電子技術基礎（第五版）課件 第1章 常用電子元器件認知與測量

課題一常用電子元器件認知與測量1.1電阻器1.2電容器1.3電感器1.4半導體二極管1.5半導體三極管1.6表面安裝電子元器件課題小結

1.1電阻器

1.1.1電阻器的作用與分類

1.電阻器的作用

電阻器是利用金屬或非金屬材料制成的在電路中對電流通過有阻礙作用的電子元件。電阻器在電子電路中的作用主要有：限制電流、降低電壓、分配電壓、向各種電子元器件提供必需的工作電壓和電流等。

2.電阻器的分類

1)按結構分類

電阻器按其結構分為固定式電阻器、半可調(diào)式電阻器和電位器三大類。在電子電路中，它們的圖形符號見表1.1。

2)按材料分類

電阻器按其構成材料分為碳膜電阻器、金屬膜電阻器、實心碳膜電阻器、碳膜電位器等。

常用電阻器的外形圖如圖1.1所示。圖1.1常用電阻器的外形圖

1.1.2電阻器的主要參數(shù)與標記

1.電阻器的主要參數(shù)

電阻器的主要參數(shù)有標稱值及允許誤差、額定功率等。這些參數(shù)是電子電路中合理選用電阻器的主要依據(jù)。

1)電阻器的標稱值及允許誤差

電阻器表面所標的電阻值就是標稱值。常用單位有歐(Ω)、千歐(kΩ)和兆歐(MΩ)，它們之間的換算關系為

2)電阻器的額定功率

當電流通過電阻器時，電阻器因消耗功率而發(fā)熱。電阻器能承受的溫度是有限的，若不加以限制，電阻器就會被燒壞，其所能承受的溫度用其額定功率來加以控制。電阻器長時間工作時允許消耗的功率稱為額定功率，常用瓦(W)表示。電阻器額定功率的標稱值通常有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W和10W等。在電子電路中常用圖1.2所示的符號來表示電阻器的額定功率。額定功率愈大，電阻器的體積愈大。圖1.2電阻器的額定功率(瓦數(shù))圖形符號

2.電阻器的標記

1)數(shù)標法

數(shù)標法是在電阻器表面直接用數(shù)字標出其阻值和允許誤差等級。例如有一只電阻器上標有“47kⅡ”的字樣，表示它的標稱值是47kΩ，允許誤差不超過±10%。

2)色環(huán)法

體積較小的電阻器采用色環(huán)法表示其阻值和允許誤差。色環(huán)法是一種用顏色表示電阻器標稱值和允許誤差的方法，一般使用四道色環(huán)或五道色環(huán)，各種顏色代表不同的數(shù)字。

色環(huán)顏色代表的數(shù)字和意義見表1.2。

四道色環(huán)的固定電阻器如圖1.3(a)、(b)所示。拿到一只電阻器后，將金色或銀色的那一道色環(huán)放在右邊，從左至右便是第一、二、三、四道色環(huán)，第一道色環(huán)表示電阻值的第一位數(shù)字，第二道色環(huán)表示電阻值的第二位數(shù)字，第三道色環(huán)表示阻值后加幾個零，即倍乘數(shù)，阻值單位為Ω，第四道色環(huán)表示允許誤差。讀出的阻值大于1000Ω時，應換算成較大單位的阻值，這就是“夠千進位”的原則。這樣就可讀出圖1.3(a)所示電阻器的標稱阻值是1500Ω(應換算成1.5kΩ)，允許誤差為±5%；圖1.3(b)所示電阻器的標稱值是100000Ω(應換算成100kΩ)，允許誤差為±10%。圖1.3四道色環(huán)電阻器的表示方法

五道色環(huán)固定電阻器(也稱精密電阻器)如圖1.4(a)、(b)所示。圖1.4五道色環(huán)電阻器的表示方法

1.1.3其他電阻器及電阻器的檢測

1.半可調(diào)式電阻器和電位器

1)半可調(diào)式電阻器

半可調(diào)式電阻器又稱微調(diào)電阻器，其實物圖如圖1.5所示。圖1.5半可調(diào)式電阻器實物圖

2)電位器

電位器實際上是一個可調(diào)電阻器，典型的電位器實物圖如圖1.6所示。圖1.6電位器的實物圖

2.電阻器的質量檢測

1)檢測固定電阻器

固定電阻器的質量好壞比較容易鑒別。對新買的電阻器先進行外觀檢查，看外觀是否端正，標志是否清晰，保護漆層是否完好。然后用萬用表測量電阻值，看其測量阻值與標稱值是否一致，相差值是否在允許誤差的范圍之內(nèi)。

