电子元器件的基本知识.docx
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电子元器件的基本知识
电子技术基础
一，分类
模拟电子，数字电子，电力电子
二，电子元器件
电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等
1，电阻
用符号R来表示.
作用：
阻碍电流的流动。
电阻的两个基本参数是阻值和功率。
阻值用来表示对电流的阻碍大小，用欧姆来表示。
功率表示电阻所能承受的最大电流和最高电压的乘积，用瓦特来表示，如1/16W，1/8W，1/4W等，如超过此值电阻器就会被烧坏。
1．1电阻的分类：
根据制作材料来分可分为水泥电阻，碳膜电阻，金属膜电阻。
根据阻值是否可变分为微调电阻，可调电阻（电位器）等。
特殊电阻器：
光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等
1．2电阻阻值的识别
直接标注法：
电阻的阻值和功率在电阻器上直接标注出来，如水泥电阻。
色环标注法：
电阻的阻值用色环在电阻器上表示出来，如膜式电阻。
在对电阻的阻值要求不是很精确的情况下，用四环色码来表示电阻值。
在对电阻值要求相对较高的情况下，一般用五环色码来表示。
如图金
橙
绿红
上图为四环电阻的例子，其电阻为3.5K欧姆（35*102）.
色码对照表:
色别
第一环色码表示电阻值的第一位有效数
第二环色码表示电阻值的第二位有效数
第三环色码表示10的次方
第四环色码表示电阻的误差
黑
0
0
0
棕
1
1
10的1次方
红
2
2
10的2次方
橙
3
3
10的3次方
黄
4
4
10的4次方
绿
5
5
10的5次方
蓝
6
6
10的6次方
紫
7
7
10的7次方
灰
8
8
10的8次方
白
9
9
10的9次方
金
5%
银
10%
无色
20%
读数时将表示误差的一环（如金色,灰色）放在最右边,如带有金色色码的电阻将金色放在最右边,从左向右读数不可倒放,否则就会读错电阻值.
对于五环电阻读数与四环类同.
在没有误差环时或色环不明显的情况下,请用万用表测量.
数码表示法:
用在SMD贴片电阻上,如贴片电阻上标223,那么它的阻值为22K欧（即22*103欧）,第一个数码表示电阻值的第一位有效数字,第二个数码表示电阻值的第二位有效数字,第三个数码表示10的次方.
电阻器的检测方法：
一般电阻器的检测注意事项：
用万用表测电阻值时首先要选择合适的量程，最好让所测得的电阻值在量程的20%-80%之间；在测量十几千欧以上的电阻时，手不要接触表笔和电阻的导体部分，以免造成测量误差（防止人体与所测电阻并联后产生测量误差）；在PCB板上测量电阻时，要将电阻的一个引脚从电路中焊下来，以免电阻与其它的电子元器件构成并联造成测量误差。
特殊电阻器的检测：
热敏电阻器的检测及注意事项：
热敏电阻：
分为正温度系数的热敏电阻PTC和负温度系数的热敏电阻NTC。
在室温接近25度的环境下测量，用万用表测量电阻器的两个引脚，测量不要将手接触热敏电阻体（以免人体温度产生测量误差），测量时要选择合适的量程，此为静态测量。
动态测量：
将电烙铁靠近电阻器但不要碰到电阻器以免温度过高而烧坏电阻器，在此过程中如果电阻值随温度的升高而升高，那么此电阻为PTC，如果电阻值随温度的升高而下降，那么此电阻为NTC，如果电阻值随温度的升高而不变，那么此电阻已变质，不可用。
压敏电阻的检测：
用万用表的电阻档R*1档测量电阻的两个引脚，正向与反向均要测量如果电阻值为无穷大，说明压敏电阻的绝缘性较好，是可用的；如果测量有电阻值，那么此压敏电阻有漏电现象。
（漏电流过大的压敏电阻不可用）。
光敏电阻的检测：
用黑纸片将光敏电阻的透光窗口挡住，用万用表的电阻档测量其电阻，理想的情况下其阻值应为无穷大，其值越大，说明光敏电阻的电阻性能越好。
如果其值接近0，说明此光敏电阻已坏，不可用。
将黑纸片拿走将一光源对准光敏电阻的透光窗口，测量其电阻值应有很大的摆动，其电阻值越小说明光敏电阻的电阻性能越好。
若仍为无穷大或测得的电阻值较大，说明光敏电阻已坏，不可用。
2,电容
用C来表示电容,
电容的参数有电容量,耐压值,绝缘电阻等
电容量表示所能存储电量的大小,用F来表示,还有其它的MF,UF,Nf,PF.
