常用电子元器件的图解和作用.docx
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常用电子元器件的图解和作用
常用电子元器件的图解和作用
在电子制作中，要使用到许多不同的电子元件。
在这一节中，将简单地介绍常用的电子元件。
同学们应认识它们，了解它们的作用，记住它们的符号，以便于今后应用这些元件组装出各种实用的、有趣的电子制品。
一、电阻器和电容器
（一）电阻器
我们将电池、开关和灯泡用导线连接成图3-1电路。
开关闭合后，电流由电池正极流出，经开关和小灯泡流入电池负极，小灯泡发光。
导线和小灯泡都能导电，它们称为导体。
在一般情况下金属都是导体。
导体在电流通过时，对电流有一定的阻碍作用，这种阻碍作用称为电阻。
电阻的文字符号是R。
电阻大小的基本单位是欧姆（符号Ω），还有较大的单位千欧（KΩ），和兆欧（MΩ）。
它们的换算关系是：
1MΩ＝103KΩ 1KΩ＝103Ω
图3-1 照明灯电路
常用的电阻分两大类。
阻值固定的电阻器称为固定电阻器。
阻值连续可变的电阻器称为可变电阻器（包括徽调电阻器和电位器）。
它们的外形和图形符号见表一。
由于制作的材料不同，电阻器也可分为碳膜电阻、金属膜电阻或线绕电阻等等。
电阻器在电路中起什么作用呢？
表一 常用电阻器
固定电阻器
微调电阻器
电位器
R
R
R
我们将图3-1电路中的开关换为1个470欧姆的电位器（如图3一2（A））。
旋转电位器的转柄，小灯泡的亮度要随着电阻值的大小而改变。
电阻值越大，小灯泡越暗。
这说明电阻器在电路中可以控制电流的强弱。
我们可以参考这个电路制成一个可以调光的玩具小台灯。
电阻器的主要参数有两个：
1．标称阻值和允许误差。
在电阻上标注的电阻数值叫作标称阻值。
如1.5K，5.1Ω……。
它的实际阻值允许有一定的误差，叫允许误差，分为Ⅰ级（±5％），Ⅱ级（±10％），Ⅲ级（±20％）。
如电阻器上标“3KΩⅠ”，则表示这个电阻的阻值是3KΩ，误差为士5％。
电阻的标称值和误差也可以用色环来表示。
在电阻上印有四条色彩鲜艳的园环，紧靠电阻左端的三条色环表示电阻值，最后一条色环表示允许误差。
识别方法见表二
表二 色环表示法：
颜色
第一色环
第二色环
第三色环
第四色环
十位数字
个位数字
倍乘数
允许误差
棕
1
1
×101
红
2
2
×102
橙
3
3
×103
黄
4
4
×104
绿
5
5
×105
蓝
6
6
×106
紫
7
7
×107
灰
8
8
×108
白
9
9
×109
黑
0
0
×（100）
金
×0.1
±5%
银
×0.01
±10%
本色
±20
微调电阻器和电位器的标称值是它的最大电阻值。
如100K电位器，表示它的阻值可在零至100千欧内连续变化。
2．额定功率。
指电阻器正常工作时允许的最大功率。
超过这个值，电阻器将过分发热而烧毁。
在本章所涉及的电子制作中，如无特殊要求，电阻器均采用1/8w的碳膜电阻。
（二）电容器
所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。
电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。
另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。
在计算机系统的主板、插卡、电源的电路中，应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容，并以电解电容为主。
纸介电容是由两层正负锡箔电极和一层夹在锡箔中间的绝缘蜡纸组成，并拆叠成扁体长方形。
额定电压一般在63V～250V之间，容量较小，基本上是pF（皮法）数量级。
现代纸介电容由于采用了硬塑外壳和树脂密封包装，不易老化，又因为它们基本工作在低压区，且耐压值相对较高，所以损坏的可能性较小。
万一遭到电损坏，一般症状为电容外表发热。
瓷介电容是在一块瓷片的两边涂上金属电极而成，普遍为扁圆形。
其电容量较小，都在pμF（皮微法）数量级。
又因为绝缘介质是较厚瓷片，所以额定电压一般在1～3kV左右，很难会被电损坏，一般只会出现机械破损。
在计算机系统中应用极少，每个电路板中分别只有2～4枚左右。
电解电容的结构与纸介电容相似，不同的是作为电极的两种金属箔不同（所以在电解电容上有正负极之分，且一般只标明负极），两电极金属箔与纸介质卷成圆柱形后，装在盛有电解液的圆形铝桶中封闭起来。
因此，如若电容器漏电，就容易引起电解液发热，从而出现外壳鼓起或爆裂现象。
电解电容都是圆柱形（图1），体积大而容量大，在电容器上所标明的参数一般有电容量（单位:
微法）、额定电压（单位:
伏特），以及最高工作温度（单位:
℃）。
其中，耐压值一般在几伏特～几百伏特之间，容量一般在几微法～几千微法之间，最高工作温度一般为85℃～105℃。
指明电解电容的最高工作温度，就是针对其电解液受热后易膨胀这一特点的。
所以，电解电容出现外壳鼓起或爆裂，并非只有漏电才出现，工作环境温度过高同样也会出现。
电容器的文字符号是C。
它的大小用电容量来衡量。
电容量的基本单位是法拉（用F表示），还有较小的单位微法（μF）和皮法（PF），这三个单位的换算关系是：
