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1、北京诺博康科技技有限公司数字电路训练机机器人使用手册（超级宝贝机器器人）注意事项请认真阅读该手手册并注意产产品功能和用用途说明。本本手册在CDD光盘上以PPDF格式提提供，如有需需要可以进行行复制或打印印。该手册内内容可能因产产品升级或其其他原因而改改变，本公司司不另行通知知。在动手安装之前前请先通篇阅阅读本页。安装和操作注意意危险！组装机器人的时时候，需要使使用电烙铁和和焊锡，要注注意安全。当操作机器人的的时候要注意意安全。如果没有正确组组装，机器人人将不能正常常工作。警告！ 安全第一。尽管管该产品看起起来像个玩具具，但最好在在有成人照看看的情况下，它它可能会对小小孩造成伤害害。故障发生时，
2、请请立即关闭所所有相关电源源。如果电池池被弄破，暴暴露在液体，火火或其他热源源面前，可能能会导致电击击。不要在热，潮湿湿或寒冷的环环境下使用，因因为该产品包包含精密的元元件。如果处处在一个极端端的条件下，错错误可能发生生。在组装的时候尤尤其要细心，因因为公司提供供的是用户DDIY的机器器人，所以安安全性与组装装者有关，公司并不能能绝对保证，如如果组装错误误可能导致损损坏或伤害。注意！ 电池处理： 不要在高温和极极端的环境下下使用。把电电池存储在阴阴凉，干燥的的环境中。在运输或存储时时，让电池远远离其他导体体。紧急处理：如果电池造破坏坏导致电解材材料溅到皮肤肤上或眼睛里里，立即用水水冲洗皮肤或或
3、眼睛。如果电解材料溅溅到眼睛里面面，请尽快就就医。电池里的电解材材料是有毒物物质，能对人人和家庭环境境、家具等造造成污染和危危害。请按照垃圾的处处理方法或本本国家的规则则妥善处理。不要通过焚烧来来处理报废的的电池。前 言随着世界各地的的学生在世界界各种机器人人竟技大赛上上不断取得优优异成绩，机机器人竟赛活活动在中国也也悄然展开。中中央电视台率率先成功地举举办了首届全全国大学生机机器人电视大大赛，使更多多的人开始对对机器人的制制作产生了浓浓厚的兴趣。许许多学校为了了提高学生的的动手能力，也也先后开设了了机器人设计计制作课程，为为机器人走进进我们的生活活奠定了基础础。但是，中国的竟竟技机器人制制作
4、尚处于起起步阶段，还还需要大量借借鉴国外的成成熟经验。而而日本在机器器人技术的开开发和应用方方面一直处于于世界领先地地位。落后就就要挨打，科科技才能强国国。因此，我们特别研研制了数字字电路机器人人，希望能能为我国的机机器人爱好者者参与借鉴。数字电路机器人人讲解和制作作的机器人与与一般的竟技技机器人不同同，不是已经经组装好的机机器人，每一一个零部件都都要靠自己来来组装完成。使使人们通过整整个制作过程程来获取创造造的乐趣及成成功的满足感感。采用这种种方法制作机机器人，还可可以进一步加加深对机器人人工作原理的的感性认识。数字电路机器人人虽然属于性性能较为单纯纯的能够巡线线和遇到障碍碍报警的机器器人，
5、但它也也包含了一般般机器人的制制作机理。无无论是宠物机机器人还是工工业机器人，尽尽管在科技含含量和功能多多少上有所差差别，但是其其基础的部分分都是大同小小异的。因此此，以数字电电路机器人讲讲解的机器人人为基础可以以开发出很多多不同的机器器人。为机器器人爱好者提提供了广阔的的创作空间。目录CHAPTERR 1 数数字电路机器器人快速安装装简明指南6快速速上手步骤 1：认识几几种种主要器器件8快速上手步骤 2：如何组组装10CHAPTERR 2 数数字电路机器器人电子部分分焊接132.1 分离离控制板和传传感器板132.2 电子元元器件按照下下面的顺序焊焊接14CHAPTERR 3 数数字电路机器
