電子線路設計2

1、第二章 常用電子元器件電子元器件是組成一個電子產(chǎn)品的重要部分。對于電子工程技術(shù)人員來說，全面了解各類電子元器件的結(jié)構(gòu)及特點，正確選擇并合理地應用它們，是成功研制電子產(chǎn)品的重要因素之一。2.1 電阻器2.1.1 電阻器的命名方法根據(jù)國家標準GB247081的規(guī)定，電阻器的型號由以下幾部分組成。表2-1 電阻器的分類代號及其意義數(shù)字或字母代號123456789GTWD意義電阻器普通普通超高頻高阻高溫精密高壓特殊高功率可調(diào)電位器普通普通精密函數(shù)特殊微調(diào)多圈表2-2 電阻器的材料代號及其意義字母代號THSNJYCIX意義碳膜合成膜有機實芯無機實芯金屬膜氧化膜沉積膜玻璃釉膜線繞例如，RJ71表示精密金屬

2、膜電阻器，WSW1A表示微調(diào)有機實芯電位器。常見的電阻器外形圖如圖2.1.1所示。圖2.1.1 常用電阻器外形圖2.1.2 電阻器的分類及特點1薄膜類在玻璃或陶瓷基體上沉積一層碳膜、金屬膜、金屬氧化膜等形成電阻薄膜，膜的厚度一般在幾微米以下。（1）金屬膜電阻（型號：RJ）。在陶瓷骨架表面，經(jīng)真空高溫或燒滲工藝蒸發(fā)沉積一層金屬膜或合金膜。其特點是：精度高、穩(wěn)定性好、噪聲低、體積小、高頻特性好。且允許工作環(huán)境溫度范圍大（-55+125）、溫度系數(shù)低（50100）×10-6/）。目前是組成電子電路應用最廣泛的電阻之一。常用額定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，標稱阻值在10

3、W10MW之間。（2）金屬氧化膜電阻（型號：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通過高溫以化學反應形式生成以二氧化錫為主體的金屬氧化層。該電阻器由于氧化膜膜層比較厚，因而具有極好的脈沖、高頻和過負荷性能，且耐磨、耐腐蝕、化學性能穩(wěn)定。但阻值范圍窄，溫度系數(shù)比金屬膜電阻差。（3）碳膜電阻（型號：RT）。在陶瓷骨架表面上，將碳氫化合物在真空中通過高溫蒸發(fā)分解沉積成碳結(jié)晶導電膜。碳膜電阻價格低廉，阻值范圍寬（10W10MW），溫度系數(shù)為負值。常用額定功率為1/8W10W，精度等級為±5、±10、±20，在一般電子產(chǎn)品中大量使用。2合金類用塊狀電阻合金拉制成合金線或碾壓成合金箔

4、制成電阻，主要包括：（1）線繞電阻（型號：RX）。將康銅絲或鎳鉻合金絲繞在磁管上，并將其外層涂以琺瑯或玻璃釉加以保護。線繞電阻具有高穩(wěn)定性、高精度、大功率等特點。溫度系數(shù)可做到小于10-6/，精度高于±0.01，最大功率可達200W。但線繞電阻的缺點是自身電感和分布電容比較大，不適合在高頻電路中使用。（2）精密合金箔電阻（型號：RJ）。在玻璃基片上粘和一塊合金箔，用光刻法蝕出一定圖形，并涂敷環(huán)氧樹脂保護層，引線封裝后形成。該電阻器最大特點是具有自動補償電阻溫度系數(shù)功能，故精度高、穩(wěn)定性好、高頻響應好。這種電阻的精度可達±0.001,穩(wěn)定性為±5×10-4

5、/年，溫度系數(shù)為±10-6/?？梢娝且环N高精度電阻。3合成類將導電材料與非導電材料按一定比例混合成不同電阻率的材料后制成的電阻。該電阻的最突出的優(yōu)點是可靠性高，但電特性能比較差。常在某些特殊的領域內(nèi)使用（如航空航天工業(yè)、海底電纜等）。合成類電阻種類比較多，按用途可分為通用型、高阻型和高壓型等。（1）金屬玻璃釉電阻(型號：RI)。以無機材料做粘合劑，用印刷燒結(jié)工藝在陶瓷基體上形成電阻膜。該電阻具有較高的耐熱性和耐潮性，常用它制成小型化貼片式電阻。（2）實芯電阻（型號：RS）。用有機樹脂和碳粉合成電阻率不同的材料后熱壓而成。體積與相同功率的金屬膜電阻相當，但噪聲比金屬膜電阻大。阻值范圍

