《電工電子實(shí)踐基礎(chǔ)》課件第2章

第2章常用電子元器件2.1電阻器、電容器和電感器2.2半導(dǎo)體器件2.3模擬集成器件2.4數(shù)字集成器件2.5光敏器件2.6常用傳感器2.7電聲器件

2.1電阻器、電容器和電感器

2.1.1電阻器

1.電阻器的分類

電阻可分為固定電阻和可調(diào)電阻。固定電阻因制作材料不同又可分為膜式電阻(碳膜電阻RT、金屬膜電阻RJ、合成膜電阻RH、氧化膜電阻RY)、玻璃釉電阻、實(shí)芯電阻(有機(jī)RS和無機(jī)RN)、金屬繞線電阻RX。根據(jù)對(duì)外界物理量的敏感性，電阻又可分為熱敏電阻MF、光敏電阻MG、壓敏電阻RM、熔斷電阻等。還可將多個(gè)電阻排列在一起構(gòu)成排電阻。

2.電阻器的命名

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T2470-1981)，電阻器的名稱由主稱、材料、分類特征和序號(hào)四部分組成,詳見表2.1.1。

3.電阻器的參數(shù)標(biāo)注

每一個(gè)電阻器的阻值表示電阻器對(duì)電流的阻礙能力，其阻值越大，則對(duì)電流的阻礙能力越強(qiáng)。除電阻的阻值外，還有功率、精度(或誤差)、材料等參數(shù)加以描述。

(1)電阻的阻值。電阻的標(biāo)稱值通常采用直接標(biāo)注法和色環(huán)標(biāo)注法兩種。

①直接標(biāo)注法。用阿拉伯?dāng)?shù)字直接將阻值標(biāo)注在電阻器的表面。直接標(biāo)注也有不同的表達(dá)方法，但含義是一樣的，稱為等效標(biāo)注。表2.1.2為電阻器等效標(biāo)注參照表。②色環(huán)標(biāo)注法。色環(huán)標(biāo)注法常有四色環(huán)和五色環(huán)之分。普通電阻用四色環(huán)，精密電阻用五色環(huán)。圖2.1.1為電阻的色環(huán)標(biāo)注方法。讀色環(huán)順序是從色環(huán)較密的一端開始。對(duì)于四色環(huán)來說，第一、二色環(huán)表示電阻值的前兩位有效數(shù)字，第三色環(huán)表示電阻值的前兩位數(shù)后面乘10的次方數(shù)(即在前兩位后加0的個(gè)數(shù))，第四色環(huán)表示誤差。對(duì)于五色環(huán)來說，前三色環(huán)表示電阻值的前三位有效數(shù)字，第四色環(huán)表示前三位數(shù)后面乘10的次方數(shù)(即加0的個(gè)數(shù))，第五色環(huán)表示誤差。無論是四色環(huán)或五色環(huán)，其阻值均以歐姆(Ω)為單位。色環(huán)顏色所代表的含義如表2.1.3所示。圖2.1.1電阻的色環(huán)標(biāo)注方法例如：設(shè)某電阻器為四色環(huán)，一至四色環(huán)的顏色分別為棕、綠、紅、金色，則該電阻的阻值和誤差分別為：R=15×102Ω＝1500Ω，誤差為±5％，即實(shí)際電阻值是

R=1500×(1±5%)=(1500±75)Ω

(2)電阻的系列。電阻可分E3、E6、E12、E24、E48、E96和E192等系列，其中E48、E96和E192為精密電阻，精度從±2%到±0.5%。系列名稱E后面的數(shù)值代表該系列中電阻值的個(gè)數(shù)。普通電阻取兩位有效數(shù)字，精密電阻取三位有效數(shù)字。普通電阻系列標(biāo)稱值如表2.1.4所示。由表可看出三種系列的關(guān)系，E12系列是在E24系列中抽掉偶數(shù)值并保留奇數(shù)值得到的。同理，在E12系列中抽掉偶數(shù)值并保留奇數(shù)值即為E6系列。

允許誤差是指電阻器的實(shí)際值與標(biāo)稱值的最大允許誤差范圍，它表示電阻的精度。允許誤差與精度級(jí)別的關(guān)系見表2.1.5。

(3)電阻的額定功率。額定功率是允許電阻消耗的最大功率,分為19個(gè)等級(jí)，常用的有1/20W、1/8W、1/4W、

1/2W、1W、2W、3W、5W、……。在電路圖中，非線繞電阻器額定功率的符號(hào)表示法如圖2.1.2所示。其中1W以上用羅馬數(shù)字標(biāo)注。圖2.1.2非線繞電阻器額定功率的符號(hào)表示法

4.電阻的選用及檢測

(1)電阻的選用：對(duì)電阻的精度選擇要適中，不能要求過高，否則會(huì)提高電路的成本;對(duì)功率值的選擇一般要留25%的富余量，以避免由于電壓或電流的波動(dòng)而燒毀。

(2)電阻的檢測：首先,觀察電阻的顏色是否發(fā)生變化，如焦黃或變黑，則一般表明電阻已損壞，必須更換。其二，在電路板非帶電的情況下，用萬用表直接測量所懷疑的電阻，如果阻值為零或無窮大，說明電阻已燒短路或斷開。

5.電位器

(1)電位器的結(jié)構(gòu)。

(2)電位器的分類。電位器的種類繁多，可按不同的形式進(jìn)行分類。

(3)電位器的檢測。檢查電位器時(shí)，首先查看電位器轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活而平滑，開關(guān)通、斷的“喀噠”聲是否清脆，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有無摩擦的“沙沙”聲。若有“沙沙”聲就說明質(zhì)量不好?？捎萌f用表按下列方法測量。圖2.1.3電位器(a)外形;(b)符號(hào)

