第二章电子元器件

第二章电子元器件2.1电子元器件概述无源元件（习惯称为元件）有源元件（习惯称为器件）小型化、集成化、从通孔插装（THT）转向表面安装(SMT)2.1.1电子元器件的命名与标注1、元器件命名国家标准2、元器件的标注直标法：参数直接印制在元件表面文字符号法：用文字符号表示元器件及有关参数，常用来标注半导体器件和集成电路。随着SMC和SMD的制造工艺和SMT的技术进步，用三位数字标注元件的数据。＊元件形状及表面颜色区别，黑色表示电阻，棕色表示电容，淡蓝色表示电感。＊电阻、电容、电感的标注单位分别为：欧姆、皮发、微亨，用三位数字标注元件的数值。＊十个基本标注单位以上的元件，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。＊对于十个基本标注单位以下的元件，用字母“R”表示小数点，其余两位数字表示数值的有效数字。色标法：在圆柱形元件上印制色环，在球形原件和异形器件体上印制色点，表示它们的主要参数及特点。规定：＊背景颜色区别种类----浅色表示碳膜电阻，红色表示金属膜或金属氧化膜电阻，深绿色表示绕线电阻。＊用色码（色环、色带或色点）表示数值及允许偏差。这个规律有一个巧记的口诀：棕一红二橙是三，四黄五绿六为蓝，七紫八灰九对白，黑是零，金五银十表误差五环电阻为精密电阻，前三环为数值，最后一环还是误差色环，通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为5%，银的误差为10%，棕色的误差为1%，无色的误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为0.5%。精密电阻通常用于军事，航天等方面。色码也可以用来表示数字编号例如彩色扁平带状电缆就是依次使用顺序排列的棕、红、橙……表示每条线的编号1、2、3……色码还可以用来表示元器件的某项参数，用色点标在半导体三极管的顶部，表示共发射极直流放大倍数等，见P13表2-2色点和色环还常用来表示电子元器件的极性。2.1.2电子元器件的主要参数1、电子元器件的特性参数2、电子元器件的规格参数标称值和标称值系列；允许偏差和精度等级；额定值与极限值；其他规格参数3、电子元器件的质量参数温度系数、噪音电动势、高频特性、可靠性2.1.3电子元器件的检验和筛选1、外观质量检验元器件封装、外形尺寸、电极引线的位置和直径符合标准外形的规定；外观完好无损、表面无划痕、裂口、污垢和锈斑；电极引线镀层光洁、无压折或扭曲；型号、规格标志完整、清晰、牢固，参数的分档标志、极性符号清晰；可调元器件，调节平顺、灵活、松紧适当，开关类接触良好。2、老化筛选自然老化；电老化3、功能性筛选2.2电阻器和电位器电阻器简称电阻，是电子电路中应用做多的元件之一。电位器是一种可变电阻，也是一种常用元件。重用在分压、分流等电路中，晶体管收音机、CD唱机、电视机等电路中音量、音调、亮度、对比度、色饱和度的调节都是用电位器实现的。1885年英国C.布雷德利发明模压碳质实芯电阻器。1897年英国T.甘布里尔和A.哈里斯用含碳墨汁制成碳膜电阻器。1913～1919年英国W.斯旺和德国F.克鲁格先后发明金属膜电阻器。1925年德国西门子-哈尔斯克公司发明热分解碳膜电阻器，打破了碳质实芯电阻器垄断打破了碳质实芯电阻器垄断市场的局面。晶体管问世后，对电阻器的小型化、阻值稳定性等指标要求更严，促进了各类新型电阻器的发展。美国贝尔实验室1959年研制成TaN电阻器。60年代以来，采用滚筒磁控溅射、激光阻值微调等新工艺，部分产品向平面化、集成化、微型化及片状化方面发展。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分主称材料分类序号区别字母表示字母表示数字表示数字表示大写字母表示R—电阻器W—电位器M—敏感电阻当电阻器的第一、第二部分相同而尺寸、性能指标有差别时，在序号后面用A\B\C\D等字母予以区别。