6、為4.7W22MW，精度等級為±5、±10、±20。（3）合成膜電阻（RH）。合成膜電阻可制成高壓型和高阻型。高阻型電阻的阻值范圍為10MW106MW，允許誤差為±5、±10。高壓型電阻的阻值范圍為47MW1000MW，耐壓分10kV和35kV兩擋。（4）厚膜電阻網(wǎng)絡（電阻排）。它是以高鋁瓷做基體，綜合掩膜、光刻、燒結(jié)等工藝，在一塊基片上制成多個參數(shù)性能一致的電阻，連接成電阻網(wǎng)絡，也叫集成電阻。集成電阻的特點是溫度系數(shù)小，阻值范圍寬，參數(shù)對稱性好。目前已越來越多的被應用在各種電子設備中。4敏感類使用不同材料和工藝制造的半導體電阻，具有對溫度、光

7、照度、濕度、壓力、磁通量、氣體濃度等非電物理量敏感的性質(zhì)，這類電阻叫敏感電阻。利用這些不同類型的電阻，可以構(gòu)成檢測不同物理量的傳感器。這類電阻主要應用于自動檢測和自動控制領域中。2.1.3 常用電阻器的標志方法一般電子元器件的標注應反映出它們的種類、材料及主要電氣參數(shù)。電阻器常用的標注方法有直標法、文字符號法和色標法三種。1直標法把元件的主要參數(shù)直接印制在元件的表面上，這種方法主要用于功率比較大的電阻。如電阻表面上印有RXYC-50-T-1k5-±10，其含義是耐潮被釉線繞可調(diào)電阻器，額定功率為50W，阻值為1.5kW，允許誤差為±10。2文字符號法傳統(tǒng)的電阻器文字符號標注

8、是將電阻器的阻值、精度、功率、材料等用文字符號在電阻體上表示出來。如阻值單位用W、kW、MW表示,精度用等級J（±5）、K（±10）、M（±20），電阻器的材料可通過外表的顏色予以區(qū)別等。隨著電子元件的不斷小型化，特別是表面安裝元器件（SMC和SMD）的制造工藝不斷進步，使得電阻器的體積越來越小，其元件表面上標注的文字符號也作出了相應改革。一般僅用三位數(shù)字標注電阻器的數(shù)值，精度等級不再表示出來（一般小于±5）。具體規(guī)定如下：（1）元件表面涂以黑顏色表示電阻器。（2）電阻器的基本標注單位是歐姆（W），其數(shù)值大小用三位數(shù)字標注。（3）對于十個基本標注單位以上

9、的電阻器，前兩位數(shù)字表示數(shù)值的有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示數(shù)值的倍率。如100表示其阻值為10×10010W；223表示其阻值為22×10322kW。（4）對于十個基本標注單位以下的元件，第一位、第三位數(shù)字表示數(shù)值的有效數(shù)字，第二位用字母“R”表示小數(shù)點。如3R9表示其阻值為3.9W。3色標法小功率電阻器使用最廣泛的是色標法，一般用背景區(qū)別電阻器的種類：如淺色（淡綠色、淡藍色、淺棕色）表示碳膜電阻，用紅色表示金屬或金屬氧化膜電阻，深綠色表示線繞電阻。一般用色環(huán)表示電阻器的數(shù)值及精度。普通電阻器大多用四個色環(huán)表示其阻值和允許偏差。第一、二環(huán)表示有效數(shù)字，第三環(huán)表示倍率（乘數(shù)），與

10、前三環(huán)距離較大的第四環(huán)表示精度。精密電阻器采用五個色環(huán)標志，第一、二、三環(huán)表示有效數(shù)字，第四環(huán)表示倍率，與前四環(huán)距離較大的第五環(huán)表示精度。有關色碼標注的定義見表2-3所示。圖所示為兩種色環(huán)電阻的標注圖。圖2.1.2 兩種色環(huán)電阻的標注圖例如標有藍、灰、橙、金四環(huán)標注的電阻，其阻值大小為：68×10368000W（68kW），允許偏差為±5。標有棕、黑、綠、棕、棕五環(huán)標注的電阻，其阻值大小為：105×1011050W（1.05kW），允許偏差為±1。表2-3 色碼標注各位色環(huán)代表的意義顏色有效數(shù)字倍率（乘數(shù)）允許偏差（%）黑0100棕1101±1

11、紅2102±2橙3103黃4104綠5105±0.5藍6106±0.25紫 7107±0.1灰8108白9109金10-1±5銀10-2±10無色±202.1.4 電阻器的正確選用在選擇電阻器的阻值時，應根據(jù)設計電路時理論計算電阻值，在最靠近標稱值系列中選用。普通電阻器（不包括精密電阻器）阻值標稱系列值見表2-4，實際電阻器的阻值是表中的數(shù)值乘以10n（n為整數(shù)）。表2-4 電阻器阻值標稱系列值允許偏差（）阻值（W）±51.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、

12、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1±101.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2±201.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8根據(jù)理論計算電阻器在電路中消耗的功率，合理選擇電阻器的額定功率。一般按額定功率是實際功率的1.53倍之間選定。普通電阻器額定功率標稱系列值見表2-5。根據(jù)電路的具體要求。適當選用電阻器的類型。如在哪些穩(wěn)定性、耐熱性、可靠性要求比較高的電路中，應選用金屬膜或金屬氧化膜電阻；對于要求功率大、耐熱性能好，工作頻率要求不高，可選用線繞電阻；

