第1章常用电子元件.docx
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第1章常用电子元件
第一章常用电子元件
目标规划
（一）知识目标：
●熟悉色环电阻、电位器、电解电容和普通电容、电感器、变压器和继电器、等常用线性元件的外形，符号及性能
●熟悉半导体二极管、三极管、场效应管及晶闸管的外形、符号及性能。
●了解常用电子元器件的一般测量方法。
（二）技能目标：
●学会色环电阻的识读；
●学会电阻、电位器、电解电容、电感等常用元器件的一般测量方法；
●学会半导体二极管、三极管等常用半导体器件的识别与测量
第一节电阻器
一、概述
电阻器在所有的电子设备中是必不可少的，在电路中常用来进行电压、电流的控制和传送。
图1.1.1所示部分电阻器实物图。
电阻器通常按如下方法进行分类：
按材料分：
主要有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。
按结构分：
主要分为固定电阻和可变电阻。
按用途分：
有精密电阻、高频电阻、高压电阻、大功率电阻、热敏电阻等。
图1.1.1部分电阻器实物图
二、电阻器的标称阻值和误差
电阻的符号用R表示，图型用
表示。
电阻的单位是欧姆，用字母Ω表示，为识别和计算方便，也常以千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
。
1kΩ=103Ω
1MΩ=103'kΩ=106Ω
电阻器的参数主要包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声系数及高频特性等，在挑选电阻器的时候主要考虑其阻值、额定功率及精度。
至于其他参数，如最高工作温度、高频特性等只在特定的电气条件下才予以考虑。
1．标称阻值
国际GB2471-81规定了普通电阻器的标称值按E24系列分别有不同的基数值乘以100、101、102……所得数值，按E12系列分别有其不同的基数值乘以100、101、102、103……所得数值，其中E24系列电阻器阻值允许误差为±5％，而E12系列允许误差为±10%，此外还有E6系列及精密电阻E96系列等，表1.1.1列出了常用的几个系列。
电阻器的标称阻值通常在电阻的表面标出。
标称阻值包括阻值及阻值的最大偏差两部分，通常所说的电阻值即标称电阻中的阻值，这是一个近似值。
它与实际的阻值是有一定偏差的。
标称值按误差等级分类，
表1.1.1E24、E12、E6系列的具体规定
阻值系列
最大误差
标称值
E96
±1%
1.00,1.02,1.05,1.07,1.10,1.13,1.15,1.18,1.21,1.24,1.27,1.30,1.33,1.37,1.40,1.43,1.47,1.50,1.54,1.58,1.62,1.65,1.69,1.74,1.78,1.82,1.87,1.91,1.96,2.00,2.05,2.10,2.15,2.21,2.26,2.32,2.37,2.43,2.49,2.55,2.61,2.67,2.74,2.80,2.87,2.94,3.01,3.09,3.16,3.24,3.32,3.40,3.48,3.57,3.65,3.74,3.83,3.92,4.02,4.12,4.22,4.32,4.42,4.53,4.64,4.75,4.87,4.99,5.11,5.23,5.36,5.49,5.62,5.76,5.90,6.04,6.19,6.34,6.49,6.65,6.81,6.98,7.15,7.32,7.50,7.68,7.87,8.06,8.25,8.45,8.66,8.87,9.09,9.31,9.53,9.76
E24
±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
E12
±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
E6
±20%
1.0,1.5,2.2,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2
标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法及数字法来表示。
①色标法：
用不同的颜色表示不同的数值和误差，详见表1.1.2所示，电阻器有三环表示和四环表示两种表示方法。
表1.11.2电阻色环与数值的对应关系
颜色
