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1、现代电子技术工程设计与实践2.1 常用电子元器件常用电子元器件 n2.1.1 电阻器n2.1.2 电容器n2.1.3 电感和变压器 n2.1.4 半导体二极管n2.1.5 晶体三极管 n2.1.6 光电传感器件现代电子技术工程设计与实践7.1.1 常见单片机的种类n2.1.7 温度传感器n2.1.8 霍尔传感器n2.1.9 电声器件n2.1.10 LED数码管和LCD液晶显示器n2.1.11 超声波传感器n2.1.12 热释电红外传感器 现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。在电路中起电阻作用的电子元件称为电阻器，简称电阻通常用“R” 。电阻的单位
2、是欧姆（ohm），符号是。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）n电阻在电路中通常起降压、限流、分压、分流、负载、阻抗匹配的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的常用电路符号如图2-1所示。图2-1电阻的电路符号现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n1. 电阻的分类及特点n电阻有许多种类，按阻值特性可分为：固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感 电阻)；按制造材料分为：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，薄膜电阻、水泥电阻等；按功能分为：负载电阻、采样电阻、分流电阻、保护电阻等。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n1. 电阻的分类及特点n(1）固定电阻n固定电阻是指阻值
3、固定不变的电阻器，通常简称电阻。主要用于阻值固定，不需要调节、变动的场合，在电路中应用最广泛。常见固定电阻有以下几种：n1）碳膜电阻：碳膜电阻是由碳沉积在瓷质基体上制成的，通过改变碳膜的厚度或长度得到不同的电阻值。其特点是价格低，高频特性好，但精度较差。碳膜电阻是目前应用最广泛的电阻，主要应用在各种电子产品中。n 现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n1）碳膜电阻：碳膜电阻是由碳沉积在瓷质基体上制成的，通过改变碳膜的厚度或长度得到不同的电阻值。n特点是价格低，高频特性好，但精度较差。碳膜电阻是目前应用最广泛的电阻，主要应用在各种电子产品中。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n
4、2）金属膜电阻：金属膜电阻是在陶瓷表面沉积一层金属氧化膜而制成的电阻。n特点:工作范围广、温度系数小、噪声低、性能稳定。n主要用于稳定性要求较高的电路。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器3）线绕电阻：线绕电阻是用康铜丝或锰铜丝缠绕在绝缘骨架上制成的。 特点:耐高温、精度高、噪声小、功率大、但高频特性差。 线绕电阻主要应用于低频的精密仪器仪表等电子产品中。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器4）水泥电阻：是一种陶瓷绝缘功率型线绕电阻。其特点是功率大、散热好、阻值稳定、绝缘性强。水泥电阻主要应用于彩色电视机、电磁炉等大功率电子产品中。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n
5、 5）保险电阻：保险电阻在正常情况下具有普通电阻的功能，一旦电路出现故障，超过其额定功率时，它会在规定时间内断开电路，从而达到保护其他元器件的作用。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（2）电位器n 电位器是在一个电阻器内部，增加一个滑动抽头形成。其两端固定，中间有一个滑动端，阻值可以调节。n 电位器用途广泛，样式各样。按材料分为碳膜、线绕等；按输出关系分线性、对数、直线；又分单联、双联； 多圈 、单圈；卧式、立式等等，要根据需要选用。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（3）敏感电阻n敏感电阻是指受物理条件如温度、压力、光照等影
