電子元件參數(shù)的測定課件

1、電子元件參數(shù)的測電子元件參數(shù)的測 定定 電子元件是組成電路的基本細(xì)胞，其質(zhì)量 的優(yōu)劣直接影響電路系統(tǒng)和整機的性能。電子 元件的生產(chǎn)和應(yīng)用中，都需要對其參數(shù)進(jìn)行測 量。 本實驗采用電學(xué)基本器具對電子元件參數(shù) 進(jìn)行測量，使同學(xué)們掌握電學(xué)儀器的使用方法。 實驗?zāi)康模?1、認(rèn)識電阻、電容、二極管等電子元 件，并掌握其參數(shù)測量方法。 2、學(xué)習(xí)數(shù)字式萬用表使用方法，利用 其測量電阻，電流，電壓等。 3、測量穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線。 實驗儀器: 1、直流恒壓源恒流源 DH-VC1 1臺 2、數(shù)字式萬用表 2臺 3、DH-SJI物理設(shè)計性實驗裝置 4、電阻、電容、1N4007二極管等 1電阻的定義 導(dǎo)體對電

2、流呈現(xiàn)的阻礙作用稱為電阻。 2電阻的作用 電阻是耗能元件，它吸收電能并把電能轉(zhuǎn)換 成其它形式的能量。在電路中，電阻主要有分 壓、分流、負(fù)載等作用，用于穩(wěn)定、調(diào)節(jié)、控 制電壓或電流的大小。 實驗原理與內(nèi)容 一、電阻 3.電阻的主要性能參數(shù) 電阻的主要性能參數(shù)包括：標(biāo)稱阻值與允許偏差、額定功率和溫度系數(shù)等。 1標(biāo)稱阻值 電阻的標(biāo)稱阻值是指電阻器上所標(biāo)注的阻值，是電阻生產(chǎn)的規(guī)定值。 2. 允許偏差(允許誤差),標(biāo)稱阻值與實際阻值之間允許的最大偏差范圍叫做電阻 器的偏差 3.額定功率(標(biāo)稱功率) 指在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的大氣壓和額定溫度下，電阻器所允許承受的最大功率。常 用的電阻標(biāo)稱（額定）功率有： 1/1

3、6W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W、 10W、 20W等。 4溫度系數(shù) 溫度變化時，引起電阻器的相對變化量稱為電阻器的溫度系數(shù)，用表示。溫度 系數(shù)越小，電阻的溫度穩(wěn)定度越高。溫度系數(shù) 可正、可負(fù)。溫度升高，電阻值 增大，稱該電阻具有正的溫度系數(shù)；溫度升高，電阻值減小，稱該電阻具有負(fù)的 溫度系數(shù)。 %100? ? ? 標(biāo)稱阻值 實際阻值標(biāo)稱阻值 電阻器的允許偏差 電阻名稱 電阻的性能、特點 碳膜電阻 穩(wěn)定性高，噪聲低，應(yīng)用廣泛。阻值范圍：1 10M 。 金屬膜 電阻 體積小，穩(wěn)定性高，噪聲低，溫度系數(shù)小，耐高溫，精度高，但脈沖負(fù)載穩(wěn)定性差。 阻值 范圍：1 620M 。

4、線繞電阻 穩(wěn)定性高，噪聲低，溫度系數(shù)小，耐高溫，精度很高，功率大（可達(dá)500W），但高頻性能差， 體積大，成本高。阻值范圍：0.1 5M 。 金屬氧化 膜電阻 除具有金屬膜電阻的特點外，它比金屬膜電阻的抗氧化性和熱穩(wěn)定性高，功率大（可達(dá) 50KW），但阻值范圍小，主要用來補充金屬膜電阻器的低阻部分。 阻值范圍：1 200K 。 合成實芯 電阻 機械強度高，過負(fù)載能力較強，可靠性較高，體積小，但噪聲較高大，分布參數(shù)（L、C）大， 對電壓和溫度的穩(wěn)定性差。阻值范圍：4.7 22M 。 合成碳膜 電阻 電阻阻值變化范圍寬，價廉，但噪聲大，頻率特性差，電壓穩(wěn)定性低，抗?jié)裥圆?，主要用?制造高壓高阻電阻

5、器。 阻值范圍：10M 106M 。 線繞 電位器 穩(wěn)定性高，噪聲低，溫度系數(shù)小，耐高溫，精度很高，功率較大（達(dá)25W），但高頻性能差， 阻值范圍小，耐磨性差，分辯力低，適用于高溫大功率電路及作精密調(diào)節(jié)的場合。 阻值范 圍：4.7 100K 。 合成碳膜 電位器 穩(wěn)定性高，噪聲低，分辯力高，阻值范圍寬，壽命長，體積小，但抗?jié)裥圆睿瑒釉肼暣螅?功率小，該電位器為通用電位器，廣泛用于一般電路中。阻值范圍：100 4.7M 。 4.常用電阻的性能特點 電阻可以按制作材料、用途來分類，還分為固定電阻和可調(diào)電阻。 5、電阻的測量 電阻的測量方法主要有直接讀數(shù)法、伏安法、歐姆表或萬用電 表測量法。 （1

