电子元件介绍39590.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电子元件介绍39590（一）教材分析本章介绍电阻的概念，讲述变阻器及其应用。电阻是导体的重要电学性质，理解这一概念的初步含义及其决定因素，与理解电流和电压的概念一样，是后续学习的必要基础。变阻器是电阻知识的实际应用，在电学实验和无线电技术中应用很广泛。在这里学习变阻器，既有助于学生更好理解电阻的概念，又为后续的学习特别是做电学实验作了必要的准备。半导体和超导体已成为现代科学技术的基本知识，由于学生的知识不足，作为选学内容只作初步介绍。本章第一节“导体对电流的阻碍作用电阻”。教材从为什么常用导线是铜或铝制成的这个实际问题引入课题，进而通过实验讲

2、述了什么是电阻和决定电阻大小的因素，在讲什么是电阻时，说明了电阻是导体本身的一种性质。教材还在介绍电阻的单位后列举了一些电阻器及其阻值，帮助学生形成阻值大小的具体观念。教材没有用电压和电流的比值来定义电阻，也没有说明1的物理意义。这都有利于降低难度。在讲述决定电阻大小的因素时，重点放在材料、长度和横截面积这三个因素方面，因为在一般情况下这是主要的，但也只是限于定性说明。温度对电阻的影响在许多情况下也是不可忽视的因素，所以教材中也用实验来予以讲述。第二节“变阻器”。重点讲述的是滑动变阻器。理解的记忆才记得牢，所以在课本图77中较详细地说明了它的构造原理及由此而引出的使用方法。教材介绍的滑动变阻器

3、是两个接线柱的，这是因为经验表明，四个接头的滑动变阻器对初中学生是难以掌握的，改讲两个接头的，有利于大大降低难度。四个接头的不作要求，只在“想想议议”中出现，用来培养学生灵活运用知识的能力，也使学生知道还有这种变阻器。此外作为选学内容，教材还安排了能够表示出电阻值的变阻器电阻箱。第三节“半导体”为选学内容。简单介绍了半导体的一些电学特性压敏特性、热敏特性和光敏特性及其应用。这节教材，主要是使学生对现代科学技术中广泛使用的半导体获得初步知识，开拓他们的眼界，启发对现代科学技术的兴趣。第四节“超导”为选学内容。介绍了超导体的一些电学特性及其应用。这节教材，主要是使学生对超导体在现代科学技术中的应用

4、有一些初步的了解。（二）教学要求1知道电阻及其单位，知道决定电阻大小的因素。2知道滑动变阻器的构造，会把滑动变阻器连入电路改变电流。3知道电阻箱的构造、使用和读数。4了解半导体以及半导体在现代科学技术中的应用。5了解超导体以及超导体在现代科学技术中的应用。（三）教学建议本章教材共4节，建议每节安排1课时。一、导体对电流的阻碍作用电阻在以常用的导线一般都用钢或铝制成来自然地引出课题后，新授的知识可分下述三部分。1电阻的初步概念这部分内容有三点：电阻的初步知识、电阻的大小和单位、常见的电阻器。电阻是个重要概念，可通过如下实验使学生获得有关电阻的初步知识。长短、粗细相同的锰钢合金丝和镍铬合金丝，加上

5、相同的电压后有不同的电流。归纳实验结果：用电阻来表示导体对电流的阻碍作用，电阻是导体本身的性质。2材料、长度和横截面积对电阻的影响这是本节课的主要内容。在知道电阻是导体本身的性质后，再进一步提出问题：这一性质与导体的哪些因素有关呢？然后可以按课文的顺序每做一个实验，分析一种因素的影响；也可以一次完成两个实验，一同比较分析。实验结果可以设计一张表格记录，便于比较、说明。3温度对电阻的影响在演示实验后说明：金属的电阻，一般都随温度的升高而增大；某些合金（如锰铜）的电阻，随温度的变化较小；少数物质（如碳），电阻随温度的升高而减小。建议指导学生阅读电阻率表。关于电阻率这个概念，只要学生知道就可以了。表