6、响阻值发生变化的电阻器，它们是利用某种半导体材料对某些物理量的敏感性而制成，主要用于检测这些物理量的变化。常见敏感电阻有以下几种： 现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n 1)压敏电阻：压敏电阻是一种对电压十分敏感的电阻器件，其导电性能随施加在两端的电压呈非线性变化。当压敏电阻两端电压低于其标称值时，呈高阻状态，相当于开路；当电压高于其标称值时，阻值急剧下降，呈低阻状态，使过电压通过它泄放，从而达到保护其他元器件的作用。一旦过电压消失，就恢复高阻状态。压敏电阻应用于彩电、冰箱、洗衣机、传真机、漏电保护器等电子产品中。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n2）热敏电阻：热敏电阻是
7、一种对温度十分敏感的电阻器件，其阻值随温度变化而显著变化。阻值随温度升高而减小的称为负温度系数热敏电阻，用NTC表示；阻值随温度升高而增大的称为正温度系数热敏电阻，用PTC表示。在温度测量和温度补偿等电路中通常采用NTC热敏电阻，各种电路的过载保护等通常采用PTC热敏电阻。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n3）光敏电阻：光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n4）湿敏电阻：湿敏电阻是对湿度变化敏感的电阻器，它是将湿
8、度转换成电信号的换能器件。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n2. 电阻器的主要参数电阻器的主要参数 n电阻器的参数主要包括标称阻值、额定功率和允许误差。 n（1）标称阻值和允许误差 n电阻器的标称阻值和允许误差一般都标在电阻的体表。 n电阻器的标称阻值往往和它的实际值不完全相符，实际值和标称阻值的偏差除以标称阻值所得的百分数，为电阻的允许误差，它反映了电阻器的精度。不同的精度有一个相应的允许误差，电阻器的标称阻值按误差等级分类，国家规定有E24、E12、E6 系列，其误差分别为级(5%)、级(10%)、级(20%)，见表2-1。 现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器表2-1
9、 E24 、E12、E6 系列的具体规定系列代号允许误差标称值E245%1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1E1210%1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 9.1E620%1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8 E48/E192标称值系列属高精密电阻器，这个系列的允许误差分别为2%和0.5%。现代
10、电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（2）额定功率 n电阻器在正常大气压及额定温度下，长期连续工作并能满足规定的性能要求时，所允许耗散的最大功率，叫做电阻器的额定功率。一般常用的有1/16W、1/8W、1/4W、1W、2W、5W等多种规格。电路设计应用时，采取降额使用，一般设计值为额定功率值的30%50%。在电路图中，电阻器功率常用图2-2所示的符号来表示。 图2-2 电阻器功率大小标记表示方法现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（3）最大工作电压 指电阻器长期工作不发生过热或电击穿损坏等现象所允许加的电压。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n3. 电阻器的标识方法电
11、阻器的标识方法 n电阻器常用的标识方法有：色环标记法、直标法和数码标注法。 现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（1）色环标记法：用45条彩色环标注在电阻器上，表示电阻器的阻值和允许误差。用色标法表示标称电阻值时，电阻器的单位为“”现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n1）5色环：前3个环表示3位有效数字，各有10种颜色，表示09。第4条环表示倍率，有8种颜色，表示倍率为100107。电阻值为前面的有效值乘以当前的倍率。第5条环表示电阻器的允许偏差级别，分别用7种颜色表示允许偏差为0.110。n 2）4色环：前2条环表示2位有效数字，各有10种颜色，表示09。第3条环表示倍率