13、對于無特殊要求的一般電路，可使用碳膜電阻器，以降低成本。表2-5 電阻器額定功率標稱系列值電阻器類型額定功率（W）線繞電阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、10、16、25、40、50 、75、100、150、250、500非線繞電阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、5、10、25、50、100例：由發(fā)光二極管組成的電路如圖2.1.3所示。設流過發(fā)光二極管的正向電流IF15mA，發(fā)光二極管的正向壓降約1.95V，試選定限流電阻R。12V圖2.1.3 發(fā)光二極管組成的電路解：計算電阻R理論值。根據(jù)表2-4，實際選擇電阻值R=680W電阻器實際消耗的功率 實

14、際選用電阻器的額定功率為 0.25W。由于該電阻器不必要使用高精度，溫度特性也不必特別考慮，故可選用一般碳膜電阻器即可。2.2 電 位 器電位器是一種可調(diào)電阻，也是電子電路中用途最廣泛的元器件之一。它對外有三個引出端，其中兩個為固定端，另一個是中心抽頭。轉(zhuǎn)動或調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動軸，其中心抽頭與固定端之間的電阻將發(fā)生變化。常見的電位器外形圖如圖2.2.1所示。圖2.2.1 常用電位器外形圖2.2.1 電位器的性能指標電位器與電阻器的性能指標含義在標稱阻值、允許偏差、額定功率等方面是一致的，除此之外還有如下指標。1. 阻值變化規(guī)律阻值變化規(guī)律是指電位器旋轉(zhuǎn)角度（或行程）與作為分壓器使用時輸出電壓的關系

15、。常見電位器的阻值變化規(guī)律有線性變化型、指數(shù)變化型、對數(shù)變化型。2滑動噪聲當電刷在電阻體上滑動時，電位器中心端與固定端之間的電壓出現(xiàn)無規(guī)則的起伏，這種現(xiàn)象稱為電位器的滑動噪聲。它是由材料電阻率分布的不均勻以及電刷滑動時接觸電阻的無規(guī)律變化引起的。3分辨力對輸出量可實現(xiàn)的最精細的調(diào)節(jié)能力。線繞電位器的分辨力較差。4極限電壓電位器在短時間內(nèi)能承受的最高電壓。5機械耐久性通常以旋轉(zhuǎn)（或滑動）多少次為標志，是表示電位器使用壽命的指標。2.2.2 幾種常用電位器型號與規(guī)格1有機實芯電位器由導電材料與有機填料、熱固性樹脂配制成電阻粉，經(jīng)過熱壓，在基座上形成實芯電阻體。該電位器的特點是結(jié)構(gòu)簡單、耐高溫、體積

16、小、壽命長、可靠性高，廣泛用于焊接在電路板上作微調(diào)使用；缺點是耐壓低、噪聲大。幾種常用的有機實芯電位器性能指標見表2-6所示。表2-6 常用有機實芯電位器的性能指標型號特征主尺寸安裝形式阻值特性額定功率阻值范圍WS-1普通單圈12.7mm單孔軸套XD,Z0.5W0.25W100 4.7M1k1MWS-2WS16-4普通單圈17mm支架臥式XD,Z0.5W0.25W1002.2M1k1MWS19-3同軸雙連18mm防轉(zhuǎn)軸套XD,Z1W0.5W1004.7M1k470kWS19-4WSW3-3單圈微調(diào)7.5mm引線立式0.25W1001KWS23單圈微調(diào)12.7mm引線立式0.5W1001KWS2

17、4單圈微調(diào)12.7mm引線臥式0.25W1001K2線繞電位器用合金電阻絲在絕緣骨架上繞制成電阻體，中心抽頭的簧片在電阻絲上滑動。線繞電位器用途廣泛，可制成普通型、精密型和微調(diào)型電位器，且額定功率做的比較大、電阻的溫度系數(shù)小、噪聲低、耐壓高。常用的線繞電位器性能指標見表2-7。表2-7 常用線繞電位器的性能指標型號特征主尺寸安裝形式額定功率阻值范圍WX2普通單圈18mm防轉(zhuǎn)軸套1W2715kWX3普通單圈23mm防轉(zhuǎn)軸套3W2715kWXX0.25-1單圈微調(diào)9mm立式0.25W474.7kWXX0.25-2單圈微調(diào)9mm軸套0.25W474.7kWXX0.25-3單圈微調(diào)9mm引線臥式0.2

18、5W474.7kWXD910圈單聯(lián)12mm軸套壓板0.5W2227k3合成膜電位器在絕緣基體上涂敷一層合成碳膜，經(jīng)加溫聚合后形成碳膜片，再與其他零件組合而成。這類電位器的阻值變化連續(xù)、分辨率高、阻值范圍寬、成本低。但對溫度和濕度的適應性差，使用壽命短。常用合成膜電位器的性能指標見表2-8。表2-8 常用合成膜電位器的性能指標型號額定功率（W）阻值特性阻值范圍（）精度最大工作電壓(V)WH1182X4704.7M±20%5001D，Z4.7k2.2M400WH50.5X4704.7M±20%2000.25D,Z4.7k2.2 M150WH190.25X1k2.2 M±