1F＝106μF 1μF＝106PF
电容器也可以按其电容量是否可以改变分为固定电容器和可变电容器。
（包括微调电容器和可变电容器）若按制作材料划分也可分为瓷介电容器、电解电容器、空气电容器等等。
电容器的外形和出形符号如表三
表三常见电容器
固定电容器
微调电容
可变电容
C
C
C
C
电容器在电路中有什么作用呢？
1、电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔断直流的作用。
2、电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。
3、电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。
4、因为在工业上使用的负载主要是电动机感性负载，所以要并电容这容性负载才能使电网平衡。
5、在接地线上，为什么有的也要通过电容后再接地？
答：
在直流电路中是抗干扰，把干扰脉冲通过电容接地（在这次要作用是隔直——电路中的电位关系）；交流电路中也有这样通过电容接地的，一般容量较小，也是抗干扰和电位隔离作用.
6、电容补尝功率因数是怎么回事?
答：
因为在电容上建立电压首先需要有个充电过程，随着充电过程，电容上的电压逐步提高，这样就会先有电流，后建立电压的过程，通常我们叫电流超前电压90度（电容电流回路中无电阻和电感元件时，叫纯电容电路）。
电动机、变压器等有线圈的电感电路，因通过电感的电流不能突变的原因，它与电容正好相反，需要先在线圈两端建立电压，后才有电流（电感电流回路中无电阻和电容时，叫纯电感电路），纯电感电路的电流滞后电压90度。
由于功率是电压乘以电流，当电压与电流不同时产生时（如：
当电容器上的电压最大时，电已充满，电流为0；电感上先有电压时，电感电流也为0），这样，得到的乘积（功率）也为0！
这就是无功。
那么，电容的电压与电流之间的关系正好与电感的电压与电流的关系相反，就用电容来补偿电感产生的无功，这就是无功补偿的原理。
作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：
1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用，下面分类详述之：
1）旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。
就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。
为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2）去藕去藕，又称解藕。
从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。
如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。
这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。
旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。
这应该是他们的本质区别。
3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。
但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。
电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。
电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。
具体用在滤波中,大电容（1000uF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。
曾有网友将滤波电容比作“水塘”。
由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。
它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。
滤波就是充电，放电的过程。
4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。
电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150000uF之间的铝电解电容器（如EPCOS公司的B43504或B43505）是较为常用的。
根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2、应用于信号电路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用：
1）耦合举个例子来讲，晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻，它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合，这个电阻就是产生了耦合的元件，如果在这个电阻两端并联一个电容，由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应，故称此电容为去耦电容。