2)檢測電位器

電位器的檢測方法如下：

(1)檢測電位器固定端的阻值。電位器固定端的阻值即為電位器的標稱值，測試方法如圖1.7(a)所示。

(2)檢測電位器可變端的阻值。測量電位器活動端和固定端之間的可變電阻值，萬用表的接法如圖1.7(b)所示。圖1.7電位器的檢測

1.1.4排電阻

排電阻(LineofResistance)也叫集成電阻，是一種集多只電阻于一體的電阻器件。

1.識別方法

排電阻的外形及內(nèi)部結構如圖1.8所示。圖1.8排電阻的外形與內(nèi)部結構示意圖

2.測量方法

測量排電阻的方法比較簡單。對已知引腳排列順序的排電阻，可將一支表筆接公共引腳，用另一支表筆依次測量每個電阻，其阻值應符合標稱值。

1.2電容器

1.2.1電容器的作用與分類

1.電容器的作用電容器具有“隔直通交”的作用。這一特性被廣泛應用，在電子電路中，電容器常用來隔斷直流電、旁路交流電，還可以進行信號調(diào)諧、耦合、濾波、去耦等。

2.電容器的分類與符號

1)電容器的分類

(1)按結構分類：電容器按結構分為固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器三類。

(2)按介質分類：電容器按介質分為陶瓷電容器、云母電容器、紙介電容器、油質電容器、薄膜電容器、電解電容器、鉭電容器等。

常見電容器的外形圖如圖1.9所示。圖1.9常見電容器的外形圖

2)電容器的符號

電容器在電子電路中的符號見表1.3。

1.2.2電容器的主要參數(shù)與標記

1.電容器的主要參數(shù)

電容器的主要參數(shù)有標稱電容量、允許誤差、耐壓、絕緣電阻等。

1)標稱電容量和允許誤差

電容器的電容量是指電容器加上電壓后儲存電荷的能力大小，簡稱電容，用字母C表示。

2)耐壓

電容器長期可靠工作時，能承受的最大直流電壓就是電容器的耐壓，也稱為電容器的直流工作電壓。

3)絕緣電阻

由于電容器兩極板間的介質不是絕對的絕緣體，因而其電阻不是無窮大，而是一個有限值。電容器兩極之間的電阻稱為絕緣電阻，或稱為漏電電阻。

2.電容器的標記

電容器的表面要求標出主要參數(shù)、商標及制造日期。常用的標記方法有直標法、數(shù)字符號法、數(shù)碼標注法和色碼標注法。

1)直標法

直標法就是將電容器的標稱容量、允許誤差、耐壓等數(shù)值印在電容器表面上。另外，還有不標電容單位的直標法，即用一位到四位大于1的數(shù)字表示電容量，單位是pF；用零點幾表示容量大小時，單位是μF，如圖1.10所示。圖1.10電容器參數(shù)的直標法

2)數(shù)字符號法

將電容器的主要參數(shù)用數(shù)字和單位符號按一定規(guī)則進行標注的方法，稱為數(shù)字符號法。其標注形式如下：

容量的整數(shù)部分容量的單位符號容量的小數(shù)部分

其中容量的單位符號就是電容量單位代號中的第一個字母。

3)數(shù)碼標注法

用三位數(shù)字表示電容量大小的標注方法，稱為數(shù)碼標注法。三位數(shù)字中前兩位數(shù)表示電容量值的第一、二位有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示前兩位有效數(shù)字后“0”的個數(shù)，這樣得到的電容量單位是pF，如圖1.11所示。圖1.11電容器參數(shù)的數(shù)碼標注法

4)色碼標注法

用三種色環(huán)表示電容量大小的標注方法，稱為色碼標注法。其顏色對應的數(shù)字及意義與色環(huán)電阻中的一樣。識讀方法是沿著引出線的方向，分別是第一、二、三道色環(huán)，第一、

二道色環(huán)表示電容量的前兩位有效數(shù)字，第三道色環(huán)表示有效數(shù)字后“0”的個數(shù)，這樣讀得的電容量單位是pF，如圖1.12所示。圖1.12電容器參數(shù)的色碼標注法

1.2.3電容器的檢測

1.無極性電容器的檢測

常用無極性電容器有陶瓷電容器、滌綸電容器、云母電容器、鉭電容器等。

測量時若出現(xiàn)下列幾種情況，則說明電容器質量有問題。

(1)測量時，萬用表表針一下擺到“0”之后不回擺，說明該電容器已經(jīng)被擊穿短路。

(2)測量時，萬用表表針向右微微擺動后不回擺到“∞”，說明該電容器有漏電現(xiàn)象；其電阻值愈小，漏電愈大，該電容器的質量就越差。

(3)測量時，萬用表表針沒有擺動，說明該電容器已經(jīng)斷路。

對于電容量在0.1μF以下的無極性電容器，可以用萬用表的歐姆擋(R×10kΩ)來測量電容器的兩極，其質量好壞的判別方法同上。

2.電解電容器的檢測

檢測時，一般用萬用表的歐姆擋(R×1kΩ)，紅表筆接電容器的負極，黑表筆接電容器的正極，迅速觀察萬用表指針的偏轉情況。測量時表針首先向右偏轉，然后慢慢地向左回疊，并穩(wěn)定在某一數(shù)值上(如圖1.13所示)，表針穩(wěn)定后得到的阻值是幾百千歐以上，則說明被測電容是好的。圖1.13電解電容器的檢測