19、;20%2000.1D,Z4.7k470k160WH230.5X1k1 M±20%1500.25D,Z4.7k100k 100WH1440.25X2202.2 M±20%350WH1670.1X4704.7 M±20%1004多圈電位器多圈電位器屬于精密電位器。它分有帶指針、不帶指針等形式，調(diào)整圈數(shù)有5圈、10圈等數(shù)種。該電位器除具有線繞電位器的相同特點外，還具有線性優(yōu)良，能進行精細調(diào)整等優(yōu)點，可廣泛應用于對電阻實行精密調(diào)整的場合。2.3 電 容 器電容器在各類電子線路中是一種必不可少的重要元件。電容器是儲能元件，當兩端加上電壓以后，極板間的電介質(zhì)在電場的作用下將

20、被極化。在極化狀態(tài)下的介質(zhì)兩邊，可以儲存一定量的電荷，儲存電荷的能力用電容量表示。電容量的基本單位是法拉（F），常用單位是微法（mF）和皮法（pF）。2.3.1 電容器的型號和標志方法電容器的型號由四部分組成。第一個字母C表示電容器，第二部分表示介質(zhì)材料，第三部分表示結(jié)構(gòu)類型的特征，第四部分為序號。見表2-9。常見的電容器外形圖如圖所示。表2-9 電容器型號的命名第一部分：主稱第二部分：材料第三部分：特征分類第四部分：序號符號意義符號意義符號意義瓷介云母有機電解C電容器C瓷介1圓片非密封非密封箔式數(shù)字對主稱、材料特征相同，僅尺寸、性能指標略有差別，但基本上不影響互換的產(chǎn)品給同一序號。若尺寸、性

21、能指標的差別已明顯影響互換時，則在序號后面用大寫字母作為區(qū)別代號予以區(qū)別。Y云母2管形非密封非密封箔式I玻璃釉3疊片密封密封燒結(jié)粉液體O玻璃膜4獨石密封密封燒結(jié)粉固體Z紙介5穿心穿心J金屬化紙6支柱管無極性B聚苯乙烯7L滌綸8高壓高壓高壓Q漆膜9特殊特殊S聚碳酸酯G高功率H復合介質(zhì)D鋁AN鈮W微調(diào)G合金T鈦E其他材料電容器容量表示方法一般有直接表示法、數(shù)碼表示法和色碼表示法。具體描述如下： 1直接表示法通常是用表示數(shù)量的字母m（10-3）、m（10-6）、n（10-9）和p（10-12）加上數(shù)字組合表示。例如4n7表示4.7×10-9F=4700pF,47n表示47×10-

22、9F=47000pF=0.047mF,6p8表示6.8pF。另外，有時在數(shù)字前冠以R，如R33，表示0.33mF;有時用大于1的四位數(shù)字表示，單位為pF,如2200表示為2200pF；有時用小于1的數(shù)字表示，單位為mF，如0.22為0.22mF。圖2.3.1 常用電容器外形圖2數(shù)碼表示法一般用三位數(shù)字來表示容量的大小，單位為pF。前兩位為有效數(shù)字，后一位表示位率，即乘以10i，i是第三位數(shù)字。若第三位數(shù)字為9，則乘以10-1。如223代表22×103pF22000pF0.022mF，又如479代表47×10-1pF4.7pF。這種表示法最為常見。3色碼表示法這種表示法與電阻

23、器的色環(huán)表示法類似，顏色涂于電容器的一端或從頂端向引線側(cè)排列。色碼一般只有三種顏色，前兩環(huán)為有效數(shù)字，第三環(huán)為位率，單位為pF。2.3.2 電容器的主要參數(shù)1標稱容量及偏差電容量是電容器的基本參數(shù)，其數(shù)值標注在電容器表面上。不同類型的電容器有不同系列的容量標稱值。電容器的容量偏差等級有多種，一般偏差都在+5%以上，最大的可達-10%+100%。2額定電壓能夠保證長期工作而不致?lián)舸╇娙萜鞯淖畲箅妷悍Q為電容器的額定工作電壓。額定電壓系列隨電容器種類不同而有所不同，例如，紙介和瓷介電容器的額定電壓可從幾十伏到幾萬伏；電解電容器的額定電壓可從幾伏到1000V。額定電壓的數(shù)值通常都在電容器上標出。3電容

