電子元件基礎知識培訓教材

2021-03-03 23:17:19 字數 5158 閱讀 7137

第一章:基本元件

第一節電阻器

電阻,英文名resistance,通常縮寫為r,它是導體的一種基本性質,與導體的尺寸、材料、溫度有關。歐姆定律說,i=u/r,那麼r=u/i,電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母「ω」表示,電阻的主要職能就是阻礙電流流過。事實上,「電阻」說的是一種性質,而通常在電子產品中所指的電阻,是指電阻器這樣一種元件。

歐姆常簡稱為歐。表示電阻阻值的常用單位還有千歐(kω),兆歐(mω)。

一、電阻器的種類

電阻器的種類有很多,通常分為三大類:固定電阻,可變電阻,特種電阻。在電子產品中,以固定電阻應用最多。

而固定電阻以其製造材料又可分為好多類,但常用、常見的有rt型碳膜電阻、rj型金屬膜電阻、rx型線繞電阻,還有近年來開始廣泛應用的片狀電阻。型號命名很有規律,r代表電阻,t-碳膜,j-金屬,x-線繞,是拼音的第乙個字母。

電阻器當然也有功率之分。常見的是1/8瓦的「色環碳膜電阻」,它是電子產品和電子製作中用的最多的。當然在一些微型產品中,會用到1/16瓦的電阻,它的個頭小多了。

再者就是微型片狀電阻,它是貼片元件家族的一員,以前多見於進口微型產品中。

二、電阻器的標識

這些直接標註的電阻,在新買來的時候,很容易識別規格。可是在裝配的時候,必須考慮到為以後檢修的方便,把標註面朝向易於看到的地方。而且,電阻器元件越做越小,直接標註的標記難以看清。

因此,國際上慣用「色環標註法」。事實上,「色環電阻」佔據著電阻器元件的主流地位。「色環電阻」顧名思義,就是在電阻器上用不同顏色的環來表示電阻的規格。

有的是用4個色環表示,有的用 5個。有區別麼?是的。

4環電阻,一般是碳膜電阻,用3個色環來表示阻值,用 1個色環表示誤差。5環電阻一般是金屬膜電阻,為更好地表示精度,用4個色環表示阻值,另乙個色環也是表示誤差。下表是色環電阻的顏色-數碼對照表:

色環電阻的規則是最後一圈代表誤差,對於四環電阻,前二環代表有效值,第三環代表乘上的次方數。。有乙個秘訣:面對乙個色環電阻,找出金色或銀色的一端,並將它朝下,從頭開始讀色環。

例如第一環是棕色的,第二環是黑色的,第三環是紅色的,第四環是金色的,那麼它的電阻值是1、0,第三環是添零的個數,這個電阻添2個零,所以它的實際阻值是1000ω,即1kω。

三、可變電阻

可變電阻又稱為電位器。但是一般認為電位器都是可以被手動調節的,而可變電阻一般都較小,裝在電路板上不經常調節。可變電阻有三個引腳,其中兩個引腳之間的電阻值固定,並將該電阻值稱為這個可變電阻的阻值。

第三個引腳與任兩個引腳間的電阻值可以隨著軸臂的旋轉而改變。這樣,可以調節電路中的電壓或電流,達到調節的效果。

四、特種電阻

光敏電阻是一種電阻值隨外界光照強弱(明暗)變化而變化的元件,光越強阻值越小,光越弱阻值越大。在完全黑暗處,光敏電阻的阻值可達幾兆歐以上(萬用表指示電阻為無窮大,即指標不動),而在較強光線下,阻值可降到幾千歐甚至1千歐以下。

利用這一特性,可以製作各種光控的小電路。事實上街邊的路燈大多是用光控開關自動控制的,其中乙個重要的元器件就是光敏電阻(或者是光敏**管,一種功能相似的帶放大作用的半導體元件)。光敏電阻是在陶瓷基座上沉積一層硫化鎘(cds)膜後製成的, 實際上也是一種半導體元件。

