電子元器件的基礎(chǔ)知識(shí)

1、目 錄第一節(jié) 電阻器1第二節(jié) 電容器4第三節(jié) 電感器6第四節(jié) 變壓器8第五節(jié) 繼電器10第六節(jié) 二極管11第七節(jié) 三極管16第八節(jié) 場效應(yīng)管18第九節(jié) 光電耦合器19第十節(jié) 保險(xiǎn)元件19第十一節(jié) 晶體振蕩器21第十二節(jié) 霍爾器件21第十三節(jié) 集成電路22第十四節(jié) 集成穩(wěn)壓器件23        電子產(chǎn)品制造業(yè)常用的物料可分為生產(chǎn)物料和輔助物料兩大類，生產(chǎn)物料大致可分為：電子元器件、標(biāo)準(zhǔn)件、五金件、塑膠件；輔助物料可分為：標(biāo)簽、硅脂、洗板水、酒精、熱縮管、錫條（線）等。 電子元器件隨著電子技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域的迅速發(fā)展，

2、所用的元器件種類日益增多，學(xué)習(xí)和掌握常用元器件的性能、用途、質(zhì)量判別方法，對(duì)提高電氣設(shè)備的裝配質(zhì)量及可靠性將起重要的保證作用。電阻器、電容器、電感器、二極管、三極管、集成電路等都是電子電路常用的器件。第一節(jié) 電阻器電阻器是用電阻率較大的材料（碳或鎳鉻合金等）制成。它在電路中起著限流、分壓的作用。一、電阻器的分類電阻器在電子產(chǎn)品中是必不可少、使用最多的元器件。它的種類很多，常見的有下列幾種分類。1、按阻值可否調(diào)節(jié)分有固定電阻器、可變電阻器兩大類。固定電阻器是指電阻值不能調(diào)節(jié)的電阻器；可變電阻器是指阻值在某個(gè)范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的電阻器，如電位器。2、按制造材料分有線繞電阻、非線繞電阻。3、按用途分有通用

3、型、高阻型、高壓型、高頻無感型。除以上三種分類方法以外，還有按結(jié)構(gòu)形狀及引出線進(jìn)行分類。二、部分電阻器外形及圖形符號(hào)1、電阻器外形：   2、圖形符號(hào)：  三、電阻器的主要技術(shù)參數(shù) 標(biāo)稱阻值、允許誤差和額定功率是固定電阻器的主要參數(shù)。電阻器標(biāo)有的電阻數(shù)值，這就是電阻器的阻值標(biāo)稱值。電阻標(biāo)稱值往往和它的實(shí)際值不完全相符，實(shí)際值和標(biāo)稱值的差值除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)，就是電阻的誤差，它反映了電阻器的精密程度。下表為常用電阻器的誤差等級(jí)。允許誤差±0.5% ±1% ±2%±5% ±10% ±20%級(jí) 別005 0

4、1 02 類 型精密型普通型   額定功率是指電阻器長時(shí)間正常工作下能承受最大功率。額定功率較大的電阻器，一般都將額定功率直接印在電阻器上。額定功率較小的電阻器，可以從它的幾何尺寸和表面面積上看出，如下表：外 形 尺 寸額定功率碳膜電阻金屬膜電阻LDLD0.06W82.5  0.125W122.572.20.25W154.582.60.5W254.510.84.21W286136.62W46818.58.6四、電阻器主要技術(shù)參數(shù)的標(biāo)志方法電阻器的標(biāo)稱阻值和誤差通常都標(biāo)在電阻器上，標(biāo)志方法有以下幾種。1、直標(biāo)法直標(biāo)法是用數(shù)字和文字符號(hào)在電阻器上直

5、接標(biāo)出主要參數(shù)的標(biāo)志方法，如圖1-1所示，電阻值為5.1K，誤差為±5%。若電阻器上未標(biāo)注誤差，則均為±20%。2、文字符號(hào)法文字符號(hào)法是用數(shù)字和文字符號(hào)或兩者有規(guī)律的組合，在電阻器上標(biāo)志出主要參數(shù)的標(biāo)志方法。具體方法為：阻值的整數(shù)部分寫在阻值單位標(biāo)志符號(hào)的前面，阻值的小數(shù)部分寫在阻值單位標(biāo)志符號(hào)的后面，如圖1-2所示，阻值為4.7K。 5.1K±5% 4K7 圖1-1 圖1-2標(biāo)志符號(hào)規(guī)定如下：歐姆(1歐姆),用表示，例：0.1標(biāo)志為1千歐(103歐姆),用K表示，例：1K標(biāo)志為1K兆歐(106歐姆),用M表示，例：2.2M標(biāo)志為2M2千兆歐(109歐

6、姆),用G表示，例：5.6×109標(biāo)志為5G6兆兆歐(1012歐姆),用T表示，例：4.7×1012標(biāo)志為4T73、色標(biāo)法 色標(biāo)法是按規(guī)定的顏色在電阻器上標(biāo)志主要參數(shù)的標(biāo)志方法。具體規(guī)定參見下表：顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差%棕色1101±1紅色2102±2橙色3103 黃色4104 綠色5105±0.5藍(lán)色6106±0.25紫色7107±0.1灰色8108 白色9109 黑色0100 銀色 10-2±10金色 10-1±5例：四環(huán)電阻，見