2）振荡/同步包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
3）时间常数这就是常见的R、C串联构成的积分电路。
当输入信号电压加在输入端时，电容（C）上的电压逐渐上升。
而其充电电流则随着电压的上升而减小。
电流通过电阻（R）、电容（C）的特性通过下面的公式描述：
i=（V/R）e-（t/CR）
我们用电容器代替图3-1电路中的开关（如图3-2（B））。
图3-2 电阻器和电容器在电路中的作用
接通电路时，我们看到小灯泡闪亮一下后就不再亮了。
这是因为电容器在充电的瞬间，电路中有电流。
而充电过程很快结束了，电容器充满电荷后，电流消失了。
电容器容量越小，充电所用时间越短暂，可见直流电是不能通过电容器的。
若将电源改为交流电源，小灯泡将持续发光，若交流电频率可以变化，那么在相同的电压下，高频率交流电较低频率交流电更易于通过同一个电容器而使小灯泡更亮些。
这些实验可以说明电容器在电路中，可以起“隔直流，通交流”，“通高频、阻低频”的作用。
电容器的主要参数有两个：
1．标称电容量和允许误差。
标称电容量指电容器上标注的电容量。
允许误差分三级，同于电阻器误差的表示方法。
微调电容器和可变电容器标出了它的电容量的最小值和最大值，如7／270P
2．耐压。
指电容器正常工作时，允许加在电容器上的最高电压值。
不能超过，否则将损坏电容器。
特别需要指出的是电解电容器两极有正负之分，是有极性电容器，使用时必须按电路要求接入，不能将两根引脚接反。
技能训练：
认识电阻器和电容器
目的：
认识电阻器和电容器，学会识别色环电阻的阻值和误差。
器材：
不同规格和种类的电阻器和电容器。
10只不同的色环电阻。
步骤：
1．认识不同规格和种类的电阻器，读出电阻器的标称阻值和误差。
2．认识不同规格和种类的电容器，读出电容器的标称电容量和误差。
3．将10只色环电阻插在硬纸板上，观察色环颜色（参考表3-2），写出各电阻的标称值和误差。
4．同学问相互检查，10只色环电阻，你识别正确的有几只？
二、晶体管和集成电路
在电子制作中要经常使用晶体管和集成电路。
晶体管分为晶体二极管和晶体三极管，它们是用半导体材料制成的，所以也叫半导体管。
（一）晶体二极管
晶体二极管的文字符号是VD，它的外形和图形符号见表四
表四 常用二极管
检波二极管
整流二极管
发光二极管
光电二极管
晶体二极管在电路中有什么作用呢？
我们将晶体二极管接在图3-1电路中的开关位置上（如图3-3（A））。
灯泡发光，说明这时二极管导通，二极管的电阻（称为正向电阻）很小。
若将二极管两极引脚对调（如图3-3（B）），这时小灯泡就不亮了。
这时二极管的电阻（称为反向电阻）很大，电路中几乎没有电流。
这个现象说明二极管有单向导电的特性。
利用二极管的这个特性，可使用二极管进行检波和整流。
图3-3 晶体二极管的单向导电性
晶体二极管的参数有两个：
1.最大正向电流：
二极管导通时允许通过的最大电流。
2.最高反向电压：
二极管截止时加在二极管上的最高电压。
以上两项参数在使用中都不能超过，否则二极管将损坏。
还有一些特殊用途的二极管，如光电二极管、发光二极管等，也在电子制作中经常用到。
（二）晶体三极管
晶体三极管也是用半导体材料制成的，由于结构不同分为PNP型和NPN型两大类。
三极管的文字符号是V。
常用的三极管的外形和图形符号如表五
表五 常用三极管
PNP型
NPN型
晶体三极管的三个极，分别称为基极（b）、集电极（c）和发射极（e）。
发射极上的箭头表示流过三极管的电流方向。
可见两类三极管中电流的流向是相反的。
晶体三极管在电路中具有放大作用和开关作用。
我们使用晶体三极管在电路中放大微弱的信号电流或制成自动开关，控制用电器的通断。
晶体三极管工作原理较复杂，在这里不作介绍。
三极管的主要参数是穿透电流和放大倍数。
穿透电流Iceo越小，三极管稳定性越好。
放大倍数β一般从几十到几百，应根据电路需要选择。
（三）集成电路
集成电路是将二极管、三极管和电阻电容等元件按照电路结构的要求，制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的具有一定功能的电路，然后封装而成。
它的文字符号是IC，常用集成电路的外形和图形符号见表六
表六 常用集成电路
集成电路是60年代后期，随着电子技术的发展而迅速发展起来的。
使用集成电路和使用分立元件组装的电路相比，具有元件少、重量轻、体积小、性能好和省电等多项优点。
所以电子产品的集成化已成为电子技术发展的必然趋向。
本章的电子制作中将使用到集成电路，同学们可以在实践中体会到它的优越性。
技能训练 认识晶体管和集成电路
目的 认识晶体管和集成电路
器材 晶体二极管 2AP9 2CPI0 1N4001
晶体三极管 3DG6 3A×31 9013
集成电路 LM386 KD-9300等
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