24E12E6E24E12E61.01.01.03.33.33.31.1

3.6

1.21.2

3.93.9

1.3

4.3

1.51.51.54.74.74.71.6

5.1

1.81.8

5.65.6

2.0

6.2

2.22.22.26.86.86.82.4

7.5

2.72.7

8.28.2

3.0

9.1

注：芽用表泰中数份值再柔乘以10n来表道示电均容器义标称音电容御量，n为正扔或负叶整数炎。注：画用表佩中数盏值再波乘以10n来表语示电喇容器梯标称导电容帐量，n为正际或负纳整数。17电容两器的械额定饺电压锻。选赶用电拜容器锋应符揉合标斥准系待列，棕电容索器的它额定碧电压第应高蜜于电圆容器债两端杂实际抽电压服的1～2倍。笨尤其记对于芒电解捧电容立器，虽一般扩应使喊线路猫的实孝际电失压相垦当于谊所选听额定赖电压瞧的50舅%～70学%，这谢样才岩能充鉴分发柜挥电著解电烂容器序的作级用；盏若实伸际工校作电羡压低鲁于其景额定铺电压侦的一附半，豪反而仅容易狠使电赌解电绳容器来的损孔耗增符大。2.钞4半导政体二孩极管半导凤体二睛极管堆按其珍用途草可分鼻为：此普通梯二极观管和垮特殊六二极恒管。胁普通柏二极镜管包译括整兵流二葛极管抚、检醋波二健极管菠、稳看压二扰极管工、开蹦关二包极管告、快肉速二酷极管扣等；介特殊炮二极域管包丹括变叨容二汽极管盼、发糠光二躬极管玻、隧快道二传极管锅、触卖发二雀极管垒等。182.哭4.匠1普通低半导满体二犁极管守的主阴要参淡数1．反向鄙饱和埋漏电轨流IS指在留二极窗管两汤端加瞧入反遍向电婆压时庭，流粱过二嘉极管雄的电候流，盲该电负流与狼半导身体材被料和肯温度拌有关最。在环常温池下，环硅管第的IS为纳焰安（10-9A）级剖，锗疯管的IS为微重安（10-6A）级粗。192．额猴定整尤流电谷流IF指二贩极管筛长期肢运行遵时，嗽根据喷允许革温升飞折算划出来厅的平割均电值流值践。目根前大披功率否整流菌二极膛管的IF值可档达10劈燕00谢A。3．最担大反旱向工命作电惨压URM指为逝避免爹击穿更所能姿加的去最大辣反向痒电压锄。目给前最土高的URM值可克达几碧千伏孝。4．最蜘高工姥作频峡率fM由于PN结的娘结电妹容存盆在，膀当工神作频以率超助过某斜一值货时，第它的宾单向灾导电抵性将贞变差魂。点擦接触批式二弃极管竹的fM值较踪蝶高，程在10汗0M贸Hz以上言；整直流二奋极管辽的fM较低拳，一说般不扑高于歌几千铺赫。5．反残向恢歼复时槐间trr指二罩极管班由导普通突准然反因向时捞，反孔向电浓流由镰很大故衰减捞到接均近IS时所剧需要效的时太间。离大功缩慧率开枪关管粉工作迫在高名频开暖关状血态时狗，此萌项指概标至牌为重渠要。202.步4.赛2几种荡常用观二极貌管的建特点1．整蚕流二少极管整流活二极倦管结笨构主帜要是调平面蛛接触踢型，筐其特劈燕点是揭允许垃通过绣的电鼓流比竭较大笔，反垫向击柿穿电姜压比厦较高较，但PN结电弱容比盆较大纺，一钢般广校泛应慈用于鸽处理城频率努不高汁的电哭路中者。例烤如整须流电催路、旗嵌位如电路框、保挖护电软路等宵。整吐流二裙极管壳在使昏用中堡主要片考虑皱的问枯题是诉最大还整流胶电流芒和最抽高反敞向工货作电北压应覆大于控实际破工作宪中的奇值。亿目前壶常用僻几种稠整流骑二极白管的佩主要锯参数骆见表渔。2．快饮速二侧极管快速臭二极载管的剂工作垦原理所与普唐通二园极管铅是相役同的龄，但担由于先普通尾二极远管工鲁作在债开关缩慧状态船下的丧反向洁恢复威时间还较长膏，约4～5ms，不鸡能适咐应高获频开陕关电匹路的记要求登。快但速二煤极管谢主要舰应用港于高参频整睁流电雀路、汇高频耐开关怠电源糊、高寺频阻么容吸换收电靠路、万逆变成电路复等，烘其反锋向恢骄复时疑间可桐达10聚ns。快雹速二家极管吉主要军包括朱肖特肺基二浅极管更和快木恢复哪二极规管。213．稳台压二宴极管稳压拳二极群管是音利用PN结反逃向击鹅穿特架性所坡表现诱出的坏稳压宵性能延制成糕的器首件。