測量時若出現(xiàn)下列幾種情況，則說明電容器的質量有問題。

(1)測量時，萬用表指針沒有向右偏轉的現(xiàn)象，說明該電容器因電解液已干涸而不能使用了。

(2)測量時，萬用表指針向右偏轉到很小的數(shù)值，甚至為零，且指針沒有回疊現(xiàn)象，說明該電容器已被擊穿而造成短路。

(3)測量時，萬用表指針向右偏轉，然后慢慢地向左回疊，但最后穩(wěn)定的阻值在幾百kΩ以下，說明該電容器有漏電現(xiàn)象發(fā)生，一般就不能使用了。

3.可變電容器的檢測

可變電容器分為單連可變電容器和雙連可變電容器。單連可變電容器只有動片和定片之分，與軸連接的為動片，另一片為定片。雙連可變電容器有三個引出極，中間是動片，另外兩個是定片，如圖1.14所示。圖1.14雙連可變電容器的檢測

1.3電感器

電感器是指在電子電路中能產(chǎn)生電磁轉換功能的電感線圈和各種變壓器。在電子電路中，將電感器、電阻器、電容器及三極管等元件進行適當?shù)亟M合，能構成放大器、振蕩器等電子電路

1.3.1電感線圈的種類及主要參數(shù)

1.電感線圈的種類

電感線圈是用漆包線或繞包線繞在絕緣管或鐵芯上的一種電子元件。電感線圈簡稱為線圈，在電路中用字母L表示，常用圖形符號如圖1.15所示。圖1.15常用線圈的圖形符號

線圈種類很多，按磁體性質分為空芯線圈和磁芯線圈；按線圈形式分為固定電感線圈和可變電感線圈。這里僅介紹以下幾種線圈

1)單層螺旋管線圈

這種線圈是用絕緣導線逐圈地繞在絕緣管上形成的，如圖1.16所示。圖1.16單層螺旋管線圈

2)磁棒式線圈

這種線圈是用絕緣導線或鍍銀線繞在磁棒上制成的，其電感量可以調(diào)節(jié)，如圖1.17所示。圖1.17磁棒式線圈

3)鐵氧體線圈

為了便于調(diào)整，在線圈中加入帶螺紋的鐵氧體磁芯，如圖1.18所示。轉動磁芯可以調(diào)整磁芯和線圈的相對位置，從而改變線圈的電感量。圖1.18鐵氧體線圈

2.電感線圈的主要參數(shù)

1)線圈的電感量

我們從電工學中得知，當電流通過任何導體時，導體周圍就會產(chǎn)生磁場，如果電流發(fā)生變化，則磁場也隨之變化，而磁場變化又會產(chǎn)生感應電動勢。這種感應電動勢是由于導體本身電流變化而引發(fā)的，所以稱為自感。

在一定變化電流的作用下，線圈產(chǎn)生感應電動勢的大小，稱為線圈的電感量，簡稱電感。電感量的單位是亨利(H)。它的物理意義是：當通過線圈的電流每秒鐘變化為1安培，所產(chǎn)生的感應電動勢為1伏時，線圈的電感量為1亨利。電感量常用單位有毫亨(mH)和微亨(μH)，其換算關系為

2)品質因數(shù)

品質因數(shù)是電感線圈的另一個主要參數(shù)。通常用字母Q表示，Q值愈高表明線圈的功率損耗愈小，效率愈高。

3)線圈的標稱電流

線圈的標稱電流是指線圈允許通過的電流大小。

3.電感線圈的測量和使用

1)電感線圈的測量

電感線圈的精確測量要用專用的電子儀表，一般可用萬用表測量電感線圈的電阻以此來大致判斷其好壞。一般電感線圈的直流電阻很小，當線圈的電阻為無窮大時，說明線圈

內(nèi)部或引出端已斷線。

2)電感線圈的使用

在使用線圈時，不要隨意改變線圈的形狀、大小和線圈的距離，否則會影響線圈原來的電感量?？烧{(diào)線圈應安裝在易于調(diào)節(jié)的位置，以便調(diào)整線圈的電感量，使其達到最理想的工作狀態(tài)。