6、）直接讀數(shù)法 常用電阻表面有彩色的色環(huán)，通過識別色環(huán)上的顏色，可以判斷出 該電阻的阻值。 顏色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白 金 銀 無色 數(shù)字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 倍率 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2 誤差等 級 % 1 2 0.5 0.2 0.1 5 10 20 電阻色環(huán)顏色所表示的意義電阻色環(huán)顏色所表示的意義 四色環(huán)電阻（普通電阻） 用A，B，C，D分別表示四個環(huán)所代表的數(shù)字，那么四色環(huán)電阻 的阻值為： 例如：某電阻色環(huán)顏色順序為黃、紫、橙、銀，則該電阻的阻值 為 ? C BAR10)10( ?kR4710)7410( 3 注：第四環(huán)表示

7、誤差，不計入讀數(shù)。 五色環(huán)電阻（精密電阻） 用A，B，C，D分別表示前四個環(huán)所代表的數(shù)字， 那么五色環(huán)電阻的阻值為： ? D CBAR10)10100( 例如：某電阻色環(huán)顏色順序為綠、紅、黃、 橙、金、則該電阻的阻值為： 3 10)42105100(?R 注：一般最后一環(huán)離前幾個環(huán)都較遠(yuǎn)，金色和銀色 一般來講是最后一環(huán)。 ? 五環(huán)電阻的讀數(shù)方法 如何正確的讀出五環(huán)電阻的第一環(huán)：四環(huán)電阻的表示精度的色環(huán) 一般是金或銀，一般不會識別錯誤，而五環(huán)電阻則不然，其表示精度 的色環(huán)有與第一環(huán)（有效數(shù)字環(huán)）相同的顏色，如果讀反，識讀結(jié)果 將完全錯誤。識別第一色環(huán)的方法如下： 1、偏差環(huán)距其它環(huán)較遠(yuǎn)。 2、偏

8、差環(huán)很寬。 3、第一環(huán)距端部較近。 4、有效數(shù)字環(huán)無金、銀色。（解釋：若從某端環(huán)數(shù)讀起第 1、2環(huán)有金或銀色，則另一端環(huán)是第一環(huán)。） 5、偏差環(huán)無橙、黃色。（解釋：若某端環(huán)是橙或黃色，則 一定是第一環(huán).） 6、試讀：一般成品電阻其的阻值不會大于22M 。若試讀 大于22M ，則讀反。 ? ? UT52 數(shù)字型萬用電表 （2）萬用表法測電阻 數(shù)字電表按顯示位數(shù)來劃分，可 分為三位半、四位半、五位、六位、 八位等，位數(shù)指能完整地顯示數(shù)字的 最大位數(shù)，能顯示出09這十個數(shù)字 的稱為一個整位，不足的稱為半位， 如能顯示“999999”時，稱為六位； 最大能顯示“0999” 或“1999”的 稱為三位半

9、，半位都是出現(xiàn)在最高位。 使用數(shù)字萬用表時應(yīng)注意以下幾點： 正確選擇插孔或轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置， 使用萬用表測量電壓，電流和電阻等 交替進(jìn)行時，一定不要忘記換檔。 正確選擇量程，過量程測量會損壞電表。不同的量程有不同的單位。 嚴(yán)禁在測量過程中改變量程。 紅、黑表筆應(yīng)插在符合測量要求的插孔內(nèi)，并留意插孔旁邊的指示數(shù) 字。 UT39E數(shù)字型萬用電表 實驗中的具體操作的數(shù)據(jù) 1歐姆電阻測量值為1.2歐姆 5.6歐姆電阻測量值為5.8歐姆 10歐姆電阻測量值為10.1歐姆 1、電容及其作用 由絕緣材料（介質(zhì)）隔開的兩個導(dǎo)體即構(gòu)成 一個電容。電容在電路中主要作用：耦合、旁 路、隔直、濾波、移相、延時等。 二、