6、器人机械部分分安装22CHAPTTER 4 机器人总总装及调试26CHAPTERR 5 电电子元器件基基本知识295.1 色环电电阻2955.2 二极极管315.3 光敏电电阻325.4 三极管管345.5 LEDD365.6 电容器器37CHAPTERR 6 电电子元器件焊焊接知识396.1 电烙铁铁396.2 焊锡和和助焊剂406.3 辅助工工具406.4 焊前处处理406.5 焊接接技术416.6 焊接质质量不高的原原因426.7 易损元元器件的焊接接43CHAPTERR 7 机器人原理理图及器件明明细43CHAPTERR 8 关关于机器人的的扩展功能46Chapterr 1 数字电电路
7、机器人快快速安装简明明指南组装机器人是需需要一些专业业的科技工具具。需要使用用以下工具：l 电烙铁及烙铁架架l 焊锡l 剪钳l 尖嘴钳l 螺丝刀一般在家里的制制作机器人的的时候，由于于电烙铁的温温度很高，经经常会不小心心烫伤桌子或或手，因此一一定要注意安安全和防火。随着素质教育的的越来越被重重视，很多学学校都把制作作智能小车作作为首选课题题，智能小车车生动有趣还还牵涉到机械械结构、电子子基础、传感感器原理、自自动控制甚至至单片机编程程等诸多学科科知识，学生生通过动手实实践能大大提提高解决实际际问题的能力力，而且智能能小车还是一一个很好的硬硬件平台，只只要增加一些些控制电路就就能完成寻线小车、救
8、火机器人人、足球机器器人、避障机机器人、遥控控汽车等课题题。在白色的场地上上有一条166毫米宽的黑黑色跑道，我我们的寻线小车能沿着黑黑色跑道自动动行驶，不管管是跑道如何何弯曲小车都都能自动行驶驶，真是太神奇奇了！大家知知道当光源射射到白色物体体和黑色物体体上时的反光光率是不同的的，我们这里里用红色的LLED作为光光源，光线通通过地面或障障碍物反射到到光敏电阻上上，通过检测光光敏电阻的数值变化，能判断小车车是否行驶在在白色区域上上或遇到障碍碍物，如果检检测到是黑色色跑道，说明明小车跑偏，这这一侧的电机机就会减速甚甚至停转这一一侧的绿色的的LED熄灭灭，驱动小车车向相反方向向行驶，这样样小车就能始
9、始终沿着跑道道行驶了；如果检测到到障碍物，小小车就会停下下来，并发出出预警信息，蜂蜂鸣器鸣响的的同时，显示示避障的LEED灯也会发发出黄色的灯灯光。本着从简到繁的的原则，我们们开发了这款由由数字电路来来控制的智能能寻线小车，在在组装过程中中我们不但能能熟悉机械原原理还能逐步步学习到：光光电传感器、电电压比较器、电电机驱动电路路等相关电子子知识。快速上手步骤 1：认识几种种主要器件【光敏电阻器件件】这就是光敏电阻阻，它能够检检测外界光线线的强弱，外外界光线越强强光敏电阻的的阻值越小，外外界光线越弱弱阻值越大，当当红色LEDD光投射到白白色区域和黑黑色跑道时因因为反光率的的不同，光敏敏电阻的阻值值
10、会发生明显显区别，便于于后续电路进进行控制。【LM393比比较器集成电电路】LM393是双双路电压比较较器集成电路路，由两个独独立的精密电电压比较器构构成。它的作作用是比较两两个输入电压压，根据两路路输入电压的的高低改变输输出电压的高高低。输出有有两种状态：接近开路或或者下拉接近近低电平，LLM393采采用集电极开开路输出，所所以必须加上上拉电阻才能能输出高电平平。【带减速齿轮的的直流电机】直流电机驱动小小车的话必须须要减速，否否则转速过高高的话小车跑跑得太快根本本也来不及控控制，而且未未经减速的话话转矩太小甚甚至跑不起来来，我们专门门定做的这种种电机已经集集成了减速齿齿轮大大降低低了制作难度
11、度非常适合我我们使用。首先我们来熟悉悉一下整机的的工作原理图图，LM3993随时比较较着两路光敏敏电阻的大小小，当出现不不平衡时（例例如一侧压黑黑色跑道）立立即控制一侧侧电机停转，另另一侧电机加加速旋转，从从而使小车修修正方向，恢恢复到正确的的方向上，整整个过程是一一个闭环控制制，因此能快快速灵敏地控控制。【机器人车体】这是机器人的主主要车体结构构，材料为铝铝合金材料，铝铝合金车体的的材料轻便而而安全。铝合金是工工业中应用最最广泛的一类类有色金属结结构材料，在在航空、航天天、汽车、机机械制造、船船舶及化学工工业中已大量量应用。该合金中的的主要合金元元素为镁及硅硅，具有中等等强度，良好好的抗腐蚀