12、，有8种颜色，表示倍率为100107。电阻值为前面的有效值乘以当前的倍率。第4条环表示电阻器的允许偏差级别，分别用7种颜色表示允差为0.110。现代电子技术工程设计与实践棕棕 红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 紫紫 灰灰 白白 黑黑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 第一位数第一位数第二位数第二位数倍乘数倍乘数允许误差允许误差1 0 1021000 (1k )误差：金色误差：金色 5% 银色银色 10% 无色无色 20% 棕色棕色 1% 10%倍乘数倍乘数允许误差允许误差1 0 0 10210k 1%现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（2）直标法：将电阻值和准确度等级印在元件上，
13、直标法主要用于体积较大的元器件上，直接标记方式及其含义如表2-2所示。标记方式含 义1.3M5%阻值为1.3M，允许误差5%3.6KI阻值为3.6K，允许误差5%5K6阻值为5.6K，允许误差10%表2-2 直接标记方式及其含义现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器 n （3）数码标示法 ：用数字标示电阻的大小，数码标示法常见于集成电阻器和贴片电阻器等。三位数字标注：XXX（单位：）前两位数字代表有效数字，第三位代表要乘的倍数。 例如在贴片电阻表面标出503，代表其电阻的阻值是50103=50K。 两位加R标注：XRX（单位：）R代表小数点。例如9R1代表9.1。现代电子技术工程设计与实
14、践2.1.1 电阻器n4. 电阻器的选用及测量电阻器的选用及测量n（1）电阻的选用n正确选用电阻器的阻值和误差：所用电阻器的标称阻值与所需电阻器的差值越小越好。时间常数RC电路所需电阻器的误差尽量小，一般选误差5%以内的。去耦电路、反馈电路、滤波电路、负载电路对误差要求不太高，可选10%-20%的电阻器。n根据电路特点选用：在高频电路中分布参数越小越好，应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻；在低频电路中，绕线电阻、碳膜电阻都适用；功率放大电路、偏置电路、取样电路中，电路对电阻稳定性要求比较高，应选温度系数小的电阻器；在去耦电路、滤波电路中，对阻值变化没有严格要求，任何类电阻器都适用。n对
15、电位器的选用，除考虑上述因素外还要考虑电位器对输出量可实现的最精细的调节能力即电位器的分辨力。现代电子技术工程设计与实践2.1.1 电阻器n（2）电阻的测量n测量电阻器时一般采用万用表的欧姆档来进行。测量前，指针万用表要先调零。无论使用指针式还是数字型万用表测量电阻值，都必须注意以下三点：n1）选档要合适，即档值要略大于被测电阻的标称阻值。如果没有标称值，可以先用较高档试测，然后逐步逼近正确档位。 n2）测量时不可用两手同时抓住被测电阻两端引出线，因为那样会把人体电阻和被测电阻并联起来，使测量结果偏小。 n3）若测量电路中的某个电阻器，必须将电阻器的一端从电路中断开，以防电路中的其他元器件影响
16、测量结果。现代电子技术工程设计与实践2.1.2 电容器n电容器是在两个相互靠近的导体之间敷一层不导电的绝缘材料(介质)而构成的。电容的符号是C，是一种储能元件，储存电荷的能力用电容量来表示，基本单位是法拉，以符号F 表示，常用的单位有 现代电子技术工程设计与实践电容器n电容器用途较广，是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直等电路中。现代电子技术工程设计与实践电容器的分类电容器的分类n（1）电解电容器电解电容器是目前用得较多的大容量电容器，它体积小、耐压高(一般耐压越高体积也就越大)，其介质为正极金属片表面上形成的一层氧化膜，负极为液体、半液体或胶
17、状的电解液。因其有正负极之分，故只能工作在直流状态下，如果极性用反，将使漏电流剧增。在此情况下电容器将会急剧变热而损坏，甚至会引起爆炸，电解电容器又分为铝电解电容器和钽电解电容器。现代电子技术工程设计与实践电容器的分类和特点电容器的分类和特点 n（2）瓷质电容器n瓷质电容器是以陶瓷为介质制成的电容器，瓷质电容器为无极性电容器。分为高频瓷介电容、低频瓷介电容、独石电容器。现代电子技术工程设计与实践电容器的分类和特点电容器的分类和特点 n（5）可变电容器 n可变电容器种类很多，按介质可分为空气介质、薄膜介质电容器等。其中空气介质电容器使用寿命长，但体积大。一般单联用于收音机的调谐电路，双联用于超外
18、差式收音机。薄膜介质电容器在动片和定片之间以云母或塑料片做介质，体积小、重量轻。 现代电子技术工程设计与实践电容器的主要技术参数电容器的主要技术参数 n（1）标称容量和精度 n容量是电容器的基本参数，数值标在电容体上，不同类别的电容器有不同系列的标称值。常用的标称系列与电阻的标称系列相同。 n某些电容的体积过小，常常在标注容量时不标单位符号只标数值，这就需要根据电容器的材料、外形尺寸、耐压等因素加以判断，以读出真实容量值。 n电容器的容量精度等级较低，一般分为三级，即5%、10%、20%，或写成级、级、级。有的电解电容器的容量误差可能大于20%。 现代电子技术工程设计与实践电容器的主要技术参数
