山东建筑大学电工实习基本元器件的认识.docx
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山东建筑大学电工实习基本元器件的认识
基本电子元器件的认识
1电阻器和电位器
1.1电阻器
电阻器也称电阻,它是耗能元件,在电路中处处存在,是电子电路中应用最广泛的元件之一。
其作用主要是限流、降压、分流、分压,还可以作为电路的负载,于其他元件结合还可以构成许多具有特定功能的电路。
电阻器的分类
电阻器的种类繁多,根据其阻值在电路中的特性来分,可分为固定电阻器、可变电阻器(电位器)和敏感电阻器等三大类。
图2.1.1为部分电阻器的符号。
固定电阻器的种类很多,按组成材料可分为线绕电阻器和非线绕电阻器。
常用的主要有线绕电阻器、碳膜电阻器和金属膜电阻器。
(1)线绕电阻器(RX型)。
线绕电阻器是用金属丝绕制在陶瓷或其他绝缘材料制成的骨架上,表面涂以保护漆或玻璃釉膜制作而成。
其特点是:
阻值准确(电阻值在5~56K),功率范围大,噪声小,耐热性好,工作稳定可靠;缺点是成本高,体积大,高频性能差。
所以线绕电阻器主要应用于精密和大功率场合,不适用于高频电路。
(2)碳膜电阻器(RT型)。
碳膜电阻器是以小磁棒或磁管作骨架,在真空和高温下,沉积一层碳膜作导电膜,磁管两端加上金属帽盖和引线,并外涂保护漆制作而成。
外形如图2.1.3所示。
碳膜电阻器的特点是:
稳定性好(指电压、温度的变化对阻值的影响小),噪声低,阻值范围宽(10~10M),价格低。
适用于高频电路。
(3)金属膜电阻器(RJ型)。
金属膜电阻器的结构与碳膜电阻器相似,只是导电膜是由合金粉蒸发而成的金属膜。
它各方面的性能优于碳膜电阻器,且体积远小于同功率的碳膜电阻器。
是应用最为广泛的一种电阻器。
1.2电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。
电位器分类
可按电阻体的材料分类,如线绕、合成碳膜、金属玻璃釉、有机实芯和导电塑料等类型,电性能主要决定于所用的材料。
此外还有用金属箔、金属膜和金属氧化膜制成电阻体的电位器,具有特殊用途。
电位器按使用特点区分,有通用、高精度、高分辨力、高阻、高温、高频、大功率等电位器;按阻值调节方式分则有可调型、半可调型和微调型,后二者又称半固定电位器。
(1)线绕电位器:
具有高精度、稳定性好、温度系数小,接触可靠等优点,并且耐高温,功率负荷能力强。
缺点是阻值范围不够宽、高频性能差、分辨力不高,而且高阻值的线绕电位器易断线、体积较大、售价较高。
这种电位器广泛应用于电子仪器中。
线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成。
(2)合成碳膜电位器:
具有阻值范围宽、分辨力较好、工艺简单、价格低廉等特点,但动噪声大、耐潮性差。
这类电位器宜作函数式电位器,在消费类电子产品中大量应用。
采用印刷工艺可使碳膜片的生产实现自动化。
有机实芯电位器:
阻值范围较宽、分辨力高、耐热性好、过载能力强、耐磨性较好、可靠性较高,但耐潮热性和动噪声较差。
这类电位器一般是制成小型半固定形式,在电路中作微调用。
金属玻璃釉电位器 它既具有有机实芯电位器的优点,又具有较小的电阻温度系数(与线绕电位器相近),但动态接触电阻大、等效噪声电阻大,因此多用于半固定的阻值调节。
这类电位器发展很快,耐温、耐湿、耐负荷冲击的能力已得到改善,可在较苛刻的环境条件下可靠地工作。
导电塑料电位器:
阻值范围宽、线性精度高、分辨力强,而且耐磨寿命特别长。
虽然它的温度系数和接触电阻较大,但仍能用于自动控制仪表中的模拟和伺服系统。
1.3电阻器和电位器的型号命名
国家标准规定的电阻器和电位器的型号命名方法有四部分组成,如表1所示。
表2电阻器的命名方法
第一部分
主称
第二部分
材料
第三部分
特征
第四部分
符号
意义
符号
意义
符号
意义
序号
R
W
电阻器
电位器
T
碳膜
1,2
3
4
5
7
8
9
G
T
X
L
W
D
普通
超高频
高阻
高温
精密
电阻器(高压型)
电位器(特殊函数型)
特殊
高功率
可调
少型
测量用
微调
多圈
用数字1、2、3
…表示说明:
对主称、材料、特征相同,仅尺寸、性能指标略有差别,但基本上不影响互换的产品,则标同一序号