1.3.2變壓器的分類及檢測

變壓器由初級線圈、次級線圈和鐵芯組成，如圖1.19(a)所示，其圖形符號如圖1.19(b)所示。圖1.19變壓器的組成及圖形符號

1.變壓器的分類

1)低頻變壓器

低頻變壓器可分為音頻變壓器和電源變壓器。

2)中頻變壓器

中頻變壓器(俗稱中周)是超外差收音機和電視機中頻放大器中的重要元件。它對收音機的靈敏度、選擇性及電視機的圖像清晰度等整機技術指標都有很大的影響。中頻變壓器

一般和電容器組成諧振回路。

3)高頻變壓器

收音機里所用的振蕩線圈、高頻放大器的負載回路和天線線圈都是高頻變壓器。

2.變壓器的檢測及使用

檢測變壓器最簡便的方法是：選擇萬用表的R×10Ω擋，分別測量初級線圈和次級線圈的電阻值，阻值在幾歐至幾百歐之間，說明變壓器性能良好；如果某級線圈的電阻值為無窮大，則說明這個線圈斷路了。

使用電源變壓器時要分清初級和次級。變壓器工作時要發(fā)熱，必須考慮到安放位置要有利于散熱。

使用音頻變壓器時要分清同名端。同名端即表示變壓器初、次級線圈電壓極性相同的兩點，而在電子電路中必須要注意電壓極性。一般變壓器塑料罩有凸點的一端即表示同名

端。

1.4半導體二極管

1.4.1半導體基礎知識半導體是一種導電能力介于導體與絕緣體之間的材料，常用的半導體材料有硅(Si)和鍺(Ge)的單晶體。導體、半導體和絕緣體導電性能的差異，在于它們內(nèi)部運載電荷的粒子——載流子濃度的不同。

純凈半導體導電能力很弱，稱為本征半導體。為了改善半導體的導電能力，給純凈半導體摻入某些微量元素，其導電能力會明顯增強，這種半導體稱為摻雜半導體或雜質半導體。實際使用的半導體大多數(shù)是雜質半導體，如：在純凈半導體硅或鍺中摻入微量的三價元素硼、銦等，或摻入微量的五價元素磷、砷、銻等。

1.4.2PN結及其特性

1.P型半導體和N型半導體

半導體中有兩種載流子，一種是帶負電的自由電子，另一種是帶正電的空穴。在純凈半導體中兩者數(shù)目相等，而雜質半導體中則數(shù)目不等。按照半導體中載流子主流形式的不

同，把半導體分為P型半導體和N型半導體。

2.PN結及其特性

在硅或鍺的單晶基片上，分別加工出P型區(qū)和N型區(qū)，在它們的交界面上會形成一個特殊的薄層，稱為PN結，如圖1.20所示。PN結具有單向導電的特性，這種特性可以通過實驗加以證明。取一個PN結分別接成如圖1.21所示的電路。實驗證明，如圖1.21(a)所示電路的燈泡發(fā)亮，說明此時PN結電阻很小，處于“導通”狀態(tài)。當把電路切換成如圖1.21(b)所示的電路時，燈泡不亮了，說明此時PN結電阻很大，處于“截止”狀態(tài)。圖1.20PN結示意圖圖1.21PN結單向導電實驗電路

1.4.3半導體二極管的結構、符號、類型及特性

1.半導體二極管的結構與符號

半導體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。二極管就是由一個PN結構成的最簡單的半導體器件。在一個PN結的P型區(qū)和N型區(qū)分別引出一根線，然后封裝在管殼內(nèi)，就制成了一只二極管。P區(qū)引出端稱為正極(又稱陽極)，N區(qū)引出端稱為負極(又稱陰極)。二極管的文字符號為VD，圖形符號如圖1.22所示，圖形符號中箭頭表示PN結的正向電流的方向。常見二極管的外形如圖1.23所示。1.22二極管符號圖1.23常見二極管的外形

2.半導體二極管的類型

二極管按材料的不同分為硅二極管和鍺二極管兩大類；按PN結特點分為點接觸型和面接觸型兩類。

二極管按用途分為普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、熱敏二極管、光敏二極管、開關二極管、發(fā)光二極管等。

3.半導體二極管的特性

1)伏安特性

由于二極管的基本材料不同，其伏安特性也有所不同。如圖1.24(a)所示為硅二極管的伏安特性曲線；如圖1.24(b)所示為鍺二極管的伏安特性曲線。現(xiàn)以如圖1.24(a)所示的硅二極管為例來分析二極管的伏安特性。圖1.24二極管的伏安特性

2)溫度特性

由于半導體的熱敏性，使二極管對溫度很敏感，溫度對二極管伏安特性的影響如圖1.25所示。

由圖1.25可見，溫度對二極管伏安特性有下列影響：

(1)當溫度升高時，二極管的正向特性曲線向左移動，正向導通電壓減小。

(2)當溫度升高時，二極管的反向特性曲線向下移動，反向飽和電流增大。

(3)當溫度升高時，反向擊穿電壓減小。

綜上所述，溫度升高時，二極管的導通電壓UF降低，反向擊穿電壓UBR減小，反向飽和電流IS增大。圖1.25溫度對二極管伏安特性的影響

1.4.4半導體二極管的主要參數(shù)與測試

二極管的參數(shù)是定量描述二極管性能的質量指標，只有正確理解這些參數(shù)的意義，才能合理、正確地使用二極管。

1.二極管的主要參數(shù)