6、里内容可作这样的介绍：铜、铝的电阻率小，是常用的导电材料；钨有很高的熔点（3370），电阻率也是铜的三倍多，常用作灯泡的灯丝，铁的电阻率虽大，但熔点不高（550），故不能用作灯丝；锰铜、康铜等电阻率大，电阻随温度的变化很小，可用作标准电阻；镍铬合金、铝铬合金等有长期承受高温的能力，可用做电热器的发热元件。“想想议议”中的问题，结论当然是选用铝线（实际上往往用钢芯铝线），但要在学生争论后得出。事实上，在三相四线制的供电线路中，中性线常使用钢线，因为中性线中的电流很小。这一点除少数学生见到过外，一般是不知道的。二、变阻器1引入新课的方式可如课文所述，从有改变电灯亮度的实际需要出发，引出新课的讲述。

7、2关于滑动变阻器的讲述，根据从感性到理性、从简单到复杂的原则，可以分为如下几个层次：（1）演示课本中图76所示的改变小灯泡亮度的实验。（2）分发滑动变阻器让学生对照课本图77观察、思考。如果条件许可，还可把课本图78所示的演示改为学生实验。（3）指出每个变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值。（4）介绍变阻器在生产、生活中的一些应用。（5）关于电阻箱的讲述，可从滑动变阻器能够逐渐地改变连入电路的电阻，但不能表示出连入的电阻值引入。这种从已有知识提出进一步研究的问题，可以培养学生科学地提出问题的能力。讲述电阻箱的使用方法（特别是读数）和它与滑动变阻器的区别；介绍它的构造原理。（6）讨论

8、“想想议议”中的问题，其结论见图71（改变电流方向后又有四种方法，但效果是一样的）。强调指出：只有在滑动变阻器的金属棒上和绝缘线圈上各选一个接线柱串联在电路中时，变阻器才能起到改变电阻的作用；接线柱C、D之间的电阻为零，A、B之间的电阻最大，移动滑片不会改变这种状况。要注意，这里重要的不是结论，而是通过讨论使学生思想活跃，主动去获取应用知识的能力。三、半导体这是一节选学教材，讲述半导体和半导体的压敏特性、热敏特性和光敏特性及其应用，教学时按照学生的情况可以有所增减。条件较好时，可以演示半导体的一些电学特性，补充一些应用这些特性的实例。但不宜补充过多，对有兴趣的学生可向他们介绍课外阅读材料。要注

9、意把握好本节的深广度。可以告诉学生，人们早就知道半导体了，但半导体引起人们广泛的兴趣，却是在半导体的电学特性被发现、制造半导体器件的工艺问题得到解决，因而半导体获得了许多特殊而又重要的应用的最近几十年间。使学生自然而然地受到一次科学技术的发展与社会需要的辩证关系的教育。四、超导这一节也是选学教材，只要让学生了解超导体以及超导体在科学技术中的应用就可以了。由于超导体的研究和应用涉及的问题过深，初中学生不可能搞懂。所以，对即使有兴趣而且学习较好的学生，也只能鼓励他们要进一步学习。（四）实验1半导体的热敏特性量程5mA的演示用的电流表、几百欧姆的热敏电阻和15V的干电池连接成电路。用不同温度的物体去

10、接触热敏电阻，电流表的指针会有不同程度的偏转。2半导体的光敏特性用2CU或2DU型光电二极管跟微安级的电流表和6V8V的电源连接成电路，用太阳光或小电珠作光源，可看到电流表指针的变化。也可改用光敏电阻或3AX型的三极管。图72所示是用三极管演示的电路，其中欧姆表选100或1k档。（五）练习和习题答案与提示第一节练习1导线2的电阻大。2欧姆，欧。324k；24102M。4材料；长度；横截面积；温度。第二节练习1长度。2小；大；亮。3427。习题1发电厂距学校较远，输电线的电阻较大；发电厂距工厂较近，输电线的电阻较小。2两根导线并在一起，相当于增大了导线的横截面积，因此电阻减小。3选择铁丝作导线，