有效数字
乘数
允许偏差
黑色
0
100
棕色
1
101
1%
红色
2
102
2%
橙色
3
103
3%
黄色
4
104
4%
绿色
5
105
0.5%
蓝色
6
106
0.2%
紫色
7
107
0.1%
灰色
8
108
-----
白色
9
109
+5~-20%
无色
-----
-----
20%
金色
-----
10-1
5%
银色
-----
10-2
10%
（a）四环电阻的识别（b）五环电阻的识别
图1.1.2色环电阻的识别
色环电阻的规则是最后一圈代表误差，对于四环电阻，前二环代表有效数字，第三环代表倍率，用10的n次方表示。
五色环的前三环是代表有效数字，第四环代表倍率，同样用10的n次方表示。
以图1.1.2（a）的四环电阻为例，第一环为棕式，代表有效数字“1”，第二环为红色，代表有效数字“2”第三环是橙色，橙色为“3”也就是代表103，所以电阻的阻值为12×103（Ω）=12000Ω。
在实际使用时我们还要将它转换成“kΩ”，也就是12000Ω=12kΩ。
这里还有一个小问题，就是色环电阻到底哪一端为第一环？
实际上只要看最后一环的颜色就可以了，通常四环电阻的偏差为±5%，所以最后一环一定是金色的。
五环电阻的偏差在±1%。
那么最后一环一定是棕色的。
你只要确定最后一环颜色就可以了，从另一端读就是第一第二顺序排过来就可以了。
但是要注意五环电阻有一点小问题，那就是第一环也可能出现棕色，因为电阻有从“1”开头的嘛。
在这种情况下可无法分辨哪是第一环，不过一般都还可看出一点来，如有的最后一环的色环就粗一点，就的最后一环与前面几环之间的距离要大一点，但有时因印刷原因可能难以识别，这时只能借助万用表来确定了。
对颜色所代表数字必须熟记在心，看到颜色必须用数字读出来，不要用棕1红2橙3……这样来背。
另外，我们在识读四环电阻时有一定的窍门，这个窍门就是熟记第三环颜色对应的电阻阻值的范围。
如第三环是
金色————在1～9.1Ω之间
黑色————在10～91Ω之间
棕色————在100～910Ω之间
红色————在1kΩ～9.1kΩ之间
橙色————在10kΩ～91kΩ之间
蓝色————在100kΩ～910kΩ之间
绿色————在1MΩ～9.1MΩ之间
好了，看出明堂来的吧，第三环的电阻阻值排例是有一定的规律的。
记住第三环这些基本上就可以熟读四环电阻了。
当然五环电阻也是有规律可寻的，请你找一下它的规律出来，方便五环电阻的识别和记忆。
②直标法和文字符号表示法：
直标法就是在电阻上直接标出电阻的数值。
文字符号表示法是把文字、数字有规律的结合起来表示电阻的阻值和误差。
符号规定如下：
欧姆用“Ω”来表示，千欧姆用“k”来表示，兆欧姆用“M”来表示。
由于现在电阻体积大大缩小，直标法基本只用在大功率电阻上，普通电阻巳不用，
③数字法通常用在目前流行的帖片元件上，将数字印在电阻上，识读方法与色环法一样，只不过不用记色环了，在数字中最后一位是倍率，误差就不表示在电阻上了，如数字473就代表47×103Ω=47KΩ，104代表10×104Ω=1MΩ等。
2．电阻器的额定功率表示符号
电阻器有电流流过时会发热，如果温度过高就会被烧毁。
图1.1.3表示在常温、常压下电阻器长期工作所能承受最大功率的表示方法。
图1.1.3电阻器额定功率与对应符号
三、常用电阻器介绍
1．碳膜电阻器
碳膜电阻器是由结晶碳沉积在磁棒或瓷管骨架上制成的，稳定性好、高频特性较好、并能工作在较高的温度下（70℃），目前在电子产品中得到广泛的应用。
其涂层多为浅黄色。
如图1.1.4所示。
图1.1.4碳膜电阻器
2．金属膜电阻
与碳膜电阻相比，金属膜电阻只是用合金粉替代了结晶碳，除具有碳膜电阻的特性外，能耐更高的工作温度。
其涂层多国产为红色，进口为蓝色。
如图1.1.5所示
图1.1.5金属膜电阻器
3．线绕电阻
线绕电阻由电阻率较大、性能稳定的锰铜、康铜等合金线涂上绝缘层，在绝缘棒上绕制而成。
阻值R=ρ/s，其中为合金线的电阻率，ρ为合金线长，s为合金线的截面积。
当ρ、s为定值时电阻值和长度具有很好的线性关系，精度高，稳定性好，但具有较大的分布电容，较多用在需要精密电阻的仪器仪表中。
如图1.1.6所示。
图1.1.6线绕电阻器
4．热敏电阻
热敏电阻的电阻值随着温度的变化而变化，一般用做温度补偿和限流保护等。
从特性上可分为两类：
正温度系数电阻和负温度系数电阻。
正温度系数的阻值随温度升高而增大，负温度系数的电阻则相反。
如图1.1.7所示。
热敏电阻在结构上分为直热式和旁热式两种。