6.排電阻和貼片電阻

排電阻又稱為集成電阻，具有體積小、安裝方便的特點(diǎn)，常應(yīng)用于大規(guī)模集成電路板中。排電阻內(nèi)部有多種排列形式，其結(jié)構(gòu)如圖2.1.4所示。圖2.1.4排電阻結(jié)構(gòu)(a)外形;(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)用電阻電路例解

1.典型的電阻分壓電路

電阻分壓電路如圖2.1.5所示。該電路的作用是將輸入電壓信號(hào)Ui進(jìn)行衰減，得到比輸入電壓信號(hào)低的輸出電壓信號(hào)Uo。圖中,Ui為輸入電壓信號(hào)，它可以是直流電壓，也可以是交流電壓。分壓電路輸出電壓Uo的計(jì)算公式為

由上式可見，因R1+R2>R2，所以Uo<Ui,即分壓電路具有將輸入電壓減小的功能。圖2.1.5電阻分壓電路圖2.1.6為不同電平信號(hào)輸入的接口電路，J1是小信號(hào)輸入接口，J2是大信號(hào)輸入接口。R1和R2構(gòu)成信號(hào)分壓電路。

從接口J1輸入的小信號(hào)可直接加到放大器的輸入端。從J2口輸入的大信號(hào)不能直接加到放大器輸入端，否則會(huì)引起放大器的大信號(hào)失真，所以要對(duì)J2口輸入的大信號(hào)進(jìn)行分壓衰

減。該分壓電路可使輸入信號(hào)約衰減為原來的百分之一。圖2.1.6不同電平信號(hào)輸入的接口電路

2.限流保護(hù)電路

圖2.1.7所示是常見的發(fā)光二極管限流保護(hù)電路，VD是發(fā)光二極管。當(dāng)VD導(dǎo)通時(shí)，它能發(fā)出可見光。圖2.1.7發(fā)光二極管限流保護(hù)電路

3.電阻隔離電路

圖2.1.8所示電路中，加入了R1、R2兩個(gè)隔離電阻，其目的是防止兩個(gè)前置放大器輸出端之間相互影響。如果電路中沒有R1和R2這兩個(gè)電阻，則信號(hào)源放大器1的輸出電阻成為信號(hào)源放大器2負(fù)載的一部分。同理，信號(hào)源放大器2的輸出電阻成為信號(hào)源放大器1負(fù)載的一部分，這兩個(gè)前置放大器之間就會(huì)相互影響，不利于電路的穩(wěn)定工作。圖2.1.8電阻隔離電路2.1.2電容器

利用電容器對(duì)不同頻率交流信號(hào)呈現(xiàn)的容抗變化，可以構(gòu)成各種功能的電容電路。電容器在電路中呈現(xiàn)的主要特性有4點(diǎn)：

(1)隔直流，通交流。電容在電路中能識(shí)別并允許交流電流通過，阻止直流電流通過。

(2)容抗。電容器雖然能讓交流電流通過，但它對(duì)交流電流有阻礙作用，即容抗。并且容抗大小與交流電頻率、電容器容量成反比。

(3)儲(chǔ)能。電容器能夠存儲(chǔ)電荷。

(4)電容兩端電壓不能突變。當(dāng)電容器所在電路電壓瞬間變化時(shí)，由于電容器內(nèi)部的電荷不能發(fā)生改變，從而使電容器上電壓大小不能發(fā)生突然改變。

1.電容器的分類和命名

(1)電容器的分類。電容器根據(jù)結(jié)構(gòu)、材料等的不同可劃分出不同的類別。

①按電容量是否可調(diào)分為固定電容、可調(diào)電容和半可調(diào)電容(也叫微調(diào)電容)。固定電容的容量是固定值。可調(diào)電容由一個(gè)定極板和一個(gè)動(dòng)極板組成，調(diào)節(jié)動(dòng)極板與定極板的相對(duì)

位置，可隨之改變電容器的容量大小。半可調(diào)電容，其容量調(diào)節(jié)范圍較小，沒有可調(diào)電容的調(diào)節(jié)范圍大?？烧{(diào)電容又分為單聯(lián)、雙聯(lián)和四聯(lián)可調(diào)電容等。②按電容使用的介質(zhì)材料可分為有機(jī)介質(zhì)電容(漆膜電容、混合介質(zhì)電容、紙介質(zhì)電容、有機(jī)薄膜電容、紙膜復(fù)合介質(zhì)電容等)、無機(jī)介質(zhì)電容(瓷介質(zhì)電容、云母電容、玻璃膜電容、玻璃釉電容)、電解電容(鋁電解電容、鉭電解電容、鈮電解電容、鈦電解電容和合金電解電容)及氣體介質(zhì)電容(空氣電容、真空電容、充氣電容)等。

③按電容的用途分為高頻電容、低頻電容、高壓電容、低壓電容、耦合電容、旁路電容、濾波電容、調(diào)諧電容和中和電容等。④按有無極性分為無極性電容和有極性電容。有極性電容為電解電容，具體有鋁電解電容、鉭電解電容。電解電容在電路的使用中應(yīng)注意極性，直流電的高電位接電容的正極，低電位接電容的負(fù)極。極性不能接反，若極性接反會(huì)損壞電容，嚴(yán)重時(shí)電容會(huì)爆裂。無極性電容按介質(zhì)材料又分為云母電容、瓷介質(zhì)電容、紙介質(zhì)電容、滌綸電容、獨(dú)石電容和玻璃釉電容等。電容的單位有法拉(F)、微法(μF)和皮法(pF)之分。它們的換算關(guān)系是：1F=106μF=1012pF。電容器的符號(hào)見圖2.1.9。圖2.1.9電容器符號(hào)(a)無極性電容;(b)有極性電容;(c)可調(diào)電容;(d)雙聯(lián)可調(diào)電容;(e)微變電容

