电子元器件-基础知识

1.电子设备的构成电子元器件是构成电子产品的基础，任何一台电子设备都是由具有一定功能的电路、部件，按照一定的工艺结构所组成。2.电子设备的性能与质量电子设备的性能及质量的优劣好坏，不仅取决于电路原理的设计，结构设计，工艺设计的水平，而还取决于能否正确合理地选用电子元器件及各种原材料。电子元器件基础知识3.对电子工程人员的要求作为从事电子行业的每一个员工，都应该熟悉和掌握常用元器件的种类、结构、性能、特点及使用范围，并能根据电路要求，正确选用。特别是对于一些高级电子工程技术人员，不但要熟悉常用基本元器件的性能特点，还应该能够尽快了解，使用世界上最新出现的电子元器件，并利用这些最新元器件，开发出电子新产品，这样才能体现出作为一个高级电子工程技术人员水平的高低。4.对电子元器件的要求电子元器件是在电路中具有独立电气功能的基本单元，元器件在各类电子产品中占有重要的地位，特别是一些常用（通用）电子元器件，如电阻、电容、电感、晶体管、集成电路、开关及插接件等，是构成电子设备的不可缺少的基本元件，这些元器件的好坏，直接关系到整个电子设备的质量。因此，对元器件的主要要求是：可靠性高，精确度高，体积小，性能稳定，符合使用环境条件等。5.电子元器件的发展方向随着电子技术的发展，老的产品逐渐被更新换代，新产品、新技术不断涌现，总的发展趋向是：集成化、小型化、性能更好，结构更合理。6.电子元器件的分类一般将元器件分为有源器件和无源器件两大类：（1）有源器件：工作时，其输出除了需输入信号外，还必须有专门的电源。它在电路中的作用，主要是能量转换，如晶体管、集成电路等。（2）无源元件：工作时，不需要专门的附加电源，如电阻、电容、电感及接插件。无源元件又可分为电抗元件及结构元件，而电抗器件又分为耗能元件和储能元件。电阻器是典型的耗能元件；电容器、电感器属于储能元件；电容可储存电能，电感可储存磁能，而开关、接插件属于结构元件。通常称有源器件为“器件”，称无源器件为“元件”。由于电子元器件的制造技术发展很快，品种规格也极为繁多，我们不可能都去介绍，本章只是介绍了一些常用的电子元器件的主要特点、性能、指标和命名方法，我们希望通过本书的学习，使大家对五花八门的电子元器件有一个概括性的了解，有利于今后从事的工作。电抗元件包括电阻器（含电位器）、电容器和电感器（含变压器），它们在电子产品中应用非常广泛，特别是电阻器和电容器，往往能占一个产品元器件的80%以上。因此，称电抗器件为基础元件。3.1.1标称值与偏差由于工厂商品化生产的需要，电抗元件产品的规格是按一种特定数列提供的，考虑到技术上和经济上的合理性，目前主要采用E数列作为电抗元件规格。3.1电抗元件E数列通项公式：an=（）n-1（n=1、2、3……）当E取不同数值时，计算所得数值四舍五入取近似值，形成数值系列。（此系列E一经选定，取E个值时，即可得出E个数值，当n大于E时，可得出又一组数值，分别是前一组数值的10倍）。E10n=123456a1a2a3a4a5a611.4672.153.164.646.81789101112a7a8a9a10a11a121014.621.531.646.468.1例如：E=6时当E取6、12、24、48……所得数值构成数列，分别称为E6、E12、E24、E48……系列。电抗元件的数值就是按此数列分布的。同时对应不同的数列，允许偏差值也不同，数值分布越疏，偏差越大。常用的E6、E12、E24系列对应的偏差分别为±20%、±10%、±5%，（E48为±2%、E96为±1%）。其偏差规定也是很科学的，理论上讲，任一数值规格，都可在相邻两数值中找到，即同一数列中，标称值的偏差是衔接或重叠的（有少数因取舍化整的缘故略有间隙）如：E12系列中的2.7与3.3，由于偏差为10%，则2.7（1+0.1）=2.97，而3.3×（0.9）也为2.97，即2.7与3.3之间所有数值均被覆盖。因此，工厂生产的电抗元件都是按E系列生产的，具体生产时，系列的数值可乘以10n即可得出全系列数值。