电子元器件基础知识电子教案.ppt
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1、电子元器件基础知识4.对电子元器件的要求 电子元器件是在电路中具有独立电气功能的基本单元,元器件在各类电子产品中占有重要的地位,特别是一些常用(通用)电子元器件,如电阻、电容、电感、晶体管、集成电路、开关及插接件等,是构成电子设备的不可缺少的基本元件,这些元器件的好坏,直接关系到整个电子设备的质量。因此,对元器件的主要要求是:可靠性高,精确度高,体积小,性能稳定,符合使用环境条件等。5.电子元器件的发展方向 随着电子技术的发展,老的产品逐渐被更新换代,新产品、新技术不断涌现,总的发展趋向是:集成化、小型化、性能更好,结构更合理。6.电子元器件的分类一般将元器件分为有源器件和无源器件两大类:(1
2、)有源器件:工作时,其输出除了需输入信号外,还必须有专门的电源。它在电路中的作用,主要是能量转换,如晶体管、集成电路等。(2)无源元件:工作时,不需要专门的附加电源,如电阻、电容、电感及接插件。无源元件又可分为电抗元件及结构元件,而电抗器件又分为耗能元件和储能元件。电阻器是典型的耗能元件;电容器、电感器属于储能元件;电容可储存电能,电感可储存磁能,而开关、接插件属于结构元件。通常称有源器件为“器件”,称无源器件为“元件”。由于电子元器件的制造技术发展很快,品种规格也极为繁多,我们不可能都去介绍,本章只是介绍了一些常用的电子元器件的主要特点、性能、指标和命名方法,我们希望通过本书的学习,使大家对
3、五花八门的电子元器件有一个概括性的了解,有利于今后从事的工作。电抗元件包括电阻器(含电位器)、电容器和电感器(含变压器),它们在电子产品中应用非常广泛,特别是电阻器和电容器,往往能占一个产品元器件的80%以上。因此,称电抗器件为基础元件。3.1.1 标称值与偏差由于工厂商品化生产的需要,电抗元件产品的规格是按一种特定数列提供的,考虑到技术上和经济上的合理性,目前主要采用E数列作为电抗元件规格。3.1电抗元件E数列通项公式:an=()n-1 (n=1、2、3)当E取不同数值时,计算所得数值四舍五入取近似值,形成数值系列。(此系列E一经选定,取E个值时,即可得出E个数值,当n大于E时,可得出又一组
4、数值,分别是前一组数值的10倍)。n=123456a1a2a3a4a5a611.4672.153.164.646.81789101112a7a8a9a10a11a121014.621.5 31.646.468.1例如:E=6时当E取6、12、24、48所得数值构成数列,分别称为E6、E12、E24、E48系列。电抗元件的数值就是按此数列分布的。同时对应不同的数列,允许偏差值也不同,数值分布越疏,偏差越大。常用的E6、E12、E24系列对应的偏差分别为20%、10%、5%,(E48为2%、E96为1%)。其偏差规定也是很科学的,理论上讲,任一数值规格,都可在相邻两数值中找到,即同一数列中,标称值
5、的偏差是衔接或重叠的(有少数因取舍化整的缘故略有间隙)如:E12系列中的2.7与3.3,由于偏差为10%,则2.7(1+0.1)=2.97,而3.3(0.9)也为2.97,即2.7与3.3之间所有数值均被覆盖。因此,工厂生产的电抗元件都是按E系列生产的,具体生产时,系列的数值可乘以10n即可得出全系列数值。由上可知,市场上买不到50k的电阻,26F的电容,5.9mH的电感,而只能根据精度要求在相应系列中选接近的规格,除非电路性能特别要求,一般尽可能选择普通系列规格。精密电抗元件可选用E48(2%),E96(1%),E192(0.5%)等系列,但由于制造、筛选及测试成本增高,使用数量较少,这些元