7、圖1-3，該電阻的標(biāo)稱阻值為2K，允許誤差為±5%。五環(huán)電阻，見圖1-4，該電阻的標(biāo)稱阻值為2.4K，允許誤差為±1%。    4、數(shù)碼表示法 數(shù)碼表示法是在電阻器上用三位數(shù)碼表示標(biāo)稱值的標(biāo)志方法。數(shù)碼從左至右，第一、二位為有效值，第三位為乘數(shù)，即零的個(gè)數(shù)，單位為。誤差通常采用文字符號(hào)J(±5%)、K(±10%)表示。圖1-5 圖1-6例：圖1-5，該電阻的標(biāo)稱阻值為2.2K，允許誤差為±5%。圖1-6，該電阻的標(biāo)稱阻值為10K，允許誤差為±10%。五、電阻器的好壞判別目測可以看出引線折斷或電阻

8、體燒壞等外表故障；用萬用表歐姆檔或其他專用測試儀器可測試電阻器內(nèi)部是否良好及阻值是否正常。    第二節(jié) 電容器一、電容器的分類1、按電容量可否變化分固定式及可變式兩大類2、按介質(zhì)分有空氣介質(zhì)電容器、油浸電容器及固體介質(zhì)（云母、紙介、陶瓷、薄膜等）電容器。3、按極性分有極性電容器和無極性電容器二、部分電容器外形及圖形符號(hào)1、電容器外形2、圖形符號(hào)：   三、電容器的主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)稱容量、允許誤差、額定電壓、絕緣電阻、漏電流、損耗因數(shù)及時(shí)間常數(shù)均為電容器的主要技術(shù)參數(shù)。1、電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差的基本含義與電阻器一樣。電容

9、的基本單位為F（法拉），即在1V電壓下電容器所能儲(chǔ)存的電量為1庫倫，其容量即為1F。用F作單位在應(yīng)用中往往太大，所以常用毫法(mF)、微法(µF)、納法(nF)和皮法(pF)。其關(guān)系如下：1F=103mF1mF=103µF1µF=103nF1nF=103pF2、額定電壓額定電壓通常也稱作耐壓，是指在允許的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，電容長時(shí)間正常工作施加的最大電壓有效值。電容的額定電壓通常是指直流工作電壓。3、絕緣電阻及漏電流 電容介質(zhì)不可能絕對(duì)不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時(shí)，電容器會(huì)有漏電流產(chǎn)生。若漏電流太大，電容器就會(huì)發(fā)熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小的，故用

10、絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。4、損耗因數(shù) 電容的損耗因數(shù)指有功損耗與無功損耗功率之比。通常電容在電場作用下，其儲(chǔ)存或傳遞的一部份電能會(huì)因介質(zhì)漏電及極化作用而變?yōu)橛泻Φ臒崮?，這部分發(fā)熱消耗的能量就是電容的損耗，顯然損耗越大，發(fā)熱也越嚴(yán)重。四、電容器參數(shù)的標(biāo)志方法電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差一般標(biāo)在電容器上，其方法可分為以下幾種。1、直標(biāo)法直標(biāo)法是將電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差直接標(biāo)在電容器上的標(biāo)志方法。如圖2-1，CXJD為型號(hào)，2200µF為標(biāo)稱容量，±10%為允許誤差，02.5為生產(chǎn)時(shí)間。 2、文字符號(hào)法 標(biāo)稱

11、容量的整數(shù)部分通常寫在容量單位標(biāo)志符號(hào)的前面，小數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)志符號(hào)的后面。如3.3µF標(biāo)為3µ3，2.2pF標(biāo)為2p2。3、數(shù)碼表示法電容器的數(shù)碼表示法與電阻器的相同。但電容器數(shù)碼表示法中，其單位為pF。如0.1µF標(biāo)為104。四、電容器的用途 電容器的基本功能是儲(chǔ)存電荷，它在電子電氣電路中使用十分廣泛，主要用用交流耦合、隔離直流、濾波、交流或脈沖旁路及選頻等。圖6-3所接電容C是常見的濾波電容，下面以圖6-2(b)的波形圖來說明電容濾波的工作過程。當(dāng)u在第一個(gè)半周的 上升時(shí)，電容C開始充電；而u在第一個(gè)半周的 下降時(shí)，電容C經(jīng)負(fù)載RL放電；在第二個(gè)半周時(shí)

12、，電容也是經(jīng)過充電放電過程，如此電容循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。其放電曲線如圖6-2(b)虛線所示。 從圖6-2(b)可以看出，經(jīng)電容濾波后的輸出曲線平滑了許多，在一定負(fù)載時(shí)，電容量越大時(shí)，輸出曲線越平滑。   第三節(jié) 電感器 電感器也叫電感線圈，是利用電磁感應(yīng)原理制成的，電感器在電路中起著阻流、變壓、傳送信號(hào)等作用。一、電感器的分類 電感器的種類很多，而且分類標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，通常按電感量變化情況分為固定電感器、可變電感器、微調(diào)電感器等；按電感器線圈芯性質(zhì)又可分為空芯電感器、磁芯電感器、銅芯電感器等；按繞制特點(diǎn)可分為單層電感器、多層電感器、蜂房電感器等。二、部分電感器外形及圖形符