P
硼碳膜
U
硅碳膜
C
沉积膜
H
合成膜
I
玻璃釉膜
J
金属膜
Y
氧化膜
X
线绕
S
实心
N
无机实心
M
压敏
G
光敏
R
热敏
例如
1.4电阻器和电位器的主要参数
1.额定功率
额定功率指在规定的环境温度和湿度下,假设周围空气不流通,在长期连续工作而不损坏和不改变电阻器性能的情况下,允许消耗的最大功率。
当超过其额定功率范围时,电阻器的阻值及性能会发生变化,甚至发热烧毁。
所以选择额定功率时要留有余量(大1~2倍)。
常用电阻器和电位器的额定功率系列如表2所示。
表2电阻器的功率等级
名称
额定功率(W)
线绕电阻器
0.050.1250.250.512481016
25455075100150250500
非线绕电阻器
0.050.1250.250.512
5102550100
2.标称阻值
标志在电阻器和电位器上的阻值称为标称值。
通用电阻器的标称值系列和允许误差如表3所示。
电阻器的阻值和误差的标注方法有三种。
表3电阻器的标称值系列
标称值系列
允许误差
标称值
E24
±5%
1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.0
3.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1
E12
±10%
1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2
E6
±20%
1.01.52.23.34.76.8
表中数值再乘以10n。
其中n为正整数或负整数。
一是直标法。
将电阻器的主要参数和性能指标用数字或字母直接标注在电阻的表面上,如图所示。
二是文字符号法。
将电阻器的主要参数和性能指标用文字、数字符号有规律地组合起来标注在电阻器上。
如0.1标志为1,3.3标志为33等。
如表4所示。
表4
电阻值
标字符号
电阻值
标字符号
电阻值
标字符号
0.1Ω
Ω1
1KΩ
1K
1000MΩ
1G
0.33Ω
Ω33
3.3KΩ
3K3
3300MΩ
3G3
0.59Ω
Ω59
5.9KΩ
5K9
5900MΩ
5G9
1Ω
1Ω
1MΩ
1M
106MΩ
1T
3.3Ω
3Ω3
3.3MΩ
3M3
3.3×106MΩ
3T3
5.9Ω
5Ω9
5.9MΩ
5M9
5.9×106MΩ
5T9
三是色标法。
用不同颜色的色环表示电阻器的阻值及误差等级。
各色环颜色代表的含义见表5所示。
色环法表示的电阻值一律是欧姆。
表5色标的基本色码及意义
色别
左第一环
左第二环
左第三环
右第二环
右第一环
第一位数
第二位数
第三位数
应乘倍率
精度
棕
1
1
1
101
F±1%
红
2
2
2
102
G±2%
橙
3
3
3
103
黄
4
4
4
104
绿
5
5
5
105
D±0.5%
蓝
6
6
6
106
C±0.2%
紫
7
7
7
107
B±0.1%
灰
8
8
8
108
白
9
9
9
109
黑
0
0
0
100
金
——
——
——
10-1
J±5%
银
——
——
——
10-2
K±10%
无色
——
——
——
——
M±20%
色标电阻(色环电阻)可分三环(无精度环,精度为±20%)、四环、五环三种标法,含义如图2.1.7所示。
3.允许偏差
允许偏差,一只电阻器的实际阻值不可能与标称阻值绝对相等,两者之间会存在—定的偏差,我们将该偏差允许范围称为电阻器的允许偏差。
允许偏差标志着电阻值的精度。
电阻值的精度通常用下式计算。
式中R实际阻值;
RR标称阻值。
允许偏差越小的电阻器,其阻值精度就越高,稳定性也越好,但其生产成本相对较高,价格也贵。
精密电阻器的阻值允许偏差可分为±2%;±1%;±0.5%;±0.2%;±0.1%;
±0.05%;±0.02%;±0.01%;±0.005%;±0.002%;±0.001%。
线绕电阻器和非线绕电阻器的标称阻值系列及允许偏差见表6
表6
允许偏差
系列
标称阻值
±20%;±10%
±5%;±2%
±1%
E12
1.01.21.51.82.22.73.33.9
4.75.66.88.2
E6
1.01.52.23.34.76.8
1.5电阻器和电位器的检测
判别电阻器的好坏,首先应观察电阻外表涂层和色环是否清晰,有无损坏。
