常用电子元器件及应用

第二讲常用电子元器件及应用2.1电阻器2.1.1电阻器的分类及特点1．薄膜类（1）金属膜电阻（型号：RJ）。在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜。其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。且允许工作环境温度范围大（-55～+125℃）、温度系数低（（50～100）×10-6/℃）。目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一。常用额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，标称阻值在10W～10MW之间。（2）金属氧化膜电阻（型号：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通过高温以化学反应形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层。该电阻器由于氧化膜膜层比较厚，因而具有极好的脉冲、高频和过负荷性能，且耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定。但阻值范围窄，温度系数比金属膜电阻差。（3）碳膜电阻（型号：RT）。在陶瓷骨架表面上，将碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解沉积成碳结晶导电膜。碳膜电阻价格低廉，阻值范围宽（10W～10MW），温度系数为负值。常用额定功率为1/8W～10W，精度等级为±5％、±10％、±20％，在一般电子产品中大量使用。2．合金类（1）线绕电阻（型号：RX）。将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上，并将其外层涂以珐琅或玻璃釉加以保护。线绕电阻具有高稳定性、高精度、大功率等特点。温度系数可做到小于10-6/℃，精度高于±0.01％，最大功率可达200W。但线绕电阻的缺点是自身电感和分布电容比较大，不适合在高频电路中使用。（2）精密合金箔电阻（型号：RJ）。在玻璃基片上粘和一块合金箔，用光刻法蚀出一定图形，并涂敷环氧树脂保护层，引线封装后形成。该电阻器最大特点是具有自动补偿电阻温度系数功能，故精度高、稳定性好、高频响应好。这种电阻的精度可达±0.001％,稳定性为±5×10-4％/年，温度系数为±10-6/℃。可见它是一种高精度电阻。3．合成类（1）金属玻璃釉电阻(型号：RI)。以无机材料做粘合剂，用印刷烧结工艺在陶瓷基体上形成电阻膜。该电阻具有较高的耐热性和耐潮性，常用它制成小型化贴片式电阻。（2）实芯电阻（型号：RS）。用有机树脂和碳粉合成电阻率不同的材料后热压而成。体积与相同功率的金属膜电阻相当，但噪声比金属膜电阻大。阻值范围为4.7W～22MW，精度等级为±5％、±10％、±20％。（3）合成膜电阻（RH）。合成膜电阻可制成高压型和高阻型。高阻型电阻的阻值范围为10MW～106MW，允许误差为±5％、±10％。高压型电阻的阻值范围为47MW～1000MW，耐压分10kV和35kV两挡。（4）厚膜电阻网络（电阻排）。它是以高铝瓷做基体，综合掩膜、光刻、烧结等工艺，在一块基片上制成多个参数性能一致的电阻，连接成电阻网络，也叫集成电阻。集成电阻的特点是温度系数小，阻值范围宽，参数对称性好。目前已越来越多的被应用在各种电子设备中。4．敏感类使用不同材料和工艺制造的半导体电阻，具有对温度、光照度、湿度、压力、磁通量、气体浓度等非电物理量敏感的性质，这类电阻叫敏感电阻。利用这些不同类型的电阻，可以构成检测不同物理量的传感器。这类电阻主要应用于自动检测和自动控制领域中。2.1.2常用电阻器的标志方法1．直标法把元件的主要参数直接印制在元件的表面上，这种方法主要用于功率比较大的电阻。如电阻表面上印有RXYC-50-T-1k5-±10％，其含义是耐潮被釉线绕可调电阻器，额定功率为50W，阻值为1.5kW，允许误差为±10％。2．文字符号法随着电子元件的不断小型化，特别是表面安装元器件（SMC和SMD）的制造工艺不断进步，使得电阻器的体积越来越小，其元件表面上标注的文字符号也作出了相应改革。