熱敏電阻是乙個特殊的半導體器件,它的電阻值隨著其表面溫度的高低的變化而變化。它原本是為了使電子裝置在不同的環境溫度下正常工作而使用的,叫做溫度補償。裝置上的測溫、超溫報警功能,就是利用了的熱敏電阻。

力敏電阻通常電子秤中就有力敏電阻,常用的壓力感測器有金屬應變片和半導體力敏電阻。力敏電阻一般以橋式連線,受力後就破壞了電橋的平衡,使之輸出電訊號。

氣敏電阻有一種煤氣洩漏報警器,在瓦斯洩漏後會報警,甚至啟動脫排油煙機通風。這種報警器內就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之後會發生反應,而使自身的電阻值改變。

它一般有四個電極,兩個為加熱電極,另兩個為測量電極。氣敏電阻根據型號對不同的氣體敏感。有的是對汽油,有的是對一氧化碳,有的是對酒精敏感。

溼敏電阻溼敏電阻對環境濕度敏感,它吸收環境中的水分,直接把濕度變成電阻值的變化。

壓敏電阻壓敏電阻用作電路的過壓保護。將壓敏電阻和電路併聯,其兩端電壓正常時電阻值很大,不起作用。一旦超過保護電壓,它的電阻值迅速變小,使電流盡量從自己身上流過(很有犧牲精神!

),從而保護了電路。

這是常用的電阻:

這是電位器:

這是用音量電位器,帶開關:

第二節電容器

不同的電容器在電路中分別起著不同的作用。與電阻器相似,通常簡稱其為電容,用字母c表示。顧名思義,電容器就是「儲存電荷的容器」。

儘管電容器品種繁多,但它們的基本結構和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(固體、氣體或液體)所隔開,就構成了電容器。兩片金屬稱為的極板,中間的物質叫做介質。

電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見的是固定容量的電容,最多見的是電解電容和瓷片電容、薄膜電容。

不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。規定把電容器外加1伏特直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉(f)。

但實際上,法拉是乙個很不常用的單位,因為電容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μf)、納法(nf)、皮法(pf)(皮法又稱微微法)等,它們的關係是:1法拉(f)= 1000000微法(μf) 1微法(μf)= 1000納法(nf)= 1000000皮法(pf)

在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來儲存和釋放電荷以充當濾波器,平滑輸出脈動訊號。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機、發射機和振盪器中。大容量的電容往往是作濾波和儲存電荷用。

而且還有乙個特點,一般1μf以上的電容均為電解電容,而1μf以下的電容多為瓷片電容,當然也有其他的,比如薄膜電容、獨石電容、滌綸電容、小容量的雲母電容等。電解電容有個鋁殼,裡面充滿了電解質,並引出兩個電極,作為正(+)、負(-)極,與其它電容器不同,它們在電路中的極性不能接錯,而其他電容則沒有極性。

把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓,我們說電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個過程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。

電容器儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為電容器的放電。

電子電路中,只有在電容器充電過程中,才有電流流過,充電過程結束後,電容器是不能通過直流電的,在電路中起著「隔直流」的作用。電路中,電容器常被用作耦合、旁路、濾波等,都是利用它「通交流,隔直流」的特性。那麼交流電為什麼能夠通過電容器呢?

我們先來看看交流電的特點。交流電不僅方向往復交變,它的大小也在按規律變化。電容器接在交流電源上,電容器連續地充電、放電,電路中就會流過與交流電變化規律一致的充電電流和放電電流。

電容器的選用涉及到很多問題。首先是耐壓的問題。加在乙個電容器的兩端的電壓超過了它的額定電壓,電容器就會被擊穿損壞。

一般電解電容的耐壓分檔為6.3v,10v,16v,25v,50v等。

這是電解電容:

這是瓷片電容:

這是獨石電容:

第三節電感器

我們認為電感器和電容器一樣,也是一種儲能元件,它能把電能轉變為磁場能,並在磁場中儲存能量。電感器用符號l表示,它的基本單位是亨利(h),常用毫亨(mh)為單位。它經常和電容器一起工作,構成lc濾波器、lc振盪器等。