13、號(hào) 1、電感器外形  2、電感器圖形符號(hào) 三、電感器的主要技術(shù)參數(shù)1、電感量L 電感量L也稱為自感系數(shù)，是表示電感元件自感應(yīng)能力的一種物理量。當(dāng)通過一個(gè)線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中便會(huì)產(chǎn)生電勢，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電勢稱感應(yīng)電勢，電勢大小正比于磁通變化的速度和線圈匝數(shù)。電感量的基本單位為H（亨），實(shí)際應(yīng)有中還有毫亨（mH），微亨（µH），其換算關(guān)系如下：1H=103 mh=106µH。2、感抗XL 感抗在電感元件參數(shù)表上一般查不到，但它與電感量、品質(zhì)因數(shù)Q等參數(shù)密切相關(guān)，由于電感線圈的自感電勢總是阻止線圈中電流變化，故線圈對(duì)交流電有阻力作

14、用，阻力大小就用感抗XL表示。XL與線圈電感量L和交流電頻率成正比，計(jì)算公式為： XL=2L。（式中XL單位為，單位為HZ，L單位為H）不難看出，線圈通過低頻電流時(shí)XL小，通過直流電時(shí)XL為零，此時(shí)僅線圈的直流電阻起阻力作用（電感線圈的直流電阻很小，可近似短路）。通過高頻電流時(shí)XL很大，若L也大，則可看作開路。3、品質(zhì)因素 品質(zhì)因素也稱作Q值或優(yōu)值，即線圈在一定頻率的交流電壓下工作時(shí)感抗和等效損耗電阻之比。4、直流電阻 即電感受線圈自身的直流電阻，可用萬用表直接測得。5、額定電流 指電感器長時(shí)間正常工作允許通過電感元件的最大直流電流值。四、電感器的標(biāo)志方法電感器的標(biāo)志方法與電阻器、電容器的標(biāo)志

15、方法相同，有直標(biāo)法、文字符號(hào)法和色標(biāo)法。常用的固定電感器過去多彩色碼標(biāo)志法，統(tǒng)稱為色碼電感器。目前我國生產(chǎn)的固定電感器有的采用色碼標(biāo)志法，有的在電感器上直接標(biāo)出數(shù)值，即直標(biāo)法。在一些電子機(jī)器中，如電視機(jī)，廣泛使用的是固定電感器。它是將銅線繞在磁芯上。然后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝起來，這種電感器的特點(diǎn)是體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)牢固、使用方便。  第四節(jié) 變壓器 將兩個(gè)線圈靠近放在一起，當(dāng)一個(gè)線圈線中的電流變化時(shí)，穿過另一線圈的磁通會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使該線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電勢，這就是互感現(xiàn)象。變壓器就是根據(jù)互感原理制成的。一、變壓器的分類變壓器按線圈之間耦合材料分，有空芯變壓器、磁芯

16、變壓器、鐵芯變壓器。按工作頻率分，有高頻變壓器、中頻變壓器、低頻變壓器、脈沖變壓器。如收音機(jī)的磁性天線，它是高頻變壓器；在收音機(jī)的中頻放大級(jí)，用的是中頻變壓器，俗稱“中周”；低頻變壓器種類較多，有電源變壓器、輸入變壓器等；電視機(jī)的行輸出變壓器，也稱“高壓包”，它是一種脈沖變壓器。二、變壓器圖形符號(hào)   三、變壓器主要技術(shù)參數(shù)變壓比、額定功率、溫升、效率、空載電流、絕緣電阻均為變壓器的主要技術(shù)參數(shù)。1、變壓比n 變壓比n是指變壓器初級(jí)電壓U1與次級(jí)電壓U2的比值，或初級(jí)線圈匝數(shù)N1與次級(jí)線圈匝數(shù)N2的比值。初、次級(jí)線圈匝數(shù)和電壓有以下關(guān)系： 變壓器的電壓與

17、電流有以下的關(guān)系： 式中I1為初級(jí)繞組電流；I2為次級(jí)繞組電流變壓器的匝數(shù)與電流有以下關(guān)系： 上三式中當(dāng)n1時(shí)，則為降壓變壓器，反之則為升壓變壓器。n=1時(shí)通常用為隔離變壓器。2、額定功率P 指在規(guī)定的頻率和電壓中變壓器能長時(shí)間工作而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。額定功率的容量單位用VA（伏安）表示。 3、溫升 指變壓器在滿負(fù)荷工作時(shí)線圈溫度上升后的穩(wěn)定值與工作環(huán)境溫度的差值，溫升是影響變壓器絕緣性能的原因之一。4、效率 指變壓器輸出功率與輸入功率的比值。即 式中PO為變壓器的輸出功率，PI為變壓器的輸入功率。因?yàn)樵陔娐分写嬖趽p耗的緣故，變壓器的效率總是小于100%。5、空載電

18、流 次級(jí)負(fù)載為零（開路）時(shí)，初級(jí)中仍有一定的電流，這部分電流叫空載電流。6、絕緣電阻 變壓器各繞組間，繞組與鐵心之間并不是理想的絕緣。當(dāng)外加電壓時(shí)，會(huì)有漏電流存在，這是由于變壓器存在絕緣電阻所致。絕緣電阻越大漏電流越?。蛔儔浩鞯慕^緣電阻過低，可能會(huì)使儀器和設(shè)備機(jī)殼帶電，造成對(duì)儀器、設(shè)備或人身危害。四、變壓器的用途變壓器在電路中電壓變換、電流變換、傳遞功率、阻抗匹配、或阻抗變換等用途，下面只簡單介紹電壓變換及阻抗匹配。1、電壓變換 通常我們把接電源的線圈稱作初級(jí)線圈或原邊 線圈，把在互感作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢的線圈稱隊(duì) 作次級(jí)線圈或副邊線圈，一個(gè)變壓器一般只有一個(gè)初級(jí)線圈，但次級(jí)線圈可有一個(gè)或多個(gè)。