一般仅用三位数字标注电阻器的数值，精度等级不再表示出来（一般小于±5％）。具体规定如下：（1）元件表面涂以黑颜色表示电阻器。（2）电阻器的基本标注单位是欧姆（W），其数值大小用三位数字标注。（3）对于十个基本标注单位以上的电阻器，前两位数字表示数值的有效数字，第三位数字表示数值的倍率。如100表示其阻值为10×100＝10W；223表示其阻值为22×103＝22kW。（4）对于十个基本标注单位以下的元件，第一位、第三位数字表示数值的有效数字，第二位用字母“R”表示小数点。如3R9表示其阻值为3.9W。3．色标法小功率电阻器使用最广泛的是色标法，一般用背景区别电阻器的种类：如浅色（淡绿色、淡蓝色、浅棕色）表示碳膜电阻，用红色表示金属或金属氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。一般用色环表示电阻器的数值及精度。普通电阻器大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、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精度。精密电阻器采用五个色环标志，第一、二、三环表示有效数字，第四环表示倍率，与前四环距离较大的第五环表示精度。有关色码标注的定义见表2-3所示。图2.1.2所示为两种色环电阻的标注图。精度精度倍率倍率第三位数第二位数第二位数第一位数第一位数颜色有效数字倍率（乘数）允许偏差（%）黑0100棕1101±1红2102±2橙3103黄4104绿5105±0.5蓝6106±0.25紫7107±0.1灰8108白9109金10-1±5银10-2±10无色±20例如标有蓝、灰、橙、金四环标注的电阻，其阻值大小为：68×103＝68000W（68kW），允许偏差为±5％。标有棕、黑、绿、棕、棕五环标注的电阻，其阻值大小为：105×101＝1050W（1.05kW），允许偏差为±1％。现有计算色环电阻阻值的小电子软件（上网）。2.1.4电阻器的正确选用在选择电阻器的阻值时，应根据设计电路时理论计算电阻值，在最靠近标称值系列中选用。普通电阻器（不包括精密电阻器）阻值标称系列值见表2-4，实际电阻器的阻值是表中的数值乘以10n（n为整数）。允许偏差（％）阻值（W）±5％1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1±10％1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2±20％1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8根据理论计算电阻器在电路中消耗的功率，合理选择电阻器的额定功率。一般按额定功率是实际功率的1.5～3倍之间选定。普通电阻器额定功率标称系列值见表2-5。电阻器类型额定功率（W）线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500非线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、5、10、25、50、100例：由发光二极管组成的电路如图2.1.3所示。设流过发光二极管的正向电流IF＝15mA，发光二极管的正向压降约1.95V，试选定限流电阻R。1212VccRLEDIF解：计算电阻R理论值。根据表2-4，实际选择电阻值R=680W电阻器实际消耗的功率实际选用电阻器的额定功率为0.25W。由于该电阻器不必要使用高精度，温度特性也不必特别考虑，故可选用一般碳膜电阻器即可。W670mA15V95.1V12FFCCIVVR)W(15.0680)1015(232FRIP2.2电位器电位器是一种可调电阻，也是电子电路中用途最广泛的元器件之一。它对外有三个引出端，其中两个为固定端，另一个是中心抽头。转动或调节电位器转动轴，其中心抽头与固定端之间的电阻将发生变化。常见的电位器外形图如图2.2.1所示。1．有机实芯电位器由导电材料与有机填料、热固性树脂配制成电阻粉，经过热压，在基座上形成实芯电阻体。该电位器的特点是结构简单、耐高温、体积小、寿命长、可靠性高，广泛用于焊接在电路板上作微调使用；缺点是耐压低、噪声大。2．