另外,人們還利用電感的特性,製造了阻流圈、變壓器、繼電器等。

電感器的特性恰恰與電容的特性相反,它具有阻止交流電通過而讓直流電通過的特性。電感幾乎都是用漆包線繞成的空心線圈或在骨架磁芯、鐵芯上繞製而成的。有天線線圈(它是用漆包線在磁棒上繞製而成的)、中頻變壓器(俗稱中周)、輸入輸出變壓器等等。

變壓器是由鐵芯和繞在絕緣骨架上的銅線圈線構成的。絕緣銅線繞在塑料骨架上,每個骨架需繞制輸入和輸出兩組線圈。線圈中間用絕緣紙隔離。

繞好後將許多鐵芯薄片插在塑料骨架的中間。這樣就能夠使線圈的電感量顯著增大。變壓器利用電磁感應原理從它的乙個繞組向另兒個繞組傳輸電能量。

變壓器在電路中具有重要的功能:耦合交流訊號而阻隔直流訊號,並可以改變輸入輸出的電壓比;利用變壓器使電路兩端的阻抗得到良好匹配,以獲得最大限度的傳送訊號功率。

當然,電源變壓器也有其不少缺點,例如功率與體積成正比,笨重、效率低等,現在正在被新型的「電子變壓器」所取代。電子變壓器一般是「開關電源」。

繼電器就是電子機械開關,它是用漆包銅線在乙個圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈,當線圈中流過電流時,圓鐵芯產生了磁場,把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住,使之斷開第乙個觸點而接通第二個開關觸點。當線圈斷電時,鐵芯失去磁性,由於接觸銅片的彈性作用,使鐵板離開鐵芯,恢復與第乙個觸點的接通。因此,可以用很小的電流去控制其他電路的開關。

整個繼電器由塑料或有機玻璃防塵罩保護著,有的還是全密封的,以防觸電氧化。

第二章:半導體器件

第一節二極體

半導體是一種具有特殊性質的物質,它不像導體一樣能夠完全導電,又不像絕緣體那樣不能導電,它介於兩者之間,所以稱為半導體。半導體最重要的兩種元素是矽和鍺。

二極體最明顯的性質就是它的單向導電特性。常見的幾種二極體如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。

像它的名字,二極體有兩個電極,並且分為正負極,一般把極性標示在二極體的外殼上。大多數用乙個不同顏色的環來表示負極,有的直接標上「-」號。大功率二極體多採用金屬封裝,並且有個螺帽以便固定在散熱器上。

利用二極體單向導電的特性,常用二極體作整流器,把交流電變為直流電,即只讓交流電的正半周(或負半周)通過,再用電容器濾波形成平滑的直流。事實上好多電器的電源部分都是這樣的。

二極體的型別也有好幾種,常用到的二極體有: 用於穩壓的穩壓二極體,用於數位電路的開關二極體,用於調諧的變容二極體,以及光電二極體等,最常看見的是發光二極體。

發光二極體在日常生活電器中無處不在,它能夠發光,有紅色、綠色和黃色等,有直徑3mm、5mm和2×5mm長方型的的。與普通二極體一樣,發光二極體也是由半導體材料製成的,也具有單向導電的性質,即只有接對極性才能發光。發光二極體符號比一般二極體多了兩個箭頭,示意能夠發光。

通常發光二極體用來作電路工作狀態的指示,它比小燈泡的耗電低得多,而且壽命也長得多。發光二極體的發光顏色一般和它本身的顏色相同,但是近年來出現了透明色的發光管,它也能發出紅黃綠等顏色的光,只有通電了才能知道。

注意發光二極體是一種電流型器件,雖然在它的兩端直接接上3v的電壓後能夠發光,但容易損壞,在實際使用中一定要串接限流電阻,工作電流根據型號不同一般為1ma到3oma。另外,發光二極體的導通電壓一般為1.7v以上。用眼睛來觀察發光二極體,可以發現內部的兩個電極一大一小。

一般來說,電極較小、個頭較矮的乙個是發光二極體的正極,電極較大的乙個是它的負極。若是新買來的發光管,管腳較長的乙個是正極。

這是常用的整流二極體1n4001:

這是數位電路中常用的1n4148:

這是發光二極體:

第二節三極體

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