10、電容 2、電容的分類： （1）極性電容(電解電容)兩個極性不一樣長， 長的一端為正 極“+” ，短的一端為負(fù)極“-” 。 電解電容器特點：容量大，但不耐高溫，耐 壓范圍有限，容量穩(wěn)定性差。一般只能工作 在低頻狀態(tài)下。 （2）無極性電容兩個極性一樣長。電容器 還有瓷介、獨石、云母和薄膜電容等類型， 其引腳一般沒有極性 之分，可工作在較高頻 率的電路中 。這些電容器的特點：容量小， 在1?F以下（單位PF），耐高壓，穩(wěn)定性好。 較短的引腳 為“-” 極。 容量和耐壓值直 接標(biāo)注在外殼上。 電解電容器的容量單 位一般使用? ?F。 極性電容 無極性電容 3 3、電容的測量、電容的測量 （1）直接讀數(shù)

11、法 極性電容的參數(shù)直接讀出 其它電容器用數(shù)碼表示法：一般用于小容量電容。電容數(shù) 值有三位數(shù)字，第一，第二位數(shù)為有效值，第三位為倍數(shù)。單位通 常是PF。 例如： 101 = 10 101 pF 104 = 10 104 pF 223 = 22 ? 103 pF 473 = 47 ? 103 pF （2）萬用表法測電容 50v 10uF電容的測量值 101 0.1nF電容的測量值 104 100nF電容的測量值 電容的單位： 1F =103mF 1mF=103 ?F 1?F =103 nF 1nF =103 pF 1、二極管的特點 二極管由一個pn結(jié)、電極引線以及外殼封裝構(gòu)成的。 二極管的最大特點

12、是：單向?qū)щ娦?。其主要作用包括：穩(wěn)壓、整流、 檢波、開關(guān)、光/電轉(zhuǎn)換等。 二極管以材料、結(jié)構(gòu)、用途來分類 三、二極管 2PN結(jié)的工作原理 （1）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?二極管的單向?qū)щ娦允怯善鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。本 征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴兩種載流子，但數(shù)量 極少，導(dǎo)電能力很低。如果在其中摻入適量的雜質(zhì) （某種元素），則在半導(dǎo)體中會產(chǎn)生大量的電子或空 穴，形成 n型或p 型半導(dǎo)體。 n型半導(dǎo)體中電子的濃度 遠(yuǎn)大于空穴的濃度，以電子導(dǎo)電為主； p 型半導(dǎo)體中 空穴的濃度遠(yuǎn)大于電子的濃度，以空穴導(dǎo)電為主。二 極管就是由一塊p 型半導(dǎo)體和一塊n型半導(dǎo)體“結(jié)合” 而成的。在兩種半導(dǎo)體的交界處，由于p 區(qū)中

13、空穴的 濃度比n區(qū)大，空穴由p 區(qū)向n區(qū)擴散；同樣，由于n區(qū) 電子的濃度比p 區(qū)大，電子便由n區(qū)向p 區(qū)擴散。這種 擴散的結(jié)果是在交界處產(chǎn)生兩個薄層； p 區(qū)薄層由于 空穴少而帶負(fù)電，而n區(qū)薄層由于電子少而帶正電. 如圖所示，A、B之間形成電場，其方向與載流子擴散 運動的方向相反，從而阻止電子和空穴的擴散，而使電子 和空穴反向漂移，所以帶電層又稱為阻擋層。當(dāng)載流子的 擴散和漂移達(dá)到動態(tài)平衡時，A、B薄層的厚度使二極管 具有單向?qū)щ娦?。?dāng)pn結(jié)加上正向電壓時，外電場與內(nèi)電 場方向相反，因而削弱了內(nèi)電場使阻擋層變薄，載流子就 能順利地通過 pn結(jié)，形成比較大的電流，正向電阻很小。 當(dāng)pn結(jié)加上反向

14、電壓時，外電場與內(nèi)電場方向相同，加強 了內(nèi)電場的作用，使阻擋層變厚，只有極少數(shù)載流子能夠 通過pn結(jié)，形成很小的反向電流，反向電阻很大。 B A p n _ + + + + _ _ _ 電場 。 。 。 。 。 。 。 。 。 P N+ 二極管正向?qū)?P 。 。 。 。 。 N+ - + e 二極管正向?qū)?I e P 。 。 。 N+ - + I 二極管反向截止 e （2） PN結(jié)的擊穿 當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時，如果反向電壓超過一定 的限度，反向電流會突然急劇增大，破壞了 PN結(jié)的 單向?qū)щ娦?，稱為 PN結(jié)的反向擊穿。反向擊穿分為 齊納擊穿和雪崩擊穿兩種。 （3）伏安特性曲線）伏安特性曲線