讯稳压蓝管的源主要董参数肯有：柿①稳厚压值VZ。指锯当流呈过稳蝴压管裹的电划流为纵某一移规定巧值时讽，稳辱压管守两端沫的压辱降。蹄目前倚各种溉型号复的稳何压管鸭其稳榜压值稿在2～20似0V，以于供选插择。妄②电盼压温餐度系挽数。鼓稳压捏管的阳稳压月值VZ的温敞度系盈数在VZ低于4V时为犁负温怎度系直数值矩；当VZ的值惕大于7V时，晃其温弯度系朋数为类正值俘；而VZ的值喜在6V左右启时，采其温煮度系蚀数近枪似为缸零。转目前性低温骗度系茧数的痛稳压湖管是顿由两逃只稳忍压管透反向柔串联陡而成隔，利遮用两匆只稳知压管够处于馒正反安向工谨作状樱态时颈具有赤正、背负不纹同的歼温度凉系数剧，可担得到煮很好冠的温蕉度补场偿。佛例如2D嘱W7型稳途压管营是稳领压值益为±6～7V的双刮向稳糕压管馆。③搞动态火电阻rZ。表峡示稳淋压管围稳压霸性能肯的优侨劣，标一般黑工作周电流奖越大壮，rZ越小苏。④闭允许下功耗PZ。由缘瑞稳压崇管允亡许达馆到的炸温升嫂决定撕，小灯功率坝稳压谎管的PZ值为10聚0～10狸00罚mW具,大功片率的棒可达50割W。⑤变稳定陡电流IZ。测倒试稳按压管视参数雹时所课加的狠电流技。实帽际流爱过稳匙压管袭的电植流低摊于IZ时仍懂能稳跳压，究但rZ较大假。224．发产光二椅极管老（LE阿D）发光己二极遭管的恐伏安译特性融与普泰通二锯极管禁类似肾，所辈不同扩的是范当发丹光二便极管谢正向描偏置遍时，侦正向辫电流乓达到裁一定扔值时订能发船出某倾种颜绿色的充光。块根据报在PN结中钱所掺威加的蓄材料邀不同共，发岁光二祥极管翠可发炸出红曾、绿寺、黄服、橘晴及红康外光远线。古在使蒸用发戒光二仗极管绵时应食注意漏两点疤：一熟是若池用直长流电柄源电装压驱许动发承光二塔极管折时，押在电缝路中愤一定姻要串补联限盲流电大阻，顺以防辫止通举过发详光二切极管麻的电牢流过怜大而烦烧坏故管子载，注针意发串光二尿极管吗的正姥向导袖通压慢降为1.神2～2V弄(可见鲁光LE价D为1.太2～2V岭,红外闪线LE龄D为1.敏2～1.馋6V叔)。二箩是发月光二赔极管锣的反发向击粪穿电盛压比督较低身，一帽般仅卡有几溜伏。让因此旺当用卸交流凤电压育驱动LE净D时，售可在LD爱E两端甲反极戒性并剪联整闸流二汁极管贞，使闷其反荐向偏耕压不困超过0.瞧7V，以援便保搬护发担光二起极管照。232.玻5半导棵体三辣极管半导誓体三脖极管添亦称建双极玩型晶苍体管物，其量种类女非常蹦多。疗按照丛结构丑工艺书分类贞，有PN跃P和NP谷N型；刺按照舰制造掠材料妨分类思，有追锗管喂和硅露管；肺按照灯工作赢频率捆分类誉，有掌低频勤管和驻高频势管；滑一般筋低频支管用迟以处视理频音率在3M猾Hz以下放的电哭路中讯，高畜频管顷的工谁作频亡率可慨以达周到几伙百兆龄赫。序按照泥允许申耗散铺的功袖率大硬小分荒类，荒有小熔功率团管和撤大功梨率管喜；一惜般小侍功率欧管的垄额定辽功耗据在1W以下舱，而阵大功鞋率管舌的额物定功瓦耗可径达几笼十瓦乡丰以上倦。24最大担管耗PCM。指根即据三晃极管魔允许推的最覆高结览温而乒定出扰的集贸电结桥最大垃允许垂耗散肿功率孤。在月实际睁工作绘中三享极管屿的IC与UCE的乘带积要朵小于PCM值，牧反之捐则可律能烧访坏管钞子。穿透勤电流ICE惭O。指在轰三极长管基趣极电慢流IB=0时，严流过印集电愚极的启电流IC。它障表明缺基极腊对集晴电极梳电流戴失控黄的程寄度。茧小功饭率硅疾管的ICE应O约为0.绞1mA，锗头管的闸值要莫比它属大10弟00倍，德大功删率硅舅管的ICE农O约为mA数量杠级。2.气5.辉1半导晋体三坡极管森的主爹要参别数共射烛电流乐放大监系数β。β值一希般在20～20隶0，它葡是表裂征三缎极管疮电流顾放大矩作用胞的最母主要父的参金数。反向舌击穿季电压设值U(B唯R)桨CE右O。指基赏极开富路时劝加在c、e两端皆电压彩的最丧大允套许值域，一顿般为主几十擦伏，陵高压廊大功鼻率管丘可达促千伏颗以上仓。最大论集电奥极电协流ICM。指由汤于三班极管IC过大将使β值下庙降到泥规定演允许炕值时器的电眼流