耐压值表示电容所能承受的最大电压值.
容抗表示电容对电流的阻碍的大小,用1/WC表示.W指的是角频率.W=2Pf,f指的是工频率。
绝缘电阻又叫做做漏电电阻，是电容两极板之间的电阻。
2．1电容的分类：
一般根据电容介质来分陶瓷电容，云母电容，塑料，纸电容等。
电容有的无极性而有的分正负极的，有极性的电容常见的是电解电容器，电解电容的电容量相对较大。
3．1电容器的好坏判断：
对于其电容量小于10PF以下的电容器，由于电容量太小只能定性的检查其电容内部是否有漏电或短路，击穿现象，用指针万用表的电阻档任意测量电容的两引脚，如果其电阻值为无穷大，说明电容是好的，反之若为0则电容器已坏。
对于大于10PF的电容器，用指针万用表的电阻档测量电容两引脚，若在测过程中指针有明显的摆动，那么可判定电容器是好的。
如果电容容量仍较小，可用三极管放大后判断。
两个电容容量的大小判定：
拿两个电容器，用指针万用表电阻档测电容器的两个引脚（测量过程中万用表开始时会有较大的摆动达到一定电阻值后，其电阻值会回降，比较两次测量回降副度较大的电容容量较高。
在不知电容极性的情况下如何判定电容的极性？
仅对于电解电容。
将指针式万用表调到电阻档的1档。
首先将指针式万用表的+极和-极任意接电容的两个引脚，待指针停下来的时候读取电阻值。
然后将电容放电，并且将万用表的两表笔对调，重新测量，记下指针停下来时候的电阻值。
两次测量中电阻值大的那次万用表的正极所对应的是电容的正极，万用表的负极所对应的是电容的负极。
（电容正向导通时，漏电流小（漏电阻大））。
电容串联时，电容量减小（相当于增大电容两极板的距离）。
电容并联时，电容量增大（相当于增大电容两极板的面积）
电容在电路中的主要作用：
隔直通交，滤波的作用。
4，电感
电感用L来表示，单位：
H来表示电感量。
电感的参数：
电感量，感抗等
感抗表示阻碍电流大小，用WL表示，W表示工作角频率。
品质因数表示了线圈工作时的损耗大小，用Q=WL/R表示
R表示线圈总损耗电阻。
品质因数越大越好，也就是让R越小越好。
电感的作用是通直隔交。
典型的电感器件：
变压器
变压器的初级电压与次极电压之比等于变压器的初级与次极线圈匝数之比。
判别变压器的好与坏：
将万用表调至电阻档的*10档。
变压器的初级端与次极端所测得的电阻值应为无穷大为正常；初级端和次极端分别与机壳的之间的电阻值为无穷大为正常。
5，二极管
半导体：
导电性能介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体、绝缘体及导体之间的区别：
物质的导电性能决定于原子结构，导体是一个低价元素，其最外层的电子受原子核的束缚力很小，极易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，而自由电子在外电场的作用下让自由电子产生定向移动而成为电流。
而绝缘体是一个高价元素，其最外层电子受原子核的不缚力很强，其最外层电子不易挣脱原子核的束缚。
半导体的常用材料是硅和锗，它是四价元素，最外层电子既不像导体那样容易挣脱，也不像绝缘体束缚的那么紧，这就决定了它的导体性能介于导体于绝缘体之间。
硅和锗材料不加任何的其它元素而形成的单晶体结构的半导体为本征半导体。
本征半导体中有两种载流子：