11、锰铜丝作电阻丝。因为导线的电阻要小，而电阻丝的电阻要大。比较起来，相同粗细的铁丝和锰铜丝，长度一样时前者的电阻要小些。4要使灯泡暗些，导线夹应向B端移动；要使灯泡亮些，导线夹应向A端移动。5连接如图73所示。6油面下降时，浮标随同下降，杠杆右端指针与滑动变阻器R接触的金属片上移，接入电路的电阻增加，电路中的电流减小，电表读数减小。反之，电表读数增加。电表读数的大小，反映了油面的高低。若把这个电表所标出的电流值，改成所反映的油面高度值，从这个电表就可以直接读出油面的高度了。（六）参考资料1电子论对全属导体电阻的解释金属是由自由电子和正离子组成的。正离子构成金属结晶点阵，自由电子不断地作无规则的热

12、运动。大量自由电子的热运动在任一方向上的速度平均值为零，不形成电流。在外加电场作用下（在导体两端加电压），这些自由电子获得了一个逆着场强方向的定向移动速度，形成了电流。电阻就是作定向移动的自由电子跟晶格碰撞所产生的对电流的阻碍作用。不同材料的金属，有不同的结晶点阵结构，因而有不同的电阻。2几种常用电器的电阻名称电阻/普通干电池铅蓄电池15W40W日光灯丝冷态直流电阻15W20W日光灯镇流器冷态直流电阻220V40W白炽灯泡（冷态）（热态）07005013552832100012103电阻器的标志方法电阻器的阻值和允许偏差的标志方法有三种。直标法在电阻器表面上直接标出产品的标称电阻值和允许偏差的

13、百分数。如“51k5”表示标称阻值是51k，实际阻值不偏离此值的5。这种方法一目了然。文字符号法表示阻值单位的符号有：R（表示100）、K（表示103）、M（表示106）、G（表示109）、T（表示1012）。表示允许偏差的符号有：B（表示01%）、C（表示025）、D（表示05）、F（表示1）、G（表示2）、J（表示5）K（表示10）、M（表示20）、N（表示30）。在表示阻值单位文字符号前面的数字表示该电阻器电阻的整数值，在此文字后面的数字表示小数点后面的阻值，末尾是允许偏差。如“5K1J”表示标称阻值51k、误差5，“10RK”表示标称阻值10、误差10。这种方法由于取消了小数点，从而避

14、免了因小数点不清而发生的误识。色标法用四条或五条色带来表示电阻器的阻值和允许偏差，今已少见。导体质料的标志符号有：T（表示碳膜电阻）、J（表示金属膜电阻）、Y（表示金属氧化膜电阻）、X（表示线绕电阻）。电阻器的工作电压、功率一般是直接标出的。4超导现象1911年，荷兰物理学家昂尼斯（1851926）发现，水银的电阻率并不像预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到415K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转

15、变温度（或临界温度）Tc。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都能在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0012K，锌为075K，铝为1196K，铅为7193K。经典理论对超导现象产生的原因无法解释，为了从微观上对这一现象进行解释，花费了固体物理学家近半个世纪的心血，直到1957年才由巴丁、库珀和施里弗建立了完整的超导微观理论（BCS理论）。为此，他们荣获1972年诺贝尔物理学奖。我们知道，在大的电磁铁或电机中，通过线圈的电流很强，为了避免产生过多的热量，线圈就必须用较粗的导线绕或采取冷却措施。如果用超导体做线圈，就可以避免这种缺点。现在用超导体制造电机方面的研究工作已取得较大