表2-6电阻器的材料、分类代号表2-7敏感电阻的材料、分类代号及意义2.2.1电阻器和电位器的命名和种类1、电阻器和电位器的命名型号一般由下列五部分组成：2、电阻器和电位器的种类（1）电阻器的种类固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器线绕电阻器：通用线绕、精密线绕、功率型线绕非线绕电阻器：碳膜、金属膜、金属氧化膜、合成碳膜、金属玻璃铀、有机合成实芯、无机合成实芯（2）电位器的种类2.2.2主要参数1、电阻的主要参数额定功率、标称阻值、允许偏差、温度系数、非线性度、噪声系数选择电阻的额定功率，应该判断它在电路中的实际功率，一般使额定功率是实际功率的1.5~2倍以上。设计电路时，应该尽可能选用阻值符合标称系列的电阻。2、电位器的主要参数标称阻值、额定功率、滑动噪声、极限电压、阻值变化规律、分辨力2.2.3检验和筛选1、电阻的正确选用与质量判别一般来说，电阻应该选用标称阻值系列，允许偏差多用±5%的，额定功率大约为在电路中的实际功耗的1.5~2倍以上。在稳定性、耐热性、可靠性要求比较高的电路中，选用金属膜或金属氧化膜电阻；在功率大、耐热性好、工作频率又不高时，选用线绕电阻；对无特殊要求的一般电路，可使用碳膜电阻，以减低成本。质量判别时，先看外观质量缺陷，然后用万用表测量其特性参数。普通电阻，用万用表测量电阻的两个引脚，若读数为零或无穷大，则已损坏；反之，可读出电阻的阻值。热敏电阻，先预测室温下的电阻值，然后用发热元件加热，使其温度升高，观察阻值变化，不变则损坏；若增大，则是正温度系数的；若降低，则是负温度系数的。2、电位器的正确选用与质量判别质量判别时，先找出标称阻值端，用万用表测得电阻值与标称阻值相等的两个引脚为标称阻值端，另一个为中间引脚。若测得与标称值相差很大，则表示电位器已损坏。用万用表一个表笔接中间端，调节开关中间端，若万用表读数连续变化，则电位器动触点良好，否则该电位器动触点接触不良，或电阻片的碳膜涂层不均匀，有严重污染。2.3电容器用一层绝缘材料（介质）间隔的两片导体。2.3.1电容器的命名和种类第一部分第二部分第三部分第四部分主称材料特征序号字母表示字母表示字母或数字表示数字表示2、电容器的种类介质材料不同可分为：有机介质、无机介质、液体介质结构上可分为：固定电容器、可变电容器、微调电容器几种常用电容器：1、瓷介电容器（CC或CT）容易制造、成本低廉、安装方便、应用极为广泛从耐压角度可分为：低压小功率、高压大功率高频瓷介电容器体积小、耐热性好、绝缘电阻大、损耗小、稳定性高，常用于要求低损耗和容量稳定的高频、脉冲、温度补偿电路，但容量范围较窄，一般为1pF~0.1μF。低频瓷介电容器绝缘电阻小、损耗大、稳定性差、但重量轻、价格低廉、容量大，特别是都市电容器的容量可达2μF以上，一般用于对损耗和容量稳定性要求不高的低频电路，在普通电子产品中广泛用做旁路、耦合元件。2、云母电容器（CY）以云母为介质，用锡箔和云母片（或用喷涂银层的云母片）层叠后在胶木粉中压铸而成。耐压范围宽、可靠性高、性能稳定、容量精度高生产工艺复杂、成本高、体积大、容量有限被广泛用在一些具有特殊要求（高温、高频、脉冲、高稳定性）的电路中。3、玻璃电容器以玻璃为介质，常见有玻璃独石和玻璃釉独石两种。生产工艺简单、成本低廉、具有良好地防潮性和抗震性，能在200℃高温下长期稳定工作，耐高温、高稳定性，体积只有云母电容器的几十分之一。在高密度的SMT电路中广泛应用。4、电解电容器以金属氧化膜作为介质，以金属和电解质作为电容的两极，金属为阳极，电解质为阴极。损耗大、温度特性、频率特性、绝缘性能差，漏电流大，长期存放可能因电解液干涸而老化。5、可变电容器（CB）由很多半圆形动片和定片组成的平行板式结构，动片和定片之间用介质（空气、云母或聚苯乙烯薄膜）隔开，动片组可绕轴相对于定片组旋转0~180°，从而改变电容量的大小。目前最常见的小型密封薄膜介质可变电容器（CBM）,采用聚苯乙烯薄膜作为片间介质。6、微调电容器（CCW）在两块同轴的陶瓷片上分别镀有半圆形的银层，定片固定不动，旋转动片就可以改变两块银片的相对位置，从而在较小范围内改变容量。