线绕电位器用合金电阻丝在绝缘骨架上绕制成电阻体，中心抽头的簧片在电阻丝上滑动。线绕电位器用途广泛，可制成普通型、精密型和微调型电位器，且额定功率做的比较大、电阻的温度系数小、噪声低、耐压高。3．合成膜电位器在绝缘基体上涂敷一层合成碳膜，经加温聚合后形成碳膜片，再与其他零件组合而成。这类电位器的阻值变化连续、分辨率高、阻值范围宽、成本低。但对温度和湿度的适应性差，使用寿命短。4．多圈电位器多圈电位器属于精密电位器。它分有带指针、不带指针等形式，调整圈数有5圈、10圈等数种。该电位器除具有线绕电位器的相同特点外，还具有线性优良，能进行精细调整等优点，可广泛应用于对电阻实行精密调整的场合。2.3电容器2.3.1常用电容器1．瓷介电容器瓷介电容器的主要特点是介质损耗较低，电容量对温度、频率、电压和时间的稳定性都比较高，且价格低廉，应用极为广泛。瓷介电容器可分为低压小功率和高压大功率两种。常见的低压小功率电容器有瓷片、瓷管、瓷介独石电容器，主要用于高频电路、低频电路中。高压大功率瓷片电容器可制成鼓形、瓶形、板形等形式。主要用于电力系统的功率因数补偿、直流功率变换等电路中。2．云母电容器云母电容器以云母为介质，多层并联而构成。它具有优良的电器性能和机械性能，具有耐压范围宽、可靠性高、性能稳定、容量精度高等优点，可广泛用于高温、高频、脉冲、高稳定性的电路中。但云母电容器的生产工艺复杂，成本高、体积大、容量有限，这使它的使用范围受到了限制。3．有机薄膜电容器最常见有涤纶电容器和聚丙烯电容器。涤纶电容器的体积小，容量范围大，耐热、耐潮性能好。4．电解电容器电解电容器的介质是很薄的氧化膜，容量可做得很大，一般标称容量1mF～10000mF。电解电容有正极和负极之分，使用中应保证正极电位高于负极电位；否则电解电容器的漏电流增大，导致电容器过热损坏，甚至炸裂。电解电容器的损耗比较大，性能受温度影响比较大，高频性能差。电解电容器的品种主要有铝电解电容器、钽电解电容器和铌电解电容器。铝电解电容器价格便宜，容量可以做的比较大，但性能较差，寿命短（存储寿命小于5年）。一般使用在要求不高的去耦、耦合和电源滤波电路中。后两者电解电容的性能要优于铝电解电容器，主要用于温度变化范围大，对频率特性要求高，对产品稳定性、可靠性要求严格的电路中。但这两种电容器的价格较高。2.3.1电容器的标志方法电容器容量表示方法一般有直接表示法、数码表示法和色码表示法。具体描述如下：1．直接表示法通常是用表示数量的字母m（10-3）、m（10-6）、n（10-9）和p（10-12）加上数字组合表示。例如4n7表示4.7×10-9F=4700pF,47n表示47×10-9F=47000pF=0.047mF,6p8表示6.8pF。另外，有时在数字前冠以R，如R33，表示0.33mF;有时用大于1的四位数字表示，单位为pF,如2200表示为2200pF；有时用小于1的数字表示，单位为mF，如0.22为0.22mF。2．数码表示法一般用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。前两位为有效数字，后一位表示位率，即乘以10i，i是第三位数字。若第三位数字为9，则乘以10-1。如223代表22×103pF＝22000pF＝0.022mF，又如479代表47×10-1pF＝4.7pF。这种表示法最为常见。3．色码表示法这种表示法与电阻器的色环表示法类似，颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线侧排列。色码一般只有三种颜色，前两环为有效数字，第三环为位率，单位为pF。2.3.3电容器的正确选用根据电路要求选择合适的电容器型号。一般的耦合、旁路，可选用纸介电容器；在高频电路中，应选用云母和瓷介电容器；在电源滤波和退耦电路中，应选用电解电容器。E24E12E6E24E12E61.01.01.03.33.33.31.13.61.21.23.93.91.34.31.51.51.54.74.74.71.65.11.81.85.65.62.06.22.22.22.26.86.86.82.47.52.72.78.28.23.09.1注：用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量，n为正或负整数。注：用表中数