空穴和自由电子并且本征半导体中这两种载流子数量少，所以其导电性能较差，同时本征半导体受温度影响较大，温度升高，浓度增大，其导电性增强；当温度下降到热力学温度0度时，本征半导体会成为绝缘体。
实际应用中的半导体材料都是在本征半导体中掺杂的其它元素的材料而形成的，目的是为了增加其导电性能。
根据掺杂的元素不同，而形成P形和N形半导体，掺入五价无素则形成N形半导体；掺入三价元素，则形成P型半导体。
掺入五价元素P（磷）后，除了与原本征半导体形成共价键外，多出一个价电子，便形成了N形半导体，这个电子不受束缚，只要有很少的能量就可以成为自由电子，其浓度越高导电性越好。
N形半导体中的自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子，N型半导体主要靠自由电子导体；而掺入三价元素（硼），形成P型半导体，便会多出一个空穴，空穴的浓度比自由电子多，所以P型半导体的多数载流子是空穴，自由电子为少数载流子。
再将P形半导体和N形半导体制作在一起，在其相结处便会产生变化：
物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差引起的运动称为扩散运动。
由于扩散运动便在其相结处形成空间电荷区，从而形成内电场。
内电场而又阻碍了扩散运动，使得P区的少子向N区运动，N区的少子向P区运动，这种少子的运动形成了漂移运动，而由于这两个区的少子浓度相对较少，在一定的温度下，扩散运动和漂移运动会达到一个平稳，在其交界面会产生一个空间电荷区，或耗尽层，阻挡层，也就是PN结（二极管）
在外电场的作用下，如P端接正极，N端接负极，此为正向偏置（正向接法）。
在这种情况下，外电场与内电场方向相反，故它消弱了内电场，使用空间电荷区变窄，这样有利于扩散运动。
而由于扩散运动是由于多子的运动形成的，多子的浓度较高，便形成了正向电流。
反之，称为反向偏置，有利于少子的运动，阻碍了多子的扩散运动，由于少子的浓度较少，所以反向电流很小，几乎接近0。
从而产生了二极管的一个重要特性：
单向导电性，而反向截止（没有电流流过）。
二极管的表示符号：
PN
二极管正向导通时的正向压降在0.6-0.7V（硅材料），0.3-0.5V（锗材料）.
二极管的主要参数:
最大平均电流:
二极管正向导通时允许通过的最大平均电流.
最高反向工作电压:
允许加在二极管两端的最高反向电压.
反向电流此值越小越好.
二极管最基本的作用是整流.
下图的整流电路
IL
（半波整流电路）
U1U2UL
UL=0.45U2;IL=0.45U2/RL;二极管的最大反向电压为√2U2.
U1U2
CRL（全波桥式整流电路）
UL
上图中不加电容时：
UL=0.9U2;每个二极管上流过的电流为ID=0.45U2/RL;
上图中加上电容后便成了滤波电路:
RLC>=（3-5）T/2,T为周期，T=1/f.电容滤波后的UL=1.2U2
稳压二极管
稳压二极管又叫做齐纳二极管,利用二极管反向时,其电压不随电流变化而制成的特殊二极管.
RL
z
上图中的RL为限流电阻,限流电阻的选择:
一是稳压二极管流过的最小电流应大于稳定电流,二是稳压二极管流过的最大电流应小于最大稳定电流.
限流电阻的作用是电网电压而不服波动时,调节电压的.
