第3次课-常用电子元器件2

1、第2部分 常用电子元器件的应用(2),第2部分 常用电子元器件的应用,2.1 电阻器 2.2 电容器 2.3 电感器 2.4 晶体管 2.5 表面贴装元器件 2.6 光电耦合器 2.7 继电器 2.8 功率驱动 2.9 显示器件,2.3 电感器,2.3.1 电感器在电子电路中的应用 1.直流电源滤波 2.高频滤波 3.谐振电路 4.振荡器 5.陷波器 6.高频补偿,第3次课,2.3.1 电感器在电子电路中的应用,7.阻抗匹配 8.延迟线 9.耦合与隔直 10.形成磁场 11.电源滤波器,2.3.2 电感器的主要技术参数 1.标称电感量 2.允许误差 3.额定工作电流 4.品质因数 5.分布电容

2、,2.3.3 电感器的种类 1.立式密封固定电感器 2.卧式密封固定电感器 3.可调电感器 4.磁珠, 固定电感, 可变电感, 变压器,脉冲变压器,匹配变压器,阻抗变换变压器,电源变压器,2.3.4 电感器的应用 1.根据电路要求选用电感器 2.据误差要求，按系列值选用电感器 3.电流值要减额 4.注意品质因数 Q值 5.在LC去耦时，考虑直流电阻 6.感抗 XL=2fL 7.感性负载驱动,图2.3.14 感性负载的驱动,补充-元件值的表示方法,容量：,精度：5,耐压：63V,阻值：,精度：5,功率：5W, 直标, 数码,- 有效数字,- “0”的个数,阻值：,精度： 5%,容量：,精度：20

3、%,耐压：1000V, 色码,颜色,数字,倍率,偏差(%),棕,红,橙,黄,绿,蓝,紫,灰,白,黑,无色,银,金,阻值：,精度：5,阻值：,精度：2,习惯标识,电容,省略F,用,无倍率符号表示,电阻,省略,用,无倍率符号表示,电感通常不省略,补充-连接器,1. 矩形连接器,2. D形连接器,3. IC插座,4. 压接端子排,5. 插接端子排,6. 跳线开关,2.4 晶体管,2.4.1 硅二极管和硅整流桥 1硅整流二极管 硅整流二极管除主要用于电源电路做整流元件外，如图2.4.1所示还可以做限幅、钳位、保护、隔离等多种灵活应用。,返回,图（c）中J为电磁继电器线圈，二级管将抑制此感性负载在晶体管

4、T由饱和跳变到截止时所产生的大幅度的反向电动势，从而保护T。 图（d）为脉冲微分限幅电路，将在输出削去负尖脉冲。,图（e）为RAM数据保持电路。后备银锌电池E=3.6V，在RAM 正常工作时，RAM 由+5V电源供电，且可通过D 对E充电。断电时，RAM 由E 供电，D 将E 和电路+5V端隔离。 图（f）为RC 充放电电路。充电通过D1R1进行，而放电则通过D2R2 进行。,图2.4.1,2高速开关管,检波二极管 和整流管不同之处在于工作在小信号、高频率的电路中，如各种检波器。故其电流小，结电容小，工作频率高。,3硅整流桥,常用硅整流桥分为单相半桥、单相全桥和三相全桥几种，如图2.4.2所示

5、。 其中单相全桥在小功率整流电流中应用广泛，而三相全桥则在电力整流器、逆变器等大功率设备中使用。,常见硅整流桥的外形,4肖特基（Schottky）二极管,肖特基二极管是由金属和半导体接触形成的，其制造工艺与TTL电路相类似，工艺步骤比较复杂。它不是利用PN结的单向导电性，而是利用势垒的整流作用和多数载流子导电，因而没有少数载流子的存储效应。因此具有反向恢复时间短（最低可达10ns）和正向压降低（可达0.2V）的突出优点。它主要用于开关稳压电流做整流和逆变器中作续流二极管。,5快恢复（Fast Recovery）二极管,快恢复二极管工作原理与普通二极管相似，亦是利用PN结单向导电性，但制造工艺与