15、加到二極管兩端的電壓 U與流過二極管的電流 I之 間的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線。 I 鍺 鍺 U (mA) (A) 硅硅 硅硅 由曲線可以看出： 當(dāng)二極管兩端的電壓為零時，電流也為零，故特性 曲線從座標(biāo)原點開始。 當(dāng)二極管加正向電壓時，隨著電壓的增加，電流也 逐漸增加。但在開始一段，電流增加很慢，表明二極管 開始導(dǎo)電時正向電阻較大。當(dāng)二極管兩端的電壓超過一 定數(shù)值時（即死區(qū)電壓），二極管的電阻變小，正向電 流顯著增加。通常硅管的死區(qū)電壓為0.50.7V，鍺管為 0.10.3V。 當(dāng)二極管加反向電壓時，最初，隨著反向電壓的 逐漸增大，反向電流也逐漸增大。但當(dāng)反向電壓加到一 定值后，反向電流成為常

16、數(shù)。在同樣溫度條件下，硅的 反向電流比鍺的小。鍺管是微安級，硅管是納安級。 當(dāng)反向電壓加大到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，二當(dāng)反向電壓加大到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，二 極管發(fā)生擊穿。極管發(fā)生擊穿。 二極管加正向電壓時導(dǎo)通，加反向電壓時截止。這是二二極管加正向電壓時導(dǎo)通，加反向電壓時截止。這是二 極管的主要特性極管的主要特性單向?qū)щ娦?。單向?qū)щ娦浴?二極管是非線性元件，伏安特性曲線各點的直流電阻和二極管是非線性元件，伏安特性曲線各點的直流電阻和 交流電阻均不相等，加到兩端的電壓與流過的電流交流電阻均不相等，加到兩端的電壓與流過的電流不符 合歐姆定律。 3、判斷普通二極管的極性及優(yōu)劣、判斷普

17、通二極管的極性及優(yōu)劣 用數(shù)字萬用表的二極管檔測量二極（1N4007）的極 性及優(yōu)劣。 用紅、黑表筆分別接在二極管兩端，若有500多 mv的壓降，此時為正接，紅表筆接正，黑表筆接負(fù)。 如果紅、黑表筆位置互換則不導(dǎo)通，此時黑表筆接正 紅表筆接負(fù)。該二極管性能良好。 若正、反接都有壓降則二極管被擊穿；若正、反接 都沒有壓降則二極管斷路，這兩種情況說明該二極管 已壞。 萬用表歐姆檔檢測普通二極管（1N40071N4007）的極性及優(yōu)劣 二極管極性判定：二極管正向電阻阻值在幾百 1K 的阻值。而二極管反向電阻阻值在幾十K 幾百K 的阻值。用萬用表時可以將其（紅）正極和（黑）負(fù)極隨 便接二極管的兩個極性，

18、量程選2K ，當(dāng)萬用表顯示幾百 歐時，說明紅的一端接的是二極管的正極，黑的一端接的 是二極管的負(fù)極。反之當(dāng)萬用表顯示1，則表明二極管阻值 超過了量程，說明紅的一端是二極管的負(fù)極，黑的一端接 的是二極管的正極。 二極管質(zhì)量的判定： 用萬用表測量二極管的正、反 向電阻時，如果兩次測量的阻值都很小，說明二極管已經(jīng) 擊穿；如果兩次測量的阻值都很大，說明二極管內(nèi)部已經(jīng) 斷路；兩次測量的阻值相差不大，說明二極管性能欠佳。 在這些情況下，二極管就不能使用了。 （1）穩(wěn)壓二極管的概念 穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特 性制成的。穩(wěn)壓二極管的外形同普通二極管 一樣，也有兩個電極，正極和負(fù)極，穩(wěn)壓管 是利用反向

19、擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的， 因此、穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。 注意：穩(wěn)壓二極管在電路中應(yīng)用時，必 須串聯(lián)限流電阻，避免穩(wěn)壓二極管進(jìn)入擊穿 區(qū)后，電流超過其最大穩(wěn)定電流而被燒毀。 其代表符號見圖所示 不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣。 （教材上是測普通二極管的伏安特性曲線） 穩(wěn)壓二極管符號 4、測量穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線 （2）穩(wěn)壓二極管的伏安特性 由曲線可看出，它和普通二極管的正向特性一 樣，但反向特性稍有區(qū)別。 穩(wěn)壓二極管具有陡峭的反向擊穿特性。當(dāng) 反向電壓增加到UZ后，反向電流急劇增加。此 后，只要反向電壓稍有增加，反向電流就增加很 多（曲線陡峭） 。利用這段電流在很大范圍內(nèi) 變化，而電壓基本恒定的特性來進(jìn)行穩(wěn)壓。 制作工藝上有低壓擊穿的特點。擊穿電 壓小，容易測量。 穩(wěn)壓二極管工作在擊穿區(qū)域（即AB段） 。但穩(wěn) 壓二極管的擊穿是可逆的，當(dāng)去掉外加電壓后， 擊穿即可恢復(fù)。 實際工作中必串限流電阻。 A B UZ I U 穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線