由上可知，市场上买不到50kΩ的电阻，26μF的电容，5.9mH的电感，而只能根据精度要求在相应系列中选接近的规格，除非电路性能特别要求，一般尽可能选择普通系列规格。精密电抗元件可选用E48（±2%），E96（±1%），E192（±0.5%）等系列，但由于制造、筛选及测试成本增高，使用数量较少，这些元件价格要比常用系列高出数倍至数十倍。表3.1列出了E6、E12、E24系列的数值及相应的允许偏差。允差E24±5%E12±10%E6±20%E24±5%E12±10%E6±20%阻值系列1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.01.01.21.51.82.22.71.01.52.23.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.13.33.94.75.66.88.23.34.76.8表3.1常用电抗元件标称系列二、单位与偏差标准符号将表3.1中的数列乘以10n（n为正整数或负整数），就形成E全系列数值，即各种不同规格的电抗元件规格，为称呼和使用方便，通常采用标准字符代表倍数，电抗元件常用字符如表3.2所示。偏差也由标准符号代表，表3.3表示常用偏差符号与精度级数对照。因数原文中文电阻电容电感1012T（tera）太TΩ109G（giga）吉GΩ106M（mega）兆MΩ103k（kilo）千kΩ10－3m（milli）毫mΩmFmH10－6μ（micro）微μFμH10－9n（nano）纳nFnH10－12P（pico）皮pF表3.2电抗元件常用倍率符号表3.3常用电抗元件偏差符号表偏差百分数％±0.1±0.25±0.5±1±5±10±20+20-10+30-20+50-20+80-20+100-0字母代号BCDFJKMSEH曾用符号0ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ备注精密元件一般元件适用于一部分电容三、电抗元件的标志方法我们所介绍的是电抗元件的电阻值、电容值、电感值及其偏差的标志，其它如功率、电压、电流的标志，将在后面章节分别介绍。1.直标法（又叫文字标注法）在元件表体面上直接标出数值与偏差，如图3.1所示。直标法中，可以用单位符号代替小数点，例如：0.33Ω可标成Ω33，3.3k可标为3k3。直标法一目了然，但只适用于较大体积元件，且国际上不能通用。制造年月95*06RX20-100-510Ω-1型号线绕电阻功率100W阻值510Ω允许偏差±5%ΔRJⅠW2.7kΩ5%94.2阻值制造日期允许偏差商标型号功率图3.1电抗元件直标法示例2.数码标注法用三位数字表示元件的标称值，如图3.2所示，从左至右，前二位数表示有效数，第三位是有效数字后的零的个数，即前二位数乘以10n（n=0~8），当n=9时，为特例，表10–1。例如，电容479表示4.7pF。零的个数有效数字474K1kV电容0.47μ±10%335J100V电容3.3μ±5%100V图3.2数码法及示例采用数码标注法时，电阻单位为Ω，电容单位为pF，电感单位为μH，在数码后边往往用字母表示偏差。用不同颜色代表数字，可表示标称值和偏差，常用于电阻的标志。国外也有用色码标注电容与电感的。现在，能否识别色环电阻，已是考核电子行业人员的基本项目之一。表3.4及图3.3、图3.4、图3.5分别表示各种颜色所代表的意义及电阻、电容、电感的色码标志法颜色有效数字乘数允许偏差％银色——10–2±10金色——10-1±5黑色0100——棕色1101±1红色2102±2橙色3103——黄色4105——绿色5104±0.5蓝6106±0.25紫7107±0.1灰8108—白色9109+50~-20无色————±203.色码法（色环标注法）表3.4色标法用于电阻标注时，还常用背景颜色区别材料，用浅色（淡绿色、浅棕色）表示碳膜电阻，用红色（或浅兰色）表示金属膜或氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。