(2)電容器的型號(hào)命名。電容器的名稱由主稱、介質(zhì)材料、分類特征和序號(hào)共四部分組成。如表2.1.6所示。第一部分為主稱，用“C”表示；第二部分表示電容的介質(zhì)材料；第三部分用字母或數(shù)字表示電容器的分類特征，數(shù)字的含義見表2.1.7；第四部分用數(shù)字表示電容的序號(hào)。電容的精度等級(jí)與允許誤差的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2.1.8，電解電容的標(biāo)稱容量系列及允許誤差見表2.1.9，固定電容器的標(biāo)稱容量系列及允許誤差見表2.1.10。

(3)電容容量的標(biāo)注。通常,電容的容量標(biāo)注方法有直接標(biāo)注法、文字符號(hào)標(biāo)注法和色環(huán)標(biāo)注法三種。容量在104pF以上的電容單位常用μF，小于104pF的則用pF作單位。

(4)電容的額定電壓。電容的額定電壓是指在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，電路長時(shí)間可靠地工作時(shí)，電容上所允許施加的最高直流電壓，也稱為直流工作電壓或耐壓。如在交流電路中，所加的交流電壓最大峰值不能超過電容承受的直流工作電壓。

有時(shí)電容耐壓也用色環(huán)表示。色環(huán)與電容耐壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2.1.11。

(5)電容的絕緣電阻。電容的絕緣電阻是指電容兩極板間的電阻，也稱為漏電電阻。絕緣電阻是由于電容極板間的介質(zhì)不是絕對(duì)絕緣體而造成的。一般電容的絕緣電阻在108Ω

~1010Ω之間，絕緣電阻越大越好。

(6)電容的損耗。電容在電場的作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量，稱為損耗。電容的損耗功率除與工作頻率有關(guān)外，還與介質(zhì)損耗、電導(dǎo)損耗和極板金屬連接線的電阻損耗等因素有關(guān)。

(7)電容的頻率特性。電容的容抗ZC=，容抗隨著工作頻率的上升而減小，稱為電容的頻率特性。任何電容都可等效為一個(gè)RLC電路，故有相應(yīng)的固有諧振頻率。電容的工作頻率應(yīng)遠(yuǎn)小于電容的固有諧振頻率。

2.常用電容器

(1)電解電容器。電解電容器的外形如圖2.1.10所示。電解電容器內(nèi)部是卷繞式結(jié)構(gòu)，兩極板間夾著由電解質(zhì)組成的絕緣介質(zhì)卷成的圓柱狀體，猶如一個(gè)卷紙桶，同時(shí)存在著較大的寄生電感，可等效成一個(gè)電容與一個(gè)小電感相串聯(lián)。電感對(duì)電流起阻礙作用，頻率越高越突出，所以電解電容器僅

適用于低頻電路。圖2.1.10電解電容器的外形電解電容正負(fù)極性的判斷方法：

①電解電容的極性用長短不同的引腳表示，長引腳為正極“+”，短引腳為負(fù)極“-”。

②電解電容靠近負(fù)極一側(cè)的外殼上有一條灰色窄帶，該灰?guī)е袠?biāo)有“-”的字樣。

③若電解電容的兩個(gè)引腳分別在電容的兩端，則電容外殼較細(xì)的一端為負(fù)極。

④如無法觀察到電解電容的正、負(fù)極，則可用萬用表測量電解電容的正、反向絕緣電阻大小來判別。當(dāng)測得正、反向絕緣電阻大時(shí)，萬用表正表筆所接引腳為電容的正極。在電路中，電解電容的正極必須接直流高電壓，負(fù)極接直流低電壓。電解電容不能在純交流電路中工作。無極性電容無正、負(fù)極之分，主要工作在純交流電路中。

其他固定電容器的特點(diǎn)和應(yīng)用見表2.1.12。

(2)可變電容器和微調(diào)電容器?？勺冸娙萜饕蛉萘靠烧{(diào)而得名，常作收音機(jī)調(diào)頻電容、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器調(diào)頻電容等。微調(diào)電容器的容量一般在幾皮法到幾十皮法的范圍內(nèi)。

3.電容器的選用及檢測

(1)電容器的選用。在電路中，施加的電壓不能超過電容的額定耐壓值，而對(duì)電解電容，要注意其極性的安裝，應(yīng)根據(jù)電路的特點(diǎn)合理選用電容。例如，對(duì)于諧振回路，可選用云母電容、高頻陶瓷電容；隔直流時(shí)可選用云母電容、滌綸電容、陶瓷電容或電解電容；作濾波器時(shí)，應(yīng)選電解電容等。

由于電解電容內(nèi)的有電介質(zhì)易于揮發(fā)，其壽命一般為10年左右，所以電解電容不能長期存放。

(2)電容器的檢測。

①固定電容的檢測。

②電解電容的檢測。

③可變電容器的檢測。固定電容器的常見電路

1.高頻阻容耦合電路

圖2.1.11所示高頻阻容耦合電路中，C是高頻耦合電容;R是后級(jí)放大器輸入電阻，它在后級(jí)放大器內(nèi)部。電容C和電阻R可視為分壓電路，分壓電路的輸出信號(hào)u就是加到后級(jí)放大器的輸入信號(hào)，u越大說明耦合電路對(duì)信號(hào)的損耗越小，耦合電路的性能越好。因此，當(dāng)R大小一定時(shí)，耦合電容C的容量越大，其容抗值越小，后級(jí)放大器的輸入信號(hào)u則會(huì)越大，所以要求耦合電容應(yīng)有足夠大的容量，信號(hào)耦合時(shí)損耗才會(huì)小。圖2.1.11高頻阻容耦合電路

2.高頻負(fù)反饋電容電路

圖2.1.12所示是音頻放大器中的高頻負(fù)反饋電容電路。電路中,V為音頻放大器，電容C為510pF，容量較小。對(duì)于音頻信號(hào)而言,容抗太大，則相當(dāng)于開路。但對(duì)于高頻嘯叫信號(hào)，

