电子工艺实习实训教材1.docx
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电子工艺实习实训教材1
第一章焊接基本知识
焊接实质上是将元器件高质量连接起来最容易实现的方法，焊接技术是相当需要具备的。
下面介绍如何掌握好焊接技术。
第一节焊接工具：
一、电烙铁
电烙铁是焊接中最常用的工具，作用是把电能转换成热能对焊接点部位进行加热，电烙铁的功率越大，热量越大，烙铁头的温度也越高。
我们选用20W的内热式电烙铁足够了，使用功率过大容易烧坏元件，一般二极管、三极管结点温度超过200℃就会烧坏。
值得注意的是焊接时，时间不能太长也不能太短，时间过长也容易损坏，而时间太短焊锡不能充分融化，造成焊点不光滑不牢固，还可能产生虚焊，一般最恰当的必须在1.5～4s内完成。
二、焊料
焊料是一种易熔金属，最常用的一般是锡丝。
焊料的作用是使元件引脚与印刷电路板的连接点连接在一起，焊料的选择对焊接质量有很大的影响，最常用的一般是锡丝。
三、助焊剂
助焊剂能使焊锡和元件更好的焊接，一般采用得最多的是松香。
吸焊器，对于实训学生来说十分实用，初次使用电烙铁总是容易将焊锡弄得到处都是，吸焊器则可以帮你把电路板上多余的焊锡处理掉。
另外，吸焊器在拆除元件时十分有用，它能将焊点全部吸掉，而对于能熟练使用烙铁的人来说就完全没有必要了，用烙铁完全可以代替其功能，将焊点熔掉就可以很容易的将元件取出。
第二节如何焊接元件
一、焊前处理:
焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。
1、清除焊接部位的氧化层
可用小刀刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。
印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。
2、元件镀锡
在刮净的引线上镀锡。
可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热烙铁头压在引线上，并转动引线。
即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。
导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。
若是多股金属丝的导线，打光后应先拧在一起，然后再镀锡。
二、焊接
1、右手持电烙铁，左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。
焊接前，电烙铁要充分预热。
烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。
2、将烙铁头刃面紧贴在焊点处，电烙铁与水平面大约成60℃角。
以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。
烙铁头在焊点处停留的时间控制在2～3秒钟。
3、抬开烙铁头，左手仍持元件不动。
待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。
4、用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。
三、焊接质量
焊接时，要保证每个焊点焊接牢固、接触良好。
要保证焊接质量。
虚焊是焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。
假焊是指表面上好像焊住了，但实际上并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。
焊接电路板时，一定要控制好时间。
太长，电路板将被烧焦，或造成铜箔脱落。
从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出。
第三节如何拆换元件
拆换元件很简单，正如前面提到过的，用吸焊器很容易就能完成，将元件管脚上的焊锡全部吸掉，这里告诉大家一个小诀窍，现在的电路板大多做工精细，焊锡使用很少，很难熔掉，那么我们可以加点焊锡在管脚上再去利用吸焊器就容易多了。
另一个方法就是前面提到的，直接使用电烙铁熔掉焊锡，但这样就存在不小的危险性，既要小心焊点没完全被熔掉，又怕接触的太久烧坏元件了！
常用的方法是在加温的时候就用镊子夹住元件外拉，当温度达到时，元件就会被拉出，但切记不要太用力了，否则管脚断在焊锡中就麻烦了。
为了保险起见，两种方法结合起来使用是再好，因为有时由于元件插孔太小，吸焊很难被吸干净，此时撤走吸焊器就会粘住，这是虚焊，可以用电烙铁加热取掉。
接下来根据需要换元件上去就和焊接元件的步骤一样了。
印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB。
以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。
由于这种板是采用电子印刷技术制作的，故被称为“印刷”电路板。
它是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体。
印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（PaulEisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。
1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。
1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。
自20世纪50年代中期起，印刷电路板技术开始被广泛采用。
在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。
而现在，印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。
裸板（上头没有零件）,板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线或称布线，并用来提供零件的电路连接。
采用印制板的主要优点是：
1．由于图形具有重复性（再现性）和一致性，减少了布线和装配的差错，节省了设备的维修、调试和检查时间；
2．设计上可以标准化，利于互换；
3．布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化；
4．利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。
印制板的制造方法可分为减去法和添加法两个大类。
目前，大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜箔法为主。
第二章电路常用元器件
第一节、电阻器
电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。
它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还作为分流器分压器和负载使用。
一、分类
在电子电路中常用的电阻器有固定式电阻器和电位器，按制作材料和工艺不同，固定式电阻器可分为：
膜式电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）、实芯电阻（有机RS和无机RN）、金属线绕电阻（RX）、特殊电阻（MG型光敏电阻、MF型热敏电阻）四种。
表1几种常用电阻的结构和特点
电阻种类
电阻结构和特点
碳膜电阻
气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。
改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。
碳膜电阻成本较低，性能一般。
金属膜电阻
在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。
刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。
这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。
线绕电阻