16、的进展。超导电缆的研究和应用，也有很大进展。超导电缆埋在地下，损耗小，有利于节约能量，保护环境和节约土地。超导现象在高能物理领域也有重要应用。用超导线圈制成的电磁铁能产生强大的磁场，对于核聚变时约束等离子体和粒子加速器实验装置都有很大用处。目前阻碍超导现象大规模应用的主要问题是它要求低温。如果能得到在室温下工作的超导材料。可能会使整个工业的发展发生巨大的变化。对新的超导材料的研究工作，我国走在世界的前列。概论电能、电功率、电流及电压等，皆是最重要的电之数量，除此之外，电阻也不可忽视。一个电路或一套装备，其本身的特性，诸如尺寸、形状与材质等，会影响其电流量。某些会阻碍电流的效应，可称之为 电阻

17、（ resistance ）。 在物质中，电荷流动可能会遭遇到类似机械的摩擦力般的阻力。这种阻力是 起因于电子与晶格原子或杂质原子之间的碰撞，这种情况会使电能转换成热能。 任何电路或装置，常因发热而消耗电功率。电阻发热而消耗电功率，并非一无是 处，需视其是否有用而定。有些电路就是利用电阻的特性来作功的，例如我们可 利用电热器取得热能；但是晶体管发热则非吾人所需，就属于能量的浪费了。 电阻可用来限制电流量，也可用来调整电压，还有其它的一些功能，专门制 造用来作这些工作的器具称为电阻器（ resistor ）。 电阻的定义 一电路欲阻止电流通过，同时使电能转换为热能之性质，谓之电阻。电阻以 表示，

18、单位为欧姆或简称欧，以希腊字母 （ omega ）表示。导体内部有大量 的自由电子，当电压施于导体的两端时，会导致电流的产生，但此一电流不可能 无限制的增加，此乃因为当电荷流经某一材料时，必承受其电阻，此种阻力被消 耗转变成为热能了。 电阻的种类 (1) 各种物质之电阻 各种物质均有大小不等的电阻值，因其电阻之不同，可分别归属于导体、绝缘 体、不良导体及半导体四种材料。 (2) 绝缘电阻 绝缘体有阻止电流通过的特性，但若加上高电压时，会有少许的漏电流流过绝 缘体的内部或表面。绝缘电阻是阻止漏电流通过的能力，阻值愈大愈好，通常 以百万欧（ M ）计。绝缘电阻会因材质劣化、表面附着之有机物、尘埃及

19、水 滴等而减小。 (3) 电解液电阻 将蒸馏水加入容器内，直流电源接上时，几乎没有电流流通。但若在蒸馏水中 加入少许食盐的话，就有电流了。食盐浓度愈高则电流量愈大，溶液中之食盐 （ NaCl ）因电离而分解成钠离子（ Na+ ）及氯离子（ Cl- ）。类此状态之溶涤称 为电解液，如食盐能分解成离子者称为电解质。量度电解液之电阻时，必须使 用交流电源以防止极化作用之影响。 (4) 接地电阻 将铜板埋入大地内（接地），加上电压后，电流如箭头方向流动。如此意谓地 球是一个大导体，铜板与大地间之电阻称为接地电阻，其阻质与土质、水分与 含电解质的程度有关。 (5) 接触电阻 电路之开关使电流通断，开关的

20、刀片（ A ）与夹片（ B ）若无完全密接时即有接 触电阻存在。接触电阻大时，电流不易流通，接触部分容易发热而引起故障。 图示电阻的种类 奥姆定律 奥姆（ Georg Simon Ohm l787 1854 德国物理学家）于 1826 年作的实验，确定 了电阻、电压及电流的关系，此即奥姆定律： 依稳定电流而言，电路中电流的大小与加于该电路之电动势成正比，而与该 电路的总电阻成反比。 即 I = V / R 其中 V 代表电压降或端电压，单位为伏特。 R 代表被量度部份的电阻，单位为奥姆。 由奥姆定律可界定奥姆之定义如下： 一伏特电压产生一安培电流的电阻为一奥姆。 电阻标准值与标准色码 电阻之制