19、电容器的主要技术参数n（2）额定直流工作电压(耐压) n电容器的耐压是表示电容器接入电路后，能长期连续可靠地工作而不被击穿时所承受的最大直流电压。使用时绝对不允许超过这个耐压值，如有超过，电容器就要损坏或被击穿，如果电压超过耐压值很多，电容器则可能会爆裂。 n如果电容器用于交流电路中，其最大值不能超过额定直流工作电压。 现代电子技术工程设计与实践电容器的标识方法电容器的标识方法 n电容器的标识方法有直标法、数字法、文字符号法、色码标示法n（1）直标法：将电容的容量、耐压、误差等参数直接标注在电容上，常用于电解电容的标注。n（2）数字法：一般用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。前两位为有效数
20、字，后一位表示倍率，即乘以10次方数。例如：222电容值为221022200 pF；n（3）文字符号法：容量的整数部分写在容量的单位符号前，小数部分写在容量的符号后面。例如：4n7标示的电容值为4.7 nF 或4700 pF； 现代电子技术工程设计与实践电容器的选用和检测电容器的选用和检测 n（1）电容器的合理选用 n电容器种类繁多，性能指标各异，选用时应考虑电容器的额定电压、标称容量及精度等级等。n1）所选电容器的电压一般应使其额定值高于线路施加在电容器两端电压的12 倍。不论选用何种电容器，都不得使电容器耐压低于线路中的实际电压，否则电容器将会被击穿。现代电子技术工程设计与实践电容器的选用
21、和检测电容器的选用和检测 n3）在选购电容器时可能买不到所需的型号或所需容量的电容器，或在维修时已有电容器与所需的不相符合时，便要考虑代用电容器。代用的原则是：电容器的容量基本相同；电容器的耐压不低于原电容器的耐压值；对于旁路电容、耦合电容，可选用比原电容量大的电容器代用；在高频电路中的电容，代换时一定要考虑频率特性，应满足电路的频率要求。 现代电子技术工程设计与实践电容器的选用和检测电容器的选用和检测 n（2）电容器的检测判别 n用万用表只能判断电容器的质量好坏，不能测量其电容值是多少。若需精确的测量，要用电容测量仪进行测量。n在测量电容器之前，必须将电容器两只引脚进行短路（放电），以免内部
22、存在的电荷在测量时间仪表放电而损坏仪表。现代电子技术工程设计与实践电容器的选用和检测电容器的选用和检测对于容量大于1F 的电容器，可用指针万用表R10K档、R1K档测量电容器的两引线。正常情况下，表针先向R 为零的方向摆去，然后向R方向退回(充电)。如果退不到，而停在某一数值上，指针稳定后的阻值就是电容器的绝缘电阻(也称漏电电阻)。一般的电容器绝缘电阻在几十兆欧以上，电解电容器在几兆欧以上。若所测电容器绝缘电阻小于上述值，则表示电容器漏电。绝缘电阻越小，漏电越严重，若绝缘电阻为零，则表明电容器已击穿短路；若表针不动，则表明电容器内部开路。 现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n电
23、感是根据电磁感应原理制作的元件，又称为电感器。电感元件分为两大类：一类是利用自感作用的电感线圈；另一类是利用互感作用的变压器和互感器。它们也是电子电路中常用的元器件之一。电感线圈的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路，变压器主要用于变压、变流、耦合、阻抗匹配等电路。现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n电感线圈电感线圈n电感线圈在电路中常用字母表示，电感的单位是亨利，用字母H 表示。常用单位还有mH 、H 等，1 H=103mH=106H，电感的电路原理符号如图2-5所示。图2-5 电感线圈电路符号现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n
24、1. 电感器的种类电感器的种类 n电感器有固定电感、色码电感、微调电感。 n（1）固定电感：这种电感线圈有高频扼流圈、低频扼流圈等。高频扼流圈具有蜂房式结构，电感量在2.5 10 mH之间.n（2）色码电感：这是一种小型的固定电感，是将线圈绕制在软磁铁氧体的基体(磁芯)上，再用环氧树脂或塑料封装，并在其外壳上标以色环或直接用数字标明电感量的数值。现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n（3）微调电感：这种电感线圈，一般都插入磁芯，通过改变磁芯在线圈中的位置调节电感量的大小。如电视机中的行振荡线圈，带螺纹磁芯的高频扼流圈等。 现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n2.