然后用万用表电阻档测量其阻值,若阻值超过误差范围很大,则说明该电阻已损坏。
电阻损坏是指开路或阻值变大。
电位器是一个可变电阻,主要故障是三个引片损坏,滑动弹簧片与碳膜片接触不良,碳膜片部分碳膜脱落。
可用万用表测量其阻值变化情况,若任意两个引片间无阻值,则可能其中某一片与碳膜片脱离。
若慢慢转动旋柄时,中心引片与另外引片之间的阻值不是随之慢慢变化,而是忽大忽小,则说明中心弹簧片与碳膜片间接触不良或长期使用使碳膜片上碳膜脱落。
2电容元件
电容器是由两个金属电极,中间夹一层电介质构成。
在两个电极之间加上电压时,电极上就储存电荷,所以说电容器是一种储能元件。
电容器具有“通交流、隔直流”的特性。
直流电的极性和电压大小是固定不变的,不能通过电容器。
而交流电的极性和电压的大小是不断变化的,能使电容器不断地充电与放电,形成充、放电电流。
在电路中,电容器常用于调谐、滤波、隔直、交流旁路和能量转换等。
2.1电容器的分类
电容器的种类很多,按介质不同,可分为空气介质电容器、纸质电容器、有机薄膜电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器等;按结构不同,可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器等。
1.固定电容器
固定电容器的容量是不可调的,常用的几种固定电容器有瓷介电容器、涤纶电容器、云母电容器、电解电容器等。
2.半可变电容器
半可变电容器又称微调电容器或补偿电容器。
其特点是容量可在小范围内变化,半可变电容器通常用整机调整后,电容量不需经常改变的场合。
3.可变电容器
可变电容器的容量可在—定范围内连续变化,它由若干片形状相同的金属片并接成一
组定片和一组动片组成,动片可以通过转轴转动,以改变动片插入定片的面积,从而改变电容量。
其介质有空气、有机薄膜等。
可变电容器有“单联”、“双联”和“三联”之分。
电容器符号:
2.2电容器的型号命名
国家标准规定的电容器的型号命名方法如表71所示。
`表7电容器的命名方法
第一部分
主称
第二部分
材料
第三部分
特征
第四部分
符号
意义
符号
意义
符号
意义
序号
C
电容器
C
瓷介
T
W
铁电
微调
用数字1、2、3
…表示说明:
对主称、材料、特征相同,仅尺寸、性能指标略有差别,但基本上不影响互换的产品,则标同一序号
Y
云母
W
微调
I
玻璃铀
O
玻璃(膜)
W
微调
B
聚苯乙烯
J
金属化
F
聚四氟乙烯
L
涤纶
M
密封
S
聚碳酸酯
X
小型、微调
Q
漆膜
G
管型
Z
纸质
T
筒型
H
混合介质
L
立式矩型
D
(铝)电解
W
卧式矩型
A
钽
Y
圆型
N
铌
T
钛
M
压敏
2.3电容器的主要参数
1.标称容量
标称容量表示电容器储存电荷的能力。
常用单位是法拉(F),微法(F),微微法(F)。
标称容量是标志在电容器上的名义电容量,为了便于生产和满足实际需要,国家也规定了一系列容量值做为产品标准,这一系列容量值就称为标称容量。
常用标称值容量系列表示,如表8所示。
电容值的标注方法有三种
表8固定式电容器的标称容量系列
系列
精度
标称值
E24
±5%
1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.0
3.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1
E12
±10%
1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2
E6
20%
1.01.52.23.34.76.8
表中数值再乘以10n。
其中n为正整数或负整数。
一是直标法。
将电容器的主要参数和性能指标用数字或字母直接标注在电容器的表面上。
如图7所示。
二是文字符号法。
将电容器的主要参数和性能指标用文字、数字符号有规律地组合起来标注在电容器上。
如0.1PF标志为P1,3.3μF标志为3μ3等。
如表9所示。
表9
电容值
标字符号
电容值
标字符号
电容值
标字符号
0.1pF
P1
1000pF
1n
1000μF
1m
0.33pF
P33
3300pF
3n3
3300μF
3m3
0.59pF
P59
