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第1章電阻器

1.1固定電阻器

各種導(dǎo)電材料對(duì)通過(guò)的電流總呈現(xiàn)一定的阻礙作用,并將電流的能量轉(zhuǎn)換成熱能,這種阻礙作用稱為電阻。具有電阻性能的實(shí)體元件稱為電阻器。

1.1.1電阻器的電路符號(hào)和主要性能參數(shù)

1.電阻器的電路符號(hào)和單位

凡阻值固定不能調(diào)節(jié)的電阻器稱為固定電阻器。圖1.1.1(a)是我國(guó)國(guó)標(biāo)電阻器符號(hào);圖1.1.1(b)是國(guó)外常用電阻器的符號(hào);圖1.1.1(c)是標(biāo)有該電阻器額定功率的電阻器符號(hào)。電阻器單位有:Ω、kΩ、MΩ、GΩ、TΩ等1TΩ=1000GΩ;1GΩ=1000MΩ;1MΩ=1000kΩ;1kΩ=1000Ω。22.電阻器的主要性能指標(biāo)(1)標(biāo)稱阻值圖1.1.13(2)允許誤差允許誤差是指電阻器的標(biāo)稱值與實(shí)際阻值之差。在電阻器的生產(chǎn)過(guò)程中,由于技術(shù)原因?qū)嶋H電阻值與標(biāo)稱電阻值之間難免存在偏差,因而規(guī)定了一個(gè)允許誤差參數(shù),也稱為精度。常用電阻器的允許誤差分別為±5%、±10%、±20%,對(duì)應(yīng)的精度等級(jí)分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)。5

(3)額定功率P

額定功率是指在一定條件下,電阻器能長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷而不改變性能的允許功率。額定功率的大小也稱瓦(W)數(shù)的大小,如1/8W、1/4W,一般用在數(shù)字印在電阻器的表面上,如圖1.1.1(c)。

1.1.2電阻器的型號(hào)及命名國(guó)產(chǎn)電阻器的型號(hào)由四個(gè)部分組成。如表1.1.2所示。例如RJ-71為精密金屬膜電阻,RXT-2為可調(diào)線饒電阻。RT-2為普通碳膜固定電阻器。

6表1.1.272.文字符號(hào)法文字符號(hào)法是用字母和數(shù)字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示標(biāo)稱電阻值。允許誤差也用文字符號(hào)表示。其規(guī)律是:符號(hào)位(?、K、M、G、T)表示電阻值的數(shù)量級(jí)別,符號(hào)前面的數(shù)字表示電阻值整數(shù)部分的大小,符號(hào)后面的數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)值。例:?33→0.33?3?3→3.3?表示允許誤差的符號(hào)如表1.1.3所示。

表1.1.3表示允許誤差的文字符號(hào)93.色環(huán)標(biāo)志法

(1)四色環(huán)電阻普通電阻器大多為四色環(huán)電阻。其最靠近電阻器一端的第一條色環(huán)的顏色表示第一位有效數(shù)字;第二條色環(huán)的顏色表示第二位有效數(shù)字;第三條色環(huán)的顏色表示倍乘率;第四條色環(huán)的顏色表示允許誤差。如表1.1.4所示。

(2)五色環(huán)電阻精密電阻器大多為五色環(huán)電阻。其中第一、第二、第三條色環(huán)代表示第一、第二、第三位有效數(shù)字,第四條表示倍乘率,第五條表示允許誤差,如圖1.1.3所示。圖1.1.310表1.1.4電阻器色標(biāo)符號(hào)規(guī)定11電阻的分類1.按阻值特性固定電阻、可調(diào)電阻、特種電阻(敏感電阻)2.按制造材料碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻,無(wú)感電阻,薄膜電阻等3.按安裝方式插件電阻、貼片電阻4.按功能分負(fù)載電阻,采樣電阻,分流電阻,保護(hù)電阻等13可調(diào)電阻固定電阻光敏電阻壓敏電阻線繞電阻14兩端電阻色環(huán)顏色