12、性性。【机器人控制板板和传感器板板】控制板是机器人人核心部分，它它通过连接各各种传感器接接收各种信息息，通过分析析处理，发出出各种指令，控控制机器人的的各种运动行行为。各种元元器件需要你你亲自动手焊焊接到控制板板上。控制板板上详细标明明了各种控制制电路，各种种元器件的位位置和正负极极等。它由2部分组成成，使用的时时候，需要把把两块电路板板分开，小块块的电路板是是传感器控制制板。组装的的时候，两块块控制板需要要用数据线连连接起来。首先我们来熟悉悉一下整机的的工作原理图图，LM3993随时比较较着两路光敏敏电阻的大小小，当出现不不平衡时（例例如一侧压黑黑色跑道）立立即控制一侧侧电机停转，另另一侧电
13、机加加速旋转，从从而使小车修修正方向，恢恢复到正确的的方向上，整整个过程是一一个闭环控制制，因此能快快速灵敏地控控制。快速上手步骤 2：如何组组装第一步：电路部部分基本焊接接焊接前务必遵循循如下原则：l 低矮元器件先焊焊；l 电路板焊接处有有正负极标注注，按图示正正负极焊接；l 长脚为正，短为为负的器件：发光二极管管、电容、蜂蜂鸣器；l 不用区分正负极极的器件：普普通定值电阻阻、光敏电阻阻。l 电路板为两块组组成，请先将将控制板与传传感器控制板板分离。电路焊接部分比比较简单，焊焊接顺序按照照元件高度从从低到高的原原则，首先焊焊接电阻，焊焊接时务必用用确认阻值是是否正确，焊焊接有极性的的元件如三
14、极极管、绿色指指示灯、电解解电容务必分分清楚极性尽尽量参考我们们图片的元件件方向焊接，焊焊接电容时引引脚短的是负负极插入PCCB丝印上阴阴影的一侧，焊焊接绿色LEED时注意引引脚长的是正正极，并且焊焊接时间不能能太长否则容容易焊坏，集集成电路芯片片可以不插，初初步焊接完成成后请务必细细心核对，防防止粗心大意意。焊接好的控制板板如图：正面反面第二步：安装与与焊接传感器器控制电路 传感器控制电路路板上需要焊焊接3组传感感器，每组传传感器分别有有光敏电阻和和发光二极管管配成一对。光敏电阻和发光光二极管（注注意极性）是是安装在小块块的电路板上上的，安装时配合上上间隔柱，和和地面间距约约5毫米左右，光光
15、敏电阻和发发光二极管之之间距离也在在5毫米左右。最最后可以通电电测试，第三步：机械组组装 注：详细安装参参考第三章Chaapter 3l 轮子的中心孔与与底盘尾部的的中心孔对准准在一条水平平线上。l 将开口销同时穿穿过这三个孔孔（底盘左侧侧，尾轮，底底盘右侧）。l 将开口销一端弯弯曲使它不会会滑出孔。l 拉伸橡皮圈，把把它套在每个个轮子上。l 每个轮子有一个个凹槽用于把把它安装到输输出轴上。将将两个轮子分分别压在输出出轴上，确保保两个轴高度度一致，并已已装进轮子的的凹槽。l 用螺钉将轮子固固定在输出轴轴上。第四步： 组装装与调试详细见第四章CChapteer 4Chapterr 2 数数字电路
16、机器器人电子部分分焊接说明在前，对于于一个初学者者来说，电子子元器件的知知识可能是零零，但必须要要知道，有些些电子元器件件是有正负极极的，而有些些不用区分正正负极。有正正负极的元器器件，一般行行业内是有行行业规定如何何区分正负极极的。例如有正负极极的器件一般般为长脚为正正，短为负。本本说明书中也也尽量采用非非专业人士能能够看得懂的的文字来表述述。2.1 分离控控制板和传感感器板首先，取出如下下图所示电路路板（仔细看看，电路板可可以分离为两两块电路板）。电路板仔细看，电路板板由两块电路路板组成，可可以用手掰开开，大块的为为控制板，小小块的为传感感器板，如图图： 机机器人控制板板 传感器板拿出大块
17、的电路路板，这是机机器人的控制制板，现在开开始焊接机器器人的控制板板，把相应的的电子元器件件焊接到电路路板上。焊接接完成后的电电路板如图：焊接完成后的示示意图请先参考光盘上上的视频电电子元器件焊焊接方法。掌掌握焊接的基基本技巧。2.2 电子元元器件按照下面的顺顺序焊接【机器人控制板板的焊接】l 电阻我们用的电阻为为色环电阻，色色环电阻的样样子，可以参参看下图：在电子配件包中中，找出上图图样子的电阻阻，按照不同同的阻值焊接接到电路板相相应的标号位位置，不同阻阻值的位置不不同，不同阻阻值及对应的的电路板上的的标号参考下下表。电阻没没有正负极。l 肖特基二极管肖特基二极管的的样子如图：在电子配件包中
