厦门大学电子技术实验二电路元器件的认识和测量.docx
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厦门大学电子技术实验二电路元器件的认识和测量
实
验
报
告
实验名称:
电路元器件的认识和测量
系别:
班号:
实验组别:
实验者姓名:
学号:
实验日期:
实验报告完成日期:
指导教师意见:
1、实验目的…………………………………………3
2、实验原理…………………………………………3
3、实验仪器…………………………………………8
4、实验内容…………………………………………9
1、辨认一组电阻器………………………………9
2、辨认一组电容器………………………………10
3、测量一组半导体器件…………………………11
4、测量晶体管电流放大倍数β…………………11
5、实验总结…………………………………………13
6、思考题……………………………………………14
1、实验目的
1.认识电路元、器件的性能和规格,学会正确选用元、器件;
2.掌握电路元、器件的测量方法,了解它们的特性和参数;
3.了解晶体管特性图示仪基本原理和使用方法。
二、实验原理
在电子线路中,电阻、电位器、电容、电感和变压器等称为电路元件;二极管、稳压管、三极管、场效应管、可控硅以及集成电路等称为电路器件。
本实验仅对实验室常用的电阻、电容、电感、晶体管等电子元器件作简要介绍。
(一)电阻器
1.电阻器、电位器的型号命名方法。
(本实验中使用的电阻器均为碳膜电阻。
)
2.电阻器的分类:
通用电阻器、精密电阻器、高阻电阻器、高压电阻器、高频电阻器等。
3.电阻器、电位器的主要特性指标:
(1)标称阻值:
电阻器表面所标注的阻值为标称阻值。
不同精度等级的电阻器,其阻值系列不同,标称阻值是按国家规定的电阻器标称阻值系列选定。
(2)容许误差:
电阻器、电位器的容许误差指电阻器、电位器的实际阻值对于标称阻值的允许最大误差范围,它标志着电阻器、电位器的阻值精度。
(3)额定功率:
电阻器、电位器通电工作时,本身要发热,若温度过高,则电阻器,电位器将会烧毁。
在规定的环境温度中允许电阻器、电位器承受的最大功率,即在此功率限度以下,电阻器可以长期稳定地工作,不会显著改变其性能,不会损坏的最大功率限度称为额定功率。
4.电阻器的规格标注方法:
由于电阻器表面积的限制,通常电阻器表面只标注电阻器的类别、标称阻值、精度等级和额定功率,对于额定功率小于0.5W的电阻器,一般只标注标称阻值和精度等级,材料类型和功率常从其外观尺寸判断。
电阻器的规格标注通常采用文字符号直标法和色标法两种,对于额定功率小于0.5W电阻器,目前均采用色标法,色标所代表的意义如表5。
表5色标所代表的数字
颜色
A第一位数字
B第二位数字
C倍乘数
D容许误差
工作电压(V)
黑
0
0
×1
棕
1
1
×10
±1%
红
2
2
×102
±2%
4
橙
3
3
×103
6.3
黄
4
4
×104
10
绿
5
5
×105
±5%
16
兰
6
6
×106
±0.2%
25
紫
7
7
×107
±0.1%
32
灰
8
8
40
白
9
9
+5-20
50
金
×0.1
±5%
63
银
×0.01
±10%
无色
±20%
注:
此表也适用于电容器,其中工作电压的颜色只适用于电解电容。
色环电阻一般为四环(普通电阻)、五环(精密电阻)两种标法。
四环电阻器:
A、B环为有效数字,C环为10n,D环为精密等级。
五环色标电阻器:
A、B、C三环为有效数字,D环为10n,E环为精密等级。
5.电阻器的性能测量:
电阻器的主要参数位一般都标注在电阻器上,电阻器的阻值,在保证测试的精度条件下,可用多种仪器进行测量,也可采用电流表、电压表或比较法。
仪器的测量误差应比被测电阻器允许偏差至少小两个等级。
对通用电阻器,一般可采用万用表进行测量。
若采用机械表测量,应根据阻值大小选择不同量程,并进行调零,使指针尽可能指示在表盘中间;测量时,不能双手接触电阻引线,防止人体电阻与被测电阻并联。
若采用数字式万用表,则测量精度要高于万用表。
6.使用常识:
电阻器在使用前应采用测量仪器检查其阻值是否与标称值相符。
实际使用时在阻值和额定功率不能满足要求时,可采用电阻串、并联方法解决。
但应注意,除了计算总阻值是否符合要求外,还要注意每个电阻所承受的功率是否合适,即额定功率要比承受功率大于一倍以上,使用电阻器时,除了不能超过额定功率防止受热损坏外,还应注意不超过最高工作,否则电阻内部会产生火花引起噪声。