用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。
这种电阻分固定和可变两种。
它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。
二、主要性能指标
1、额定功率：
在规定的环境温度和湿度下，假定周围空气不流通，在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率。
为保证安全使用，一般选其额定功率比它在电路中消耗的功率高1-2倍。
额定功率分19个等级，常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W
2、标称阻值：
产品上标示的阻值，其单位为欧，千欧、兆欧，标称阻值都应符合下表所列数值乘以10N欧，其中N为整数。
表2 标称阻值系列
允许误差
系列代号
标称阻值系列
5%
E24
1.01.1 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%
E12
1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
3、允许误差：
电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示产品的精度，允许误差的等级如下表所示。
表3 允许误差等级
级别
005
01
02
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
允许误差
0.5%
1%
2%
5%
10%
20%
4、标称阻值与误差允许范围的标识方法
表4色环颜色所代表的数字或意义
色别
第一色环
最大一位数字
第二色环
第二位数字
第三色环
应乘的数
第四色环
误差
棕
1
1
10
±1%
红
2
2
100
±2%
橙
3
3
1000
-
黄
4
4
10000
-
绿
5
5
100000
±0.5%
蓝
6
6
1000000
±0.2%
紫
7
7
10000000
±0.1%
灰
8
8
100000000
-
白
9
9
1000000000
±20%
黑
0
0
1
-
金
-
-
0.1
±5%
银
-
-
0.01
±10%
无色
-
-
±20%
5、在电路图中电阻器和电位器的单位标注规则
阻值在兆欧以上，标注单位M。
比如1兆欧，标注1M；2.7兆欧，标注2.7M。
阻值在1千欧到100千欧之间，标注单位k。
比如5.1千欧，标注5.1k；68千欧，标注68k。
阻值在100千欧到1兆欧之间，可以标注单位k，也可以标注单位M。
比如360千欧，可以标注360k，也可以标注0.36M。
阻值在1千欧以下，可以标注单位Ω，也可以不标注。
比如5.1欧，可以标注5.1Ω或者5.1；680欧，可以标注680Ω或者680。
6、最高工作电压：
它是指电阻器长期工作不发生过热或电击穿损坏时的电压。
如果电压超过规定值，电阻器内部产生火花，引起噪声，甚至损坏。
下表是碳膜电阻的最高工作电压。
表5 碳膜电阻的最高工作电压
标称功率（W）
1/16
1/8
1/4
1/2
1
2
最高工作电压（V）
100
150
350
500
750
1000
7、稳定性：
稳定性是衡量电阻器在外界条件（温度、湿度、电压、时间、负荷性质等）作用下电阻变化的程度
（1）温度系数a，表示温度每变化1度时，电阻器阻值的相对变化量。
即：
式中：
R1、R2分别为温度t1和t2时的电阻值
（2）电压系数av表示电压每变化1伏时，电阻器阻值的相对变化量，即：
式中：
R1、R2分别是电压为U1和U2时的电阻值
8、噪声电动势：
电阻器的噪声电动势在一般电路中可以不考虑，但在弱信号系统中不可忽视。
线绕电阻器的噪声只习作定于热噪声（分子扰动引起）仅与阻值、温度和外界电压的频带有关。
薄膜电阻除了热噪声外，还有电流噪声，这种噪声近似地与外加电压成正比。
9、高频特性：
电阻器使用在高频条件下，要考虑其固定有电感和固有电容的影响。
这时，电阻器变为一个直流电阻（R0）与分布电感串联，然后再与分布电容并联的等效电路，非线绕电阻器的LR=0.01-0.05微亨，CR=0.1-5皮法，线绕电阻器的LR达几十微亨，CR达几十皮法，即使是无感绕法的线绕电阻器，LR仍有零点几微亨。
三、命名方法
根据部颁标准（SJ-73）规定，电阻器、电位器的命名由下列四部分组成：
第一部分（主称）；第二部分：
（材料）；第三部分（分类特征）；第四部分（序号）。
它们的型号及意义见下表。
表6 电阻器的型号命名法
第一部分
第二部分
第三部分
第四部分
用字母表示主称
用字母表示材料
用数字或字母表示特征
序号
符号
意义
符号
意义
符号
意义
R
RP
电阻器
电位器
T
P
U
C
H
I
J
Y
S
N
X
碳膜
金属膜
合成膜
沉积膜
合成膜
玻璃釉膜
金属膜
氧化膜
有机实芯
无机实芯
热敏
1，
2
3
4
7
8
9
G
T
X
L
普通
超高频
高阻
高温
精密
电阻器-高压
电位器-特殊函数
特殊
高功率
可调
小型
包括：
额定功率
阻值
允许误差
精度等级
示例：
RJ71-0.125－5.1kI型的命名含义：
R电阻器-J金属膜-7精密-1序号-0.125额定功率-5.1k标称阻值-I误差5%。
四、选用常识
根据电子设备的技术指标和电路的具体要求选用电阻的型号和误差等级；额定功率应大于实际消耗功率的1.5-2倍；电阻装接前要测量核对，尤其是要求较高时，还要人工老化处理，提高稳定性；根据电路工作频率选择不同类型的电阻。
五、检测方法与经验
1.固定电阻器的检测
将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。
如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。
注意：
测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
第二节、电容器
电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。
电容器通常叫做电容。
按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。
1、常用电容
常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。
2．主要性能指标
标称容量和允许误差：
电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、pF。
电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。
电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。
常用固定电容允许误差的等级见表2。
常用固定电容的标称容量系列见表3。
一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位。
为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。
没有小数点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。
如有的电容上标有“332”（3300pF）三位有效数字，左起两位给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示在后加0的个数，单位是pF。
额定工作电压：
在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。
如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。
4．选用常识
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。
使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。
电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。
安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。
第三节、半导体晶体二极管
一、二极管的主要参数