容抗很小，則相當(dāng)于通路。由于V管基極與集電極之間的信號(hào)相位相反，所以C構(gòu)成負(fù)反饋電路。負(fù)反饋電路可降低放大器的放大倍數(shù)，達(dá)到消除高頻噪聲的目的。圖2.1.12高頻負(fù)反饋電容電路

電解電容器的重要特性

電解電容器的容量一般均較大，在1μF以上(因?yàn)殡娊怆娙莸母哳l特性不好，主要工作在低頻電路中，所以它是一種低頻電容器)。從理論上講，電容的容量大，它的容抗應(yīng)該小，但由于電解電容結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大容量電解電容等效電路為一個(gè)純電容和電感串聯(lián)而成。當(dāng)電路中通過頻率較高的信號(hào)時(shí)，等效電路純電容的容抗很小，但電感的感抗較大(與頻率成正比)，使得大電解電容總的阻抗高頻時(shí)不是減小，反而增大，因此造成電解電容器的高頻特性不好。所以，許多電路中在大電容兩端再并聯(lián)一只小電容，以補(bǔ)償大容量電解電容高頻特性不好之缺陷,如圖2.1.13所示。圖2.1.13大電容并聯(lián)小電容電路2.1.3電感器

電感器的主要特性如下：

(1)通直流,阻交流。

(2)感抗特性。

(3)電勵(lì)磁特性。

(4)磁勵(lì)電特性。

(5)線圈中電流不能發(fā)生突變。

1.電感器的分類

電感器的種類較多，以下是幾種分類方式：

(1)按電感量值是否可變化，分為固定電感和可變電感。

(2)按電感芯導(dǎo)磁材料的不同，可分為空心線圈、鐵心線圈、銅心線圈和鐵氧體線圈等。

(3)按照電感應(yīng)用場所的不同，可分為天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、濾波線圈和偏轉(zhuǎn)線圈等。

(4)按線圈結(jié)構(gòu)的不同，可分為單層線圈、多層線圈和蜂房式線圈等。

2.電感器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)電感量L。

(2)感抗量XL。

(3)品質(zhì)因數(shù)Q。

(4)分布電容。

(5)分布電阻。

(6)額定電流。

3.常用電感線圈

(1)單層線圈。

(2)多層線圈。

(3)蜂房式線圈。

(4)銅心線圈。

(5)色碼線圈。

(6)阻流圈(扼流圈)。

(7)偏轉(zhuǎn)線圈。

(8)小型振蕩線圈。

(9)小型固定線圈。

4.電感器的檢測及選用

(1)電感器的檢測。

①檢查外觀。

②檢查電感的電阻。

③檢查電感的絕緣性。

④電感量。

(2)電感器的選用。

①根據(jù)工作頻率選擇。

②選用優(yōu)質(zhì)的線圈骨架和合理的繞制方法，以減少介質(zhì)的損耗。對(duì)高頻電感線圈,應(yīng)選高頻陶瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等材料作為骨架，其繞制方法應(yīng)采用間繞法。

③選擇合適的電感尺寸，線圈的直徑應(yīng)適當(dāng)大些，以減少損耗。

④合理選擇屏蔽罩的直徑。

⑤采用磁芯電感可有效地增加電感量并減小電感的體積。

⑥電感的繞制方法對(duì)分布電容有較大的影響，對(duì)用于高頻電路的電感，除選定電感量外，還應(yīng)考慮電感線圈的繞制類型。實(shí)用電感電路例解

1.π型LC濾波電路

如圖2.1.14所示電路，因?yàn)镃1、L、C2構(gòu)成了一個(gè)π字形狀,所以稱為π型濾波電路。圖2.1.14

π型LC濾波電路

2.抗高頻干擾電感電路

為了防止220V交流電網(wǎng)對(duì)機(jī)器的高頻干擾，在一些抗干擾要求比較高的電器電源電路中，設(shè)置了圖2.1.15所示的抗高頻干擾電感電路。圖2.1.15抗高頻干擾電感電路

2.2半導(dǎo)體器件

2.2.1二極管

1.二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)

二極管是由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體有機(jī)結(jié)合形成一個(gè)PN結(jié)后封裝而成的。由于二極管內(nèi)部有PN結(jié)存在，從而具有單向?qū)щ娦浴６O管的符號(hào)見圖2.2.1。圖2.2.1二極管的符號(hào)

2.二極管的命名和分類

半導(dǎo)體器件命名分中國命名和國際電子聯(lián)合會(huì)命名兩種命名方法。

(1)中國命名。我國規(guī)定,半導(dǎo)體器件名稱由五部分組成，各部分具體含義見表2.2.1。

(2)國際電子聯(lián)合會(huì)命名。國際電子聯(lián)合會(huì)規(guī)定，半導(dǎo)體器件的名稱由四部分組成，其具體內(nèi)容見表2.2.2。

3.二極管的單向?qū)щ娦栽?/p>

二極管因N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體有機(jī)結(jié)合而形成PN結(jié)，在PN結(jié)的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當(dāng)無外加電壓時(shí)，PN結(jié)兩側(cè)載流子濃度差所引起的擴(kuò)散電流與自建電場所引起的漂移電流達(dá)到平衡，對(duì)外不顯電性。

4.常用二極管

1)普通二極管

點(diǎn)接觸型鍺二極管主要用于檢波及AGC、AFC控制；面接觸型硅二極管主要用于整流、續(xù)流、阻尼、鉗位、電位移動(dòng)及保護(hù)等。

(1)檢波二極管。檢波二極管屬于點(diǎn)接觸型鍺二極管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和伏安特性見圖2.2.2。圖2.2.2檢波二極管(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu);(b)電路符號(hào);(c)伏安特性