6、普通二极管不同。 它的扩散深度及外延层（外延型）可以精确控制，因而可获得较高的开关速度，同时，在耐压允许范围内，外延层可做得较薄，正向压降较低。 它的反向时间约为0.20.75s。 和肖特基二极管相比，其耐压高得多。它主要也用在逆变电源中做整流元件，以降低关断损耗，提高效率和减少噪声。 高速恢复二极管反向恢复时间可达25ns。,设计电路选用各种二极管时应注意以下几点：,（1）电流减额 电流减额因子S0.5。如图2.3.1（a）的全波整流电路，若通过负载RL的平均电流IL0.5A，则应选择平均整流电流1A的普通硅整流二极管，如1N4000系列。 （2）注意浪涌电流 在某些应用场合，如图2.3.1

7、（f）中的充放电电路，在开始充电瞬间通过D1的电流最大，选管时应予注意。 （3）反向峰值电压 图2.3.1（a）中整流二极管承受的最高反向电压VR=1.4V（V为变压器Tr次级绕组电压的有效值）。选管时应充分考虑电压减额。,（4）正向管压降 在低电压大电流的整流电路里，整流二极管的管压峰不能忽略。对于图2.3.1（e）的隔离二极管D，若希望RAM的VCC4.8V，则可以选用正向压降在0.10.2V之间的肖特基二极管。 （5）工作频率 二极管的最高工作频率与其结构与工艺密切相关，例如普通硅整流管PN 结为平台结构，结电容大，正向整流大，工作频率低。2AP型锗二极管为点接触型，结电容小、工作频率高

8、，正向压降也小。 （6）反向漏电流,2.4.2 半导体三极管,1常用小功率半导体三极管,金属封装,塑料封装,贴片三极管,贴片,2通用功率管,塑料封装,金属封装,达林顿（Darlingtons）功率管,3双极性半导体三极管选用时的注意事项,（1）确定三极管的类型 首先必须根据电路的要求确定三极管的类型。多数场合设计者喜欢选用NPN型。但是如果需要低电平使三极和导通或需要采用互补推拉式（pull-push）输出，则必需使用PNP型晶体管。,（1）确定三极管的类型 （2）极限参数 晶体管特性表一般均会给出极限参数，设计时必须对ICM、PCM、BVCEO（或V(BR)CEO基极开路时的集电极发射极间的

9、击穿电压）、BVEBO、ICBO、fT（特征频率，fT=f，f为工作频率）等参数进行减额使用。其中由于BVCEOBVCESBVCERBVCEO，所以只要BVCEO满足要求就可以了。一般高频工作时，fT的减额因子可选为0.10.2。,（1）确定三极管的类型 （2）极限参数 （3）开关参数,晶体管工作于开关状态时，一般应选用开关参数（ton、toff、Ccb、fT）好的开关晶体管。若选用普通晶体管，则需选用fT100MHz的管子。而且实用时，其开关参数（如tr、tf）和集电极负载电阻、负载电容密切相关。集电极电阻愈小，开关速度愈快，但IC和管耗都会增加，应权衡决定。,（1）确定三极管的类型 （2）

10、极限参数 （3）开关参数,（4）共射极交流小信号电流放大系数（hFE） 小功率晶体管的共射极交流小信号电流放大系数（hFE）较高，数字万用表测的是直流hFE，和交流hFE 接近，但有差异。大功率晶体管hFE要低得多。特别值得注意的是：即使是小功率晶体管在开关应用时，饱和状态的hFE，也远较正常值为小。,（1）确定三极管的类型 （2）极限参数 （3）开关参数 （4）共射极交流小信号电流放大系数（hFE） （5）发热及散热问题 （6）部分晶体管内部并联高速反向保护二极管,小功率晶体管应避免靠近发热元件，以减小温度对性能的影响。大功率晶体管必须根据实际耗散功率，固定在足够面积的散热器上。,部分通用型