25、电感的基本参数电感的基本参数 n（1）电感量：在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通与线圈中电流成正比。其比例常数称自感系数，用表示。常用单位是亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（H）。n（2）品质因数(Q值)：电感器的品质因数定义为线圈的感抗L与直流等效电阻R 之比，即Q L / R。 n（3）分布电容：线圈匝之间的导线，通过空气，绝缘层和骨架而存在着分布电容。此外，屏蔽罩之间，多层绕组的层与层之间，绕组与底板间也都存在着分布电容。由于分布电容的存在，会使线圈的等效总损耗电阻增大，品质因数降低。 n（4）额定电流：电感器中允许通过的最大电流称为额定电流。 现代电子技术工程设计与实践
26、2.1.3 电感和变压器n3. 电感的标识方法电感的标识方法 n（1）直标法n直标法是将电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感器外壁上。n（2）文字符号法 n文字符号法是将电感器的标称值和允许误差值用数字和文字符号按一定的规律组合标示在电感体上。采用这种标示方法的通常是一些小功率电感器，其单位为nH 或H，用N或代表小数点。例如：4N7表示电感量为4.7 nH ，68表示电感量为6.8H 。 现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n（3）色标法 n色标法是指在电感器表面涂上不同的色环来代表电感量(与电阻器类似)，通常用四色环表示。紧靠电感体一端的色环为第一环，露着电感体本色
27、较多的另一端为末环。其第一、二色环代表有效数字，第三色环代表倍率(单位为H )，第四色环为误差率。例如：某电感器的色环颜色分别为棕、黑、棕、金，其电感量为100H ，误差为5%。 n（4）数码表示法 n数码表示法是用三位数字来表示电感器电感量的标称值，该方法常见于贴片电感器上。在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数(单位为H )。如果电感量中有小数点，则用R 表示。电感量单位后面用一个英文字母表示其允许偏差。例如：标识为102J 的电感量为101001000H ，允许误差为5%。 现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n4. 电感
28、器的选用和测量电感器的选用和测量 n电感线圈的测量比较复杂，一般都是通过专用仪器进行测量，如电感测量仪和电桥。用万用表可对电感进行最简单通断测量。方法是将万用表选在R1 档或R10 档，表笔接被测电感的引出线。若表针指示电阻值为无穷大，则说明电感断路；若电阻值接近于零，则说明电感正常。n所使用电感的额定电流值应超过电路上实际电流的30%50%，在高频电路中要选用高Q值、低损耗角的电感。现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n变压器变压器n变压器主要用于变压、变流、耦合、阻抗匹配等电路，在电路原理图中，变压器通常用字母T 表示。常见变压器的电路符号如图2-6所示。图2-6 常见变压器
29、的电路符号现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n2. 变压器的主要参数变压器的主要参数 n对不同类型的变压器都有相应的参数要求。电源变压器的主要参数有：匝数比、额定功率、工作频率、效率、绝缘电阻等；一般低频音频变压器的主要参数有：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。 n（1）匝数比(变压比)比 n变压器次级绕组的匝数（N2）与初级绕组的匝数（N1）之比称为匝数比(n)，即n= N2 /N1。在一般情况下，它就是输出电压与输入电压之比，即匝数比称变压比。n（2）额定功率 n在规定的频率和电压下变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率称为额定功率。额定功率中会有
30、部分无功功率，故容量单位用伏安（VA），而不用瓦(W)表示。n（3）效率n变压器次级输出电功率与初级输入电功率比值的百分数。现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n3. 变压器的选用与检测变压器的选用与检测 n选用变压器要根据用途和需要，结合电路的参数要求进行选择。n检测变压器时首先可以通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显的异常。如线圈引线是否断裂、脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁芯紧固螺丝是否松动，绕组线圈是否外露等。 n（1）绝缘性能的检测 n用兆欧表(若无兆欧表可用万用表的R10 K档)分别测量变压器铁芯与初级、初级与各次级、铁芯与各次级、静电屏蔽层与初次级、次级各绕组间的