6、件价格要比常用系列高出数倍至数十倍。表3.1列出了E6、E12、E24系列的数值及相应的允许偏差。允差E245%E1210%E620%E245%E1210%E620%阻值系列1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.01.01.21.51.82.22.71.01.52.23.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.13.33.94.75.66.88.23.34.76.8表表3.1 常用电抗元件标称系列常用电抗元件标称系列 二、单位与偏差标准符号 将表3.1中的数列乘以10n(n为正整数或负整数),就形成E全系列数值,即各种不同规格的电抗元件
7、规格,为称呼和使用方便,通常采用标准字符代表倍数,电抗元件常用字符如表3.2所示。偏差也由标准符号代表,表3.3表示常用偏差符号与精度级数对照。因数原文中文电阻电容电感1012T(tera)太T109G(giga)吉G106M(mega)兆M103k(kilo)千k103m(milli)毫mmFmH106(micro)微FH109n(nano)纳nFnH1012P(pico)皮pF表3.2电抗元件常用倍率符号表3.3常用电抗元件偏差符号表偏差百分数0.10.250.5151020+20-10+30-20+50-20+80-20+100-0字母代号BCDFJKMSEH曾用符号0备注精密元件一般元
8、件适用于一部分电容三、电抗元件的标志方法 我们所介绍的是电抗元件的电阻值、电容值、电感值及其偏差的标志,其它如功率、电压、电流的标志,将在后面章节分别介绍。1.直标法(又叫文字标注法)在元件表体面上直接标出数值与偏差,如图3.1所示。直标法中,可以用单位符号代替小数点,例如:0.33可标成33,3.3k可标为3k3。直标法一目了然,但只适用于较大体积元件,且国际上不能通用。制造年月95*06RX20-100-510-1型号线 绕电阻功率100W阻值510允许偏差5%RJW2.7k5%94.2阻值制造日期允许偏差商标型号功率图3.1电抗元件直标法示例2.数码标注法用三位数字表示元件的标称值,如图
9、3.2所示,从左至右,前二位数表示有效数,第三位是有效数字后的零的个数,即前二位数乘以10n(n=08),当n=9时,为特例,表101。例如,电容479表示4.7pF。零的个数有效数字474K1kV电容0.4710%335J100V电容3.35%100V图3.2数码法及示例采用数码标注法时,电阻单位为,电容单位为pF,电感单位为H,在数码后边往往用字母表示偏差。用不同颜色代表数字,可表示标称值和偏差,常用于电阻的标志。国外也有用色码标注电容与电感的。现在,能否识别色环电阻,已是考核电子行业人员的基本项目之一。表3.4及图3.3、图3.4、图3.5分别表示各种颜色所代表的意义及电阻、电容、电感的
10、色码标志法颜色有效数字乘数允许偏差银色10210金色10-15黑色0100棕色11011红色21022橙色3103黄色4105绿色51040.5蓝61060.25紫71070.1灰8108白色9109+50-20无色203.色码法(色环标注法)色码法(色环标注法)表表3.4 色色 标标 法法 用于电阻标注时,还常用背景颜色区别材料,用浅色(淡绿色、浅棕色)表示碳膜电阻,用红色(或浅兰色)表示金属膜或氧化膜电阻,深绿色表示线绕电阻。普通电阻大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、第二环表示有效数字,第三环表示倍率(乘数),与前三环距离较大的第四环表示允许偏差。如红、红、红、银四环表示的阻值为2