18、中，找出图示示样子的肖特特基二极管，焊焊接到电路板板相应的标号号D8、D99位置，对应应的电路板上上的标号参考考下表。肖特基二极管焊焊接时，一定定要注意安装装的方向。参参考如图：l LM393芯片片座芯片座的样子如如图：在电子配件包中中，找出上图样子的芯芯片座，焊接接到电路板相相应的标号LLM393位位置，芯片座座有方向性，凹凹口的方向要要一致。如图图：LM393芯片片安装时，也也要与芯片座座凹口的方向向一致。l 三极管在电子配件包中中，找出图示示样子的三极极管，焊接到到电路板相应应的标号位置置。要知道，这这个三极管是是没有什么正正负极概念的的。焊接时，一定要要注意三极管管的方向性，具具体如图
19、：l 7P白色插座在电子配件包中中，找出图示示样子的白色色插座，焊接接到电路板相相应的标号JJ6位置，白白色插座的样样子及焊接位位置参考下图图，注意插座座的凹口方向向与电路板上上插座位置的的凹口方向要要一致。l 蓝白电位器在电子配件包中中，找出下图所示样子的电电位器，焊接接到电路板相相应的标号位位置，具体电电位器的样子子参考下图。 在电路板上找出出相应的标号号位置，将三三个电位器焊焊接到电路板板上。具体位位置见下表。l 发光二极管这里的发光二极极管指的是黄黄色和绿色的的LED灯。LLED灯有正正负极，一定定要注意，这这里的LEDD灯，长脚为为正，短脚为为负。LEDD灯的样子如如图：在电路板上找
20、出出相应的标号号位置，将四四个LED灯灯焊接到电路路板上。见下下表。l 蜂鸣器蜂鸣器为3V的的有源蜂鸣器器，是发声元元器件，样子子如图：在电路板上找出出相应的标号号U2位置，将将蜂鸣器接到到电路板上。蜂蜂鸣器有正负负极，长脚为为正，短脚为为负。l 接线插座电源接线插座是是连接电池盒盒和两个电机机的接线插座座，具体的样样子如图：在电路板上找出出相应的标号号位置，将接接线插座接线线口朝外焊接接到电路板上上。参考如下下：l 电容在元器件包中找找出两个电容容，电容有正正负极，长脚脚为正，短脚脚为负。电容容的样子如图图：在电路板上找出出相应的标号号位置，将电电容按照与电电路板对应的的正负极焊接接到电路板
21、上上。参考如下下：l 按钮开关在元器件包中找找出按钮开关关，按钮开关关没有正负极极。具体的样样子如图：在电路板上找出出相应的标号号J4位置，这这按键开关是是没有正负极极的，只要与与电路板上JJ4位置的安安装孔装上就就可以了。l 芯片LM3933的安装LM393芯片片安装时，也也要与芯片座座凹口的方向向一致，这一一点，一定要要注意。参考考下图：【小块的传感器器电路板焊接接】然后取出小块传传感器电路板板，把以下的的元器件焊接接到电路板上上。这三种元器件的的焊接位置如如图：l 7P白色插座7P白色插座焊焊接方法与控控制板上的77P白色插座座焊接要求相相同，如下图图所示。l 避障传感器焊接接避障传感器
22、由高高亮发光二极极管和光敏电电阻配合组成成（见下图），焊焊接时，要注注意高亮LEED有正负极极，长脚为正正，短脚为负负。光敏电阻阻不用区分正正负极。焊接前，在元器器件包中找出出间隔柱，即即白色的的塑塑料管。间隔隔柱有较长和和较短的两种种。隔离柱说说明：隔离柱柱的两端不同同，一端为通通孔，一端带带有2个很小小的孔，安装装元器件时，元元器件的2只只脚从带2个个小孔的一端端伸出即可。将高亮度的LEED和光敏电电阻套在白色色的隔离柱上上后，再焊接接。高亮度的的LED套在在较短的间隔隔柱上，光敏敏电阻套在较较长的间隔柱柱上。见下图图。 较短隔离柱柱 较长长隔离柱避障传感器为22组，焊接时时注意传感器器板