19、左圖初、次級(jí)線圈均為一個(gè)，N1為初級(jí)線圈匝數(shù)，N2為次級(jí)線圈匝數(shù)，RL為負(fù)載；U1為初級(jí)線圈交流電壓，U2為次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，那么 ,由此可見，次級(jí)電壓與初級(jí)線圈匝數(shù)成反比關(guān)系。即N1N2時(shí)，U2U1，這是一個(gè)降壓變壓器；當(dāng)N1N2時(shí)，U2U1，這是一個(gè)升壓變壓器。若變壓器有多個(gè)次級(jí)線圈，則每個(gè)次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比均可能不同，所以一個(gè)變壓器可以同時(shí)存在升壓和降壓的可能。2、阻抗匹配 在電子線路的信號(hào)源和負(fù)載阻抗不匹配時(shí)，需用匹配元件或電路插在兩者之間以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，變壓器的阻抗變換功能便在此發(fā)揮作用。如左圖所示，變壓器的次級(jí)線圈負(fù)載為RL，次級(jí)線圈的等效負(fù)載阻抗即從變壓器A、B端看

20、進(jìn)去的等效阻抗為RL，等效阻抗RL與變壓比、負(fù)載的關(guān)系為：RL=n2×RL。第五節(jié) 繼電器繼電器是自動(dòng)控制電路中常用的電子元件，它是用較小的電流來控制較大電流的自動(dòng)開關(guān)，在電路中起著自動(dòng)操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)等作用。一、繼電器的分類 繼電器的種類很多，常用的有電磁式和干簧式，通常將繼電器分為直流、交流、舌簧及時(shí)間繼電器四種。二、主要技術(shù)參數(shù)1、額定工作電壓或額定工作電流 這是指繼電器正常工作時(shí)線圈需要的電壓或電流值。2、吸合電壓或電流 指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電壓或電流。在一般情況下吸合電壓為額定工作電壓的75%左右。3、釋放電壓或電流 繼電器線圈兩端的電壓減小到一定數(shù)值時(shí)，

21、繼電器就從吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)。4、接點(diǎn)負(fù)荷 指接點(diǎn)的負(fù)載能力。如繼電器接點(diǎn)負(fù)載是DC28V/10A或AC220V/5A，它表示這種繼電器的接點(diǎn)在工作時(shí)的電壓和電流值不應(yīng)超過該值，否則會(huì)使接點(diǎn)損壞。三、干簧管繼電器 干簧管全稱“干式舌簧開關(guān)管”，是由兩片導(dǎo)磁又導(dǎo)電的材料做成的簧片平行地封入充有惰性氣體（如氮?dú)?、氦氣等）的玻璃管中組成開關(guān)元件，重疊并留有一定間隙以構(gòu)成接點(diǎn)，左圖為干簧管的外形示意圖。干簧管的工作原理為：當(dāng)永久磁鐵靠近干簧管或者由繞在干簧管上的線圈通電后形成磁場使簧片磁化時(shí)，簧片的接點(diǎn)部分就被磁化感應(yīng)出極性相反的磁極，如下圖所示，異名的磁極相互吸引，當(dāng)吸引的磁力超過簧片的彈力時(shí)，

22、接點(diǎn)就會(huì)吸合；當(dāng)磁力減小到一定值時(shí)，接點(diǎn)又會(huì)被簧片的彈力彈開。    干簧管有以下幾個(gè)優(yōu)缺點(diǎn)：接點(diǎn)與大氣隔絕，管內(nèi)又充有惰性氣體，這樣就大大減少了接點(diǎn)在開、閉過程中由于接點(diǎn)火花而引起的接點(diǎn)氧化和碳化。并防止外界有機(jī)蒸氣和灰塵等雜質(zhì)對(duì)接點(diǎn)的侵蝕?；善?xì)而短，有較高的固有頻率，提高了接點(diǎn)的通斷速度，其開關(guān)速度要比一般的電磁繼電器快510倍體積小，重量輕。其缺點(diǎn)是開關(guān)容量小，接點(diǎn)易產(chǎn)生抖動(dòng)以及接點(diǎn)接觸電阻大。   第六節(jié) 二極管 要真正認(rèn)識(shí)二極管，必須先了解什么是半導(dǎo)體。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，稱為半導(dǎo)體。例如，鍺(G

23、e-32)、硅(Si-14)、硒(Se-34)及金屬的氧化物。硅或鍺等半導(dǎo)體材料被制成單晶時(shí)，其原子排列就變成非常整齊的晶體結(jié)構(gòu)，這種純單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴兩種載流子，但由于數(shù)量極少，導(dǎo)電能力仍然很低。如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力將大大地提高。由于摻入的雜質(zhì)不同，這種摻雜半導(dǎo)體可分為N型和P型半導(dǎo)體兩大類：一類是在硅或鍺的晶體中摻入少量五價(jià)元素，如磷(P-15)，半導(dǎo)體中自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)，即自由電子成為“多數(shù)載流子”。而空穴成為“少數(shù)載流子”。也就是說這種雜質(zhì)半導(dǎo)體以自由電子導(dǎo)電為主，所以稱為N型（電子型）半導(dǎo)體。另一類是在硅或鍺的晶體