二极管的好坏判断:
将万用表拨到电阻档,分别测二极管两引脚正反向两次，根据二极管的单向导电性，正向时二极管的正向电阻小于反向电阻来判定，理想的情况下反向电阻为无穷大，但实际应用中二极管由制造工艺上的差异，测量时反向会有电阻值显示，但这个电阻值一定比正向的电阻值大。
两次测量中，电阻值小的那次万用表的正极所接的二极管的引脚为P极，另一个引脚为N极。
6,三极管
三极管是半导体器件，我们一般之为半导体三极管或晶体三极管或晶体管。
它是构成各种电子电路的基本元件。
三极管是学好模拟电子电路的基础，集成运放的核心元件及TTL电路的核心元件都是三极管，所以三极管在模电中的地位是非常主要的。
6.1三极管的结构
三极管有NPN和PNP两种类型。
C（集电极）
C（集电极）
P
N
PN
B（基极B（基极）
NP
E（发射极）E（发射极）
（NPN）（PNP）
三极管有三个极：
基极，发射极，集电极；三个区：
集电区，基区，发射区；二个结：
集电结，发射结。
发射区多数载流子的浓度很高，基区很薄且多数载流子的浓度很低，而集电结的面积比较大。
这种制造工艺结构决定了三极管在外电场的作用下,电子由发射极发出经过基区被基区吸收一小部分，大部分的电子窜过基区被集电区收集起来（对于NPN型）。
6.2三极管的作用
三极管主要作用的是作为放大管，进行对微弱信号的放大。
在数字电路中常作为开关管使用，被看作为一个开关。
6.2.1三极管的放大作用。
（以NPN为例）IC
N
IB
P
N
V2
V1
IE
（共射极放大电路）
三极管放大的条件：
发射结正向偏置（正向连接），集电结反向偏置。
当发射结正向偏置时，发射区的多子（电子）就会扩散到基区。
电子进入基区后，靠近发射结的地方浓度高，远离发射结的地方浓度低，就会在外电场V2的作用下越过基区向集电结方向扩散。
在这过程中，电子由发射结发出与基区的空穴复合，由于V1的作用，会将基区的电子抽走，而产生空穴。
由此反复就会产生基极电流IB，但由于基区很薄，多子的浓度低，所以基极电流也就很小。
而由于集电结反向偏置，所以电子扩散到基区后在外电场V2的作用下就会越过基区，大部分的电子扩散到集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
由此可以看出，发射结发出的电子所形成的电流IE=IB+IC，一般IB较小可以忽略，所以IE=IC。
所以，如果为三极管的输入回路提供一个很小的基极电流，就会为输出回路提供一个较大的电流，从而实现了电流的放大作用（基极电流对发射极电流的控制作用）。
三极管的电流放大作用主要取决于电子在基区中的扩散及复合的比例，如果发射极电流一定时，那么基极电流越小，集电极电流就越大。
基极电流与集电极电流有一定的比例关系用B来表示（此为电流放大系数），B=IC/IB（此为直流放大系数），B=△IC/△IB，此为交流放大系数。
6.3三极管的特性
三极管的输入回路主要是提供三极管的基极电流，而输出回路主要是收集发射极发出的电子而产生的集电极电流。
三极管有三个工作区域：
截止区，放大区，饱和区。
IC
放大区
饱和区
IB=0
UCE
截止区
截止区：
UBE小于死区电压，IC=0
放大区：
基极电流对集电极电流的放大作用。
IC=B*IB。
饱和区：
UBE的电压所产生的基极电流较大，超过了饱和基极电流IBS，IC接近最大，IB再增大，IC也不会有太大的变化，所以IC不受IB的控制。
放大电路有共基极放大电路，共发射极放大电路，共集电极放大电路。
6.4基本共射极放大电路
VCC
R1R2
C2
C1
RL
UI
C1和C2是耦合电容起着隔离作用（隔直通交）；R1是个调节电阻，主要是为三极管提供基极电流。
R2是集电极负载电阻，主要起着将集电极电流的变化转化成电压的变化。
对放大电路的要求：
一不可失真，二要放大。
为了保证三极管的放大电路能处于放大的正常工作状态，那么在没有输入信号的时候，三极管就应该先要处于静止的工作状态,（静止的工作状态所需要的工作电流和工作电压就是由其直流电源部分提供），这个静止的工作状态不但要处于放大状态，还应该有合适的工作电流和电压。
这个状态下三极管的工作电流和工作电压，称之为静态工作点,用Q来表示（主要指基极电流IB，集电极电流IC，管压降UCE）。
，当有输入信号输入时，就会在静态工作点的基础上将输入信号迭加在一起，只有静态工作点处于合适的放大状态，迭加后的信号才能处于合适的放大状态。
举例说明静态工作点的设置必要性：
如果不加基极偏压，当有输入信号时，由于硅三极管的死区电压为0.5V,所以在小信号作用下,三极管不可能导通.当输入信号足够大,大于三极管的死区电压时,输出信号必然失真.当先设置一个合适的静态工作点后,在没有输入信号的情况下,三极管的基极就已经越过了死区电压,当有输入信号时,输入信号就不需要再克服死区电压而导通,也就不会失真.