5900pF
5n9
5900μF
5m9
1pF
1P
1μF
1μ
1F
1F
3.3pF
3P3
3.3μF
3μ3
3.3F
3F3
5.9pF
5P9
5.9μF
5μ9
5.9F
5F9
三是数字表示法。
一般用三位数字来表示电容器的容量大小,其单位为pF。
如图2.2.4所示从左至右,前两位表示有效数字,第三位表示乘数(即零的个数),若第三位数为9时则表示10-1,见下图。
四是色标法。
用不同颜色的色环或色点表示电容器的容量及误差等级。
四色环电容器的第一环和第二环为有效数值,第三环为倍率,第四、五环为允许偏差。
各色环颜色代表的含义见表10所示。
表10色标电容器各色环颜色代表的含义
色环
颜色
有效
数字
倍率
允许偏差(%)
工作
电压/V
色环
颜色
有效
数字
倍率
允许偏差(%)
工作电压/V
黑
0
100
—
4
紫
7
107
±0.1
50
棕
1
101
±1
6.3
灰
8
108
—
63
红
2
102
±2
10
白
9
109
-20~+50
—
橙
3
103
—
16
金
—
10-1
±5
—
黄
4
104
—
25
银
—
10-2
±10
—
绿
5
105
±0.5
32
无色
—
—
±20
—
蓝
6
106
±0.25
40
2.允许偏差
实际电容器容量不能和标称值完全一致,电容器的容量与标称容量之间的误差称为允许误差,一般电容器的容量和允许误差都标志在电容器上,体积较小的用数字和文字标志。
电容器的允许偏差按下式计算:
式中C为实际容量;
CR为标称容量。
电容器允许偏差一般用字母表示,如表11表示
表11允许偏差标注允许偏差及含义
字母
含义
字母
含义
字母
含义
B
±0.1%
H
±100%
P
±0.02%
C
±0.25%
J
±5%
Q
-10%~+30%
D
±0.5%
K
±10%
S
-20%~+50%
E
±0.005%
L
±0.01%
T
-10%~+50%
F
±1%
M
±20%
W
±0.05%
G
±2%
N
±30%
X
±0.001%
Y
±0.002%
Z
-20%~+80%
不标注
-20%
允许偏差越小的电容器,其精度就越高,稳定性也越好,但其生产成本相对较高,价格也贵。
3.额定工作电压
电容器的额定工作电压指电容器在规定的工作温度范围内,长期、可靠工作所能承受的最高电压。
额定电压的大小与电容器所用介质有关。
此外,环境温度不同,电容器能承受的工作电压也不同,因此使用时应考虑到这一因素,选择合适的品种和规格,以保证电容器安全可靠地工作。
常用固定电容器的耐压系列如表12所示。
耐压值一般都直接标注在电容器上。
表12电容器工作耐压系列单位:
V
1.6
4
6.3
10
16
25
32
40
50
63
100
125
160
250
300
400
450
500
630
1000
1600
2000
2500
3000
4000
5000
6300
8000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
60000
80000
100000
2.4电容器的检测
电容器常见的故障为开路失效,击穿短路、漏电,容量减小或介质损耗增大等。
电容器击穿短路用万用表很容易检查出来,开路失效可用好的电容代替也能判断。
至于容量减小、漏电和介质损耗增大,用万用表直接测量比较困难。
下面介绍几种用万用表检测电容容量及漏电的方法。
1.电解电容容量的检测
检测前将被测电容两极引线短路,万用表置于R1K档。
接上万用表的瞬间,只要电容容量足够大,表针就会向右摆动一个明显的角度,然后表针又逐步向左复原,退回至电阻无穷大位置。
容量越大充电时间越长,表针向右摆动的角度越大,向左复原的速度越慢。
当电容量大于10微法时,表针摆动可超过欧姆零点。
我们可以根据表针向右偏转的角度来衡量电解电容器容量的足与不足。
2.电解电容器漏电阻的检测
在检测电解电容的容量时,若表针回不到电阻无穷大位置,则表针所指的数值,就是漏电电阻。
3.电解电容器极性的判别
电解电容器有正、负极之分,在电路中不能接错。
若电解电容器的正、负极标志模糊不清,可根据电解电容器的正接时漏电小,反接时漏电大的特性来判别电解电容器的正、负极。
方法如下:
先测量一下电容器漏电阻为多少欧姆,再将表笔对调一下测量。