1)最大整流電流IF

2)最高反向工作電壓URM

3)反向飽和電流IS

2.特殊二極管及其主要參數(shù)

特殊用途的二極管在電子設備中早已得到廣泛的應用，這里簡單介紹幾種特殊用途的二極管。

1)穩(wěn)壓二極管

(1)穩(wěn)壓特性。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線、圖形符號及穩(wěn)壓管電路如圖1.26所示，它的正向特性曲線與普通二極管相似，而反向擊穿特性曲線很陡。圖1.26穩(wěn)壓管的伏安特性曲線、圖形符號及穩(wěn)壓管電路

(2)基本參數(shù)。

①穩(wěn)定電壓UZ：是指在規(guī)定的測試電流下，穩(wěn)壓管在擊穿區(qū)時的工作電壓。

②穩(wěn)定電流IZ：指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓時的工作電流，其范圍在IZ(min)~IZ(max)之間。

③最小穩(wěn)定電流IZ(min)：指穩(wěn)壓管進入反向擊穿區(qū)時的轉折點電流，穩(wěn)壓管工作時，反向電流必須大于IZ(min)，否則不能穩(wěn)壓。

④最大穩(wěn)定電流IZ(max)：指穩(wěn)壓管長期工作時允許通過的最大反向電流，其工作電流應小于IZ(max)。

⑤最大耗散功率PM

：當管子的工作電流大于IZ(max)時管子功耗增加，使PN結溫度上升而造成熱擊穿，這時的功耗稱最大耗散功率(即PM=IZ(max)·UZ)。

⑥動態(tài)電阻rZ：其定義為rZ=ΔUZ/ΔIZ。rZ越小，說明ΔIZ引起的穩(wěn)定電壓變化越小，即ΔUZ越小，穩(wěn)壓性能就越好。

2)光電二極管

光電二極管的結構與普通二極管基本相同，只是在它的PN結處，通過管殼上的一個玻璃窗口能接收外部的光照。光電二極管的PN結在反向偏置狀態(tài)下運行，其反向電流隨光照強度的增加而上升。圖1.27(a)是光電二極管的圖形符號，圖1.27(b)是它的等效電路，而圖1.27(c)是它的特性曲線。圖1.27光電二極管

3)發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種能把電能轉換成光能的特殊器件。這種二極管不僅具有普通二極管的正、反向特性，而且當給管子施加正向偏壓時，管子還會發(fā)出可見光和不可見光(即電致發(fā)光)。目前應用的有紅、黃、綠、藍、紫等顏色的發(fā)光二極管。此外，還有變色發(fā)光二極管，即當通過二極管的電流改變時，發(fā)光顏色也隨之改變。如圖1.28(a)所示為發(fā)光二極管的圖形符號。發(fā)光二極管常用來作為顯示器件，除單個使用外，也常做成七段式或矩陣式器件。發(fā)光二極管的另一個重要用途是將電信號變?yōu)楣庑盘?，通過光纜傳輸，然后用光電二極管接收，再現(xiàn)電信號。如圖1.28(b)所示為發(fā)光二極管發(fā)射電路通過光纜驅動的光電二極管電路。圖1.28發(fā)光二極管

4)變?nèi)荻O管

二極管結電容的大小除了與本身的結構和工藝有關外，還與外加電壓有關。結電容隨反向電壓的增加而減小，這種效應顯著的二極管稱為變?nèi)荻O管，其圖形符號如圖1.29(a)

所示，圖1.29(b)是某種變?nèi)荻O管的特性曲線。圖1.29變?nèi)荻O管

3.二極管的測試與選用

1)二極管的測試

(1)普通二極管的測試。鑒別二極管好壞最簡單的方法是用萬用表測其正、反向電阻，如圖1.30所示

(2)穩(wěn)壓管的測試。

(3)發(fā)光二極管的測試。

(4)普通二極管極性判別。

圖1.30二極管的測試

2)二極管的選用

工作中，一般可根據(jù)用途和電路的具體要求來選擇二極管的種類、型號及參數(shù)。

選用檢波二極管時，主要是工作頻率要符合電路頻率的要求，結電容小的檢波效果較好。常用檢波二極管有2AP系列，也可用鍺開關二極管2AK系列代替。

選用整流二極管時，主要考慮其最大整流電流和最高反向工作電壓是否滿足電路要求。常用的整流二極管有2CP、2CZ系列。

1.5半導體三極管

1.5.1三極管(雙極型半導體三極管)1.三極管的結構和類型三極管是在一塊半導體上用摻入不同雜質的方法制成兩個緊挨著的PN結，并引出三個電極，如圖1.31所示。圖1.31三極管的組成與符號

常見三極管的外形如圖1.32所示。圖1.32常見三極管的外形

2.三極管的放大作用

1)三極管的工作電壓和基本連接方式

(1)工作電壓。三極管要實現(xiàn)放大作用必須滿足的外部條件為：發(fā)射結加正向電壓，集電結加反向電壓，即發(fā)射結正偏，集電結反偏。如圖1.33所示。圖1.33三極管電源的接法