23、的焊接位位置。参考位位置如下表：l 寻线传感器焊接接寻线传感器，也也是由高亮LLED和管敏敏电阻配对组组成。组装的的方法与避障障传感器的方方法相同，只只是位置稍有有不同，寻线线传感器的焊焊接位置参考考下表：Chapterr 3 数数字电路机器器人机械部分分安装主要零件包含如如下：舵机（2个）车身件（1个）车轮（2个）前车轮（1个）开口销（1个）铜柱（4个）现在开始组装：图1中车身与舵舵机是通过规规格为M3XX6螺钉和MM3X2螺帽帽连接（安装装孔如下图所所示）。图1图2中另一侧舵舵机的连接方方法和图1相相同。图2图3中舵机与车车轮是通过规规格为M2.5X5螺钉钉连接（安装装孔由下图所所示）。
24、图3图4中另一侧车车轮的连接方方法和图3相相同。图4图5中车身与塑塑料球是通过过开口销连接接。（安装孔孔由上图所示示） 图图5附录 A 机机器人车体的的尺寸 BB 机器人车车轮尺寸（机器人车体的的尺寸）（车轮的尺寸）Chapterr 4 机器人总总装及调试首先，将电池盒盒安装在机器器人车体的底底部。见下面面的示意图。其次，传感器板板的安装，将将传感器电路路板与铜柱连连接后，再将将传感器板安安装到车体上上。如图： 电机引线、电池池盒引线、数数据线与机器器人车体的走走线方式，见见下图：最后，将焊接好好的机器人控控制板安装在在车体的铜柱柱上。控制系统连接示示意图如下：观察焊接好的大大块的控制板板，找
25、到三个个绿色的电源源接线座，靠靠近按钮开关关的用来连接接电池盒，另另外两个用来来连接两个电电机。连接的时候需要要必须看清正正负极。红色色的必需接正正极“ + ”，黑色的用用来接负极“ - ”。电子行业业标准是，红红色线代表“ + ”，黑色代表表“ - ”。但需要注意的是是，两个电机机与控制板想想连接时，用用左边的电机机连接右边的的电机接线座座，也就是电电机接线，交交叉接线，一一定要注意。最后的机器人效效果图，如下下：在电池盒内装入入2节AA电电池，开关按按下即打开，小小车正确的行行驶方向是沿小球轮方向行行驶，如果按按住左边的光光敏电阻，小小车的右侧的的车轮应该转转动，按住右右边的光敏电电阻，小
26、车的的左侧的车轮轮应该转动，如如果小车后退退行驶可以同同时交换两个个电机的接线线，如果一侧侧正常另一侧侧后退，只要要交换后退一一侧电机接线线即可。在光线明暗度不不同的时候，如如在晚上或阳阳光充足的情情况下，可以以通过调节电电路板上的变变阻器来调节节，名称分别别为：避障灵灵敏度调节（11处）、寻线线灵敏度调节节（2处）。注意事项：包装盒内附机器器人巡线的简简易跑道，客客户也可以直直接用1.552.0厘厘米黑色的电电工胶带直接接粘贴在地面面上设计成复复杂的跑道就就更好玩了。Chapterr 5 电子元元器件基本知知识5.1 色环电电阻基本信息色环电阻，是在在电阻封装上上（即电阻表表面）涂上一一定颜
27、色的色色环，来代表表这个电阻的的阻值。具体体读法可参考考右图黑，棕，红，橙橙，黄，绿，蓝蓝，紫，灰，白白 0， 1， 22， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9 倒数第二环，表表示零的个数数。 最后一位，表示示误差。 这个规律有一个个巧记的口诀诀：棕一红二二橙是三，四四黄五绿六为为蓝，七紫八八灰九对白，黑黑是零，金五五银十表误差差 例如，红，黄，棕棕，金 表示示240欧。 色环电阻分四环环和五环，通通常用四环。 倒数第二环，可可以金色（代代表0.11）和银色的的（代表00.01），最最后一环误差差可以无色（220%）。 五环电阻为精密密电阻，前三三环为数值，最最后一环还是是误差色环，通通常
28、也是金、银银和棕三种颜颜色，金的误误差为5%，银银的误差为110%，棕色色的误差为11%，无色的的误差为200%，另外偶偶尔还有以绿绿色代表误差的，绿色色的误差为00.5%。精精密电阻通常常用于军事，航航天等方面。 色环实际上是早早期为了帮助助人们分辨不不同阻值而设设定的标准，事实上上，在普及万万用表的今天天，这种标识识已经很少有有其存在的意意义了。而且且色环电阻也也比较大，不不太适合现代高度度集成的性能能要求。 现在应用还是很很广泛的，如如家用电器、电电子仪表、电电子设备常常常可以见到。分类方法色环电阻是电子子电路中最常常用的电子元元件，采用色色环来代表颜颜色和误差，可可以保证电阻阻无论按什