15數(shù)碼法用三位數(shù)字表示元件的標(biāo)稱值。從左至右,前兩位表示有效數(shù)位,第三位表示10^n(n=0~8)。當(dāng)n=9時(shí)為特例,表示10^(-1)。而標(biāo)志是0或000的電阻器,表示是跳線,阻值為0Ωeg:471=470Ω105=1M2R2=2.2Ω塑料電阻器的103表示10*10^3=10k。片狀電阻多用數(shù)碼法標(biāo)示,如512表示5.1kΩ17

例:紅紫橙金27×103(1±5%)?=27(1±5%)K?棕黑紅銀10×102(1±10%)?=1(1±10%)K?白紫藍(lán)銀綠976×10-2(1±0.5%)?=9.76(1±0.5%)?1.1.4常用固定電阻器及特點(diǎn)1.常用固定電阻器(1)碳膜電阻器(RT)碳膜電阻器穩(wěn)定性好,電壓的改變對(duì)阻值影響很小。其阻值范圍大,可以制作成幾歐姆的低阻值電阻,也可以制作成幾十兆歐的高阻值電阻。而且碳膜電阻制作成本低,價(jià)格便宜,但精度不夠高。圖1.1.4某碳膜電阻

這種電阻體的導(dǎo)電材料是碳膜層,故稱為碳膜電阻器,實(shí)物如圖1.1.418(2)金屬膜電阻器(RJ)金屬膜電阻器是在磁棒或瓷管表面用真空蒸發(fā)或燒滲法制成金屬膜,如鎳鉻合金膜和金鉑合金膜等。金屬膜電阻器體積更小,除具有碳膜電阻器的特征外,它比碳膜電阻器的精度更高,穩(wěn)定性更好,噪音更低,阻值范圍更寬,耐熱性能超過(guò)碳膜電阻器。但制作成本高,價(jià)格較貴。實(shí)物如圖1.1.5。(3)金屬氧化膜電阻器(RY)金屬氧化膜電阻器是在磁棒上沉積一層金屬氧化膜制成,它的外形與性能均與金屬膜電阻器相同,但其制造工藝簡(jiǎn)單,成本低,耐熱耐壓性能更好。精度不如金屬膜電阻器。實(shí)物如圖1.1.6圖1.1.5某金屬膜電阻

圖1.1.6某金屬氧化膜電阻

19(5)玻璃釉膜電阻器(RI)玻璃釉膜電阻器是在磁棒上涂覆一層金屬和玻璃釉的混和物而制成。它有絕緣耐壓高、溫度系數(shù)小、噪聲系數(shù)小、耐酸堿、耐潮濕、耐高溫及穩(wěn)定性可靠等特點(diǎn)。實(shí)物如圖1.1.9。圖1.1.9某玻璃釉膜電阻

2.排電阻器(RI)

排電阻器簡(jiǎn)稱排阻,是將多個(gè)電阻器集中封裝在一起組合制成的。排阻具有裝配方便、安裝密度高等優(yōu)點(diǎn)。

排阻通常都有一個(gè)公共端,在封裝表面用一個(gè)小白點(diǎn)表示。排阻的顏色通常為黑色或黃色。圖1.1.10為某排電阻器實(shí)物圖。圖1.1.10某排電阻器實(shí)物圖21排阻可分為SIP排阻、DIP排阻和SMD排阻。SIP排阻即為傳統(tǒng)的直插式排阻,依照線路設(shè)計(jì)的不同,一般分為A、B、C、D、E、F、G、H、I等類型;DIP排阻即雙列直插式排阻。SMD排阻即貼片式排阻。SMD排阻安裝體積小,目前已在多數(shù)電路中取代了SIP排阻。常用的SMD排阻有8P4R(8引腳4電阻)和10P8R(10引腳8電阻)兩種規(guī)格。SMD排阻電路原理如圖1.1.11所示。排阻的阻值與內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)通??梢詮男吞?hào)上識(shí)別出來(lái),其型號(hào)標(biāo)示如圖1.1.12所示。型號(hào)中的第一字母為內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)代碼,代碼與電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖1.1.13。22