(2)基本連接方式。三極管有三個電極，而在連成電路時必須由兩個電極接輸入回路，兩個電極接輸出回路，這樣勢必有一個電極作為輸入和輸出回路的公共端。根據(jù)公共端的不同，有以下三種基本連接方式：

①共發(fā)射極接法(簡稱共射接法)。如圖1.34(a)所示。

②共基極接法(簡稱共基接法)。如圖1.34(b)所示。

③共集電極接法(簡稱共集接法)。如圖1.34(c)所示。

圖1.34中“⊥”表示公共端，又稱接地端。無論采用哪種接法，都必須滿足發(fā)射結正偏，集電結反偏。圖1.34三極管電路的三種組態(tài)

2)電流放大原理圖1.35NPN型三極管中載流子的運動和各極電流

3.三極管的特性曲線及主要參數(shù)

1)三極管的特性曲線

三極管的特性曲線是指各極電壓與電流之間的關系曲線，它是三極管內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)。從使用角度來看，外部特性顯得更為重要。因為三極管的共射接法應用最廣，

故以NPN管共射接法為例來分析三極管的特性曲線。由于三極管有三個電極，它的伏安特性曲線比二極管更復雜一些，工程上常用到的是它的輸入特性和輸出特性。圖1.36輸入特性圖1.37UCE=0時，三極管測試電路和等效電路

②截止區(qū)。當IB=0時，IC=ICEO，由于穿透電流ICEO很小，輸出特性曲線是一條幾乎與橫軸重合的直線。通常將B=0時輸出特性曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。該區(qū)域的工作特點是發(fā)射結反向偏置(也可零偏)，集電結反向偏置，IB

≈0，IC

≈0，三極管呈截止狀態(tài)。

③飽和區(qū)。當UCE<UBE時，IC與IB

不成比例，它隨UCE的增加而迅速上升，這一區(qū)域稱為飽和區(qū)，UCE=UBE時稱為臨界飽和。飽和區(qū)域的工作特點是發(fā)射結和集電結均正向偏置，這時，三極管失去放大能力。

綜上所述，對于NPN型三極管，工作于放大區(qū)，UC>UB>UE；工作于截止區(qū)時，UC>UE>UB；工作于飽和區(qū)時，UB>UC>UE。

例1.1判斷圖1.39中的三極管的工作狀態(tài)。

解在圖1.39(a)中，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V，經(jīng)比較：UC>UB>UE，故發(fā)射結正偏，集電結反偏，所以圖1.39(a)中的三極管工作于放大區(qū)。

在圖1.39(b)中，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，經(jīng)比較：

UB>UC>UE，發(fā)射結和集電結均正向偏置，所以圖1.39(b)中的三極管處于飽和區(qū)。圖1.39三極管的工作狀態(tài)

在圖1.39(c)中，UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，經(jīng)比較：

UC>UE>UB，發(fā)射結和集電結均反向偏置，所以圖1.39(c)中的三極管工作于截止區(qū)。

在圖1.39(d)中，三極管為PNP型，對于PNP型三極管，工作在放大區(qū)時，各極電壓的關系大小應為UE>UB>UC；工作于截止區(qū)時，各極電壓的大小關系應為UB>UE>UC；工作于飽和區(qū)時，各極電壓的大小關系應為UE>UC>UB。在圖1.39(d)中，UB=-3V，UE=0V，UC=-5V。經(jīng)比較得：UE>UB>UC，發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，所以圖1.39(d)中的三極管工作于放大區(qū)。

2)三極管的主要參數(shù)

三極管的參數(shù)是表征管子性能和安全使用范圍的物理量，是正確使用和合理選擇三極管的依據(jù)。三極管的參數(shù)較多，這里主要介紹以下幾個。

(1)電流放大系數(shù)。電流放大系數(shù)的大小反映了三極管放大能力的強弱。

①共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β。β指集電極電流變化量與基極電流變化量之比，其大小體現(xiàn)了共射接法時三極管的放大能力。即

(2)極間反向電流。

①集電極基極間的反向飽和電流ICBO。ICBO是指發(fā)射極開路時，集電極基極間的反向電流，也稱集電結反向飽和電流。溫度升高時，ICBO急劇增大，溫度每升高10℃，ICBO增大1倍。選管時應選ICBO小且ICBO受溫度影響小的三極管。

②集電極發(fā)射極間的反向電流ICEO。ICEO是指基極開路時，集電極發(fā)射極間的反向電流，也稱集電結穿透電流。它反映了三極管的穩(wěn)定性，其值越小，受溫度影響也越小，三極管的工作就越穩(wěn)定。