(2)整流二極管。整流二極管是面接觸型硅二極管,其結(jié)構(gòu)和伏安特性見圖2.2.3。圖2.2.3整流二極管(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu);(b)電路符號(hào);(c)伏安特性

(3)穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管是由特殊工藝制作而成的二極管，二極管在反向電壓作用下，發(fā)生雪崩擊穿而管子不被燒毀。利用二極管在反向擊穿時(shí)電壓的變化微小而引起電流變化很大這一特點(diǎn)，在工作中控制電流在一定范圍內(nèi)，使電壓接近穩(wěn)定值。穩(wěn)壓二極管的外形、伏安特性和符號(hào)見圖2.2.4。圖2.2.4穩(wěn)壓二極管(a)外形;(b)伏安特性;(c)符號(hào)

2)發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是在二極管內(nèi)部摻雜少量的GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等化合物構(gòu)成的二極管。若對(duì)發(fā)光二極管施加正向偏置電壓，則能發(fā)出光亮。其符號(hào)見圖2.2.5。圖2.2.5發(fā)光二極管符號(hào)

(1)普通發(fā)光二極管。普通發(fā)光二極管的外形見圖2.2.6。

(2)變色發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管是一種能變換發(fā)光顏色的復(fù)合型發(fā)光二極管，它是將可發(fā)兩種以上顏色的PN結(jié)集合在一起，組成復(fù)合芯片。管子有一個(gè)公共引腳，對(duì)其他引腳分別加不同的信號(hào)電壓，可發(fā)出紅、橙、黃、綠、草綠、藍(lán)、淺藍(lán)和白等顏色。圖2.2.7為發(fā)出三種顏色的三端發(fā)光二極管的外形和內(nèi)部電路，圖2.2.8為可發(fā)出多種組合顏色的六端發(fā)光二極管的外形和內(nèi)部電路。圖2.2.6發(fā)光二極管的外形(a)普通型;(b)變色型;(c)大功率型;(d)蝶型;(e)食人魚型;(f)立體字型;(g)LED手電筒；(h)串聯(lián)6組合變色;(i)并聯(lián)2×6×4/串聯(lián)3組合紅色L4127AE;(j)并聯(lián)10組合變色2EFT61圖2.2.7三端發(fā)光二極管(a)外形;(b)內(nèi)部電路圖2.2.8六端發(fā)光二極管(a)外形;(b)內(nèi)部電路

(3)貼片發(fā)光二極管。貼片發(fā)光二極管的原理與普通發(fā)光二極管相同，外形制成貼片式，材料均選用高亮度化合半導(dǎo)體發(fā)光芯片。它的常見外形如圖2.2.9所示。其特點(diǎn)是：體積超薄、尺寸短小、亮度高、視角大、發(fā)光均勻、可靠性高。圖2.2.9貼片發(fā)光二極管的外形

(4)閃爍發(fā)光二極管。閃爍發(fā)光二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由集成電路與發(fā)光二極管兩部分組成的。圖2.2.10為閃爍發(fā)光二極管的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作電壓為5V，顏色有紅、橙、黃和綠四種，閃爍頻率在1.3Hz~5.2Hz范圍內(nèi)。圖2.2.10閃爍發(fā)光二極管的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

5.二極管的檢測

1)普通二極管的檢測

對(duì)普通二極管進(jìn)行檢測,一般是判斷二極管好壞、極性等。二極管的極性有三種標(biāo)注方法：

(1)在外殼直接標(biāo)二極管符號(hào)，符號(hào)豎線一側(cè)為N極，另一側(cè)為P極。

(2)用色環(huán)標(biāo)注，其色環(huán)一端為N極，另一端為P極。

(3)用色點(diǎn)標(biāo)注，靠色點(diǎn)一端為P極，另一端為N極。也可用萬用表測量二極管正、反向電阻來確定其極性。其中數(shù)字萬用表的紅表筆為正電壓，黑表筆為負(fù)電壓，指針式萬用表剛好相反。

(1)檢測二極管元件的極性和好壞。

(2)在線檢測二極管。

2)穩(wěn)壓二極管的檢測

(1)穩(wěn)壓二極管的極性和性能判斷。穩(wěn)壓二極管的極性和性能判斷與普通二極管的檢測方法相同。

(2)普通二極管與穩(wěn)壓管的區(qū)別?？上扔晒茏由蠘?biāo)注的

型號(hào)來判斷是否為穩(wěn)壓管。若管子上未標(biāo)注型號(hào)，則先確定管子的極性，然后根據(jù)電路圖2.2.11進(jìn)行測試。取可變電阻R=3kΩ，再調(diào)節(jié)可變電阻使穩(wěn)壓管上的電壓達(dá)到不變時(shí)，此管子為穩(wěn)壓管，此值為該管的穩(wěn)壓值，反之為普通二極管。注意所用電源US必須大于被測穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。圖2.2.11穩(wěn)壓管測試電路

3)雙向二極管好壞的判別

雙向二極管的正、反向電阻均在幾kΩ到十幾kΩ內(nèi)，且正、反電阻很接近,則該二極管是好的。若雙向二極管的正、反電阻均在幾百kΩ以上，則管子已壞。

6.數(shù)碼管顯示器

數(shù)碼管顯示器是由多個(gè)線狀和點(diǎn)狀發(fā)光二極管按一定規(guī)律排列集合而成的，根據(jù)需要可構(gòu)成LED七段數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、點(diǎn)陣管和液晶顯示器等類型。

(1)LED七段數(shù)碼管。LED七段數(shù)碼管是由一個(gè)發(fā)光點(diǎn)和七段發(fā)光線條排列成“8”字形，可顯示0~9的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)。其外形見圖2.2.12。圖2.2.12