11、2102=2200,允许偏差为10%;绿、蓝、金、金四环表示阻值为5610-1=5.6,允许偏差5%。精密电阻采用五环标志,前三环表示有效数字,第四环表示倍数,与前四环距离较大的第五环表示允许偏差。如:棕、黑、绿、棕、棕,表示阻值为:105101=1050=1.05k。允许偏差为1%;又如棕、紫、黄、银、棕,表示17410-2=1.74,允许偏差1%;(E96)。另:用色码表示数字编号也是常见的方法,如彩色扁平带状电缆就是依次使用顺序排列的棕、红、橙、黑,编号为1、2、310。色码还可用来表示元器件的某项参数,原电子工业部标准规定,用色点标在半导体三极管的顶部,表示共发射直流放大倍数或hFE的
12、分档,其意义为:见下表。色点棕红橙黄绿蓝紫灰白黑0-1515-2525-4040-5555-8080-120120-180180-270270-400400以上色环和色点还常用来表示电子元器件的极性。如:电解电容器上标有白色箭头的一极是负极;玻璃封装二极管上标有黑色环的一端、塑料封装二极管上标有白色环的一端为负极(阴极)。四、编号与习惯标识在电子技术资料中,追求简捷和约定俗成的习惯使元器件标识简化。如:用表F,相应的pF、nF亦简化为p、n。为计算机操作方便而把用小写u代替已被认同。同样,电阻的数值一般也省掉“”符号,如果一个电阻没有度量单位,就被认为是欧姆。在电感器中,常用的mH、H亦可简化
13、为m、(u)。但在教科书中或有可能引起误会的场合,还是应该使用标准标识方法。如图3.3、3.4、3.5所示。棕灰棕金(第四环)(第三环)(第二环)(第一环)色环电阻器18101=180标称值180偏差5%黄橙黑红棕偏差乘数有效数前三环为精密色环电阻器标称值430102=43k偏差1%(a)(b)图3.3电阻器色环标志法图3.5电感器色标志法基本单位基本单位蓝灰红银标称值6800pF偏差10%色点标示的电容器棕黑黑红银标称值0.01F偏差10%工作电压63V标称值0.015F标称值4700pF偏差10%偏差20%立式色电容器卧式色环电容器图3.4电容器色码标志法位置方向棕绿橙银黄紫红基本单位基本
14、单位pF第二位第一位乘数偏差绿银蓝棕EL标称值560F偏差10%黑棕黑金EL标称值10H偏差5%红红棕金标称值220H偏差5%棕灰红银标称值1.8mH偏差10%(a)EL型电感器(b)SL型电感器图3.5电感器色标志法基本单位基本单位H一、基本概念电阻器是电子设备中使用最多的基本元件之一,统计表明,电阻器在一般电子产品中要占到全部元件的50%左右。那么,什么是电阻器呢?各种材料的物体对通过它的电流都呈现一定的阻碍作用,我们把这种阻碍电流的作用叫做电阻。(物体阻碍电流通过的属性,叫物体的电阻)。在远距离传输电能的强电工程中,电阻是十分有害的,它消耗了大量的电能,而在无线电工程中,在电子仪器当中,
15、尽管电阻同样会消耗电能,但在许多情况下,它具有特殊作用。3.1 2 电阻器电阻器1.定义因此,人们专门生产了具具有有一一定定阻阻值值,一一定定几几何何形形状状,一一定定技技术术性性能能的的在在电电路路中中起起特特定定作作用用的的元元件件,叫叫做做电电阻阻器器(简简称称电电阻阻),应用于各种电子设备。2.作用:在电子设备中,电阻的作用为:负载、分流、限流、分压、降压、取样等。3.单位:电阻器的基本单位是欧姆()。在实际当中,常常使用由导出的单位。千欧(k),兆欧(M),吉欧(G),太欧(T),拍欧(P),艾欧(E)等。进率以k为界限,千以下(包含千)用小写,以上用大写。4.符号在画电路图时,电阻