24、溫度系數(shù)電容溫度系數(shù)定義式為： 其中C為標稱電容量， 為溫度變化所引起的容量相對變化。4絕緣電阻理想電容器的介質(zhì)應當是不導電的絕緣體，實際電容器介質(zhì)的電阻為絕緣電阻，有時亦稱為漏電阻。5損耗角正切實際在電容器兩端加交流電壓時要產(chǎn)生功率損耗。產(chǎn)生損耗的原因是由電容器絕緣電阻造成的。一般用電容器損耗功率（有功功率）與電容器存儲功率（無功功率）之比來表示，定義為損耗角正切 tg。2.3.3 常用電容器1瓷介電容器瓷介電容器的主要特點是介質(zhì)損耗較低，電容量對溫度、頻率、電壓和時間的穩(wěn)定性都比較高，且價格低廉，應用極為廣泛。瓷介電容器可分為低壓小功率和高壓大功率兩種。常見的低壓小功率電容器有瓷片、瓷管、

25、瓷介獨石電容器，主要用于高頻電路、低頻電路中。高壓大功率瓷片電容器可制成鼓形、瓶形、板形等形式。主要用于電力系統(tǒng)的功率因數(shù)補償、直流功率變換等電路中。2云母電容器云母電容器以云母為介質(zhì)，多層并聯(lián)而構(gòu)成。它具有優(yōu)良的電器性能和機械性能，具有耐壓范圍寬、可靠性高、性能穩(wěn)定、容量精度高等優(yōu)點，可廣泛用于高溫、高頻、脈沖、高穩(wěn)定性的電路中。但云母電容器的生產(chǎn)工藝復雜，成本高、體積大、容量有限，這使它的使用范圍受到了限制。3有機薄膜電容器表2-10列出了幾種常用的有機薄膜電容器的性能。最常見有滌綸電容器和聚丙烯電容器。滌綸電容器的體積小，容量范圍大，耐熱、耐潮性能好。表2-10 幾種有機薄膜介質(zhì)電容器的

26、性能名稱容量范圍允許誤差(%)損耗角正切值(tg%)額定電壓絕緣電阻()聚苯乙烯電容10pF1F±0.1±200.010.05501kV1011聚丙烯電容0.0010.1F±2±200.010.1501kV1011聚四氟乙烯電容510pF0.1F±5±200.0020.0052501kV1012滌綸電容510pF5F±5±200.30.7351kV聚碳酸脂電容510pF5F±5±200.080.1550250V4電解電容器電解電容器的介質(zhì)是很薄的氧化膜，容量可做得很大，一般標稱容量1mF1000

27、0mF。電解電容有正極和負極之分，使用中應保證正極電位高于負極電位；否則電解電容器的漏電流增大，導致電容器過熱損壞，甚至炸裂。電解電容器的損耗比較大，性能受溫度影響比較大，高頻性能差。電解電容器的品種主要有鋁電解電容器、鉭電解電容器和鈮電解電容器。鋁電解電容器價格便宜，容量可以做的比較大，但性能較差，壽命短（存儲壽命小于5年）。一般使用在要求不高的去耦、耦合和電源濾波電路中。后兩者電解電容的性能要優(yōu)于鋁電解電容器，主要用于溫度變化范圍大，對頻率特性要求高，對產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性要求嚴格的電路中。但這兩種電容器的價格較高。2.3.4 電容器的正確選用電容器的種類繁多，性能各異，合理選用電容器對于產(chǎn)

28、品設計十分重要。在具體選用電容器時，應注意如下問題：根據(jù)電路要求選擇合適的電容器型號。一般的耦合、旁路，可選用紙介電容器；在高頻電路中，應選用云母和瓷介電容器；在電源濾波和退耦電路中，應選用電解電容器。在設計電子電路中選用電容器時，應根據(jù)產(chǎn)品手冊在電容器標稱值系列中選用。固定電容器的標稱系列值見表2-11。表2-11 電容器標稱電容值E24E12E6E24E12E61.01.01.03.33.33.31.13.61.21.23.93.91.34.31.51.51.54.74.74.71.65.11.81.85.65.62.06.22.22.22.26.86.86.82.47.52.72.78.

29、28.23.09.1注：用表中數(shù)值再乘以10n來表示電容器標稱電容量，n為正或負整數(shù)。電容器的額定電壓。選用電容器應符合標準系列，電容器的額定電壓應高于電容器兩端實際電壓的12倍。尤其對于電解電容器，一般應使線路的實際電壓相當于所選額定電壓的50%70%，這樣才能充分發(fā)揮電解電容器的作用；若實際工作電壓低于其額定電壓的一半，反而容易使電解電容器的損耗增大。電容器的精度等級。對于某些電子電路需要要求高精度的電容器，例如時間控制等；而對于大多電路，一般允許電容器的容量有比較大的偏差，這時就沒有必要選擇高精度的電容器，這樣可以降低電路成本。電容器的損耗角正切值(tg)。電容器的tg值相差很大，尤其對

30、高頻電路或?qū)π盘栂辔灰髧栏竦碾娐罚娙萜鞯膖g值大小對電路的性能有較大的影響，一般希望tg值越小越好。2.4 半導體二極管2.4.1 半導體二極管的分類半導體二極管按其用途可分為：普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、快速二極管等；特殊二極管包括變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。常用的半導體二極管的外形圖如圖所示。圖2.4.1 半導體二極管外形圖2.4.2 普通半導體二極管的主要參數(shù)1反向飽和漏電流IS指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫度有關。在常溫下，硅管的IS為納安（10-9A）級，鍺管的