21、造者与使用者均认为不可能致出任意不同电阻直的电阻器，且一般 电路之设计无需极精确的电阻值，允许有限度的误差值可使价格降低且更换零件 较为迅速。因此，制造厂商只选择制造某些特定电阻值的固定电阻器以供使用。 下图为电子工业界认定标准化之额定电阻值，自 0.1 至 22M 有 201 种。 商用固定电阻器之标准额定值 大都分固定型及可变型电阻器之电阻值均直接印记于其外壳上，但如碳质固 态电阻器之类，由于体积甚小，印字困难，故需探用 色码系统 （ color code system ）以代替数宇。阅读色码节即能得知该电阻器之奥姆值及相关 特性。目前 所用的色码系统有新旧两类： （ 1 ）条纹系统（ b

22、and system ） 色码以色带的形状绘记于电阻器上，一般有三种方式： 1. 三带式 三条色带即代表其奥姆值，误差一律为 20% 。 2. 四带式 前三带代表奥姆值，第四带代表误差，此为最常用者。 3. 五带式 前四带同上，第五带表示损坏百分率。 下图所示色码电阻器及各条纹所代表的意义。 色码条纹的意义 色码的读法是从最靠近电阻器端线的色码条纹开始。（另一侧之条纹距离另 一端线较远），在上图中即从最左边一条开始的。各颜色代表的数字及各条纹代 表之意义如下图所示。表中不用两字代表在该条纹中不使用此种颜色。第三 条纹中之金色及银色代表将前两位数分别乘以 0.1 及 0.01 ，属于 10 以下

23、之电阻器 。 条文颜色与数目的关系表 （ 2 ）体端点系统（ body-end-dot system ） 这是条纹系统尚未实施以前的旧系统，现已不再使用，但在旧机器中仍可遇 到，故应熟知。此系统依体端点之顺序读出其所著之颜色。如果另一端 未另着颜色，则表示误差为 20 ；若两端都另着色，则其中着金色者，误差为 5 ，着银色者，误差为 10 。各颜色所代表之意义皆与条纹系统相同。 色码体- 端- 点之意义 排阻与 DIP Switch 所谓的排阻，就是将许多电阻的一端接在一起，连接 VCC 。电阻的另一端可 以连接电子组件，如 DIP Switch 。 DIP Switch 为指拨开关，有 0

24、与 1 两种状态。 下图中，黑点位置下的接脚（即最左脚）接正电源，此为接排阻最需要注意的地 方。 排阻简图 DIP Switch 连接排阻时，假设 Switch 全调至上方 (0) ，即 Open 状态。另外在 Switch 及 排阻之间外接单心线至外部电路以供外部电路使用。而因为 Switch 内 部为开路状态，电流无法流向接地，所以 VCC 直接向外部电路流去。此时输出为 1 。而当 Switch 调至下方 (1) ，即 Close 状态。此时 VCC 到外部电路的阻值比接地 到外部电路还大，所以电流从接地传到外部电路，即输出为 0 。 电容的作用2006-12-13 13:46电容的用途

25、非常多，主要有如下几种：1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路4滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。5温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。6计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。8整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。9储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接

26、近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。电容就是两块导体（阴极和阳极）中间夹着一块绝缘体（介质）构成的电子元件。电容的种类首先要按照介质种类来分。这当中可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。什么是电容2006-10-24 13:13什么是电容？电容是最基本的电子元器件电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之一。电容的产量占全球电子元器件产品（其它的还有电阻、电感等）中的40%以上。基本上所有的电子设备都可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件，电容对于电子设备来说就象食品对于人一样不可缺少。小小一颗

27、电容却是一个国家工业技术能力的完全体现，尤其是高档电容所代表的是本国精密加工、化工、材料、基础研究的水平（美国、日本是世界上电容设计研究能力最高的两个国家）大家千万别小看它，其高档产品的设计制造要求甚至不亚于CPU。同样是这棵不起眼的电容，上到神五，下到U盘，可以说有电源的地方就有它。电容是无处不在的电容的用途非常多，主要有如下几种：1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路4滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。5温度补偿：针对其它元件对温度的适应

28、性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。6计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。8整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。9储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。电容的种类电容的种类首先要按照介质种类来分。这当中可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。陶瓷电容常用在超高频器件例如GPU上无机介质电容器：包括大家熟悉的陶