(3)極限參數(shù)。三極管的極限參數(shù)是指在使用時不得超過的極限值，保證三極管能安全工作。

①集電極最大允許電流ICM。集電極電流IC過大時，β

將明顯下降，ICM為β下降到規(guī)定允許值(一般為額定值的1/2~2/3)時的集電極電流。使用中若IC>ICM

，則三極管不一定會損壞，但β明顯下降。

②集電極最大允許功率損耗PCM。管子工作時，UCE的大部分降在集電結上，因此集電極功率損耗PC=UCE·IC，近似為集電結功耗，它將使集電結溫度升高而使三極管發(fā)熱致使管子損壞。工作時的PC必須小于PCM。

③反向擊穿電壓U(BR)CEO、U(BR)CBO、U(BR)EBO。U(BR)CEO為基極開路時集電結不致?lián)舸┒试S施加在集電極發(fā)射極之間的最高反向電壓。U(BR)CBO為發(fā)射極開路時集電結不致?lián)舸┒试S施加在集電極基極之間的最高反向電壓。U(BR)EBO為集電極開路時發(fā)射結不致?lián)舸┒试S施加在發(fā)射極基極之間的最高反向電壓。

它們之間的關系為U(BR)CEO>U(BR)CBO>U(BR)EBO。通常，U(BR)CEO為幾十伏，U(BR)EBO為幾伏到幾十伏。根據(jù)極限參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO可以確定。

三極管的安全工作區(qū)，如圖1.40所示。圖1.40三極管的安全工作區(qū)

4.三極管的型號與檢測

1)三極管的型號

三極管的型號與命名方法按照國家標準規(guī)定一般由五個部分組成，詳見附錄一。其中，第一部分用阿拉伯數(shù)字表示三極管的電極數(shù)目；第二部分用漢語拼音字母表示三極管的材料及極性；第三部分用漢語拼音字母表示三極管的類型；第四部分用阿拉伯數(shù)字表示序號；第五部分用漢語拼音字母表示規(guī)格號。

2)三極管的檢測

三極管在裝入電路前經(jīng)常需要用簡易的方法來判別其質量的好壞。以下是用萬用表檢測三極管的幾種方法。

(1)判斷三極管的極性和基極。

(2)判斷三極管的集電極和發(fā)射極。如圖1.41所示

(3)測量三極管的直流放大倍數(shù)。

圖1.41準確判斷三極管的集電極和發(fā)射極

1.5.2場效應管(單極型半導體三極管)

場效應管(簡稱FET)是利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應來控制輸出電流的，是一種電壓控制型半導體器件。它工作時只有一種載流子(多數(shù)載流子)參與導電，故也叫做單極型半

導體三極管。它具有很高的輸入電阻，能滿足高內(nèi)阻信號源對放大電路的要求，所以是較理想的前置輸入級器件。另外，它還具有熱穩(wěn)定性好、功耗低、噪聲小、抗輻射能力強等優(yōu)

點，因而得到了廣泛的應用。

1.絕緣柵型場效應管的結構和符號

絕緣柵型場效應管根據(jù)導電溝道的不同，可分為N型溝道和P型溝道兩類。N型溝道絕緣柵型場效應管是用一塊雜質濃度較低的P型硅基片作襯底，在上面制作兩個雜質濃度很高的N型區(qū)，分別用金屬鋁各引出一個電極，稱為源極S和漏極D，然后，在襯底表面制作一層二氧化硅絕緣層，并在上面引出一個電極，稱為柵極G，如圖1.42所示。

1)N型溝道MOS管(NMOS管)

制造MOS管時，在SiO2絕緣層中摻入大量的正離子以產(chǎn)生足夠強的內(nèi)電場，使得P型襯底的硅表層中多數(shù)載流子空穴被排斥開，從而感應出很多負電荷，使漏極與源極之間形成N+型電子導電溝道，如圖1.42(a)所示。這樣，即使柵極與源極之間不加電壓(UGS=0)，漏極與源極之間已經(jīng)存在原始的導電溝道，這種場效應管稱為耗盡型場效應管，其圖形符號如圖1.42(b)所示。

如果在SiO2絕緣層中摻入的正離子量較少，不足以形成原始導電溝道，只有在柵極與源極之間加上一個正向電壓，即UGS>0時，才能形成導電溝道。這種場效應管稱為增強型場效應管，其圖形符號如圖1.42(c)所示圖1.42N溝道MOS管的結構及圖形符號

2)P型溝道MOS管(PMOS管)

在制造MOS管時采用N型硅材料作襯底，使漏極與源極之間形成P型空穴導電溝道，如圖1.43(a)所示。P溝道耗盡型場效應管與P溝道增強型場效應管的圖形符號如圖1.43(b)和(c)所示，其工作原理與N溝道場效應管一樣，只是兩者的電源極性、電流方向相反。圖1.43P溝道MOS管的結構與符號

2.絕緣柵型場效應管的特性

現(xiàn)以N溝道場效應管為例來分析其特性。在漏極與源極電壓UDS為常數(shù)的條件下，漏極電流ID與柵源電壓UGS之間的關系曲線稱為場效應管的轉移特性曲線，如圖1.44(a)和