16、用符号“”表示,长是宽的3倍(至少2倍)。当加上限定符号后,可表示不同特性的电阻,如课后附表1.3所示。1.按结构分:可分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器。*二、二、电阻器的分类电阻器的分类2.按外形分:圆柱形、管形、方形、片状、集成电阻。3.按用途分:普通型、精密型、功率型、高压型、高阻型、高频型、保险型。普通型(通用型):适用于一般技术要求的电阻,功率在0.05(1/20)2W,阻值在122M偏差为520%。09.3.26-12 精密型:功率小于2W,阻值在0.0120M,偏差在2%0.001%。功率型:功率在2200W,阻值0.151M,精度520%,多为线绕电阻,不宜在高频电路中使
17、用。高压型:适用于高压装置中,工作在1000V100KV,高的可达35GV,功率在0.5100W之间,阻值可达1000M。高阻型:阻值在10M以上,最高可达1014。高频型(无感型):电阻自身电感量极小,又叫无感电阻,阻值小于1k,功率可达100W,可用于频率在10MHz以上电路。集成电阻:这是一种电阻网络,具有体积小,规整化,精密度高等特点,适用于电子仪器仪表及计算机产品中。保险型:采用不燃性金属膜制造,具有电阻与保险丝的双重作用,阻值范围为0.3310 K。当实际功率为额定功率30倍时,7s断,当实际功率是额定功率12倍时,30120s断。4.按材料分合金型:用块状电阻合金拉制成合金线或碾
18、成合金箔片,制成电阻。如线绕电阻,精密合金箔电阻等。薄膜型:在玻璃或陶瓷基体上沉积一层电阻薄膜,膜的厚度一般在几微米以下,薄膜材料有碳膜、金属膜、化学沉积膜、金属氧化膜等。合成型:电阻体由导电颗粒(石墨、碳黑)和有机(无机)粘接剂混合而成,可以制成薄膜或实芯两种类型。表3.5列出了电阻器的型号和命名。第一部分:主称第二部分:电阻体材料第三部分:类型第四部分:序号字母含义字母含义符号产品类型用数字表示R电阻器T碳膜0常用一位阿拉伯数字或无数字表示1普通型H合成膜2普通型S有机实芯3超高频4高阻N无机实芯5高阻J金属膜67精密型Y金属氧化膜8高压型C化学沉积膜9特殊型G高功率I玻璃釉膜W微调T可调
19、X线绕D多圈表表3.5 电阻器型号与命名电阻器型号与命名三、电阻器主要技术指标电阻器的主要技术指标有额定功率,标称阻值,允许偏差,温度系数,非线性度,噪声系数等项,由于电阻器表面积有限,一般只标明阻值,精度,材料和额定功率,对于小于0.5W的小电阻,通常只标明阻值和精度,材料及功率由外形颜色和尺寸判断。1.负荷功率(额定功率)电电阻阻器器在在电电路路中中长长时时间间连连续续工工作作不不损损坏坏或或不不显显著著改改变变其其性性能能时时所所允允许许消消耗耗的的最最大大功功率率称为电阻器的额定功率。电阻器是耗能元件,在电路中将电能转为热能释放,电阻器在工作时,如果耗能太多,将会被烧毁,电电阻阻器器的
20、的额额定定功功率率不不是是电电阻阻器器在在实实际际工工作作时时所所必必须须消消耗耗的的功功率率,而而是是电电阻阻器器在在工工作作时时,允允许许消消耗耗功功率率的的限限制制。为防止电阻器在电路中被烧毁,选择电阻器时,应使额定功率高于实际消耗功率的1.52倍。市场上销售的电阻器,除体积较大的标出功率,而对于小于0.5W的电阻器,一般不标,使用者凭经验按体积大小估计,同类电阻,体积越大,功率越大,表3.6列出了常用电阻器的功率与外形尺寸。名称型号额定功率外形尺寸最大直径最大长度超小型碳膜电阻RT130.1251.84.1小型碳膜电阻RTX0.1252.56.4碳膜电阻RT0.255.518.5碳膜电