一般用在高频回路中用于不经常进行的频率微调。2.3.2电容器的主要参数1、标称容量及偏差2、额定电压3、损耗角正切电容器介质的绝缘性能取决于材料及厚度，绝缘电阻越大，漏电流越小。漏电流将使电容器消耗一定电能，这种消耗称为电容器的介质损耗，通常把由于介质损耗而引起的电流相移角度δ，叫做电容器的损耗角。称为电容器损耗角正切，用来表示损耗功率与存储功率之比，它真实地表征了电容器的质量优。一般为大的电容器，漏电流比较大，漏电流在电路工作时产生热量，导致电容器性能变坏或失效，甚至爆裂。4、稳定性tan2410~10tan用万用表测量电容器的漏电电阻万用表打到电阻档，两表笔分别接在被测电容器的两引出极，指示面板显示数值很小，然后缓缓增加，最后静止所显示的阻值即为该电容器的漏电电阻。一般情况下漏电电阻较大，电解电容在几兆欧姆左右，如果所测的阻值远小于上述阻值，则被测电容器漏电严重，无法正常工作。用万用表测量电解电容器的极性用万用表的红黑表笔交替测量正、反相漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端为负极。2.3.3电容器的检验和筛选2、电容器的选用▲根据电路的要求合理选用型号，例如，纸介电容器一般用于低频耦合、旁路等场合；云母电容器和瓷介电容器适合使用在高频电路和高压电路中；电解电容器较多使用在电源滤波或退耦电路中。▲合理确定电容器的精度▲一般电容器的工作电压应低于额定电压的30%~40%▲有极性的电解电容器，不宜在交流电路中使用，以免被击穿。3、电容器的代用▲在容量、耐压相同，体积不限时，瓷介电容器与纸介电容器可以相互代用。▲在价格相同体积不限时，对工作频率、绝缘电阻值要求较高，可用耐压相同和容量相同的云母电容器代用金属化纸介电容器。对工作频率、绝缘电阻值要求不高时，同耐压、同容量的金属化纸介电容器可代用云母电容器。不考虑频率影响，同容量、同耐压的金属化纸介电容器可代用玻璃釉电容器。▲无条件限制，同容量高耐压的电容器可代用耐压低的电容器，误差小的电容器可代用误差大的电容器。▲串联两只以上不同容量、不同耐压的大电容可代用小电容；串联后电容器的耐压要考虑到每个电容器上的压降都要在其耐压允许的范围内。▲并联两只以上的不同耐压、不同容量的小容量电容器，可代用大电容器，并联后的耐压以最小耐压电容器的耐压值为准。2.5半导体器件2.5.1半导体器件的命名第一部分：电极数目（2表示二极管、3表示三极管）第二部分：材料和极性（汉语拼音表示）第三部分：类型，（汉语拼音字母表示）第四部分：序号，（用数字表示）第五部分：规格，（用汉语拼音字母表示）场效应管、半导体特殊元件，复合管的型号命名，只有第三、四、五部分。2.5.2二极管的主要参数和检验1、二极管的主要参数直流电阻：二极管加上一定的正向电压时，就有一定的正向电流，因而二极管在正向导通时，可近似用正向电阻等效。额定电流：二极管长时间连续工作时，允许通过的最大正向平均电流。最高工作频率：二极管正常工作的最高频率。反向击穿电压：二极管在工作中能承受的最大方向电压。2、二极管的测量指针式万用表电阻档测量小功率二极管时，将万用表置于R×100档或R×1k档。黑表笔接正极，红表笔接负极，然后交换表笔再测一次，如果两次测量值一次较大，一次较小，则二极管正常。如果两次阻值均很小，接近零，说明管子击穿。如果两次阻值均极大，接近无穷大，说明管子断路。如果不知道正负极时，万用表显示阻值较小的一次，黑表笔接的为正极，红表笔接的为负极。2.5.3三极管的只要参数和检验1、主要参数应用参数：放大系数、截止频率、极间反向电流、输入输出电阻极限参数：击穿电压、集电极最大允许电流、集电极最大耗散功率。2、三极管的测量三极管管型和电极判断：万用表值R×100或R×1k档，黑表笔接某一引脚，红表笔分别接另外两引脚，测量两个电阻，如测得的阻值均较小，则黑表笔所接管脚即为晶体管基极，该三极管为NPN型，若均出现高阻，则该管为PNP型。如果所测得是PNP管，先将红、黑表笔分别接在除基极以外的其余两个电极上，将手沾点水，用拇指