29、瓷电容以及云母电容，在CPU上我们会经常看到陶瓷电容。陶瓷电容的综合性能很好，可以应用GHz级别的超高频器件上，比如CPU/GPU。当然，它的价格也很贵。有机介质电容器：例如薄膜电容器，这类电容经常用在音箱上，其特性是比较精密、耐高温高压。双电层电容器：这种电容的电容量特别大，可以达到几百f（f=法，电容量单位，1f=1000000f）。因此这种电容可以做UPS的电池用，作用是储存电能。说句题外话，如果把地球算做一个孤立导体的话，那么它的容量只有700f，还不如主板上用的一个铝电容。电解电容器：由于主板、显卡等产品使用的基本都是电解电容，因此这是我们要讲的重点。大家熟悉的铝电容，钽电容其实都是

30、电解电容。如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话，那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量300亿只，且年平均增长率高达30%，占全球电解电容产量的1/3以上。大家别小看电解电容，它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。世界上最先进的电解电容的设计和生产国是美国和日本，顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高，别看我国电解电容产量这么高，可是各项核心技术都掌握在其它国家手里，我国也就能算来料加工的“世界工厂”而已，自主力量还很薄弱，并且生产的产品也都以低档的为主。深入电解电容的性能特点首先让我们了解一下电解电容的性能特点，这样我们才能清楚为什么主板、显卡以

31、及几乎所有的计算机设备里面都使用到了电解电容：电解电容器特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万f甚至几f（但不能和双电层电容相比）。电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。目前，新型的电解电容发展的非常快，某些产品的性能已达到无机电容器的水准，电解电容正在替换某些无机和有机介质电容器。电解电容的使用范围相当广泛，基本上，有电源的设备都会使用到电解电容。例如通讯产品，数码产品，汽

32、车上音响、发动机、ABS、GPS、电子喷油系统以及几乎所有的家用电器。由于技术的进步，如今在小型化要求较高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。从铝电容到钽电容透过阳极看电解电容1铝电解电容。不管是SMT贴片工艺的（上图左，就是大家说的“贴片电容”，识别方式是底坐有黑色橡胶），还是直插式的，或者有塑料表皮的（上图右就是直插式有塑料表皮的，这个被很多人认为是“电解电容”），只要它们的阳极材质是铝，那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质本身并无直接联系，电容的性能只取决于具体型号，这个我们后面会详细说明。紫色的是SANYOOSCONTCNQ系列高档电容，采用直插封装2钽电解电

33、容。阳极由钽构成，就是那种我们在显卡上一见到就会惊呼“这个显卡做工真不错！”的那种黄色或黑色小颗粒。目前很多钽电解电容都用贴片式安装，其外壳一般由树脂封装（采用同样封装的也可能是铝电解电容）。但是，钽电容的阴极也是电解质，所以很不幸的，它也是大家十分瞧不起的“电解电容”的一种。（有种晴天霹雳的感觉吧？）。需要提及的是，铝电解电容和钽电解电容不是由封装形式决定的。像上图的黄色与黑色小方块，通常我们认为其是钽电解电容，但实际其阳极也有可能是铝，也就是说它们也有可能是铝电容而不是钽电容。（第二个晴天霹雳！？）是否有橡胶底坐，是判断SMT贴片与直插封装的主要依据3。铌电解电容。这种电容如今已经用的比少

34、，所以就不多介绍了。以往传统的看法是钽电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽，它的介电能力（通常用表示）比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。（电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积，在容量一定的情况下，介电能力越高，体积就可以做得越小，反之，体积就需要做得越大）再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容性能比铝电容好。但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了，目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电

35、容由于电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。透过阴极看电解电容1电解液。电解液是最传统的电解质，电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极，都是这种电解液。使用电解液做阴极有不少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大，这样对提升电容量有帮助。其次是使用电解液制造的电解电容，最高能耐260度的高温，这样就可以通过波峰焊（波峰焊是SMT贴片安装的一道重要工序），同时耐压性也比较强。此外，使用电解液做阴极的电解电容，当介质被击穿的后，只要击穿电流不持续，那么电容能够自愈。但电解液也有其不足之处。首先是在高