29、么么方向安装都都可以方便、清清楚地看见色色环。色环电电阻的基本单单位是：欧姆姆（）、千千欧（K）、兆兆欧（M）。11000欧（）=1千欧欧（K），11000千欧欧（K）=1兆欧（MM）。 色环电阻用色环环来表示电阻阻的阻值和误误差，普通的的为四色环，高高精密的用五五色环表示，另另外还有六色色环表示的（此此种产品只用用于高科技产产品且价格十十分昂贵）。下下表为色环电电阻对照关系系，其识别方方法如下：（1）四色环电电阻 四色环电阻 就就是指用四条条色环表示阻阻值的电阻，从从左向右数，如如图所示。第第一道色环表表示阻值的最最大一位数字字；第二道色色环表示阻值值的第二位数数字；第三道道色环表示阻阻值倍
30、乘的数数；第四道色色环表示阻值值允许的偏差差（精度）。 例如一个电阻的的第一环为红红色（代表22）、第二环环为紫色（代代表7）、第第三环为棕色色（代表1）、第第四环为金色色（代表55%），那么么这个电阻的的阻值应该是是270，阻阻值的误差范范围为5%。 （2）五色环电电阻 五色环电阻 就就是指用五色色色环表示阻阻值的电阻，从从左向右数，如如图所示。第第一道色环表表示阻值的最最大一位数字字；第二道色色环表示阻值值的第二位数数字；第三道道色环表示阻阻值的第三位位数字；第四四道色环表示示阻值的倍乘乘数；第五道道色环表示误误差范围。 例如以个五色环环电阻，第一一环为红（代代表2）、第第二环为红（代代表
31、2）、第第三环为黑（代代表0）、第第四环为黑（代代表0）、第第五环为棕色色（代表11%），则其其阻值为2220，误差差范围为11%。 （3）六色环电电阻 六色环电阻 就就是指用六色色环表示阻值值的电阻，六六色环电阻前前五色环与五五色环电阻表表示方法一样样，第六色环环表示该电阻阻的温度系数数。5.2 二极管管二极管又称晶体体二极管,简简称二极管(diodee);它只往往一个方向传传送电流的电子零件。晶晶体二极管为为一个由p型型半导体和nn型半导体形形成的p-nn结，在其界界面处两侧形形成空间电荷荷层，并建有有自建电场。当不存存在外加电压压时，由于pp-n 结两两边载流子浓度差差引起的扩散散电流和
32、自建建电场引起的的漂移电流相等等而处于电平平衡状态。二极管的工作原原理：晶体二极管为一一个由p型半半导体和n型型半导体形成成的p-n结结，在其界面面处两侧形成成空间电荷层，并并建有自建电电场。当不存存在外加电压压时，由于pp-n 结两两边载流子浓度差差引起的扩散电流和自自建电场引起起的漂移电流相等而处处于电平衡状状态。当外界界有正向电压压偏置时，外外界电场和自自建电场的互互相抑消作用用使载流子的的扩散电流增增加引起了正正向电流。当当外界有反向向电压偏置时时，外界电场场和自建电场场进一步加强强，形成在一一定反向电压压范围内与反反向偏置电压压值无关的反向向饱和电流II0。当外加加的反向电压压高到一
33、定程程度时，p-n结空间电电荷层中的电电场强度达到到临界值产生生载流子的倍倍增过程，产产生大量电子子空穴对，产生了数数值很大的反反向击穿电流流，称为二极极管的击穿现现象。p-nn结的反向击击穿有齐纳击击穿和雪崩击击穿之分。5.3 光敏电电阻光敏电阻又称光光导管，常用用的制作材料料为硫化镉，另外外还有硒、硫硫化铝、硫化化铅和硫化铋铋等材料。这这些制作材料料具有在特定定波长的光照射射下，其阻值值迅速减小的的特性。这是是由于光照产产生的载流子子都参与导电电，在外加电电场的作用下下作漂移运动动，电子奔向电电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。主要参数与特性性根据光敏电阻的的光