圖1.1.11SMD排阻電路原理圖(a)10P8RL型(b)8P4R型(c)10P8RT型23(a)結(jié)構(gòu)代碼A內(nèi)部等效電路(b)結(jié)構(gòu)代碼B內(nèi)部等效電路(c)結(jié)構(gòu)代碼C內(nèi)部等效電路(d)結(jié)構(gòu)代碼D內(nèi)部等效電路25(e)結(jié)構(gòu)代碼E內(nèi)部等效電路(f)結(jié)構(gòu)代碼F內(nèi)部等效電路(g)結(jié)構(gòu)代碼G內(nèi)部等效電路(h)結(jié)構(gòu)代碼H內(nèi)部等效電路26

(i)結(jié)構(gòu)代碼I內(nèi)部等效電路圖1.1.13排阻代碼與內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

排阻的阻值通常用三位數(shù)字表示,標(biāo)注在電阻體表面。在三位數(shù)字中,從左至右的第一、第二位為有效數(shù)字,第三位表示前兩位數(shù)字乘10的N次方(單位為Ω)。如果阻值中有小數(shù)點(diǎn),則用“R”表示,并占一位有效數(shù)字。例如:標(biāo)示為“103”的阻值為10×103=10(kΩ);表示為“0”或“000”的排阻阻值為0Ω,這種排阻實(shí)際上是跳線(短路線)。271.1.5固定電阻器的測(cè)量與代換1.電阻器的測(cè)量萬(wàn)用表測(cè)量電阻器方法和步驟:(1)檢查表針。檢查在萬(wàn)用表量表棒未短接時(shí),指針是否在零位。如不在零位,旋轉(zhuǎn)機(jī)械調(diào)零旋鈕,將指針調(diào)至零位,這種方法一般稱為機(jī)械調(diào)零。(2)選擇倍率檔。(3)電阻檔調(diào)零(又稱電氣調(diào)零)。方法是:把萬(wàn)用表兩表棒短接,看指針是否在表盤右邊的零位。如有偏差,可用手轉(zhuǎn)動(dòng)電阻檔調(diào)零旋鈕,將指針調(diào)到零位。注意,在測(cè)量電阻時(shí),每換一次倍率檔后,都必須重新電氣調(diào)零一次。(4)測(cè)量電阻。讀出指針?biāo)傅臄?shù)值乘以所選擇的倍乘檔的倍乘數(shù),即為被測(cè)電阻的阻值。2.電阻器的代換電阻損壞需要更換時(shí)應(yīng)盡可能選用原規(guī)格型號(hào)的電阻器。此時(shí),可以用以下方法進(jìn)行代換。29(1)相同種類電阻器在標(biāo)稱值相同時(shí),功率大的電阻器可代換功率小的電阻器(2)相同種類電阻器的串、并代換法。(3)其他種類及規(guī)格的代換。代換時(shí),要考慮性能與價(jià)格。1.2可變電阻器

可變電阻器是指其阻值在規(guī)定的范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)的變阻器,它的作用是改變電路中電壓、電流的大小??勺冸娮杵骺梢苑譃榘肟烧{(diào)電阻器和電位器兩類。半可調(diào)電阻器又稱微調(diào)電阻器,它是指電阻值雖然可以調(diào)節(jié),但在使用時(shí)經(jīng)常固定在某一阻值上的電阻器。電位器是在一定范圍內(nèi)阻值連續(xù)可變的一種電阻器??勺冸娮杵鞯碾娐贩?hào)如圖1.2.1。圖1.2.1301.2.1常用電位器實(shí)物圖、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用1.合成碳膜電位器其電阻體是用碳膜、石墨、石英粉和有機(jī)粉合劑等配成一種懸浮液,涂在玻璃釉纖維板或膠紙上制作而成。優(yōu)點(diǎn)為:阻值范圍寬、分辨率高、能制成各種類型的電位器、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、型號(hào)多。缺點(diǎn)為:功率不太高、耐高溫性、耐濕性差、阻值低的電位器不容易制作。實(shí)物如圖1.2.2。2.有機(jī)實(shí)芯電位器它是用加熱塑壓的方法,將有機(jī)電阻粉壓在絕緣體的凹槽內(nèi)。具有耐熱性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。但溫度系數(shù)大、動(dòng)噪聲大、耐潮性能差、制造工藝復(fù)雜、阻值精度較差。實(shí)物如圖1.2.3。圖1.2.2某合成碳膜電位器