直热式是利用电阻体本身通过电流产生热量，使其电阻值发生变化，旁热式热敏电阻器由两个电阻组成，一个电阻为热源电阻，另一个为热敏电阻。
图1.1.7热敏电阻
5．贴片电阻
该类电阻目前常用在高集成度的电路板上，它体积很小，分布电感、分布电容都较小，适合在高频电路中使用。
图1.1.8所示贴片电阻实物图。
一般用自动安装机安装，对电路板的设计精度有很高的要求，是新一代电路板设计的首选组件。
图1.1.8帖片电阻
四、电位器
电位器实际上是一种可变电阻器，可采用上述各种材料制成。
电位器通常由两个固定输出端和一个滑动抽头组成。
其图型符号为：
，带形状的电位器图型符号为：
按结构电位器可分为单圈、多圈；单联、双联；带开关；锁紧和非锁紧电位器。
按调节方式可分为旋转式电位器、直滑式电位器。
在旋转式电位器中，按照电位器的阻值与旋转角度的关系可分为直线式、指数式、对数式。
具体常用电位器形状如图1.1.9所示。
表1.1.3是电位器使用材料与标志符号。
图1.1.9常用电位器的外形和符号
表1.1.3电位器使用材料与标志符号
类别
碳膜
电位器
合成碳膜电位器
线绕
电位器
有机实心电位器
玻璃釉电位器
标志符号
WT
WTH（WH）
WX
WS
WT
五、电阻器、电位器的阻值测量
电阻器的测量
电阻器在使用时要进行测量，看其阻值与标称值是否相符。
用万用表测量电阻时，应用万用表中的欧姆档进行测量，测量电阻时应根据电阻值的大小选择合适的量程，以提高测量精度。
同时在测量时应注意手不能同时接触被测电阻的两根引线以避免人体电阻的影响。
一般测量方法如下：
第一步：
将波段开关置于欧姆挡适当量程
第二步：
将表笔短接后调零
第三步：
测量
电位器的测量
标称阻值的检测：
置万用表欧姆挡于适当量程，先测量电位器两个定片之间的阻值是否与标称值相符，再测动片与任一定片间电阻图1.1.10（a）。
慢慢转动转轴从一个极端向另一个极端，若万用表的指示从0（或标称值）至标称值（或0）连续变化,且电位器内部无“沙沙”声，则质量完好。
若转动中表针有跳动，说明该电位器存在接触不良故障。
（a）（b）
图1.1.10电位器测量
带开关电位器的检测：
除进行标称值检测外应检测开关。
旋转电位器轴柄，接通或断开开关时应能听到清脆的“喀哒”声。
置万用表于R1挡，两表笔分别接触开关的外接焊片，接通时电阻值应为0，断开时应为无穷大，否则开关损坏，图1.1.10（b）。
检测外壳与引脚间的绝缘性能：
置万用表于R10k挡，一只表笔接触电位器外壳，另一只表笔分别接触电位器的各引脚，测得阻值都应为无穷大，否则存在短路或绝缘不好。
六、电阻器测量实训
1．实验仪器和器材
万用表一块
不同型号的电阻、电容、二极管若干个
2．实验内容和步骤
（1）电阻的识别
取不同色环的电阻30只，由学生注明该电阻的阻值并相互交换，反复练习识别速度。
（2）用万用表测量电阻
选用无色环、无数值标志、不同阻值的电阻若干，用万用表测量其阻值，要求达到测量快速准确，区分正确。
将识别、测量结果填入表1.1.4中。
表1.1.4
由色环写出具体阻值
由具体阻值写出色环
色环
阻值
色环
阻值
阻值
色环
阻值
色环
棕黑黑
红黄黑
橙橙黑
黄紫橙
灰红红
白棕黄
黄棕紫
橙黑棕
紫绿黄
白棕棕
第二节电容器
一、概述
电容就是用来存储电荷的容器。
比较简单的模型是两个金属板中间夹上一层绝缘材料，这层绝缘材料也可以是空气。
图1.2.1为几种常用电容器的图形符号。
电容器在电路中通常用来隔直流、级间耦合及滤波等，在调谐电路中和电感一起构成谐振回路。
在电子设备中，电容是不可缺少的组件。
电容器的种类很多，其分类如下：
按结构分：
分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器。
按介质材料分：
分为气体介质电容器、液体介质电容器、无机固质电容器、电解电容器（又分液式和干式）。
按阳极材料分：
分为铝、钽、铌、钛电解电容等。
按极性分：
分为有极性、无极性。
普通电容电解电容无极性电容可变电容微调电容
图1.2.1电容器常用符号
二、电容器主要参数
1.电容量
电容量是指电容器储存电荷的能力。
常用单位：
法（F）、微法（F）、皮法（pF）。
三者的关系为：
1pF=10-6F=10-12pF。
如:
1p2表示1.2pF;1n表示1000pF;
10n表示0.01μF;2μ2表示2.2μF;