34、谱特性，可可分为三种光光敏电阻器： 紫外光敏电阻器器：对紫外线线较灵敏，包包括硫化镉、硒硒化镉光敏电电阻器等，用用于探测紫外外线。 红外光敏电阻器器：主要有硫硫化铅、碲化化铅、硒化铅铅。锑化铟等等光敏电阻器器，广泛用于于导弹制导、天天文探测、非非接触测量、人人体病变探测测、红外光谱谱，红外通信信等国防、科科学研究和工工农业生产中中。 可见光光敏电阻阻器：包括硒硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电电阻器等。主主要用于各种种光电控制系系统，如光电电自动开关门门户，航标灯灯、路灯和其其他照明系统统的自动亮灭灭，自动给水水和自动停水水装置，机械械上的自动保保护装置和“位位置检测器”
35、，极极薄零件的厚厚度检测器，照照相机自动曝曝光装置，光光电计数器，烟烟雾报警器，光光电跟踪系统统等方面。 光敏电阻的的主要参数是是： （1）光电流、亮亮电阻。光敏敏电阻器在一一定的外加电电压下，当有有光照射时，流流过的电流称为光电电流，外加电电压与光电流流之比称为亮亮电阻，常用“1100LX”表表示。 （2）暗电流、暗暗电阻。光敏敏电阻在一定定的外加电压压下，当没有有光照射的时时候，流过的的电流称为暗暗电流。外加加电压与暗电电流之比称为为暗电阻，常常用“0LXX”表示。 （3）灵敏度。灵灵敏度是指光光敏电阻不受受光照射时的的电阻值（暗暗电阻）与受受光照射时的的电阻值（亮亮电阻）的相相对变化值。
36、 （4）光谱响应应。光谱响应又称称光谱灵敏度度，是指光敏敏电阻在不同同波长的单色色光照射下的的灵敏度。若若将不同波长长下的灵敏度度画成曲线，就就可以得到光光谱响应的曲曲线。 （5）光照特性性。光照特性性指光敏电阻阻输出的电信信号随光照度度而变化的特特性。从光敏敏电阻的光照照特性曲线可可以看出，随随着的光照强强度的增加，光光敏电阻的阻阻值开始迅速速下降。若进进一步增大光光照强度，则则电阻值变化化减小，然后后逐渐趋向平平缓。在大多多数情况下，该特性为非线性。 （6）伏安特性性曲线。伏安安特性曲线用用来描述光敏敏电阻的外加加电压与光电电流的关系，对对于光敏器件件来说，其光光电流随外加加电压的增大大而
37、增大。 （7）温度系数数。光敏电阻阻的光电效应应受温度影响较大大，部分光敏敏电阻在低温温下的光电灵灵敏较高，而而在高温下的的灵敏度则较较低。 （8）额定功率率。额定功率率是指光敏电电阻用于某种种线路中所允允许消耗的功功率，当温度度升高时，其其消耗的功率率就降低。5.4 三极管管晶体三极管的结结构和类型 晶体三极管，是是半导体基本本元器件之一一，具有电流流放大作用，是是电子电路的的核心元件。三三极管是在一一块半导体基基片上制作两两个相距很近近的PN结，两两个PN结把把正块半导体体分成三部分分，中间部分分是基区，两两侧部分是发发射区和集电电区，排列方方式有PNPP和NPN两两种， 从三个区引出相相
38、应的电极，分分别为基极bb发射极e和和集电极c。 发射区和基区之之间的PN结结叫发射结，集集电区和基区区之间的PNN结叫集电极极。基区很薄薄，而发射区区较厚，杂质质浓度大，PPNP型三极极管发射区发射的是是空穴，其移移动方向与电电流方向一致致，故发射极极箭头向里；NPN型三三极管发射区区发射的的是自由电子子，其移动方方向与电流方方向相反，故故发射极箭头头向外。发射射极箭头向外外。发射极箭箭头指向也是是PN结在正正向电压下的的导通方向。硅硅晶体三极管管和锗晶体三三极管都有PPNP型和NNPN型两种种类型。 目前，国内各种种类型的晶体体三极管有许许多种，管脚脚的排列不尽尽相同，在使使用中不确定定管