圖1.2.3某有機(jī)實(shí)芯電位器

313.金屬膜電位器金屬膜電位器是由金屬合成膜、金屬氧化膜、金屬合金膜和氧化鉭膜等幾種材料經(jīng)過(guò)真空技術(shù),沉積在陶瓷基體上而制作的。優(yōu)點(diǎn):耐熱性好、分辨率高、分布電感和分布電容小、噪聲電動(dòng)勢(shì)很低。缺點(diǎn):耐磨性不好、阻值范圍小。實(shí)物如圖1.2.4。圖1.2.4某金屬膜電位器324.繞線電位器繞線電位器是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器優(yōu)點(diǎn):接觸電阻小、精度高、溫度系數(shù)小。缺點(diǎn):分辨率差、阻值偏低、高頻特性差。實(shí)物如圖1.2.5。5.?dāng)?shù)字電位器數(shù)字電位器取消了活動(dòng)件,是一個(gè)半導(dǎo)體集成電路。優(yōu)點(diǎn)為:調(diào)節(jié)精度高、沒(méi)有噪聲、有極長(zhǎng)的工作壽命、無(wú)機(jī)械磨損、數(shù)據(jù)可讀寫(xiě)、具有配置寄存器和數(shù)據(jù)寄存器、多電平量存儲(chǔ)功能、特別適合于音頻系統(tǒng)、易于軟件控制、體積小、易于裝配。實(shí)物如圖1.2.6。圖1.2.5某繞線電位器

圖1.2.6某數(shù)字電位器

331.2.2電位器的主要參數(shù)1.標(biāo)稱阻值、零位電阻和額定功率電位器上標(biāo)注的阻值稱標(biāo)稱阻值,即電位器兩定片端之間的阻值;零位電阻指電位器的最小阻值,即動(dòng)片端與任一定片端之間最小阻值;電位器額定功率指在交、直流電路中,當(dāng)大氣壓為87至107kPa,在規(guī)定的額定溫度下長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷所允許消耗的最大功率。2.電位器的阻值變化特性阻值變化特性是指電位器的阻值隨活動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)的長(zhǎng)度或轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度變化的關(guān)系,即阻值輸出函數(shù)特性。常用有三種,阻值變化特性曲線如圖1.2.7。

(1)指數(shù)式(Z型)指數(shù)式電位器的阻值變化與動(dòng)觸點(diǎn)位置的變化成指數(shù)關(guān)系。

(2)對(duì)數(shù)式(D型)對(duì)數(shù)式電位器的阻值變化與動(dòng)觸點(diǎn)位置的變化成對(duì)數(shù)關(guān)系。

(3)線性式(X型)線性式電位器的阻值變化與動(dòng)觸點(diǎn)位置的變化成線性關(guān)系。

34圖1.2.7阻值變化特性曲線353.電位器的分辨率電位器的分辨率也稱分辨力,對(duì)線繞電位器來(lái)講,當(dāng)動(dòng)接點(diǎn)每移動(dòng)一圈時(shí),輸出電壓的變化量與輸出電壓的比值為分辨率。直線式線繞電位器的理論分辨率為繞線總匝數(shù)的倒數(shù),并以百分?jǐn)?shù)表示。4.電位器的動(dòng)噪聲當(dāng)電位器在外加電壓作用下,其動(dòng)接觸點(diǎn)在電阻體上滑動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電噪聲稱為電位器的動(dòng)噪聲。1.2.3電位器的結(jié)構(gòu)和種類1.電位器的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)如圖1.2.8,它由外殼、電阻體、滑動(dòng)片、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和焊接片組成。當(dāng)滑動(dòng)片接近引出端①時(shí),①和②端阻值接近于零,隨著旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),阻值慢慢增加,在滑動(dòng)片轉(zhuǎn)到③時(shí),其阻值即為電位器的標(biāo)稱值。