24、中摻入少量的三價(jià)元素，如硼(B-5)，半導(dǎo)體中空穴數(shù)遠(yuǎn)大于電子數(shù)，即空穴成為“多數(shù)載流子”。而電子成為“少數(shù)載流子”。也就是說這種雜質(zhì)半導(dǎo)體以空穴導(dǎo)電為主，所以稱為P型（空穴型）半導(dǎo)體。在一塊完整的晶片上，用不同的摻雜工藝使晶體的一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體，那么在兩者的交界處就會(huì)形成PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成二極管、三極管、場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。當(dāng)PN結(jié)兩端加正向電壓（即P側(cè)接電源的正極，N側(cè)接電源的負(fù)極），此時(shí)PN結(jié)呈現(xiàn)的電阻很低，正向電流大（PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)）；當(dāng)PN結(jié)兩端加反向電壓（即P側(cè)接電源的負(fù)極，N側(cè)接電源的正極），此時(shí)PN結(jié)呈現(xiàn)很高的電阻，反向電流微弱（PN結(jié)處于

25、截止?fàn)顟B(tài)），這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦远O管是由一個(gè)PN結(jié)，加上引線、接觸電極和管殼而構(gòu)成。下面我們就各種二極管進(jìn)行簡單的介紹。一、二極管的分類1、按用途分 有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、檢波二極管、發(fā)光二極管、開關(guān)二極管、光電二極管等。2、按制造材料分 有鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管等。3、按制造工藝分 有點(diǎn)接觸二極管和面接觸二極管兩種。4、按工作原理分 有變?nèi)荻O管、雪崩二極管、齊納二極管等。二、部分二極管外形及圖形符號(hào)1、二極管外形 2、二極管圖形符號(hào)三、整流二極管1、伏安特性：指加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流關(guān)系曲線，這個(gè)曲線可分為正向特性和反向特性兩個(gè)部分。如圖6-1所示 圖6

26、-1 圖6-2正向特性 當(dāng)二極管加上正向電壓時(shí)，便有正向電流通過。但正向電壓很低時(shí)，外電場還不能克服PN結(jié)內(nèi)電場對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所形成的阻力，此時(shí)正向電流很小，二極管呈現(xiàn)很大的電阻。當(dāng)正向電壓超過一定數(shù)值（硅管約0.5V，鍺管約0.3）后，二極管電阻變得很小，電流增長很快。這個(gè)電壓往往稱死區(qū)電壓或閥門電壓。反向特性 二極管加上反向電壓時(shí)，由于少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，形成很小的反向電流，反向電流有兩個(gè)特性：一是隨溫度的增加而增長很快；二是在反向電壓不超過一定范圍時(shí)，反向電流不隨反向電壓改變而達(dá)到飽和，故這個(gè)電流IBO稱為反向飽和電流。當(dāng)加在二極管兩端電壓到達(dá)一定值時(shí)，反向電流急劇增大，二極管失

27、去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為電擊穿，這個(gè)電壓稱為反向擊穿電壓。二極管因電擊穿而造成管子損壞是永久性的。2、主要參數(shù)最大整流電流IOM最大整流電流是指二極管能夠允許通過的最大正向平均電流值。當(dāng)電流超過這個(gè)允許值時(shí)，二極管會(huì)因過熱而燒壞。反向擊穿電壓URB與最高反向工作電壓URMURB是指二極管反向擊穿時(shí)的電壓值，擊穿后其反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?。通常手冊上給出的最高反向工作URM電壓約為反向擊穿電壓的一半或三分之二，以確保二極管安全運(yùn)行。最大反向電流IRMIRM指在二極管上加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流值。IRM愈小，則管子的單向?qū)щ娦阅苡谩?、整流二極管的應(yīng)用 利用二極管的單向?qū)?/p>

28、電性將交流電轉(zhuǎn)換為單向脈動(dòng)直流電的電路，稱為整流電路，圖6-3所示。此時(shí)的二極管可看成開關(guān)元件，即所謂理想二極管。    圖6-3設(shè)變壓器副邊交流電壓為：u(t)= Usint 式中U為變壓器副邊電壓的有效值，波形如圖6-2（a）所示，在t =0期間，u處于正半周，變壓器副邊的極性為上正下負(fù)，即a點(diǎn)的電位高于b點(diǎn)，因此，二極管D1 和D3導(dǎo)通，D2和D4截止，這時(shí)負(fù)載電阻RL上得到一個(gè)半波電壓；在t =2期間，u處于負(fù)半周，變壓器副邊的極性為下正上負(fù)，即b點(diǎn)的電位高于a點(diǎn)，二極管D2和D4導(dǎo)通， D1 和D3截止，在RL上得到另一個(gè)半波電壓，并且在兩個(gè)半周內(nèi)流經(jīng)R

29、的電流方向是一致的。由此可見，當(dāng)電源電壓交變一周時(shí)，在RL上得到的脈動(dòng)電壓大小為：U0 =0.9U,其波形如圖6-2（b）所示。四、穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管，由于它在電路中能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管在電路中的作用如圖6-3虛線部分。其外形與普通二極管類似，但其伏安特性不同于普通二極管就在于它的反向特性很陡，如圖6-4所示。穩(wěn)壓管是工作在反向擊穿區(qū)，當(dāng)反向電壓在擊穿電壓UZ范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很微弱，當(dāng)反向電壓增大到擊穿電壓UZ時(shí)，穩(wěn)壓管反向擊穿，反向電流突然劇增，此后電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小，利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中起到