21、阻RT0.55.528.0碳膜电阻RT17.230.5碳膜电阻RT29.548.5金属膜电阻RJ0.1252.27.0金属膜电阻RJ0.252.88.0金属膜电阻RJ0.54.210.8金属膜电阻RJ16.613.0金属膜电阻RJ28.618.5注:有些RT型电阻的型号后标有0.25,0.5等数值,如RT0.25,RT0.5等,该数值表额定功率表表3.6 常用电阻器功率与外形尺寸常用电阻器功率与外形尺寸在线路图中,常用下列符号表示电阻器及其功率。12510201/8W1/4W1/2W1W2W5W10W20W功率1W或大于1W的电阻器,一律以阿拉伯数字标出(课本上还是老标法)。2.标称阻值与偏差
22、(前已讲)图3.7电阻器功率的标示3.温度系数所有材料的电阻率,都随温度而变化,在衡量电阻温度稳定性时,使用温度系数:r=1/0C式中r为电阻温度系数,单位为1/0C,R1、R2分别是温度为t1、t2时电阻的电阻值,单位为。电阻的温度系数,可为正,也可为负,绝对值越大,性能越不稳定,一般金属膜、合成膜具有较小的正温度系数,碳膜电阻具有负温度系数。电压4.非线性流过电阻的电流与加在两端的电压不成正比变化时,称为非线性。即电阻的阻值会随电压而变。电阻的非线性用电压系数表示,即在规定电压范围内,电压每改变1V,电阻值的平均相对变化量。K=100%式中U2为额定电压,U1为测试电压;R1,R2分别是在
23、U1,U2条件下所测电阻。一般金属电阻线性很好,非金属型电阻线性度差。非线性线性电流图3.8电阻的非线性5.噪声噪声是产生于电阻中的一种不规则电压起伏,它包括热热噪噪声声和和电电流噪声流噪声两种。噪声理想电流电压图3.9电阻的噪声任何电阻都有热热噪噪声声,它它是是由由电电子子在在导导体体中中无无规规则则运运动动而而造造成成的的,与与导导体体的的材材料料、形形状状无无关关,主要由温度引起,降低电阻工作温度,可以减少热噪声。电电流流噪噪声声是是由由导导电电微微粒粒与与非非导导电电微微粒粒之之间间的的碰碰撞撞引引起起的,与电阻材料的微观结构有关。的,与电阻材料的微观结构有关。合金型无电流噪声,薄膜型
24、较小,合成型最大。6.极限电压电阻两端电压增加到一定数值时,会发生电击穿现象,使电阻损坏,这个电压叫做电阻的极限电压,根据电阻的额定功率,可计算出电阻的额定电压:U=(P=I2RI2R2=PR即U2=PR)在额定电压上如再增加,有可能被击穿,它无法通过简单公式计算,它取决于电阻的外形尺寸及工艺结构。一般常用电阻器功率与极限电压如下:0.25250V0.5W500V12W750V在高压下,最好选用高压型电阻。8.高频特性电阻器在交流高频下使用时,电阻器自身的分布电感和电容不容忽略,应尽量选择分布电感,电容小的电阻器,或使用无引脚电阻,一般膜式电阻分布电感,电容较小,线绕式较大。四、电阻器的标准及
25、命名方法四、电阻器的标准及命名方法电阻器的表面积有限,一般大型电阻器标出材料、阻值、功率、偏差,标的顺序是:主称,(用字母,R;电阻,W:电位器,M:敏感电阻)区别代号,用大写字母表示序号,用数字表示,区别外形尺寸分类,多用数字,个别用字母,(见表3.5)材料,用字母表示(见表3.5)小电阻只标阻值与偏差,材料由表体颜色表示,功率由尺寸大小估计。表体颜色为浅色(淡绿色、浅棕色)表碳膜电阻,用红色表金属膜、金属氧化膜电阻,深绿色表线绕电阻,色环标时,浅兰色表示金属膜电阻。五、敏感电阻器五、敏感电阻器敏感电阻是指那些电阻特性对外界温度、电压、机械力、亮度、湿度、磁通密度、气体浓度等物理量反映敏感的
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