36、温环境下容易挥发、渗漏，对寿命和稳定性影响很大，在高温高压下电解液还有可能瞬间汽化，体积增大引起爆炸（就是我们常说的爆浆）；其次是电解液所采用的离子导电法其导电率很低，只有0.01S（电导率，欧姆的倒数）/CM，这造成电容的ESR值（等效串联电阻）特别高。铝电解液电容爆浆传统铝电解液电容都有防爆槽，这是为了让压力容易被释放，不会发生更大的爆炸。但某些产品为了节约成本省去了防爆槽的工序。2.二氧化锰。二氧化锰是钽电容所使用的阴极材料。二氧化锰是固体，传导方式为电子导电，导电率是电解液离子导电的十倍（0.1S/CM），所以ESR比电解液低。所以，传统上大家觉得钽电容比铝电容好得多，同时固体电解质也

37、没有泄露的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好，能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温，在高温环境下释放出氧气，同时五氧化二钽介质层发生晶质变化，变脆产生裂缝，氧气沿着裂缝和钽粉混合发生爆炸。另外这种阴极材料的价格也比较贵。（和铝电解液电容相比，虽然都是爆炸，可原理却不一样，有多少人能注意到这点呢？）传统上认为钽电容比铝电容性能好主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰，那么它的性能其实也能提升不少。3接下来我们就要引出一种革命性的阴极TCNQ。TCNQ是一种有机半导体，是一种络合盐。TC

38、NQ在电容方面的应用，是在90年代中后期才出现的，它的出现代表着电解电容技术革命的开始。TCNQ是一种有机半导体，因此使用TCNQ的电容也叫做有机半导体电容，例如早期的三洋OSCON产品。TCNQ的出现，使电解电容的性能可以直接挑战传统陶瓷电容霸占的很多领域，使电解电容的工作频率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出现，使过去按照阳极划分电解电容性能的方法也过时了。因为即使是阳极为铝的铝电解电容，如果使用了TCNQ作为阴极材质的话，其性能照样比传统钽电容（钽+二氧化锰）好得多。TCNQ的导电方式也是电子导电，其导电率为1S/CM，是电解液的100倍，二氧化锰的10倍。紫色为TCN

39、Q电容（SANYO）使用TCNQ作为阴极的有机半导体电容，其性能非常稳定，也比较廉价。不过它的热阻性能不好，其熔解温度只有230-240摄氏度，所以有机半导体电容一般很少用SMT贴片工艺制造，因为无法通过波峰焊工艺，所以我们看到的有机半导体电容基本都是插件式安装的。TCNQ还有一个不足之处就是对环境的污染。由于TCNQ是一种氰化物，在高温时容易挥发出剧毒的氰气，因此在生产和使用中会有限制。4如果说TCNQ是电解电容革命的开始的话，那么真正的革命的主角当属PPY（聚吡咯）以及PEDT这类固体聚合物导体。著名的SANYOOSCONSVP系列铝固体聚合物导体电容70年代末人们发现，使用搀杂法可以获得

40、优良的导电聚合物材料，从而引发了一场聚合物导体的技术革命。1985年，小日本首次开发了聚吡咯膜，如果使用复合法的话，可以使其导电率达到铜和银的水平，但它又不是金属而相当于工程塑料，附着性比金属好，同时价格也比铜和银低很多，此外，在受力情况下，其导电率还会产生变化（其特性很像人的神经系统）。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。2000年，美国人因为发明了大规模制造PPY聚吡咯膜的方法，而获得了当年的诺贝尔化学奖，其重要性可见一斑。聚吡咯的用途非常广泛，从隐形战斗机到人工手，以及显示器和电池、电容等等。聚吡咯的研发实力，可以反映出一个国家的化学水平，而我国的西安交通大学和成都电子科技大学在这方面