LED七段數(shù)碼管(a)LED數(shù)碼管;(b)共陰極接法;(c)共陽極接法

(2)多位LED數(shù)碼管。為了簡化外部引線連接，可將多個(gè)LED數(shù)碼管組合為一體，構(gòu)成一個(gè)多位LED數(shù)碼管。多位LED數(shù)碼管有通用型和專用型之分，通用型一般用于簡單的顯示，而專用型用于特殊要求的顯示，如電子秤和電子鐘的顯示等。多位LED數(shù)碼管顯示器的顯示和外部接線如圖2.2.13所示。圖2.2.13多位LED數(shù)碼管顯示器的顯示和外部接線

(3)LCD液晶顯示器。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的晶狀物質(zhì)，兼有液體的流動(dòng)性和晶體的光學(xué)特性，是目前應(yīng)用最廣的一種平板型顯示器件。液晶顯示器分為被動(dòng)發(fā)光和主動(dòng)發(fā)光兩類。如數(shù)字萬用表和計(jì)算器顯示屏均為被動(dòng)發(fā)光液晶顯示器，而液晶電視顯示屏屬主動(dòng)發(fā)光液晶顯示器。圖

2.2.14所示為YXY3504型位液晶顯示器。圖2.2.14

YXY3504型位LCD液晶顯示器液晶點(diǎn)陣又分為字符點(diǎn)陣和圖形點(diǎn)陣。液晶點(diǎn)陣需專用的驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)模塊，一般用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，構(gòu)成智能顯示屏。CL102組件顯示器如圖2.2.15所示，多位CL102組件如圖2.2.16所示，使用時(shí)請(qǐng)查閱相關(guān)資料。圖2.2.15

CL102組件顯示器(a)外形;(b)引腳圖2.2.16多位CL102組件

1.二極管限幅電路

二極管限幅電路如圖2.2.17所示。圖2.2.17二極管構(gòu)成的單向限幅電路

2.發(fā)光二極管電源指示電路

發(fā)光二極管電源指示電路如圖2.2.18所示，VD為發(fā)光二極管，S是電源開關(guān)，R是限流保護(hù)電阻。當(dāng)電源開關(guān)S斷開時(shí)，整機(jī)電路沒有直流工作電壓，VD上也沒有工作電壓，所以不發(fā)光。圖2.2.18發(fā)光二極管電源指示電路2.2.2三極管

1.三極管的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

(1)三極管的結(jié)構(gòu)。三極管是晶體三極管的簡稱，主要用于電路中的信號(hào)放大。三極管分為NPN型和PNP型兩種結(jié)構(gòu)形式。不論哪種結(jié)構(gòu)形式的三極管，它們內(nèi)部均由發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)構(gòu)成，各區(qū)的引出電極分別稱發(fā)射極e、基極b和集電極c。各區(qū)之間有PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。三極管類型及符號(hào)如圖2.2.19所示。圖中的箭頭表示工作時(shí)電流的流動(dòng)方向。圖2.2.19三極管類型及符號(hào)(a)NPN型;(b)PNP型

(2)三極管的特點(diǎn)。

①基區(qū)起控制載流子的作用，工藝上制作得很薄，摻雜雜質(zhì)的濃度最低。

②發(fā)射區(qū)起發(fā)射電子的作用，發(fā)射區(qū)摻雜雜質(zhì)的濃度比基區(qū)高得多。

③集電區(qū)起收集載流子的作用，摻雜雜質(zhì)的濃度比基區(qū)高，但比發(fā)射區(qū)低，且結(jié)面積大。

2.三極管的分類及命名

(1)三極管的分類。三極管的分類方法較多，按不同的條件有不同的分類方法。例如,按材料的不同，可分為硅管和鍺

管；按導(dǎo)電區(qū)的組合不同，可分為PNP型和NPN型三極管；按應(yīng)用功率的大小，可分為大功率管和小功率管；按工作頻率的不同，可分為高頻管和低頻管；根據(jù)工作狀態(tài)的不同，可分為放大管和開關(guān)管；等等。圖2.2.20為常見三極管元件的外形。圖2.2.20常見三極管元件的外形

(2)三極管的命名。

(3)三極管的三種連接方式。

三極管的連接方式可分為共發(fā)射極、共基極和共集電極三種。現(xiàn)以NPN型三極管為例，分別組成三種連接電路，如圖2.2.21所示。共哪個(gè)極的連接，則此極作為交流信號(hào)的公共參考點(diǎn)，常稱為參考地。三種連接方式的電路參數(shù)比較和應(yīng)用場所見表2.2.3。圖2.2.21三極管的三種連接方式(a)共發(fā)射極連接;(b)共集電極連接;(c)共基極連接

3.三極管的主要參數(shù)

三極管的參數(shù)分為兩類：一類是運(yùn)用參數(shù)，表明三極管在工作時(shí)的各種參數(shù)，如電流放大系數(shù)、極間反向電流等；另一類是極限參數(shù)，表明三極管在工作時(shí)的安全使用范圍，如擊穿電壓、集電極最大允許電流、最大功耗、共發(fā)射極截止頻率fβ、特征頻率fT等。

4.三極管的檢測

1)三極管引腳的識(shí)別

常見的三極管外形和引腳標(biāo)注見圖2.2.22和圖2.2.23所示。圖2.2.22三極管引腳識(shí)別(a)金屬外殼封裝;(b)塑料封裝圖2.2.23

F型和G型管引腳識(shí)別(a)F型大功率管;(b)G型大功率管

2)NPN型三極管和PNP型三極管的區(qū)分方法

(1)三極管的名稱可由表2.2.1直接確定。

(2)三極管脫機(jī)后可通過萬用表測量區(qū)分。將數(shù)字萬用表置到測三極管擋上，將紅表筆接基極，黑表筆分別接管子的發(fā)射極和集電極，若顯示值均在500~900內(nèi)，且掉換表筆測量時(shí)均顯示溢出“1”標(biāo)志，則此管為NPN型；反之為PNP型。