6.5放大电路的分析
放大电路的主要性能指标:
电压放大倍数AU,输入电阻RI,输出电阻RO等.
6.5.1静态工作点的分析（静态分析）要用直流通路来进行分析.
1,估算法:
VCC
R1R2
IBQ=（VCC-VBE）/R1;由于VBEQ=0.5V,所以IBQ=VCC/R1
ICQ=B*IBQ;VCEQ=VCC-IC*R2
2,由图解法求出静态工作点,看看电路中的静态工作点是否合适.
IC
UCC/R2
IB曲线族
UCEQUCCUCE
6.5.2动态分析
动态分析放大电路（带输入信号分析）时,如果将放大电路的非线性元件线性化,用一个等效电路来代替它,那么分析起来就方便多,那么这个等效电路就是微变等效电路.
三极管的微变等效电路:
B*IB
UBERBEUCE
RBE=RBB’+（1+B）26/IEQ;RBB’为基区体电阻.IEQ是静态时的发射极电流.
上述放大电路的微变等效电路图略
放大倍数：
AU=UO/UI
UI=IB*RBE；
UO=-IC*（R2∥RL）
IC=B*IB
AU=-B*（R2∥RL）/RBE
输入电阻就是从放大电路输入端看进去的等效电阻；RI=R1∥RBE；
输出电阻就是从放大电路输出端看进去的等效电阻；RO=R2。
例：
上述放大电路中，VCC=12V；R1=300K欧；R2=3K欧；B=50；RBBE=150欧；UI=20MV；RL=3K欧，问放大倍数AU，输入电阻RI；输出电阻RO。
IBQ=UCC/R1=40UA；ICQ=B*IBQ=（50*40）=2MA；UCEQ=UCC-ICQ*R2=（12-2*3）=6V；RBE=813欧；AU=-B*（R2∥RL）/RBE=-92.3;UO=-92.3*0.02;RI=R1∥RBE=813欧;RO=R2=3K欧
7三极管的封装形式和管脚识别
常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为ebc；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为ebc。
以上是对于大多数的三极管而言，但目前生产厂家不尽相同，类型也多种多样，管脚排列也不尽相同，所以还是建议查电子元器件手册确定。
使用万用电表检测三极管：
三极管基极的判别：
根据三极管的结构示意图，我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极，因此，在判别三极管的基极时，只要找出两个PN结的公共极，即为三极管的基极。
具体方法是将万用电表调至电阻挡的R×1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所放的脚就是三极管的基极。
如果一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。
如果还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。
这样最多没量12次，总可以找到基极。
三极管类型的判别：
三极管只有两种类型，即ＰＮＰ型和ＮＰＮ型。
判别时只要知道基极是Ｐ型材料还Ｎ型材料即可。
当用多用电表R×1k挡时，红表笔代表电源正极，如果红表笔接基极时导通，则说明三极管的基极为Ｐ型材料，三极管即为ＮＰＮ型。
如果黑表笔接基极导通，则说明三极管基极为Ｎ型材料，三极管即为ＰＮＰ型。
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