41、比较突出。三洋CVEX固体聚合物导体+电解液混合电容注意防爆槽使用PPY聚吡咯和PEDT做为阴极材料的电容，叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达到100S/CM，这是TCNQ盐的100倍，是电解液的10000倍，同时也没有污染。固体聚合物导体电容的温度特性也比较好，可以忍耐300度以上的高温，因此可以使用SMT贴片工艺安装，也适合大规模生产。固体聚合物导体电容的安全性较好，当遇到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸，因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽（三洋有一种CVEX电容，阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型，因此也有防爆槽）。固体聚合物导体电容的缺陷在于其价格相对偏高，同时耐电

42、压性能不强。GF6800U使用的CHEMICONPS/16V电容无防爆槽使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容，例如钽电解电容也可以使用固体聚合物导体做为阴极，而铝电解电容既可以使用电解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。现在新型的钽电容也采用了PPY和PEDT这类固体聚合物导体做阴极，因此性能进步很多，也没有以往二氧化锰阴极易爆炸的危险。如今最好的钽聚合物电容的ESR可以达到5毫欧姆。这类性能高、体积小的钽聚合物电容一般使用手机、数码相机等一些对体积要求较高的设备上。电解电容阴极性能初步对比电解电容阴极材质性能特性对比阴极材质电解液二氧化锰TCNQ固体聚合物导体（PP

43、Y/PEDT）固体聚合物导体+电解液（CVEX混合型）导电率0.01S/CM0.1S/CM1S/CM100S/CM100S+0.01S/CM导电方式离子导电电子导电电子导电电子导电电子+离子导电热阻性能260度500度230度（不适合SMT贴片）300度260度优点价格最便宜，耐压性优良，有自愈特性性能稳定价格相对便宜，导电率高，综合性能较好无污染，不会爆炸，良好的温度特性，LOWESR值具备固体聚合物导体电容和电解液电容的一切优点与缺点缺点受温度影响巨大，ESR高，安全性不高容易污染，安全性不高，价格也比较贵不耐高温，有污染，耐电压值低价格昂贵没有自愈特性，耐电压值低在以上表格当中，红线代表

44、铝聚合物导体电容，绿色虚线表示普通铝电解液电容，蓝色虚线表示钽二氧化锰电容，黄色虚线表示超大容量（1000F）、超大体积（后面的“”符号代表了各自的体积）的铝电解液电容。表格的X轴线表示频率，Y轴线表示阻抗，Y轴的阻抗数值越低，ESR值就越低，性能就越好。这个表格体现的是在频率逐步提升的情况下，不同种类电容的性能变化。可以看出，当频率达到10KHz以上的时候铝聚合物导体电容的ESR值继续保持在较低的水平，当达到100KHz的时候，其ESR值低于其它所有类型的电容，包括钽电容和容量为1000F的铝电解液电容（注意：两者的体积比例为300：5000），而该电容的容量仅为47F。到了1MHZ，铝聚合

45、物导体电容优势更明显。以上这4个表格代表的是陶瓷电容（左边两个表格）和TCNQ有机半导体电容（右边两个表格），在施加电压为0V（上表）和20V（下表）的两种情况下，其ESR值的波动。可以看出，陶瓷电容在20V电压，频率接近100KHz的时候ESR出现了剧烈的波动。而TCNQ电容的ESR值则保持平滑的曲线。新电解材料的使用使电解电容在某些方面比电容的王者陶瓷电容更有优势。当极性接反并施加2倍额定电压和20A电流时不同阴极钽电容的反映：如上图，使用二氧化锰为阴极的钽二氧化锰电容全部爆炸，而使用PPY为阴极的钽固体聚合物电容虽然全部报废，但表面无损。这反映了二氧化锰阴极电容和聚合物电容在安全性上的差异。什么是电容及其分类 发布时间： 2006-4-3 9:45:12 被阅览数： 4191 次 来源： 中发网 文字 大 中 小 自动滚屏（右键暂停） 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