31、IS為微安（10-6A）級。2額定整流電流IF指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的IF值可達1000A。3最大反向工作電壓URM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的URM值可達幾千伏。4最高工作頻率fM由于PN結(jié)的結(jié)電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾?。點接觸式二極管的fM值較高，在100MHz以上；整流二極管的fM較低，一般不高于幾千赫。5反向恢復時間trr指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IS時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。2.4.3 幾種常用二極管的特點1整流二極管整流二

32、極管結(jié)構(gòu)主要是平面接觸型，其特點是允許通過的電流比較大，反向擊穿電壓比較高，但PN結(jié)電容比較大，一般廣泛應用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際工作中的值。目前常用幾種整流二極管的主要參數(shù)見表2-12。表2-12 幾種常用整流二極管的主要參數(shù)型號反向峰值電壓VR(V)正向平均電流IF(A)反向飽和漏電流IS(A)1N400150131N4002100131N4003200131N4004400131N4005600151N4006800131N40071000131N52011002101N520

33、22002101N52033002101N5204400251N52055002101N52066002101N52078002101N520810002102快速二極管快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管工作在開關狀態(tài)下的反向恢復時間較長，約45ms，不能適應高頻開關電路的要求?？焖俣O管主要應用于高頻整流電路、高頻開關電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復時間可達10ns。快速二極管主要包括肖特基二極管和快恢復二極管。肖特基二極管是由金屬與半導體接觸形成的勢壘層為基礎制成的二極管，其主要特點是正向?qū)▔航敌。s0.45V），反向恢復時間短和開關損耗小。但目前肖

34、特基二極管存在的問題是耐壓比較低，反向漏電流比較大。目前應用在功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復時間在1040ns。肖特基二極管應用在高頻低壓電路中，是比較理想的?？旎謴投O管在制造上采用摻金、單純的擴散等工藝，可獲得較高的開關速度，同時也能得到較高的耐壓。目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中作整流元件，高頻電路中的限幅、嵌位等。幾種常用的快速二極管參數(shù)見表2-13。表2-13 幾種常用的快速二極管主要參數(shù)型號反向峰值電壓 VR (V)平均整流電流 IF (A)反向恢復時間 trr (ns)1N58172011N58183011N581

35、94011N49335012001N493520012001N49376001200MUR10550135MUR110100135MUR115150135MUR1202001353穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有：穩(wěn)壓值VZ。指當流過穩(wěn)壓管的電流為某一規(guī)定值時，穩(wěn)壓管兩端的壓降。目前各種型號的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值在2200V，以供選擇。電壓溫度系數(shù)。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值VZ的溫度系數(shù)在VZ低于4V時為負溫度系數(shù)值；當VZ的值大于7V時，其溫度系數(shù)為正值；而VZ的值在6V左右時，其溫度系數(shù)近似為零。目前低溫度系數(shù)的穩(wěn)壓管是由兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)而成，

36、利用兩只穩(wěn)壓管處于正反向工作狀態(tài)時具有正、負不同的溫度系數(shù)，可得到很好的溫度補償。例如2DW7型穩(wěn)壓管是穩(wěn)壓值為±67V的雙向穩(wěn)壓管。動態(tài)電阻rZ。表示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣，一般工作電流越大，rZ越小。允許功耗PZ。由穩(wěn)壓管允許達到的溫升決定，小功率穩(wěn)壓管的PZ值為1001000mW,大功率的可達50W。穩(wěn)定電流IZ。測試穩(wěn)壓管參數(shù)時所加的電流。實際流過穩(wěn)壓管的電流低于IZ時仍能穩(wěn)壓，但rZ較大。穩(wěn)壓管的最主要的用途是穩(wěn)定電壓。在要求精度不高、電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩(wěn)壓值最為接近的穩(wěn)壓管直接同負載并聯(lián)。在穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源系統(tǒng)中一般作基準電源，也有在集成運放中作為直流電平

37、平移。其存在的缺點是噪聲系數(shù)較高，穩(wěn)定性較差。表2-14列出了幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)。表2-14 幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)型號穩(wěn)壓值 VZ (V)允許功耗 PZ(W)動態(tài)電阻rZ(W)VZ的溫度系數(shù)（%/）1N5226A3.30.528-71N5227A3.60.524-6.51N5229A4.30.522-5.51N5230A4.70.51431N5233A60.573.81N47366.813.551N47377.5145.81N47388.214.56.21N47409.410.6177.51N474211.412.7197.71N474413.815.61148.21N6024100