通常，容量在微法级的电容器直接在上面标注其容量，如47μF，但皮法级的电容用数字标注其容量，如332即表明容量为3300pF，即最后位为十的指数，这和用数字表示电阻值的方法是一样的。
2.允许偏差：
普通电容：
±5%（I，J）、±10%（II，k）、±20%（III，M）
精密电容：
±2%（G）、±1%（F）、±0.5%（D）、±0.25%（C）、0.1%（B）、±0.05%（W）
3．额定电压：
额定直流工作电压：
即电容器在常温常压下，能长期可靠工作在所能承受的最大直流电压下，如果电容器工作在交流电路中，交流电压的幅值不能超过电容额定直流工作电压。
6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、450V、500V、630V、1000V、1200V、1500V、1600V、1800V、2000V等。
4.电容器的标注
电容器的标注有直标法、数字符号法，数字法等。
①直标法
电解电容器或体积较大的无极性电容器：
标称容量、额定电压及允许偏差。
体积较小的无极性电容器：
标称容量、额定电压及允许偏差。
简略方式（不标注容量单位）：
9999≥有效数字≥1时,容量单位为pF；
有效数字＜1时容量单位为μF；
如：
1.2、10、100、1000、3300、6800等容量单位均为pF
0.1、0.22、0.47、0.01、0.022、0.047等容量单位均为μF
②数码标注法
数码标注法一般为三位数码表示电容器的容量，单位pF。
其中前两位数码为电容量的有效数字，第三位为倍乘数，但第三位倍乘数是9时表示×101。
如：
101表示：
10×101=100pF
102表示：
10×102=1000pF
103表示：
10×103=0.01μF
104表示：
10×104=0.1μF
223表示：
10×103=0.022μF
474表示：
10×104=0.47μF
159表示：
10×10–1=1.5pF
三、常用电容器
1．电解电容器
电解电容器是目前用得较多的大容量电容器，它体积小、耐压高（一般耐压越高体积也就越大），其介质为正极金属片表面上形成的一层氧化膜。
负极为液体、半液体或胶状的电解液。
因其有正负极之分，故只能工作在直流状态下，如果极性用反，将使漏电流剧增，在此情况下电容器将会急剧变热而损坏，甚至会引起爆炸。
一般厂家会在电容器的表面上标出正极或负极，新买来的电容器引脚长的一端为正极。
图1.2.2为常用电解电容实物图。
图1.2.2常用电解电容
目前铝电容用的较多，钽、铌、钛电容相比之下漏电流小，体积小，但成本高，通常用在性能要求较高的电路中。
结构：
有极性铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔（正极）和浸有电解液的衬垫纸，与阴极（负极）箔叠片一起卷绕而成。
外型封装有管式、立式。
并在铝壳外有蓝色或黑色塑料套。
优点：
容量范围大，一般为1~10000μF，额定工作电压范围为6.3V~450V。
缺点：
介质损耗、容量误差大（最大允许偏差+100%、–20%）
耐高温性较差，存放时间长容易失效。
用途：
通常在直流电源电路或中、低频电路中起滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。
注意:
不能用于交流电源电路。
在直流电源中作滤波电容使用时极性不能接反。
2．云母电容
结构：
云母电容器是采用云母作为介质，在云母表面喷一层金属膜（银）作为电极，按需要的容量叠片后经浸渍压塑在胶木壳（或陶瓷、塑料外壳）内构成。
如图1.2.3，目前应用较少。
图1.2.3为云母电容实物图。
优点：
稳定性好、分布电感小、精度高、损耗小、绝缘电阻大、温度特性及频率特性好、工作电压高（50V~7kV）等优点。
用途：
一般在高频电路中作信号耦合、旁路、调谐等使用。
常用的有CY、CYZ、CYRX等系列。
图1.2.3云母电容
3．瓷介电容
结构：
用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属（银）薄膜，再经高温烧结后作为电极而成。
瓷介电容器又分1类电介质（NPO、CCG）；2类电介质（X7R、2X1）和3类电介质（Y5V、2F4）瓷介电容器。
图1.2.4为瓷介电容实物图。
特点：
1类瓷介电容器具有温度系数小、稳定性高、损耗低、耐压高等优点。
最大容量不超过1000pF，常用的有CC1、CC2、CC18A、CC11、CCG等系列。
用途：
主要应用于高频电路中。
特点：