圖1.2.8362.電位器的種類電位器按調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式分為旋轉(zhuǎn)式和直滑式電位器;按聯(lián)數(shù)分為單聯(lián)式和雙聯(lián)式電位器;按有無(wú)開(kāi)關(guān)分為無(wú)開(kāi)關(guān)和有開(kāi)關(guān)兩種;按輸出函數(shù)特性分為線性式、對(duì)數(shù)式和指數(shù)式。部分實(shí)物如下圖。雙聯(lián)式單聯(lián)式有開(kāi)關(guān)直滑式部分電位器實(shí)物圖371.2.4電位器的檢測(cè)如下圖①、③端可測(cè)出該電位器的標(biāo)稱值。測(cè)①、②端或②、③端,轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸,觀察表盤指針是否在連續(xù)、均勻地移動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)有斷續(xù)或跳動(dòng)現(xiàn)象,則說(shuō)明該電位器存在接觸不良和阻值變化不勻問(wèn)題。在轉(zhuǎn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn),應(yīng)能測(cè)得①、②端或②、③端的標(biāo)稱電阻和零位電阻。

然后測(cè)量電位器各端子與金屬外殼及旋轉(zhuǎn)軸之間的絕緣電阻,看其絕緣電阻是否足夠大(正常接近無(wú)窮大)。對(duì)于開(kāi)關(guān)電位器,還要測(cè)量電位器開(kāi)關(guān)是否起作用,接觸是否良好。381.3敏感電阻器1.3.1熱敏電阻器1.熱敏電阻器的符號(hào)和主要參數(shù)

(1)熱敏電阻的符號(hào)熱敏電阻器是用熱敏半導(dǎo)體材料經(jīng)一定燒結(jié)工藝制成的。熱敏電阻器有正、負(fù)溫度系數(shù)型之分。正溫度系數(shù)型電阻器(用字母PTC表示)指隨著溫度的升高,阻值增大;負(fù)溫度系數(shù)型電阻器(用字母NTC表示)指隨著溫度的升高,阻值反而下降。圖1.3.1為熱敏電阻器符號(hào)和實(shí)物。符號(hào)某實(shí)物圖1.3.139

(2)熱敏電阻的主要參數(shù)①標(biāo)稱阻值:指電阻器在常溫20℃時(shí)的阻值。②溫度系數(shù):指溫度每變化1℃時(shí)的阻值變化率(%/℃)。2.熱敏電阻器的應(yīng)用熱敏電阻器常用作溫度補(bǔ)償、過(guò)熱保護(hù)、穩(wěn)壓及發(fā)熱源的定溫控制等。圖1.3.2是PTC型正溫度系數(shù)熱敏電阻在彩電消磁電路中的應(yīng)用。圖中熱敏電阻與消磁線圈串聯(lián),在開(kāi)機(jī)瞬間,因常溫下熱敏電阻阻值很小,其提供消磁電流,對(duì)顯像管進(jìn)行消磁。

熱敏電阻流過(guò)消磁電流的時(shí)刻,大電流使其溫度迅速升高,阻值急劇增大,終止消磁線圈中的電流,完成消磁任務(wù),隨后彩電正常工作。故稱此處的PTC電阻為消磁電阻。圖1.3.240

3.熱敏電阻器的檢測(cè)首先測(cè)量熱敏電阻器常溫(約20℃)下的阻值,正常阻值應(yīng)接近其標(biāo)稱阻值。然后用通電的電烙鐵靠近熱敏電阻,加熱升高溫度,若此時(shí)阻值變大為正溫度系數(shù)熱敏電阻。若阻值變小為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。若阻值仍然不變,則熱敏電阻已壞。1.3.2壓敏電阻器1.壓敏電阻器的符號(hào)和主要參數(shù)