30、穩(wěn)壓作用，但穩(wěn)壓管與一般二極管不同，它的反向擊穿是可逆的，就是說去掉反向電壓之后，穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過允許范圍，穩(wěn)壓管會(huì)發(fā)生熱擊穿而損壞。 圖6-4 圖7-1 圖7-2 五、發(fā)光二極管發(fā)光二極管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的，以直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌l(fā)光器件。與普通二極管一樣也由PN結(jié)構(gòu)成，同樣具有單向?qū)щ娦?，但發(fā)光二極管不是用它的單向?qū)щ娦裕亲屗l(fā)光作指示（顯示）器件。發(fā)光二極管以功耗低、體積小、響應(yīng)速度快、抗震動(dòng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用作指示燈等方面。    發(fā)光二極管可按制造材料、發(fā)光色別、封裝形式和外形等分成

31、許多種類，發(fā)光二極管的外形如上圖所示。目前較常用的是圓形、方形等發(fā)光管，發(fā)光顏色以紅、綠、黃等單色為主，也有一些能發(fā)出兩、三種色光的發(fā)光管。右手 發(fā)光二極管的基本應(yīng)用電路如左圖所示。U為電源電壓，R為限流電阻，I為流過發(fā)光二極管的電流。發(fā)光二極管為正向電流驅(qū)動(dòng)器件，流過發(fā)光二極管的電流不可超過管子所允許的極限值，否則發(fā)光二極管會(huì)因此而燒毀。 六、瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS管）瞬態(tài)電壓抑制二極管常稱為防雷管，是一種安全保護(hù)器件。這種器件在電路系統(tǒng)中起到分流、箝位作用，可以有效降低由于雷電、電路中開關(guān)通斷時(shí)產(chǎn)生的高壓脈沖，避免雷電、高壓脈沖損壞其它器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管有單向、雙向兩種

32、。單向的圖形符號(hào)與穩(wěn)壓管相似，左圖為雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管的圖形符號(hào)與應(yīng)用電路。當(dāng)輸入端有高壓浪涌脈沖引入時(shí)，不論脈沖方向如何，TVS管能快速進(jìn)入擊穿狀態(tài)，對(duì)輸入電壓進(jìn)行箝位。下表為我司常用的雙向TVS管參數(shù)：型號(hào)截止電壓（V）擊穿電壓（Vmin）擊穿電壓（Vmax）測試電流（mA）最大箝位電壓（V）最高脈沖電流（A）反向漏電流（uA）P6KE6.8CA5.86.457.141010.558.11000P6KE12CA10.211.4012.6116.735.35P6KE22CA18.820.9023.10130.619.95 七、肖特基二極管肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)體采用平面工藝

33、制造形成的，它僅用一種載流子（電子）輸送電荷，因而沒有少數(shù)載流子的存儲(chǔ)效應(yīng)。所以它具有反向恢復(fù)時(shí)間短（7ns）和正向壓降低（0.4V）的突出優(yōu)點(diǎn)，它主要用于開關(guān)穩(wěn)壓電源做整流和逆變器中作續(xù)流二極管。 八、快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管工作原理與普通二極管相似，亦是利用PN結(jié)單導(dǎo)性，但制造工藝與普通二極管不同。它的擴(kuò)散深度及處延層可以精確控制。因而可獲得較高的開關(guān)速度。同時(shí)，在耐壓允許范圍內(nèi)，外延層可做得較薄。它的反向恢復(fù)時(shí)間是快恢復(fù)二極管的重要參數(shù)，定義是電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換成反向，再從反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。和肖特基二極管相比，其耐壓高得多，主要也用在逆變電源中做整流元件，以降低

34、關(guān)斷損耗，提高效率和減少噪聲。   第七節(jié) 三極管我們通常所說的三極管是指對(duì)信號(hào)有放大作用或開關(guān)作用，具有三個(gè)電極的半導(dǎo)體器件，其內(nèi)部都有三層半導(dǎo)體，分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7-1。三極管的重要特征是具有電流控制作用，這是由于三極管內(nèi)各電流之間有確定的分配關(guān)系，即IC=IB和IE=IC+IB。就是說，IC的大小主要由IB決定的，IB的大小變化決定了IC按比例增減，所以三極管是電流控制器件。我們利用三極管的電流控制作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)幅值的放大和能量的轉(zhuǎn)換，必須使其工作在輸出特性的放大區(qū)，即發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，如圖7-2是一個(gè)NPN管共發(fā)射

35、極放大電路，VCC、Rb和三極管發(fā)射結(jié)共同構(gòu)成基極回路，使發(fā)射結(jié)處于正偏；RC為集電極電阻，VCC、RC和三極管集電結(jié)-發(fā)射結(jié)共同構(gòu)成集電極回路。RC的另一重要作用是當(dāng)基極有信號(hào)輸入時(shí)，將集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榧姌O電壓的變化作為輸出信號(hào)。C1、C2為耦合電容，具有隔離直流、傳遞交流的作用。一、三極管的分類三極管按工作頻率分，有高頻三極管和低頻三極管；按功率大小分有大功率、中功率及小功率三極管；按封裝形式分，有金屬封裝和塑料封裝；按電極性不同分有PNP和NPN三極管。PNP和NPN三極管的外圖及圖形符號(hào)如下圖：   二、三極管的輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線是用