2、3类瓷介电容器其特点是材料的介电系数高，容量大（最大可达0.47μF）、体积小、损耗和绝缘性能较1类的差。
用途：
广泛应用于中、低频电路中作隔直、耦合、旁路和滤波等电容器使用。
常用的有CT1、CT2、CT3等三种系列。
图1.2.4瓷介电容
4．聚苯乙烯电容器
聚苯乙烯电容器是一种有机薄膜电容器。
以聚苯乙烯为介质，用铝箔或直接在聚苯乙烯薄膜上蒸上一层金属膜为电极。
绝缘电阻大、耐压高、漏电流小、精度高，但耐热性差，焊接时，过热会损坏电容。
图1.2.5为聚苯乙烯电容器实物图。
结构：
用无极性聚丙烯薄膜为介质制成的一种负温度系数无极性电容。
有非密封式（常用有色树脂漆封装）和密封式（用金属或塑料外壳封装）两种类型。
优点：
损耗小，性能稳定，绝缘性好，容量大。
用途：
一般应用于中、低频电子电路或作为电动机的启动电容。
常用的箔式聚丙烯电容：
CBB10、CBB11、CBB60、CBB61等；
金属化式聚丙烯电容：
CBB20、CBB21、CBB401等系列。
图1.2.5聚苯乙烯电容器
5.涤纶电容器
是用有极性聚脂薄膜为介质制成的具有正温度系数（即温度升高时，电容量变大）的无极性电容。
图1.2.6为涤纶电容器实物图
结构：
涤纶电容器，是用有极性聚脂薄膜为介质制成的具有正温度系数（即温度升高时，电容量变大）的无极性电容。
优点：
耐高温、耐高压、耐潮湿、价格低。
用途：
一般应用于中、低频电路中。
常用的型号有CL11、CL21等系列。
图1.2.6涤纶电容器
6．独石电容
独石电容器是以钛酸钡为主的陶瓷材料烧结而成的一种瓷介质电容器，体积小、耐高温、绝缘性能好、成本低，多用于小型和超小型电子设备中。
图1.2.7为独石电容器
结构：
独石电容器是用钛酸钡为主的陶瓷材料烧结制成的多层叠片状超小型电容器。
优点：
它具有性能可靠、耐高温、耐潮湿、容量大（容量范围1pF~1μF）、漏电流小等优点。
缺点：
工作电压低（耐压低于100V）。
用途：
广泛应用于谐振、旁路、耦合、滤波等。
常用的有CT4（低频）、CT42（低频）；CC4（高频）、CC42（高频）等系列。
图1.2.7独石电容器
7．片状电容器
目前，片状电容器广泛用在混合集成电路、电子手表电路和计算机中。
有片状陶瓷电容、片状钽电容、片状陶瓷微调电容等。
其体积小、容量大。
图1.2.8为片状电容器
1.封装：
表示电阻的形状体积的代号,例如：
0805，0603，0402，1206。
如0603表示长×宽是60×30（mil英制），1.6×0.8（mm公制）
2.材料：
常用SMD电容一般都是迭层陶瓷电容，按加工工艺不同有可分为以下种：
NPO系列：
带温度系数的电容，常见的有：
NPO，N80，N150，N220，N470，N750.NPO型容量较小，它的误差比较小在5%以下。
X系列:
常见的有：
X7R.它的误差比较小,在10%以下。
Y系列：
常见的有：
Y5V.它的误差比较大,在20%以上,最大误差+80%-20%。
Z系列：
常见的有：
Z5V,Z5U.它的误差比较大,在20%以上,最大误差+80%-20%。
图1.2.8片状电容器
8．可变电容器
可变电容器种类很多，按结构可分为单连（一组定片，一组动片）、双连（二组动片，二组定片）、三连、四连等。
按介质可分为空气介质、薄膜介质电容器等。
其中空气介质电容器使用寿命长，但体积大。
可变电容通常用于收音机。
薄膜介质电容器在动片和定片之间以云母或塑料片做介质，其体积小，重量轻。
图1.2.9所示为空气双连可变电容器和薄膜介质电容外形图。
（a）空气双连可变电容器（b）四连薄膜介质电容（c）双连薄膜介质电容
图1.2.9双连可变电容器
9．半可调电容器（微调电容器）
半可调电容器在电路中主要用做补偿和校正。
调节范围为几十皮法。
常用的半可调电容器有：
有机薄膜介质微调电容器、瓷介质微调电容器、拉线微调电容器和云母微调电容器等。
图1.2.10为几种微调电容的外形图。
图1.2.10各种微调电容的外形
四、用万用表检测电容器
在电容器使用前，必须对电容器进行测量，对于电容器的测量应用专用仪器，如电容测量仪。
在某些情况下，对电容量大于0.1μF的电容器，可用万用表进行检测。
下面介绍几种检测方法。
1.电解电容器的检测
正、负极性的判别：
标志不清时用指针式万用表的R×10k挡测量电容器两端的正、反向电阻值，当表针返回稳定时，比较两次所测电阻值读数大小。
在阻
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