11、和达林顿型晶体管的集电极与发射极之间在管子内部并联了一只高速反向保护二极管。部分晶体管没有这只二极管，需要时在外部并联之。,2.4.3 场效应管,场效应管（FET）因为通过它的电流只能是空穴电流或电子电流的一种，故又称为单极性器件。又因为流经该器件的电流受控于外加电压所形成的电场，故称为场效应管。 各种场效应管的共同特点是：输入阻抗极高，噪声小，特性受温度和辐射的影响小，因而特别适用于高灵敏度、低噪声的电路里。 1结型场效应管 2绝缘栅金属氧化物场效应管,1结型场效应管,1结型场效应管,1结型场效应管,2绝缘栅金属氧化物场效应管,3FET应用时的注意事项,（1）不同类型FET应加电压的极性 （

12、2）不论是哪一类FET，它的栅极基本上不消耗电流，故要求输入电阻很高时，应选用FET。 （3）由于FET 传输特性的非线性，其跨导与工作点有关，|VGS|愈低，gfs 愈高。,注意事项（续）,（4）MOS FET 珊极的绝缘性质，易在外电场的作用下绝缘被击穿，故保存和焊接时均应采取相应措施。焊接时电路铁应妥善接地或络铁断电焊接。 （5）FET 是多子导电，受温度影响小。在工作温度变化剧烈的场合，宜选用FET。 （6）FET 的低噪声，使其特别适合在信噪比要求高的电路里使用，如高增益放大器的前级。,2.4.4 功率VMOS 场效应晶体管,2.3.4 功率VMOS 场效应晶体管,1VMOS 器件的

13、特点 （1）开关速度非常快 VMOS 器件为多数载流子器件，不存在存贮效应，故开关速度快。一般低压器件开关时间为10ns数量级，高压器件为100ns数量级。适合于做高频功率开关。,VMOS 器件的特点,（2）高输入阻抗和低驱动 其输入电阻通常107以上，直流驱动电流在0.1A的数量级，故只要逻辑幅值超过VMOS的阈电压（3.5V4V），则可直接被CMOS和LSTTL、标准TTL 等器件直接驱动，驱动电路简单。可以用上拉电阻提高驱动电平。上拉电阻值影响VMOS 管开关时间。 （3）安全工作区大 VMOS 器件无二次击穿，安全工作区由器件的峰值电流、击穿电压的额定值和功率容量来决定，故工作安全，可

14、靠性高。,VMOS 器件的特点,（4）热稳定性好 VMOS 器件的最小导通电压由导通电阻rDS(on)决定。低压器件的rDS(on)甚小，但是随着漏源间电压的增加而增加，即漏极电流有负的温度系数，使管耗随温度的变化得到了一定的自补偿。 （5）易于并联使用 VMOS 可简单并联，以增加其电流容量。而双极型器件并联使用须增加均流电阻、内部网络匹配以及其它额外的保护装置。,VMOS 器件的特点,（6）跨导高度线性 VMOS 器件是一种短沟道器件，当VGS上升到一定值后，跨导基本为一恒定值，这就使其做为线性器件使用时，非线性失真大大减小。 （7）管内存在漏源二极管 VMOS 器件内部漏源之间“寄生”了

15、一个反向的漏源二极管，它的正向开关时间小于10ns，和快速恢复二极管类似也有一个100ns数量级的反向恢复时间trr。此二极管在实际电路中可起钳位和消振的作用。,VMOS 器件的特点,（8）注意防静电破坏 尽管VMOS 器件有很大的输入电容，不象一般MOS 器件那样对静电放电很敏感，但由于它的栅源最大额定电压约为20V，远远低于1002500V的静电电压，因此要注意采取防静电措施：运输时器件应放在抗静电包装或导电的泡沫塑料中。拿取器件时要带接地手镯。最好在防静电工作台上操作。焊接要用接地电铬铁。在栅源间应接一个电阻保持低阻抗，必要时并20V的稳压管加以保护。,2. VMOS特性表,3. VMO