31、电阻值，阻值应大于100 M或表针指在无穷大处不动。否则，说明变压器绝缘性能不良。 现代电子技术工程设计与实践2.1.3 电感和变压器n（2）线圈通断的检测 n将万用表置于Rl 档检测线圈绕组两个接线端子之间的电阻值，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明该绕组有断路性故障。电源变压器发生短路性故障后的主要现象是发热严重和次级绕组输出电压失常。通常，线圈内部匝间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。当短路严重时，变压器在空载加电几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁芯会有烫手的感觉，此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。 n（3）初、次级绕组的判别 n电源变压器初级绕组引脚和次
32、级绕组引脚通常是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220 V 字样，次级绕组则标出额定电压值，如15 V、24 V、35 V 等。对于输出变压器，初级绕组电阻值通常大于次级绕组电阻值且初级绕组漆包线比次级绕组细。 n（4）空载电流的检测 n将次级绕组全部开路，把万用表置于交流电流档(通常500 mA 档即可)，并串入初级绕组中。当初级绕组的插头插入220V 交流市电时，万用表显示的电流值便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10%20%，如果超出太多，说明变压器有短路性故障。现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n2.1.4 半导体二极管半导体二极管n将一个PN结封装在密封
33、的管壳之中并引出两个电极，就构成了半导体二极管。其中与P区相连的引线为正极，与N区相连的引线为负极。半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管(Diode)，具有单向导电性，即按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。常见二极管的电路符号如图2-7所示。图2-7 常见的二极管符号现代电子技术工程设计与实践半导体二极管n将一个PN结封装在密封的管壳之中并引出两个电极，就构成了半导体二极管。其中与P区相连的引线为正极，与N区相连的引线为负极。 现代电子技术工程设计与实践二极管分类二极管分类 n二极管种类很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为
34、整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管、光敏二极管等，下面介绍几种常用晶体二极管： 现代电子技术工程设计与实践二极管分类二极管分类n（1）整流二极管n整流二极管是指将交流电整流成为直流电的二极管。n整流桥就是将整流管封在一个壳内，分全桥和半桥。半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起。 现代电子技术工程设计与实践二极管分类二极管分类n（2）稳压二极管 n稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的，故称为稳压二极管。 现代电子技术工程设计与实践二极管分类二极管分类n发
35、光二极管(LED) n发光二极管是一种能将电信号转变为光信号的二极管。当有正向电流流过时，发光二极管发出一定波长范围内的光，目前的发光管能发出从红外光到可见范围内的光。现代电子技术工程设计与实践二极管分类二极管分类n红外发光二极管、红外接收二极管也属于发光二极管。和发光二极管类似，只不过它发出是人的肉眼不能直接看到的红外光，在电子产品中常用作红外光源，经常用于光通讯等领域。 现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n1. 二极管的特性和参数二极管的特性和参数n二极管两端电压和流过电流的关系称为伏安特性。图2-8所示为伏安特性曲线，由曲线可知，当二极管两端加正向电压大于导通电压时，二极
36、管导通，管内有正向电流流过。二极管正向导通时，管子两端的电压称为正向压降，锗管为0.10.3V，硅管为0.60.8V；当二极管两端加反向电压时，二极管截止，管内几乎没有电流流过；当加在二极管两端的反向电压增加到某一数值（反向击穿电压）时，管内就会有急剧增大的反向电流，这种现象称为反向击穿。图2-8二极管的伏安特性曲线现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n半导体二极管的主要参数包括反向击穿电压UBR，反向电流IR，最大整流电流IF，最高工作频率f M等。n（1）反向击穿电压UBR：指二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。一般手册规
37、定的二极管最高反向工作电压为反向击穿电压的一半，以保证二极管安全工作。n（2）电流IR：指二极管未击穿时的反向电流，其值愈小，管子的单向导电性愈好。由于温度增加，反向电流会急剧增加，所以应用二极管时要注意温度的影响。n（3）最大整流电流IF ：指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。因为电流流过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。n（4）最高工作频率fM：由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作，二极管保持原来良好工作特性的最高频率，称为最高工作频