36、來表示該管各極電壓和電流之間相互關(guān)系，它反映出三極管的性能，是分析放大電路的重要依據(jù)，左圖為最常見的發(fā)射極接法時(shí)的輸出特性曲線。根據(jù)輸出特性曲線的特點(diǎn)，通常將三極管的工作范圍分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū)，它們的各自特點(diǎn)概述如下：1、截止區(qū)輸出特性曲線IB=0這條曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時(shí)發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于反向偏置。由于三極管中存在穿透電流ICEO，集電極電流并未真正截止。對(duì)硅管而言，UBE0.5V時(shí)截止，鍺管UBE0.1V時(shí)截止。當(dāng)三極管工作在截止區(qū)時(shí)，通常理想地認(rèn)為集電極與發(fā)射極之間相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的斷開狀態(tài)。2、飽和區(qū)在UCE1V的范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的特性曲線近似直線上升的區(qū)域，稱為

37、飽和區(qū)，三極管飽和時(shí)UCE的值稱為飽和壓降，用UCES表示，小功率硅管約0.3V，鍺管約0.1V。三極管工作在飽和區(qū)時(shí)，集電結(jié)與發(fā)射結(jié)均處于正向偏置，呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，故電流較大，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的接通狀態(tài)。3、放大區(qū)三極管發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置時(shí)，此時(shí)三極管的工作區(qū)域?yàn)榉糯髤^(qū)，三極管工作在放大區(qū)時(shí)IC隨IB的增大而成比例地增大，為表征它們之間的數(shù)值關(guān)系，當(dāng)UCE不變時(shí)，IC與IB的比值為三極管共射極靜態(tài)電流放大系數(shù)，以符號(hào)表示，即 ，它又簡稱為直流放大系數(shù)。由于輸出特性曲線在截止區(qū)附近的間距較小，IB增大時(shí)，曲線間距也較大，所以值也隨之變化。為此又引出動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)，它是指在同一UCE

38、值時(shí)，集電極電流變化量IC與基極電流變化量IB的比值，即 ，也稱交流放大系數(shù)。雖然和的含義不同，但因兩者數(shù)值相差不大，故通常不作嚴(yán)格區(qū)分。三、三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)是三極管的重要參數(shù)，關(guān)于它的定義，前面出做介紹，這里不再重復(fù)。2、反向飽和電流ICBO它是指集電區(qū)的少數(shù)載流子在集電結(jié)反向偏置作用下漂移而形成的反向電流。它與二極管中的反向飽和電流在本質(zhì)上是相同的，因此當(dāng)發(fā)射極開路（IE=0）時(shí)，集電極電流值即為反向飽和電流。ICBO大小是管子質(zhì)量好壞的標(biāo)志之一，ICBO越小越好。小功率管約為幾個(gè)微安，此值雖小但受溫度影響很大，是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素之一。3、穿透電流IC

39、EO 它是指基極開路（IB=0）時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流。ICEO的大小為ICBO的倍。ICEO受溫度影響更嚴(yán)重，因此它對(duì)三極管的工作影響更大。        第八節(jié) 場效應(yīng)管 場效應(yīng)管是利用電場效應(yīng)來控制電流變化的放大元件。它與晶體管相比，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到迅速發(fā)展與應(yīng)用。場效應(yīng)管與三極管同為放大器件，但工作原理不同：三極管是電流控制器件，在一定條件下，集電極電流受基極電流控制，而場效應(yīng)管是電壓控制器件，電子電流受柵極電壓控制。 場效應(yīng)管的類型可分兩類：一類是結(jié)型場效應(yīng)管，

40、一類是絕緣柵型場效應(yīng)管，也叫金屬氧化物半導(dǎo)體絕緣柵型場效應(yīng)管，簡稱MOS管。半導(dǎo)體三極管有PNP型和NPN型；場效應(yīng)管根據(jù)其溝道所采用的半導(dǎo)體材料，另分為P型和N型溝道兩種。溝道，就是電流通道。1、結(jié)型場效應(yīng)管 N型溝道結(jié)型場效應(yīng)管的基體是一塊N型硅材料，為N溝道。從基體引出兩個(gè)電極分別叫源極（S）和漏極（D）。在基體兩邊各附一小片P型材料，其引出的電極叫柵極（G）。這樣，在溝道和柵極之間形成了兩個(gè)PN結(jié)，當(dāng)柵極開路時(shí)，溝道就相當(dāng)于一個(gè)電阻，不同型號(hào)的管子其阻值不相同，一般約數(shù)百歐到千歐不等。   上圖為結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號(hào)。其中柵極帶有箭頭，箭頭指向

41、溝道即為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管，箭頭背離溝道為P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。2、絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入電阻高，便于做成集成電路。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如下：   在一塊N型硅片上有兩個(gè)相距很近濃度很高的P擴(kuò)散區(qū)，分別為源極和漏極，在源區(qū)與漏區(qū)之間的硅片上，有一層絕緣二氧化硅，絕緣層上覆蓋著金屬鋁，這就是柵極。柵極和其它電極之間是絕緣的，所以稱為絕緣柵場效應(yīng)管。由于源、柵之間有一層氧化層，這種管子基本上沒有柵極電流，因此輸入阻抗非常高。第九節(jié) 光電耦合器光電耦合器是一種光電結(jié)合的半導(dǎo)體器件，由發(fā)光器和受光器組成的一個(gè)“電光電”器件。當(dāng)輸入端有電信號(hào)輸入時(shí)，發(fā)光器發(fā)

42、光，受光器受到光照后產(chǎn)生電流，輸出端就有電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電信號(hào)的傳輸。這種電路使輸入端與輸出端無導(dǎo)電的直接聯(lián)系，有優(yōu)良的抗干擾性能，廣泛應(yīng)用于電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、開關(guān)電路、脈沖耦合等電路。    常見的光電耦合器有管式、雙列直桿式等封裝形式。上圖為常用的光電二極管型耦合器及光電三極管型耦合器電路符號(hào)，以光電三極管為例說明光電耦器的工作過程：光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二管所加正向電壓控制的，當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減小而導(dǎo)通；反之，當(dāng)發(fā)光二極管截止時(shí)，發(fā)光二極管中無電流通過，光敏