16、S 应用实例,VMOS 器件由于具有双极性晶体管不可比拟的优点，其应用十分广泛。图2.3.6为几种应用实例。 图（a）为灯泡寿命延长器。 图中L为15W250W的钨丝白炽灯，Rt为负温度系数的热敏电阻，冷态电阻约1.65M。初通电时，由于Rt很大，通过L 的电流很小，随着能电时间的增长，Rt电阻逐渐减小，L 亮度逐步增加，约0.5s后降低至150k，L 到达正常亮度。 该电路可控制加于灯泡的1015倍额定值的冲击电流和降低由交流电源在灯丝上引起的机械应力（振动）,灯泡寿命延长器,图（b）为某电池供电的便携式仪器利用VMOS 做为模拟开关的应用。由于电源开关为单触点的薄膜开关而非双触点的机械开关

17、，故使用了此电路。4043为四重RS 触发器。电路接通瞬间由0.1F电容和100k电阻使其Q=1，VMOS 管断。接下“开”按钮时，R=0，Q=0，VMOS 管通，电源通往用电回路。选用大电流管TP8P10（RDS0.4）以减小VMOS 管导通损耗。,图（c）为VMOS简单逆变电源。4011电路组成不对称RC多谐振荡器，它输出的二个反相脉冲分别,驱动T1和T2两只VMOS，在升压变压器的次级可产生220V、50Hz的交流电。,图（d）中的RC不对称多沿振荡器产生约100kHz的方波控制VMOS管的通断。D1、D2和二只0.1F的电容构成二倍压整流电路。利用稳压管可获得(35)V的输出。,2.4

18、.5 晶体管阵列,1MC1411/1412/1413/1416七重达林顿晶体管阵列 晶体管阵列与普通晶体管相比具有体积小，参数一致和可靠性高等优点，在微机后向通道中应用较多，可直接驱动灯、继电器或其它大电流负载。内部的钳位二极管特别适用于驱动感性负载。,ULN2003 也是晶体管阵列,晶体管阵列,2功率MOSFET 阵列 图2.3.10为P沟道功率MOSFET 阵列的封装及电连接图，内部封装了4只MOSFET。主要用于电机、灯泡的驱动。它应用于开关状态，驱动电平4V。导通电性达0.8。输入电容190pF。,2.5 表面贴装元器件,表面贴装元件（SMC）、表面贴装器件（SMD）又称为片状无引脚L

19、L（Lead-Less），元器件外形尺寸只有几毫米、由于特殊的工艺及结构，加上表面焊接技术（SMT），具有重量很轻、高频噪声小、抗干扰能力强而且耐振动冲击性能好、便于全自动化生产等一系列突出的优点，使电子系统的质量产生了一个飞跃。 表贴元器件分为无源元件（电阻器、电容器、电感器）和有源器件（晶体管、集成电路）二种。其外形有矩形、园柱形和异形三种。,返回,表2.5.1 表面贴装元器件的分类,返回,2.5.1 表贴无源元器件,1矩形片状电阻 矩形片状电阻是片状元器件中用量最大的一种元器件，矩形片状电阻的外形如图2.4.1所示。它是在一个基础瓷片上用蒸发的方式形成一层电阻膜层，在电阻膜层上面再敷加一

20、层保护膜，保护膜采用玻璃或环氧树脂，两端夹以引线电极。 片状电阻阻值常常直接标注在电阻外面，用3位数字表示，前两位数 字表示阻值的有 效数，第三位表 示有效数字后面 零的个数。,2片状电位器（可调电阻器）,片状电位器有片状的，圆柱形的和无引线扁平结构等多种。主要采用玻璃釉作为电阻体材料，其尺寸为4mm5mm2.5mm。片状电位器的外形如图2.4.2所示。 其高频特性好，可达100MHz，阻值范围从102M，额定功率有1/20W、1/8W、1/4W等多种，最大的1/2W，电流可达100mA。,3矩形片状陶瓷电容器,它也有矩形和圆柱形两种，矩形采用多层叠层结构，具有体积小容最大的特点，体积容量比可达10F/cm2。矩形片状陶瓷电容器的外形如图2.4.3所示。 其内电极与介