(1)壓敏電阻的符號(hào)

壓敏電阻器使用氧化鋅作為主要材料制成的半導(dǎo)體陶瓷器件。在一定溫度和一定的電壓范圍內(nèi),當(dāng)外界電壓增大時(shí),阻值減??;當(dāng)外界電壓減小時(shí),其阻值反而增大。圖1.3.3為壓敏電阻器符號(hào)和實(shí)物。

符號(hào)某實(shí)物圖1.3.341

(2)壓敏電阻的主要參數(shù)①壓敏電壓:指壓敏電阻在規(guī)定電流下的擊穿電壓。當(dāng)壓敏電阻兩端電壓升高到壓敏電壓時(shí),其阻值急劇減小。壓敏電壓又稱標(biāo)稱電壓或臨界電壓,閥值電壓。應(yīng)用中,壓敏電壓指加在壓敏電阻兩端的交流電壓峰值或直流電壓值。②流通容量:指壓敏電阻能承受的最大電流量。。

用萬(wàn)用表測(cè)量壓敏電阻的阻值,其正常阻值應(yīng)大于100kΩ,又不可能是無(wú)窮大。

2.壓敏電阻器的應(yīng)用壓敏電阻器在電子線路中可用于開(kāi)關(guān)電路、過(guò)壓保護(hù)、消噪電路、滅火花電路和吸收回路。圖1.3.4為具有壓敏電阻保護(hù)的電子線路,圖中選用的壓敏電阻標(biāo)稱電壓為311V,浪涌電流為80A。42

220V電源電壓正常時(shí),浪涌峰值電壓為220×1.414≈311V,電器正常工作,此時(shí)壓敏電阻器的阻值為幾兆歐。假如某種原因使輸入電壓高于311V時(shí),壓敏電阻阻值就很快降低,電流急劇增大,達(dá)到2A時(shí)就迅速熔斷保險(xiǎn)絲。從而保護(hù)了家用電器。

圖1.3.443

1.3.3熔斷電阻器

1.熔斷電阻器的符號(hào)和主要參數(shù)

(1)熔斷電阻器的符號(hào)熔斷電阻器在電路中起著熔絲和電阻器的雙重作用。符號(hào)如圖1.3.5,實(shí)物如圖1.3.6。

(2)熔斷電阻器的主要參數(shù)①熔斷電流:指熔斷電阻器允許流過(guò)的最大電流。②額定電流:指熔斷電阻器正常條件下工作時(shí)流過(guò)的電流。③標(biāo)稱電阻:圖1.3.5熔斷電阻器電路符號(hào)

圖1.3.6某熔斷電阻器實(shí)物圖

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2.熔斷電阻器的應(yīng)用熔斷電阻主要應(yīng)用在電源電路輸出和二次電源輸出電路中。圖1.3.7為某彩電顯像管部分電路簡(jiǎn)圖。圖中熔斷電阻器有兩方面作用:①若某種故障使變壓器3和4端電壓升高時(shí),流過(guò)燈絲電流增大,由于串聯(lián)了熔斷電阻器R1和R2,限制了電流增大;②當(dāng)3和4端電壓繼續(xù)升高,使電流增大到保險(xiǎn)絲電阻器的熔斷電流值時(shí),R1和R2立即被燒斷,保護(hù)燈絲及顯像管。圖1.3.745

1.3.4光敏電阻器

1.光敏電阻器的結(jié)構(gòu)和符號(hào)

光敏電阻器是利用硫化鎘或硫化鉍等具有光電效應(yīng)的半導(dǎo)體材料制成的電阻器。當(dāng)外界光線增強(qiáng)時(shí),阻值逐漸減小;當(dāng)外界光線減弱時(shí),阻值逐漸增大。符號(hào)和實(shí)物如圖1.3.8。光敏電阻電路符號(hào)某光敏電阻電路實(shí)物圖1.3.846

2.光敏電阻的種類、參數(shù)及好壞判別(1)光敏電阻的種類根據(jù)入射波長(zhǎng)的不同,光敏

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