43、三極管的內(nèi)阻增大而截止。    第十節(jié) 保險(xiǎn)元件常用的保險(xiǎn)元件有普通玻璃管熔絲、延遲型熔絲、熔斷電阻和溫度保險(xiǎn)絲等，下面簡單介紹各自特點(diǎn)：1、普通玻璃管熔絲這種保險(xiǎn)元件十分常用，其價(jià)格低廉，使用方便，額定電流從0.1A到數(shù)十安不等，尺寸規(guī)格主要有18mm、20mm、22mm。2、延遲型熔絲延遲型保險(xiǎn)絲的特點(diǎn)是能承受短時(shí)間大電流（浪涌電流）的沖擊，而在電流過載超過一定時(shí)限后又能可靠地熔斷。這種熔絲主要用在開機(jī)瞬時(shí)電流較大的電子整機(jī)中，如彩電中就廣泛使用了延遲型保險(xiǎn)絲，其規(guī)格主要有2A、3A、4A等。延遲型熔絲常在電流規(guī)格前加字母T，如T2A，這可區(qū)別于普通

44、熔絲。 3、熔斷電阻熔斷電阻又稱保險(xiǎn)電阻，是一種具電阻和保險(xiǎn)絲雙重功能的元件，不過其電阻值通常較小，僅數(shù)歐至零點(diǎn)幾歐，少數(shù)為幾十歐或千歐，保險(xiǎn)電阻大都起限流作用，因此主要功能還是起保險(xiǎn)作用。保險(xiǎn)電阻大都是灰色，用色環(huán)或數(shù)字表示阻值，額定功率由電阻尺寸大小決定，也有直接標(biāo)在阻體上的。4、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲可恢復(fù)保險(xiǎn)絲是由高分子材料及導(dǎo)電材料混合做成的過流保護(hù)元件，在常溫下，其阻抗很小，但在動(dòng)作后會(huì)形成高阻狀態(tài)，當(dāng)故障排除后又自動(dòng)返回低阻狀態(tài)。依據(jù)能承受的最大電壓，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲可分為多個(gè)系列，每個(gè)系列中，又根據(jù)的不同工作電流，分為若干型號(hào)。下表為某公司生產(chǎn)的WH60-005可恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電氣特

45、性：IH（A）IT（A）Time-to-TripVmax（V）Imax（A）Rmin（）Rmax（）Itrip(A)Tmax(S)0.050.100氣特性說明如下：IH：最大工作電流（25）IT：最小動(dòng)作電流（25）Itrip：過載電流Tmax：過載電流最大動(dòng)作時(shí)間Vmax：最大過載電壓Imax：最大過載電流Rmin：最小電阻（25）Rmax：最大電阻（25）Time-to-Trip：過流特性右手 左圖為可恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電路中的用法，當(dāng)輸入電壓異?；蜇?fù)載短路引起電路電流I突增時(shí)，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲起動(dòng)后形成高阻狀態(tài)，限制電路電流在一定的安全范圍而起到保護(hù)電路的作用，如在故障排

46、除后，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲自動(dòng)返加低阻狀態(tài)，電路又能進(jìn)入正常工作。    第十一節(jié) 晶體振蕩器 晶體振蕩器是一種用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的電子元件，我們常說的晶體振蕩器（也叫晶振），是從石英晶體上按一定的方位角切下薄片，然后在晶片的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面上涂上銀層并裝上一對(duì)金屬引腳后用外殼密封就構(gòu)成晶體振蕩器（見示左圖）。石英晶片能做振蕩器是基于它的“壓電效應(yīng)”，即在晶片的兩個(gè)極板間加一電場，會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形；返之，若在極板間施加機(jī)械壓力，又會(huì)在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形又會(huì)產(chǎn)生交變電場，但

47、這種機(jī)械振動(dòng)的振幅很小，但其振動(dòng)頻率是很穩(wěn)定的。晶體振蕩器按封裝外形分有金屬殼、玻璃殼、膠木殼和塑封等幾種，按頻率穩(wěn)定度分有普通型和高精密型兩種。晶體振蕩器的主要電參數(shù)是標(biāo)稱頻率0、負(fù)載電容CL、激勵(lì)電平、工作溫度范圍和溫度頻差。晶振元件組成振蕩電路時(shí)需配接外部電容，此電容即負(fù)載電容，負(fù)載電容可從產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)查得。CL是參與決定振蕩頻率的，因此在規(guī)定的負(fù)載電容下晶振元件的振蕩頻率即為標(biāo)稱頻率，標(biāo)稱頻率都標(biāo)注在外殼上，故很容易識(shí)別。激勵(lì)電平是指晶振工作時(shí)消耗有效功率；溫度頻差是指在工作溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度下的最大偏離值，該參數(shù)代表了晶振的頻率溫度特性。   第十二節(jié) 霍爾器件霍爾器件是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上利用集成電路技術(shù)制成的。當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地置于磁場中時(shí)，薄片兩側(cè)由此會(huì)產(chǎn)生出電位差，此現(xiàn)象即稱為霍爾效應(yīng)。薄片兩側(cè)產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢。霍爾電勢與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、薄片中通過的電流I成正比，與薄片的厚度d成反比，即：U=K