(3)三極管的在線測量。2.2.3場效應(yīng)管

1.結(jié)型場效應(yīng)管的檢查方法和技巧

結(jié)型場效應(yīng)管的引腳極性可從管子上直接讀出，具體方法是：將管子引腳朝著自己，以凸起標(biāo)記為起點(diǎn)，按逆時(shí)針方向，三個(gè)引腳分別為柵極G、漏極D和源極S。也可用萬用表進(jìn)行測量確定。

(1)符號(hào)。結(jié)型場效應(yīng)管的符號(hào)如圖2.2.24所示。

(2)引腳極性和溝道類型的判斷。

(3)定性估測跨導(dǎo)。圖2.2.24結(jié)型場效應(yīng)管的符號(hào)(a)N溝道符號(hào)；(b)P溝道符號(hào)

2.檢測MOS場效應(yīng)管

MOS場效應(yīng)管實(shí)際上是一種絕緣柵型場效應(yīng)管，且多采用雙柵極結(jié)構(gòu)，如圖2.2.25所示。MOS場效應(yīng)管的優(yōu)點(diǎn)是工作頻率高、增益高、噪聲小、動(dòng)態(tài)范圍寬、抗強(qiáng)信號(hào)過載能力強(qiáng)、抗干擾性能好、AGC特性優(yōu)良。MOS場效應(yīng)管被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備的高頻電路中。

(1)判別引腳極性。

(2)檢測管子的好壞。圖2.2.25

MOS場效應(yīng)管(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu);(b)符號(hào)

3.檢測VMOS場效應(yīng)管

VMOS場效應(yīng)管為功率管，通常有三種類型。第一種是內(nèi)部無保護(hù)二極管，就是三個(gè)引腳內(nèi)部無任何保護(hù)元件；第二種是內(nèi)設(shè)有保護(hù)穩(wěn)壓管，在G和S極之間接一個(gè)保護(hù)穩(wěn)壓管，使輸入電壓最高被鉗位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，起到過壓保護(hù)作用；第三種為感溫型VMOS場效應(yīng)管，在G和S極之間接有溫度傳感器，并在D和S之間接有高速續(xù)流二極管。在使用時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)過壓或過流使散熱片的溫度超過150℃時(shí)，內(nèi)部的溫度傳感器動(dòng)作，使管子立即關(guān)斷，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。管子的外形見圖2.2.26。圖2.2.26

VMOS場效應(yīng)管的外形2.2.4晶閘管

1.單向晶閘管的結(jié)構(gòu)

單向晶閘管有三個(gè)引腳，分別為控制極G、陽極A和陰極K。其外形和引腳排列如圖2.2.27所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)見圖2.2.28。圖2.2.27單向晶閘管的外形和引腳排列(a)塑封裝;(b)金屬殼封裝;(c)螺栓形圖2.2.28單向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu);(b)伏安特性;(c)電路符號(hào)

2.單向晶閘管的主要特點(diǎn)

當(dāng)只在陽極和陰極之間加正向電壓時(shí)，單向晶閘管不能導(dǎo)通；只有同時(shí)還在控制極加正向觸發(fā)電壓信號(hào)，單向晶閘管才能進(jìn)入深度飽和導(dǎo)通狀態(tài)。一旦晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，就不受控制極的控制，只有陽極和陰極之間電壓小于正向夾斷電壓時(shí)，晶閘管方可恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。單向晶閘管被廣泛地應(yīng)用于整流、電機(jī)調(diào)速、電子開關(guān)、交直流變換、調(diào)光、調(diào)溫及逆變電源等電子電路中。

3.單向晶閘管極性和好壞的檢測

單向晶閘管的極性可由引腳圖直接識(shí)別，也可用萬用表測量。

用萬用表可確定單向晶閘管的極性和好壞。正常情況下，晶閘管的陽極與陰極之間的電阻為無窮大，控制極與陰極之間的正、反電阻均在幾十至幾千歐姆的范圍內(nèi)。所以，判別極性時(shí)可利用此特點(diǎn)。

2.3模擬集成器件

集成電路按封裝外形來分，一般可分為金屬圓殼型封裝、單列直插式封裝、扁平型封裝及雙列直插式封裝四類，幾種封裝的外形如圖2.3.1所示。圖2.3.1集成電路封裝外形(a)金屬圓殼型封裝;(b)扁平型封裝;(c)單列直插式封裝;(d)雙列直插式封裝2.3.1集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器的類型很多，但原則上都由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)及偏置電路組成。

常用的集成運(yùn)算放大器的型號(hào)有μA741(通用型單運(yùn)放，一個(gè)集成芯片中只含一個(gè)運(yùn)放)、LM324(通用型四運(yùn)放)、LF347(高阻型四運(yùn)放)等，其中LM324的引腳圖如圖2.3.2所

示。集成運(yùn)算放大器的符號(hào)如圖2.3.3所示。圖2.3.2

LM324的引腳圖圖2.3.3集成運(yùn)算放大器的符號(hào)(a)國標(biāo)符號(hào);(b)國外符號(hào)選用集成運(yùn)算放大器，就像選用其他電路元件一樣，要根據(jù)電路所設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)來選擇參數(shù)，最后確定應(yīng)用型號(hào)。表2.3.1是常用集成運(yùn)算放大器的參數(shù)。2.3.2集成功率放大器

幾種集成功放的主要參數(shù)如表2.3.2所示。使用集成功率放大器時(shí)，應(yīng)注意選用適當(dāng)?shù)纳崞骷半姎夤ぷ鳁l件，并應(yīng)采用相應(yīng)的措施以防止產(chǎn)生自激。集成功率放大器大都工作在甲乙類狀態(tài)，靜態(tài)電流一般為數(shù)十毫安，靜態(tài)功耗不大，但動(dòng)態(tài)功耗很大，且隨輸出的變化而變化。