正向电流IF：
在额定功率下，允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF：
二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。
最大整流电流（平均值）IOM：
在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB：
二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM：
二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR：
在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C：
电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM：
二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
三、二极管的选用常识
选用二极管要注意的几个方面：
（1）正向特性
在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。
不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。
（2）反向特性
二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段）。
不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。
（3）击穿特性
当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。
这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。
（4）频率特性
由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。
导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。
四、二极管检测方法
1.普通二极管的检测
二极管的极性通常在管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用R×100或×1K档）
第四节、三极管基础知识
一、晶体管基础
双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管PN结。
正向偏置的EB结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的CB结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流IC。
在共发射极晶体管电路中,发射结在基极电路中正向偏置,其电压降很小。
绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。
由于VBE很小，所以基极电流约为IB=5V/50kΩ=0.1mA。
如果晶体管的共发射极电流放大系数β=IC/IB=100,集电极电流IC=β*IB=10mA。
在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，实现了双极晶体管的电流放大作用。
金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。
当栅G电压VG增大时，p型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。
当表面达到反型时，电子积累层将在n+源区S和n+漏区D之间形成导电沟道。
当VDS≠0时，源漏电极之间有较大的电流IDS流过。
使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压VT。
当VGS>VT并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的VDS下也将产生不同的IDS,实现栅源电压VGS对源漏电流IDS的控制。
二、晶体管的命名方法
晶体管：
最常用的有三极管和二极管两种。
三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。
按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。
按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。
多数国产管用xxx表示，其中每一位都有特定含义：
如3AX31，第一位3代表三极管，2代表二极管。
第二位代表材料和极性。
A代表PNP型锗材料；B代表NPN型锗材料；C为PNP型硅材料；D为NPN型硅材料。
第三位表示用途，其中X代表低频小功率管；D代表低频大功率管；G代表高频小功率管；A代表高频大功率管。
最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。
注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，而第三位则含义不同。
对于二极管来说，第三位的P代表检波管；W代表稳压管；Z代表整流管。
上面举的例子，具体来说就是PNP型锗材料低频小功率管。
对于进口的三极管来说，就各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。
常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列，欧洲的2Sx系列，在该系列中，第三位含义同国产管的第三位基本相同。
三、常用中小功率三极管参数表
型号
材料与极性
Pcm（W）
Icm（mA）
BVcbo（V）
ft（MHz）
3DG6C
SI-NPN
0.1
20
45
>100
3DG7C
SI-NPN
0.5
100
>60
>100
3DG12C
SI-NPN
0.7
300
40
>300
C9012
SI-PNP
0.625
-500
-40
C9013
SI-NPN
0.625
500
40
C9014
SI-NPN
0.45
100
50
150
C9015
SI-PNP
0.45
-100
-50
100
C9016
SI-NPN
0.4
25
30
620
C9018
SI-NPN
0.4
50
30
1.1G
C8050
SI-NPN
1
1.5A
40
190
C8580
SI-PNP
1
-1.5A
-40
200
四、用万用表测试三极管
（1）判别基极和管子的类型
选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。
（2）判别集电极
因为三极管发射极和集电极正确连接时β大（表针摆动幅度大），反接时β就小得多。
因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。
测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。
（2）电流放大系数β的估算
选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，对NPN型管，红表笔接发射极，黑表笔接集电极，测量时，只要比较用手捏住基极和集电极（两极不能接触），和把手放开两种情况小指针摆动的大小，摆动越大，β值越高。
第五节集成电路
在无线电设备中，集成电路的应用愈来愈广泛，对集成电路应用电路的识图是电路分析中的一个重点，也是难点之一。
一、集成电路应用电路图功能
集成电路应用电路图具有下列一些功能：
1、它表达了集成电路各引脚外电路结构、元器件参数等，从而表示了某一集成电路的完整工作情况。
2、有些集成电路应用电路中，画出了集成电路的内电路方框图，这时对分析集成电路应用电路是相当方便的，但这种表示方式不多。
3、集成电路应用电路有典型应用电路和实用电路两种，前者在集成电路手册中可以查到，后者出现在实用电路中，这两种应用电路相差不
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