普通电阻大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、第二环表示有效数字，第三环表示倍率（乘数），与前三环距离较大的第四环表示允许偏差。如红、红、红、银四环表示的阻值为22×102=2200Ω，允许偏差为±10%；绿、蓝、金、金四环表示阻值为56×10-1=5.6Ω，允许偏差±5%。精密电阻采用五环标志，前三环表示有效数字，第四环表示倍数，与前四环距离较大的第五环表示允许偏差。如：棕、黑、绿、棕、棕，表示阻值为：105×101=1050Ω=1.05kΩ。允许偏差为±1%；又如棕、紫、黄、银、棕，表示174×10-2=1.74Ω，允许偏差±1%；（E96）。另：用色码表示数字编号也是常见的方法，如彩色扁平带状电缆就是依次使用顺序排列的棕、红、橙、……黑，编号为1、2、3……10。色码还可用来表示元器件的某项参数，原电子工业部标准规定，用色点标在半导体三极管的顶部，表示共发射直流放大倍数β或hFE的分档，其意义为：见下表。色点棕红橙黄绿蓝紫灰白黑β0-1515-2525-4040-5555-8080-120120-180180-270270-400400以上色环和色点还常用来表示电子元器件的极性。如：电解电容器上标有白色箭头的一极是负极；玻璃封装二极管上标有黑色环的一端、塑料封装二极管上标有白色环的一端为负极（阴极）。四、编号与习惯标识在电子技术资料中，追求简捷和约定俗成的习惯使元器件标识简化。如：用μ表μF，相应的pF、nF亦简化为p、n。为计算机操作方便而把μ用小写u代替已被认同。同样，电阻的数值一般也省掉“Ω”符号，如果一个电阻没有度量单位，就被认为是欧姆。在电感器中，常用的mH、μH亦可简化为m、μ（u）。但在教科书中或有可能引起误会的场合，还是应该使用标准标识方法。如图3.3、3.4、3.5所示。棕灰棕金（第四环）（第三环）（第二环）（第一环）色环电阻器18×101=180Ω标称值180Ω偏差±5%黄橙黑红棕偏差乘数有效数前三环为精密色环电阻器标称值430×102=43kΩ偏差±1%（a）（b）图3.3电阻器色环标志法图3.5电感器色标志法基本单位Ω蓝灰红银标称值6800pF偏差±10%色点标示的电容器棕黑黑红银标称值0.01μF偏差±10%工作电压63V标称值0.015μF标称值4700pF偏差±10%偏差±20%立式色电容器卧式色环电容器图3.4电容器色码标志法位置方向棕绿橙银黄紫红基本单位pF第二位第一位乘数偏差绿银蓝棕EL标称值560μF偏差±10%黑棕黑金EL标称值10μH偏差±5%红红棕金标称值220μH偏差±5%棕灰红银标称值1.8mH偏差±10%（a）EL型电感器（b）SL型电感器图3.5电感器色标志法基本单位μH一、基本概念电阻器是电子设备中使用最多的基本元件之一，统计表明，电阻器在一般电子产品中要占到全部元件的50%左右。那么，什么是电阻器呢？各种材料的物体对通过它的电流都呈现一定的阻碍作用，我们把这种阻碍电流的作用叫做电阻。（物体阻碍电流通过的属性，叫物体的电阻）。在远距离传输电能的强电工程中，电阻是十分有害的，它消耗了大量的电能，而在无线电工程中，在电子仪器当中，尽管电阻同样会消耗电能，但在许多情况下，它具有特殊作用。3.12电阻器1.定义因此，人们专门生产了具有一定阻值，一定几何形状，一定技术性能的在电路中起特定作用的元件，叫做电阻器（简称电阻），应用于各种电子设备。2.作用：在电子设备中，电阻的作用为：负载、分流、限流、分压、降压、取样等。3.单位：电阻器的基本单位是欧姆（Ω）。在实际当中，常常使用由Ω导出的单位。千欧（kΩ），兆欧（MΩ），吉欧（GΩ），太欧（TΩ），拍欧（PΩ），艾欧（EΩ）等。进率以kΩ为界限，千以下（包含千）用小写，以上用大写。4.符号在画电路图时，电阻用符号“”表示，长是宽的3倍（至少2倍)。当加上限定符号后，可表示不同特性的电阻，如课后附表1.3所示。1.按结构分：可分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器。*二、电阻器的分类2.按外形分：圆柱形、管形、方形、片状、集成电阻。3.按用途分：普通