集成功放74LM386、TDA2030A的性能指標(biāo)見表2.3.2，引腳圖如圖2.3.4、圖2.3.5所示。圖2.3.4

74LM386的引腳圖圖2.3.5

TDA2030的引腳圖2.3.3集成穩(wěn)壓器

1.固定輸出三端穩(wěn)壓器

固定輸出三端穩(wěn)壓器有許多系列，常用的是W7800系列和W7900系列。為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，要求輸入電壓比輸出電壓至少高2V，實(shí)際使用時(shí)設(shè)置為高5V左右。固定輸出三端穩(wěn)壓器的引腳圖見圖2.3.6。表2.3.3是W7800系列和W7900系列集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)。圖2.3.6固定輸出三端穩(wěn)壓器引腳圖

2.可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器

LM317和LM337的引腳圖見圖2.3.7，其中1腳為調(diào)整端(ADJ)，使用時(shí)輸出端與調(diào)整端之間一定要外接一個(gè)240Ω左右的采樣電阻。圖2.3.7可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器的引腳圖

2.4數(shù)字集成器件

2.4.1常用的邏輯芯片

1.TTL集成門電路

2.TTL集成組合邏路輯電路

3.集成時(shí)序邏輯電路

4.多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

5.D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器

2.4.2存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)中有三類存儲(chǔ)器，即磁存儲(chǔ)器(硬盤、軟盤、磁帶)、光存儲(chǔ)器(光盤)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。常用的集成存儲(chǔ)器件屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩大類。只讀存儲(chǔ)器包括固定掩膜式ROM、可編程PROM及可擦寫EPROM和EEPROM等。壓縮光盤CD與DVD

CD光盤與DVD光盤的信息坑凹槽如圖2.4.1所示，是一些深度相同但長短和間隔不同的不連續(xù)凹槽。用凹槽表示二進(jìn)制數(shù)“1”，無槽即表示二進(jìn)制“0”。這種只有0和1兩種狀態(tài)的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。用數(shù)字信號(hào)所記錄的聲音，一定程度上會(huì)丟失一些聲音的細(xì)微變化，但卻能抵制干擾和噪聲的混入，重放聲音的質(zhì)量反而更高。圖2.4.1

CD光盤與DVD光盤的信息坑凹槽示意圖

DVD光盤看上去與CD一樣，直徑為12cm，厚度為1.2mm，其構(gòu)造也基本相同，關(guān)鍵差別在于DVD的容量大。CD只能在貼有標(biāo)簽的一面進(jìn)行單面單層記錄,而DVD有單面單層、單面雙層、雙面單層、雙面雙層4種記錄方式。DVD的凹槽寬度比CD更窄，信息坑軌線間距更小，且記錄圖像時(shí)采用MPEG2技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮。因此，雙面雙層DVD的容量可達(dá)17GB，是CD的25倍以上(每張CD的最大容量為650MB)。

2.5光敏器件

2.5.1光敏元件

1.光敏電阻

(1)光敏電阻的主要參數(shù)。

(2)光敏電阻的基本特性。

(3)光敏電阻的檢測方法。

2.光敏二極管

光敏二極管又稱為光電二極管，是將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，它與普通二極管相似，具有單向?qū)щ娦浴９饷舳O管的PN結(jié)處設(shè)置了一個(gè)能透過光線的窗口，工作時(shí)，光線能從

窗口照入PN結(jié)，從而改變光敏二極管的工作狀態(tài)。圖2.5.1為光敏二極管的外形和符號(hào)。

(1)光敏二極管的主要參數(shù)。

(2)光敏二極管的檢測。圖2.5.1光敏二極管(a)外形;(b)符號(hào)

3.光敏三極管

光敏三極管的外形和符號(hào)見圖2.5.2。光敏三極管的內(nèi)部可等效為一個(gè)光敏二極管和一個(gè)普通三極管的組合電路。當(dāng)光照入透光窗口時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生光電流IL流入三極管的

基極，通過三極管放大形成集電極電流IC，IC=βIL。

(1)光敏三極管的主要參數(shù)。

(2)光敏三極管的檢測。圖2.5.2光敏三極管的外形和符號(hào)2.5.2光電池

光電池的基本特性如下：

(1)光譜特性。

(2)光照特性。

(3)溫度特性。

通常使光電池適應(yīng)大功率的負(fù)載，需要將光電池進(jìn)行串、并聯(lián)，組成復(fù)合光電池，以提高電池的輸出電壓或輸出電流。光電池串、并聯(lián)組合連接電路見圖2.5.3。圖2.5.3光電池串、并聯(lián)組合連接電路2.5.3光電開關(guān)和光電耦合器

1.光電開關(guān)

光電開關(guān)利用感光元件接收光照，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而控制開關(guān)的開、閉狀態(tài)。

圖2.5.4為典型的光電開關(guān)結(jié)構(gòu)，其形式分為透射式和反射式兩種。圖2.5.4光電開關(guān)結(jié)構(gòu)(a)透射式;(b)反射式

2.光電耦合器

光電耦合器是將發(fā)光器件與接收器件封裝在一個(gè)殼體內(nèi)構(gòu)成的。發(fā)光器件通常為發(fā)光二極管，接收器件則由光敏二極管或光敏三極管組成。

從應(yīng)用上講，光電耦合器實(shí)質(zhì)是一個(gè)電隔離轉(zhuǎn)換器，其抗干擾能力強(qiáng)，并具有單向信號(hào)傳輸功能，廣泛用于電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、抑制噪聲干擾等場合。

2.6常用傳感器

2.6.1傳感器的分類和基本特性

1.傳感器的分類

傳感器技術(shù)是一門知識(shí)密集型技術(shù)，幾乎與現(xiàn)代所有的科學(xué)技術(shù)都有關(guān)。

2.傳感器的基本特性

1)傳感器的靜態(tài)特性

傳感器的靜態(tài)特性是指被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)的關(guān)系