38、率。 现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n2. 二极管分类二极管分类n二极管种类很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管、光敏二极管等，下面介绍几种常用晶体二极管： n（1）整流二极管n整流二极管是指将交流电整流成为直流电的二极管，硅整流二极管的主要型号有IN4001IN4007(1A/50V1A/1000V)、IN5391IN5399 (1.5A/50V1A/1000V)、IN5400IN5406 (3A/50V1A/1000V)，它主要
39、用在电源电路上做整流元件，还可以灵活的构成限幅、钳位、抑制反向电动势、双电源实现数据保护等电路。n通常，最大整流电流IFM在1A以上的二极管采用金属壳封装，以利于散热；IFM在1A以下的 采用全塑料封装。 现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n整流桥就是将整流管封在一个壳内，分全桥和半桥。半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起。全桥是由四只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的，全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多种规格，耐压值（最高反向电压）有25V、50V、100V、200V、300V、4
40、00V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。 n整流桥命名规则：一般整流桥命名中有3个数字，第一个数字代表额定电流，单位A;后两个数字代表额定电压(数字100)V；如：KBL410 即4A，1000V；RS507 即5A，700V。 现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n（2）稳压二极管 n稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的，故称为稳压二极管。 n稳压二极管的主要参数：稳压管在正常工作时，管子两端基本保持不变的反向稳定电压Uz、稳定电流Iz和最大稳定电流Izm。常用的稳压二
41、极管有1N47291N4753，稳定电压范围为3.636V，最大工作电流为26252mA。 n（3）开关二极管 n在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，它的特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要，1N4148和1N4448都是典型的硅高速开关二极管，但电流较小，仅适用于高频小电流电路。现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n（4）发光二极管(LED) n发光二极管是一种能将电信号转变为光信号的二极管。当有正向电流流过时，发光二极管发出一定波长范围内的光，目前的发光管能发出从红外光到可见范围内的光。为保证发光二极管正向工作电流大小，使用时要给它串入适当
42、阻值的限流保护电阻，其阻值大小为(UccUF)/IF ，其中UF为正向管压降，一般为1.7V左右，IF为正向工作电流，一般为515mA。发光二极管又可分为单色、变色、闪烁型发光二极管。n红外发光二极管、红外接收二极管也属于发光二极管。和发光二极管类似，只不过它发出是人的肉眼不能直接看到的红外光，在电子产品中常用作红外光源，经常用于光通讯等领域。 n（5）检波二极管 n检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性，主要用在小信号、高频率的电路中。现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n（6）肖特基二极管n肖特基二极管是一种快恢复二极管
43、，它属于一种低功耗、超高速半导体器件。其显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。n常用肖特基二极管SR560（5A/60V），SR350（3A/50V）。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用，n（7）变容二极管 n变容二极管是利用PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中，变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高Q值以适合应用。现代电子技术工程设计与实践2.1