39、脚排列的的三极管，必必须进行测量量确定各管脚脚正确的位置置，或查找晶晶体管使用手手册，明确三三极管的特性性及相应的技技术参数和资资料。 晶体三极管的电电流放大作用用 晶体三极管具有有电流放大作作用，其实质质是三极管能能以基极电流流微小的变化化量来控制集集电极电流较较大的变化量量。这是三极极管最基本的的和最重要的的特性。我们们将Ic/Ib的比比值称为晶体体三极管的电电流放大倍数数，用符号“”表示。电电流放大倍数数对于某一只只三极管来说说是一个定值值，但随着三三极管工作时时基极电流的的变化也会有有一定的改变变。 晶体三极管的三三种工作状态态 截止状态：当加加在三极管发发射结的电压压小于PN结结的导
40、通电压压，基极电流流为零，集电电极电流和发发射极电流都都为零，三极极管这时失去去了电流放大大作用，集电电极和发射极极之间相当于于开关的断开开状态，我们们称三极管处处于截止状态态。 放大状态：当加加在三极管发发射结的电压压大于PN结结的导通电压压，并处于某某一恰当的值值时，三极管管的发射结正正向偏置，集集电结反向偏偏置，这时基基极电流对集集电极电流起起着控制作用用，使三极管管具有电流放放大作用，其其电流放大倍倍数IIc/Ibb，这时三极极管处放大状状态。 饱和导通状态：当加在三极极管发射结的的电压大于PPN结的导通通电压，并当当基极电流增增大到一定程程度时，集电电极电流不再再随着基极电电流的增大
41、而而增大，而是是处于某一定定值附近不怎怎么变化，这这时三极管失失去电流放大大作用，集电电极与发射极极之间的电压压很小，集电电极和发射极极之间相当于于开关的导通通状态。三极极管的这种状状态我们称之之为饱和导通通状态。 根据三极管工作作时各个电极极的电位高低低，就能判别别三极管的工工作状态，因因此，电子维维修人员在维维修过程中，经经常要拿多用用电表测量三三极管各脚的的电压，从而而判别三极管管的工作情况况和工作状态态。 使用多用电表检检测三极管 三极管基极的判判别：我们知知道三极管的的基极是三极极管中两个PPN结的公共共极，因此，在在判别三极管管的基极时，只只要找出两个个PN结的公公共极，即为为三极
42、管的基基极。具体方方法是将多用用电表调至电电阻挡的R1k挡，先先用红表笔放放在三极管的的一只脚上，用用黑表笔去碰碰三极管的另另两只脚，如如果两次全通通，则红表笔笔所放的脚就就是三极管的的基极。如果果一次没找到到，则红表笔笔换到三极管管的另一个脚脚，再测两次次；如还没找找到，则红表表笔再换一下下，再测两次次。如果还没没找到，则改改用黑表笔放放在三极管的的一个脚上，用用红表笔去测测两次看是否否全通，若一一次没成功再再换。这样最最多测量12次，总总可以找到基基极。 三极管类型的判判别： 三极极管只有两种种类型，即PPNP型和NNPN型。判判别时只要知知道基极是PP型材料还NN型材料即可可。当用多用用
43、电表R11k挡时，黑黑表笔代表电电源正极，如如果黑表笔接接基极时导通通，则说明三三极管的基极极为P型材料料，三极管即即为NPN型型。如果红表表笔接基极导导通，则说明明三极管基极极为N型材料料，三极管即即为PNP型型。5.5 LEDD基本信息LED(Ligght-Emmittinng-Dioode中文意意思为发光二二极管)是一一种能够将电电能转化为可可见光的半导导体，它改变变了白炽灯钨钨丝发光与节节能灯三基色色粉发光的原原理，而采用用电场发光。据据分析，LEED的特点非非常明显，寿寿命长、光效效高、无辐射射与低功耗。LLED的光谱谱几乎全部集集中于可见光光频段，其发发光效率可超超过150llm/
44、W（22010年）。将将LED与普普通白炽灯、螺螺旋节能灯及及T5三基色色荧光灯进行行对比，结果果显示：普通通白炽灯的光光效为12llmW，寿寿命小于20000小时，螺螺旋节能灯的的光效为600lmW，寿寿命小于80000小时，TT5荧光灯则则为96lmmW，寿命命大约为100000小时时，而直径为为5毫米的白白光LED光光效可以超过过150lmmW，寿命命可大于1000000小小时。有人还还预测，未来来的LED寿寿命上限将无无穷大。LED（Ligght Emmittinng Dioode），发发光二极管，是是一种固态的的半导体器件，它它可以直接把把电转化为光光。LED的的心脏是一个个半导体的晶晶片。在一个支架上，一一端是负