38、±5%0.540015.51N6026120±5%0.580015.54發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當發(fā)光二極管正向偏置時，正向電流達到一定值時能發(fā)出某種顏色的光。根據(jù)在PN結(jié)中所摻加的材料不同，發(fā)光二極管可發(fā)出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發(fā)光二極管時應注意兩點：一是若用直流電源電壓驅(qū)動發(fā)光二極管時，在電路中一定要串聯(lián)限流電阻，以防止通過發(fā)光二極管的電流過大而燒壞管子，注意發(fā)光二極管的正向?qū)▔航禐?.22V(可見光LED為1.22V, 紅外線LED為1.21.6V)。二是發(fā)光二極管的反向擊穿電壓比較低，一般僅有幾伏。因此當用交流

39、電壓驅(qū)動LED時，可在LDE兩端反極性并聯(lián)整流二極管，使其反向偏壓不超過0.7V，以便保護發(fā)光二極管。2.5 半導體三極管2.5.1 半導體三極管的分類半導體三極管亦稱雙極型晶體管，其種類非常多。按照結(jié)構(gòu)工藝分類，有PNP和NPN型；按照制造材料分類，有鍺管和硅管；按照工作頻率分類，有低頻管和高頻管；一般低頻管用以處理頻率在3MHz以下的電路中，高頻管的工作頻率可以達到幾百兆赫。按照允許耗散的功率大小分類，有小功率管和大功率管；一般小功率管的額定功耗在1W以下，而大功率管的額定功耗可達幾十瓦以上。常見的半導體三極管外型見圖。圖2.5.1 半導體三極管外形圖 2.5.2 半導體三極管的主要參數(shù)共

40、射電流放大系數(shù)。值一般在20200，它是表征三極管電流放大作用的最主要的參數(shù)。反向擊穿電壓值U(BR)CEO。指基極開路時加在c、e兩端電壓的最大允許值，一般為幾十伏，高壓大功率管可達千伏以上。最大集電極電流ICM。指由于三極管集電極電流IC過大使值下降到規(guī)定允許值時的電流（一般指值下降到2/3正常值時的IC值）。實際管子在工作時超過ICM并不一定損壞，但管子的性能將變差。最大管耗PCM。指根據(jù)三極管允許的最高結(jié)溫而定出的集電結(jié)最大允許耗散功率。在實際工作中三極管的IC與UCE的乘積要小于PCM值，反之則可能燒壞管子。穿透電流ICEO。指在三極管基極電流IB=0時，流過集電極的電流IC。它表明

41、基極對集電極電流失控的程度。小功率硅管的ICEO約為0.1mA，鍺管的值要比它大1000倍，大功率硅管的ICEO約為mA數(shù)量級。特征頻率fT。指三極管的值下降到1時所對應的工作頻率。fT的典型值約在1001000MHz之間，實際工作頻率。2.5.3 半導體器件的命名方法1中國半導體器件的命名法根據(jù)中華人民共和國國家標準，半導體器件型號由五部分組成，其每一部分的含義見表2-15。表2-15 國產(chǎn)半導體器件的型號命名方法第一部分第二部分第 三 部 分第四部分第五部分用數(shù)字表示器件的電極數(shù)目用漢語拼音字母表示器件的材料和極性用漢語拼音字母表示器件的類別用數(shù)字表示器件序號用漢語拼音字母表示規(guī)格號符號意

42、 義符號意 義符號意 義2二極管ABCDN型鍺材料P型鍺材料N型硅材料P型硅材料PVWCZLSNUK普通管微波管穩(wěn)壓管參量管整流管整流堆隧道管阻尼管光電器件開關管3三極管ABCDEPNP型鍺材料NPN型鍺材料PNP型硅材料NPN型硅材料化合物材料XGDAUK低頻小功率管（fT3MHz,PC1W）高頻小功率管（fT3MHz,PC1W）低頻大功率（fT3MHz,PC1W）高頻大功率（fT3MHz,PC1W）光電器件開關管IYBJ可控整流器體效應器件雪崩管階躍恢復管CSBTFHPINJG場效應器件半導體特殊器件復合管PIN型管激光器件 例如3AD50C表示低頻大功率PNP型鍺管；3DG6E表示高頻小

43、功率NPN型硅管。2. 美國半導體器件命名法根據(jù)美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）規(guī)定的半導體器件型號命名方法如表2-16所示。表2-16 美國半導體器件型號的命名法第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用符號表示器件的等級用數(shù)字表示PN結(jié)數(shù)目用字母表示材料用數(shù)字表示器件登記序號用字母表示同一器件的不同檔次符號意 義符號意 義符號意 義符號意 義符號意 義J軍品1二極管N表示不加熱即半導體器件24位數(shù)字登記順序號A、B、C表示器件改進型無非軍品2三極管3四極管例如1N4148表示開關二極管，2N3464表示高頻大功率NPN型硅管。3日本半導體器件命名法日本半導體器件型號共用五部分組成，其表示方法如2

