很全的电子元器件基础知识讲义.docx
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很全的电子元器件基础知识讲义
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电阻器基础知识与检测方法
一、基础知识
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。
1.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
实物图片
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。
碳质电阻
把碳黑、树脂、粘土等混合物压制
后经过热处理制成。
在电阻上用色环表
示它的阻值。
这种电阻成本低,阻值范
围宽,但性能差,很小采用。
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。
碳膜电位器
它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上
涂上一层碳膜制成。
它的阻值变化和中
间触头位置的关系有直线式、对数式和
指数式三种。
碳膜电位器有大型、小型、
微型几种,有的和开关一起组成带开关
电位器。
还有一种直滑式碳膜电位器,它是
靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。
这种电位器调节方便。
线绕电位器
用电阻丝在环状骨架上绕制成。
它的特
点是阻值范围小,功率较大。
2.主要性能指标
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,在电路图中非线绕
电阻器额定功率的符号表示如下图:
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
1.01.11.21.31.51.61.8
2.02.22.42.73.0
3.33.63.94.34.75.15.6
6.26.87.58.29.1
10%
E12
1.01.21.51.82.22.73.3
3.94.75.66.88.2
20%
E6
1.01.52.23.34.76.8
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%
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
红
2
2
100
橙
3
3
1000
黄
4
4
10000
绿
5
5
100000
蓝
6
6
1000000
紫
7
7
10000000
灰
8
8
100000000
白
9
9
1000000000
黑
0
0
1
金
0.1
±5%
银
0.01
±10%
无色
±20%
示例
1)在电阻体的一端标以彩色环,电阻的色标是由左向右排列的,图1的电阻为
27000Ω±0.5%。
2)精密度电阻器的色环标志用五个色环表示。
第一至第3色环表示电阻的有效数
字,第4色环表示倍乘数,第5色环表示容许偏差,图2的电阻为17.5Ω±1%
表示27000Ω±5%
表示17.5Ω±1%
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。
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
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
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。
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。
3.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
R
G
M
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
线绕
热敏
光敏
压敏
1
2
3
4
7
8
9
G
T
X
L
W
D
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
测量用
微调
多圈
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%。
4.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。
二、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。
2.水泥电阻的检测
检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。
3.熔断电阻器的检测
在电路中,当熔断电阻器熔断开路后,可根据经验作出判断:
若发现熔断电阻器
表面发黑或烧焦,可断定是其负荷过重,通过它的电流超过额定值很多倍所致;如果
其表面无任何痕迹而开路,则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。
对于
表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断,可借助万用表R×1挡来测量,为保证测量
准确,应将熔断电阻器一端从电路上焊下。
若测得的阻值为无穷大,则说明此熔断电阻器已失效开路,若测得的阻值与标称
值相差甚远,表明电阻变值,也不宜再使用。
在维修实践中发现,也有少数熔断电阻
器在电路中被击穿短路的现象,检测时也应予以注意。
4.电位器的检测
检查电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关
通、断时“喀哒”声是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如
有“沙沙”声,说明质量不好。
用万用表测试时,先根据被测电位器阻值的大小,选
择好万用表的合适电阻挡位,然后可按下述方法进行检测。
A 用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端,其读数应为电位器的标称阻值,如万用
表的指针不动或阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。
B 检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。
用万用表的欧姆档测“1”、
“2”(或“2”、“3”)两端,将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置,
这时电阻值越小越好。
再顺时针慢慢旋转轴柄,电阻值应逐渐增大,表头中的指针应
平稳移动。
当轴柄旋至极端位置“3”时,阻值应接近电位器的标称值。
如万用表的指
针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象,说明活动触点有接触不良的故障。
5.正温度系数热敏电阻(PTC)的检测
检测时,用万用表R×1挡,具体可分两步操作:
A 常温检测(室内温度接近25℃);将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实
际阻值,并与标称阻值相对比,二者相差在±2Ω内即为正常。
实际阻值若与标称阻值
相差过大,则说明其性能不良或已损坏。
B 加温检测;在常温测试正常的基础上,即可进行第二步测试—加温检测,将一
热源(例如电烙铁)靠近PTC热敏电阻对其加热,同时用万用表监测其电阻值是否随温
度的升高而增大,如是,说明热敏电阻正常,若阻值无变化,说明其性能变劣,不能
继续使用。
注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻,以防止将
其烫坏。
6.负温度系数热敏电阻(NTC)的检测
(1)测量标称电阻值Rt
用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同,即根据NTC
热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。
但因NTC热敏电阻对
温度很敏感,故测试时应注意以下几点:
A Rt是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的,所以用万用表测量Rt时,亦应
在环境温度接近25℃时进行,以保证测试的可信度。
B 测量功率不得超过规定值,以免电流热效应引起测量误差。
C 注意正确操作。
测试时,不要用手捏住热敏电阻体,以防止人体温度对测试产
生影响。
(2)估测温度系数αt
先在室温t1下测得电阻值Rt1,再用电烙铁作热源,靠近热敏电阻Rt,测出电阻
值RT2,同时用温度计测出此时热敏电阻RT表面的平均温度t2再进行计算。
7.压敏电阻的检测