两次测量中,漏电阻小的那一次,黑表笔所搭的电极为电容器正极,红表笔所搭的电极为负极。
4.可变电容器的检查
可变电容器由于动片和定片之间距离很小,易于发生碰片短路,使用前,可以旋转动片,用万用表欧姆档测量动片、定片,检查电容器有无短路现象。
5.一般电容器的检查
如果被测的是0.01微法以上的电容器,可用万用表R10K高阻挡测量,表针应有明显摆动。
若无摆动,说明电容器内部开路。
对于5000皮法以下的小容量电容,万用表是无法测量其容量的,只能用替换法来将被测电容接入相应电路中,以判断其是否有容量。
使用注意事项
(1)电容器在使用前应先检查外观是否完好无损,引线是否有松动或折断,型号规格是否符合要求,然后用万用表检查电容器是否击穿短路或漏电电流过大。
(2)若现有的电容器和电路要求的容量或耐压不符合,可采用串联或并联的方法来解决。
但注意:
两个工作电压不同的电容器并联时,耐压值由低的那只决定;两个容量不同的电容器串联时,容量小的那只所承受的电压高于容量大的那只。
一般不宜用多个电容器并联来增大等效容量,因为电容器并联后,损耗也随着增大。
(3)电解电容器一般工作在直流电路中,在使用时不能将正、负极接反,否则不能正常工作或损坏电容器。
(4)可变电容器的旋轴和动片应有稳固的连接,不应松动,在安装时一般应将动片接地,这样可以避免人手转动电容器转轴时引入干扰。
(5)安装电容器时其引线不能从根部弯曲。
焊接时间不应太长,以免引起性能变坏,甚至损坏。
3半导体二极管
半导体二极管也称晶体二极管,它实际上就是由一个PN结所构成。
它具有单方向导电的性能,普通晶体二极管在电子线路中,常用作为整流和检波。
特殊晶体二极管在电子线路中,常用作为指示、检测、控制等。
二极管符号:
3.1半导体二极管的分类
1.按结构分
按结构的不同分为点接触型晶体二极管和面结合型晶体二极管;
2.按半导体材料分
按半导体材料可分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管、磷化镓二极管等。
3.按封装形式分
按封装形式可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、玻璃封装等。
4.按用途和功能分
按用途和功能可分为普通二极管、精密二极管、整流二极管、稳压二极管、检波二极管、开关二极管、续流二极管、发光二极管、激光二极管、光敏二极管、磁敏二极管、光电二极管等多种。
5.按电流容量分
按电流容量可分为大功率二极管(电流为5A以上)、中功率二极管(电流在1~5A)和小功率二极管(电流在1A以下)。
6.按工作频率分
按工作频率可分为高频二极管和低频二极管。
3.2晶体二极管的型号命名
国产二极管的型号命名由五部分组成,各部分的含义见表13
表13国产二极管的型号命名及含义
第一部分:
主称
第二部分:
材料与极性
第三部分;类别
第四部分:
序号
第五部分:
规格号
数字
含义
字母
含义
字母
含义
用数字
表示同一
类型产品
的序号
用字母表示
产品规格、档
次
2
二极管
A
N型锗材料
P
小信号管(普通管)
W
电压调整管和电
压基准管(稳压管)
L
整流堆
B
P型锗材料
N
阻尼管
Z
整流管
U
光电管
C
N型硅材料
K
开关管
B或c
变容管
V
混频检波管
D
P型硅材料
JD
激光管
S
隧道管
CM
磁敏管
E
化合物材料
H
恒流管
Y
体效应管
EF
发光二极管
示例:
锗材料N型普通二极管
3.3晶体二极管的检测
通过测量二极管的正、反向电阻,可以检查二极管的质量。
一般要求二极管的反向电阻为正向电阻的几百倍。
也就是说,正向电阻越小越好,反向电阻越大越好。
测量时选R1K档,黑表笔一端测得阻值小的一极为二极管的正极。
(万用表在欧姆档电路中,红表笔接电池的负极,黑表笔接电池的正极)另一极为二极管的负极。
当万用表量程置于R1K档时,测量出的正、反向电阻,可参照表14,来判别二极管的好与坏。
表14
正向电阻
反向电阻
二极管质量
硅几百欧至几千欧
几十千欧至几百千欧
好
锗一百欧至1千欧
0
0
击穿短路
开路失效
正反向电阻相近
失效
4半导体
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