44、-17。表2-17 日本半導體器件命名法第一部分第 二 部 分第 三 部 分第 四 部 分第 五 部 分用數(shù)字表示器件的電極數(shù)目用字母表示半導體器件用拉丁字母表示器件的結(jié)構(gòu)和類型用23位數(shù)字表示器件登記順序號用拉丁字母表示同一種型號器件的改進型符號意 義符號意 義符號意 義0光電器件S半導體器件A高頻PNP型三極管快速開關三極管1二極管2三極管B低頻大功率PNP管3有三個PN結(jié)的器件C高頻及快速開關NPN三極管D低頻大功率NPN管FP控制極可控硅GN控制極可控硅HN基極單結(jié)管JP溝道場效應管KN溝道場效應管M雙向可控硅例如2SA53表示高頻PNP型三極管，1S92表示半導體二極管。4歐洲半導體

45、器件命名法由于目前歐洲各國沒有明確統(tǒng)一的標準半導體器件型號命名法，故他們大都使用國際電子聯(lián)合會的標準。半導體器件的型號一般由四部分組成，其基本含義如表2-18。表2-18 歐洲半導體器件命名法第一部分第 二 部 分第 三 部 分第 四 部 分用字母表示器件使用的材料用字母表示器件的類型及主要特性用數(shù)字或字母加數(shù)字表示登記號用字母表示對同一型號器件的改進符號意義符號意 義符號意 義符號意 義符號意 義A鍺材料A檢波二極管、開關二極管、混頻二極管P光敏器件三位數(shù)字代表半導體器件的登記序號（同一類型器件使用一個登記號）ABCDE表示同一型號的半導體器件在某一參數(shù)方面的分檔標志B硅材料B變?nèi)荻O管Q發(fā)

46、光器件C砷化鎵C低頻小功率三極管R小功率可控硅D銻化銦D低頻大功率三極管S小功率開關管R復合材料E隧道二極管T大功率可控硅F高頻小功率三極管U大功率開關管一個字母二位數(shù)字代表專用半導體器件的登記序號（同一類型器件使用一個登記號）G復合器件、其他器件X倍增二極管H磁敏二極管Y整流二極管K霍爾器件Z穩(wěn)壓二極管L高頻大功率三極管補充說明：歐洲半導體器件型號除以上基本組成部分外，為進一步標明器件的特性，或?qū)ζ骷M一步分類，有時還加有后綴，后綴用破折號與基本部分分開。常見的后綴有以下幾種。（1）穩(wěn)壓二極管型號后綴的第一部分是一個字母，用來表示器件標稱穩(wěn)定電壓值的允許誤差范圍。其代表的意義如表2-19。表

47、2-19 穩(wěn)壓二極管后綴字母的含義符 號ABCDE允許誤差%±1±2±5±10±20后綴的第二部分是數(shù)字，表示穩(wěn)壓二極管的標稱穩(wěn)定電壓的整數(shù)值；后綴的第三部分是字母V，代表小數(shù)點，字母V之后的數(shù)字為穩(wěn)壓管標稱穩(wěn)定電壓的小數(shù)值。（2） 整流二極管和可控硅型號的后綴是數(shù)字，表示其最大反向電壓值，單位是伏。例如 BZY88-C9V1表示標稱穩(wěn)壓值是9.1V、精度為±5%的硅穩(wěn)壓二極管；BTX64-200表示反向耐壓為200V的大功率可控硅；BU406D表示大功率硅開關三極管。2.5.4 幾種常用半導體三極管的性能1. 常用小功率半導體三極管

48、常用小功率半導體三極管的特性見表2-20。表2-20 常用小功率半導體三極管特性型 號極 限 參 數(shù)直 流 參 數(shù)交 流 參 數(shù)類 型PCM(mW)ICM(mA)V(BR)CEO(V)ICEO(uA)VCE(sat)(V)fT(MHz)Cob(pF)CS9011EFGHI300100180.050.3281503.5NPN39547297132CS9012EFGH600500250.50.664150PNP7896118144CS9013EFGH400500250.50.664150NPN7896118144CS9014ABCD300100180.050.360150NPN6010020040

49、0CS9015ABCD310600100180.050.560506PNP0.760100100200400CS901631025200.050.32897500NPNCS9017310100120.050.528726002NPNCS9018310100120.050.52872700NPN8050100015002585300100NPN8550100015002585300100PNP2常用大功率三極管大功率三極管具有輸出功率大、反向耐壓高等特點，主要用于功率放大、電源變換、低頻開關等電路中。常用的大功率三極管型號及特性如表2-21所示。表2-21 常用大功率三極管的主要參數(shù)型號極限參數(shù)

50、直流參數(shù)交流參數(shù)NPNPNPPCM(W)ICM(A)U(BR)CEO(V)fM(MHz)2N57582N622615061002510012N57592N622712020802N57602N622814015602N60582N8053100860100042N80582N8054802N37132N378915010601542N37142N3790802N58322N62281002510012N56332N623012020802N56342N623114015602N62822N628560206075018k42N53032N57451408015602002N62842N628716010075018k42N50312N43982003040156022N50322N4399602N63272N6330