用万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,均为无穷大,
否则,说明漏电流大。
若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不能使用。
8.光敏电阻的检测
A 用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻
值接近无穷大。
此值越大说明光敏电阻性能越好。
若此值很小或接近为零,说明光敏
电阻已烧穿损坏,不能再继续使用。
B 将一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,
阻值明显减小。
此值越小说明光敏电阻性能越好。
若此值很大甚至无穷大,表明光敏
电阻内部开路损坏,也不能再继续使用。
C 将光敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃
动,使其间断受光,此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。
如果万用表指针
始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动,说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。
电容分类说明
一、基础知识
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、常用电容的结构和特点
数字
1
2
3
4
5
6
7
8
9
产品名称
瓷介电容
园片
管型
迭片
独石
穿心
支柱等
高压
云母电容
非密封
非密封
密封
密封
有机电容
非密封
非密封
密封
密封
穿心
特殊
电解电容
箔式
箔式
烧结粉
液体
烧结粉
固体
无极性
特殊
G:
高功率,W:
微调。
列如:
CCG1:
园片型高功率瓷介电容器
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。
表1常用电容的结构和特点
电容种类
电容结构和特点
实物图片
铝电解电容
它是由铝圆筒做负极,里面装有液
体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极
制成。
还需要经过直流电压处理,使正
极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特
点是容量大,但是漏电大,误差大,稳
定性差,常用作交流旁路和滤波,在要
求不高时也用于信号耦合。
电解电容有
正、负极之分,使用时不能接反。
有正
负极性,使用的时候,正负极不要接反。
纸介电容
用两片金属箔做电极,夹在极薄的
电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯
子,然后密封在金属壳或者绝缘材料
(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。
它的特点是体积较小,容量可以做得较
大。
但是有固有电感和损耗都比较大,
用于低频比较合适。
金属化纸介
电容
结构和纸介电容基本相同。
它是在
电容器纸上覆上一层金属膜来代替金
属箔,体积小,容量较大,一般用在低
频电路中。
油浸纸介电
容
它是把纸介电容浸在经过特别处
理的油里,能增强它的耐压。
它的特点
是电容量大、耐压高,但是体积较大。
玻璃釉电容
以玻璃釉作介质,具有瓷介电容器
的优点,且体积更小,耐高温。
陶瓷电容
用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷
涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制
成。
它的特点是体积小,耐热性好、损
耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用
于高频电路。
铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗
和温度系数较大,适宜用于低频电路。
薄膜电容
结构和纸介电容相同,介质是涤纶
或者聚苯乙烯。
涤纶薄膜电容,介电常
数较高,体积小,容量大,稳定性较好,
适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,
绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于
高频电路。
云母电容
用金属箔或者在云母片上喷涂银
层做电极板,极板和云母一层一层叠合
后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂
中制成。
它的特点是介质损耗小,绝缘
电阻大、温度系数小,适宜用于高频电
路。
钽、铌电解电
容
它用金属钽或者铌做正极,用稀硫
酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的
氧化膜做介质制成。
它的特点是体积
小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘
电阻大、温度特性好。
用在要求较高的
设备中。
半可变电容
也叫做微调电容。
它是由两片或者
两组小型金属弹片,中间夹着介质制
成。
调节的时候改变两片之间的距离或
者面积。
它的介质有空气、陶瓷、云母、
薄膜等。
可变电容
它由一组定片和一组动片组成,它
的容量随着动片的转动可以连续改变。
把两组可变电容装在一起同轴转动,叫
做双连。
可变电容的介质有空气和聚苯
乙烯两种。
空气介质可变电容体积大,
损耗小,多用在电子管收音机中。
聚苯
乙烯介质可变电容做成密封式的,体积
小,多用在晶体管收音机中。
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。
表2常用固定电容允许误差的等
允许误差
±2%
±5%
±10%
±20%
(+20%-30%)
(+50%-20%)
(+100%-10%)
级别
02
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
表3常用固定电容的标称容量系列
电容类别
允许误差
容量范围
标称容量系列
纸介电容、金属
化纸介电容、纸膜复
合介质电容、低频(有
极性)有机薄膜介质
电容
5%
±10%
±20%
100pF-1uF
1.01.52.23.34.76.8
1uF-100uF
1246810152030
506080100
高频(无极性)
有机薄膜介质电容、
瓷介电容、玻璃釉电
容、云母电容
5%
1pF-1uF
1.11.21.31.51.61.82.0
2.42.73.03.33.63.94.3
4.75.15.66.26.87.58.29.1
10%
1.01.21.51.82.22.7
3.33.94.75.66.88.2
20%
1.01.52.23.34.76.8
铝、钽、铌、钛
电解电容
10%
±20%
+50/-20%
+100/-10%
1uF-1000000uF
1.01.52.23.34.76.8
(容量单位uF)
绝缘电阻:
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,
而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上,电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或
者叫做漏电电阻,大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。
漏
电电阻越小,漏电越严重。
电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,
而且会影响电路的工作。
因此,漏电电阻越大越好。
介质损耗:
电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功
率之比,即损耗角的正切值表示。
损耗角越大,电容器的损耗越大,损耗角大的电容
不适于高频情况下工作。
表4常用电容的几项特性
电容种类
容量范围
直流工作电
压(V)
运用频率
(MHz)
准确度
漏电电阻
(>MΩ)
中小型纸介电
容
470pF-0.22uF
63-630
8以下
-Ⅲ
>5000
金属壳密封纸
介电容
0.01uF-10uF
250-1600
直流,脉
动直流
Ⅰ>-Ⅲ
>1000-5000
中小型金属化
纸介电容
0.01uF-0.22uF
160、250、400
8以下
Ⅰ>-Ⅲ
>2000
金属壳密封金
属化纸介电容
0.22uF-30uF
160-1600
直流,脉
动电流
Ⅰ>-Ⅲ
>30-5000
薄膜电容
3pF-0.1uF
63-500
高频、低
频
Ⅰ>-Ⅲ
>10000
云母电容
10pF-0.51uF
100-7000
75-250以
下
02-Ⅲ
>10000
瓷介电容
1pF-0.1uF
63-630
低频、高
频