44、.4 半导体二极管n3. 二极管的选用和检测二极管的选用和检测n（1）二极管的选用n二极管的选用要根据用途选定器件类型，再根据电路选定器件的参数，如极限耐压，最大电流，稳压要求等。n（2）用指针万用表对二极管的检测n二极管的好坏和电极的判别：用万用表的R1K档，将红、黑两表笔分别接触二极管的两个电极，测出其正、反向电阻值，一般二极管的正向电阻为几十欧到几千欧，反向电阻为几百千欧以上。正反向电阻差值越大越好，至少应相差百倍为宜。若正、反电阻接近，则管子性能差。用上述测法测的阻值较小的那次，黑表笔所接触的电极为二极管的正极，另一端为负极。这是因为在指针式万用表的欧姆档，黑表笔是表内电池的正极，红表
45、笔是表内电池的负极。由二极管的伏安特性可见，二极管是非线性元件，因此用不同量程的欧姆档测量时，测出的阻值是不同的。现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n二极管类型的判别：经验证明，用500型万用表的R1K档测二极管的正向电阻时，硅管为620K，锗管为12K。用2.5V或10V电压档测二极管的正向导通电压时，一般锗管的正向电压为0.10.3V，硅管的正向电压为0.50.7V。 n（3）用数字式万用表对二极管的检测n1）测试二极管的极性：将数字万用表置于二极管档，红表笔插入“V”插孔。黑表笔插入“COM”插孔，这时红表笔接表内电源正极，黑表笔接表内电源负极。将两只表笔分别接触二极管的
46、两个电极，如果显示溢出符号“1”，说明二极管处于截止状态；如果显示1V以下，说明二极管处于正向导通状态，此时与红表笔相接的是管子的正极，与黑表笔相接的是管子的负极。现代电子技术工程设计与实践2.1.4 半导体二极管n2）测试二极管的好坏：量程开关和表笔插法同上，当红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极时，显示值在1V以下；当黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极时，显示溢出符号“1”，表示被测二极管正常。若两次测量均显示溢出，则表示二极管内部断路。若两次测量均显示“000”，则表示二极管已被击穿短路。n3）硅管与锗管的区分：量程开关和表笔插法同上，红表笔接被测二极管的正极，黑表笔接负极
47、，若显示电压在0.50.7V，说明被测管为硅管。若显示电压在0.10.3V，说明被测管为锗管。用数字式万用表测二极管时，不宜用电阻档测量，因为数字式万用表电阻档所提供的测量电流太大，而二极管是非线性元件，其正、反向电阻与测试电流的大小有关，所以用数字式万用表测出来的电阻值与正常值相差极大。 现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管 n晶体三极管简称为三极管，它是由两个做在一起的PN 结连接相应电极再封装而成。三极管外形是有3 条(或4 条)引脚的塑封或陶瓷、金属等封装的。三个电极分别称为发射极(e)、基极(b)和集电极(c)。三极管的特点是起放大作用。三极管的结构示意图如图2-9所示。
48、 图2-9 三极管的结构示意图 现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管n1. 晶体三极管的分类晶体三极管的分类n按所用的半导体材料来分，可分为硅管和锗管两种；按三极管的导电极性来分，可分为NPN和PNP型两种；按三极管的工作频率来分，有低频管和高频管两种（工作频率大于3MHz以上的为高频管）；按三极管的功率来分，有小功率管和大功率管两种。现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管n2. 晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数 n（1）电流放大系数和 n是三极管的交流放大系数，表示三极管对交流(变化)信号的电流放大能力。等于集电极电流的变化量与基极电流的变化量两者之比，即/。h
49、FE 是三极管的直流电流放大系数，是指在静态情况下，三极管IC与IB的比值，即hFEIc / IB。 表2-3 列出了一些三极管值分档标准。现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管表2-3三极管hFE的分档标准现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管n（2）集电极最大电流ICM n三极管集电极允许通过的最大电流即为ICM。需要指出的是，当管子工作电流IC 大于ICM 时不一定会被烧坏，但等参数将发生明显变化，会影响管子正常工作，故Ic一般不能超出ICM。 n（3）集电极最大允许功耗PCM nPCM 是指三极管参数变化不超出规定允许值时的最大集电极耗散功率。使用三极管时，实际功耗
50、不允许超过PCM，通常还应留有较大余量，因为功耗过大往往是三极管烧坏的主要原因。 现代电子技术工程设计与实践2.1.5 晶体三极管n（4）集电极发射极击穿电压U(BR)CEO nU(BR)CEO是指三极管基极开路时，允许加在集电极和发射极之间的最高电压。通常情况下c、e 极间电压不能超过U(BR)CEO，否则会引起管子击穿或使其特性变坏。n3. 三极管的命名和标识n三极管的命名有很多标准，国内一般以3开头如3DD15等，国外有一些以2开头如2N3055，2SC1815等，韩国的90XX系列在国内得到了广泛应用。表2-3给出了一些常用型号三极管的特性参数。3DD15是 NPN 大功率三极管，功率