圖1.45(a)所示。

在柵極與源極電壓UGS為常數(shù)的條件下，漏極電流ID與漏源電壓UDS的關系曲線稱為場效應管的輸出(漏極)特性曲線，如圖1.44(b)和圖1.45(b)所示。圖1.44N溝道耗盡型MOS管的特性曲線圖1.45N溝道增強型MOS管的特性曲線

1)耗盡型場效應管特性分析

圖1.44(a)是N溝道耗盡型場效應管的轉移特性曲線。由于耗盡型場效應管存在原始導電溝道，在UGS=0時，漏、源極之間就能導電，這時在外加漏源電壓UDS的作用下，流過場效應管的漏極電流稱為漏極飽和電流IDSS。

2)增強型場效應管特性分析

圖1.45(a)是N溝道增強型場效應管的轉移特性曲線，由于增強型場效應管不存在原始導電溝道，所以在UGS=0時，場效應管不能導通，ID=0。

3.主要參數(shù)

場效應管的主要參數(shù)除前面提到的輸入電阻RGS、夾斷電壓UGS(off)和開啟電壓UGS(th)外，還有以下重要參數(shù)。

1)漏源擊穿電壓U(BR)DS

漏源擊穿電壓是指漏極與源極之間能承受的最大反向電壓，當UDS值超過U(BR)DS時，漏、源間發(fā)生擊穿，ID

開始急劇上升。

2)柵源擊穿電壓U(BR)GS

柵源擊穿電壓是指柵極與源極之間能承受的最大反向電壓，當UGS值超過此值時，柵、源間發(fā)生擊穿，ID

由零開始急劇上升。

3)跨導gm

在UDS為某一定值時，漏極電流ID的變化量ΔID與引起這個變化的柵源電壓UGS的變化量ΔUGS的比值稱為跨導，即

4)漏極最大耗散功率PDM

漏極最大耗散功率是漏極耗散功率PD=UGS×ID的最大允許值，是從發(fā)熱角度對管子提出的限制條件。

1.6表面安裝電子元器件

1.6.1表面安裝電阻器表面安裝電阻器又稱為片狀電阻或無引線電阻，是當今電子設備、儀器當中應用最多的電子元件。它的特點是體積小、重量輕、高頻特性好、電性能優(yōu)異、形狀簡單、尺寸標準化，有矩形片狀和圓柱形兩種。

1.矩形片狀電阻器

矩形片狀電阻器由陶瓷基體、電阻膜、玻璃釉保護膜和端頭電極四部分組成。阻值范圍一般為10Ω~3.3MΩ，而國產(chǎn)電阻為1Ω~10MΩ。額定功率有1W、1/2W、1/4W、1/8W、1/10W、1/16W和1/32W。矩形片狀電阻的焊接溫度一般為(235±5)℃，焊接時間為(3±1)s，最高焊接溫度為260±5)℃，焊接時間為(10±1)s。矩形片狀電阻器的工作電壓為100~200V，視其功率大小而定。片狀電阻器的結構及外形如圖1.46所示。圖1.46矩形片狀電阻器的結構及外形

2.圓柱形電阻

圓柱形固定電阻器即金屬電極無引腳端面元件(MetalElectrodeLeadlessFaceBondingType)，簡稱MELF電阻器。MELF主要有碳膜ERD型、高性能的金屬膜ERO型及跨接用的0Ω電阻器三種。與片式電阻器相比，它無方向性和正反面性，包裝使用方便，裝配密度高，固定到印制板上有較高的抗彎曲能力，特別是噪聲電平和三次諧波失真都比較低，常用于高檔音響電器產(chǎn)品中。MELF電阻器的外形尺寸如圖1.47所示。圖1.47MELF電阻器結構及外形尺寸

目前，我國暫用日本企業(yè)的標識方法來識別圓柱形電阻。圓柱形電阻色環(huán)的標識及其含義如圖1.48及表1.4所示。圖1.48圓柱形固定電阻器MELF標識

表1.4表面安裝電阻器色環(huán)含義

1.6.2表面安裝電容器

1.片狀瓷介電容器

片狀瓷介電容器有矩形、圓柱形兩種。其中矩形片狀陶瓷電容采用多層疊層結構，所以又稱為片狀獨石電容，其外形如圖1.49(a)所示。

2.片狀固體電解電容器

片狀固體電解電容器分為鋁電解電容和鉭電解電容。其中片狀固體鉭電解電容外形如圖1.49(b)所示。圖1.49表面安裝電容器外形圖

1.6.3表面安裝電感器

常見的表面安裝電感器有片狀疊層電感器和繞線電感器。線繞電感的外形多為片狀矩形，用漆包線繞在磁芯上，以提高電感量；對于某些電源電路使用的升壓電感，其漆包線較隱蔽。還有一些