电阻器种类繁多,性能各有不同,应用范围也有很大差别。
应根据电路不同要求选择不同种类的电阻器。
在耐热性、稳定性、可靠性要求较高的电路中应选用金属膜或金属氧化膜电阻;在要求功率大、耐热性好、工作频率不高的电路中,可选用线绕电阻;对无特殊要求的一般电路,可使用碳膜电阻,以降低成本。
电阻器在替换时,大功率的电阻可替换小功率的电阻器,金属膜电阻器可代换碳膜电阻,固定电阻器与半可调电阻器可相互替换。
(二)电容器
1.电容器的型号命名方法。
2.电容器的分类:
(1)按介质分类:
气体介质、无机固体介质、有机固体介质、电解介质。
(2)按结构分类:
固体、可变及微调电容器三类。
(3)按用途分类:
滤波、隔直流、振荡回路、起动及消火花电容器等。
3.电容器的主要特性指标:
(1)标称容量及容许误差
国际电工委员会推荐的电容量误差表示法采用字母:
D=±0.5%F=±1%G=±2%J=±5%K=±10%
M=±10%N=±30%
(2)额定工作电压:
额定工作电压指电容器长期连续可靠工作时,极间电压不允许超过的规定电压值,否则电容器就会被击穿损坏。
其数值一般以直流电压在电容器上标出。
(3)绝缘电阻:
电容器的绝缘电阻为电容器两端极间的电阻,或称漏电电阻。
(4)频率特性:
电容器的频率特性为电容量与频率变化的关系。
为保证电容器工作的稳定性,应将电容器的极限工作频率选择在自身固有谐振频率的1/3至1/2左右。
4.电容器的规格标注方法:
(1)直标法:
将主要参数和技术指标直接标注在电容器表面上,容许误差用百分比表示。
如1p2表示1.2p,33n表示0.033μF。
(2)数码表法:
不标单位,直接用数码表示容量,如:
4700表示4700pF;0.068表示0.068μF。
用三位数吗表示容量大小,单位为pF,前两位为容量的有效数字,后一位为乘
。
如103表示10000pF;若第三位为9,则成
,如:
339表示33×
=3.3pF。
(3)色标法:
色标法与电阻的色标法相似。
5.电容器的性能测量:
电容器在使用前应对其性能进行测量,检查其是否有短路、断路、漏电失效等。
(1)容量测量:
可通过数字万用表(采用伏安法测量)、万用电桥(采用比较法测量,精度较高)、Q表(应用谐振法测量,同时可测Q值、精度较高),若用机械万用表测量,则可利用电容的充放电判断容量大小。
(2)漏电测量:
利用万用表的欧姆档测量电容器时除空气电容外,阻值应为∞左右,其阻值为电容器的绝缘电阻,阻值越大,表明漏电越小。
6.使用常识:
(1)选择适当的型号。
(2)合理选用标称容量及容许误差。
(3)额定工作电压的选择:
若电容器的额定工作电压低于电路中实际电压,电容器会发生击穿损坏。
一般应高于实际电压1~2倍,试其留有足够的余量。
对于电解电容、实际电压应是电解电容额定工作电压的50%~70%。
若实际电压低于额定工作电压一半以下,反而会使电解电容器的损耗增大。
(4)选用绝缘电阻高的电容器。
(5)在装配中,应使电容器的标志易于观察到,以便核对。
同时应注意不可将电解电容等极性接错,否则会损坏甚至有爆炸的危险。
(三)晶体二极管
1.国产二极管器件型号命名方法。
2.晶体二极管的分类:
整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、变容二极管、阻尼二极管、发光二极管等。
3.二极管的主要特性指标:
(1)最大整流电流:
在长期工作时,允许通过的最大正向电流。
(2)最高反向工作电压:
防止二极管击穿,使用时反向电压极限值。
4.二极管性能测量:
二极管极性及性能好坏的判别可用万用表测量。
当万用表旋至适用的档位时,两支表笔之间有2.8V的开路电压(红表笔正、黑表笔负)。
当PN结正偏时,约有1mA电流通过PN结,此时表头显示为PN结的正向压降(硅管约为700mV左右,锗管约为300mV左右)。
当PN结反向时,反向电流极小,PN结上反向电压仍为2.8V,表头显示为“1”(表示溢出)。
通过上述两次判断,可得出PN结正偏时红表笔接的管脚为正极。
若测量值不在上述范围,说明二极管损坏。
5.使用常识:
二极管在使用时硅管与锗管不能相互代替,同类型管可代替。
对于检波二极管,只要工作频率不低于原来的管子即可。
对整流器,只要反向耐压和正向电流不低于原来的管子就可替换,其余管子应根据手册参数替换。
(四)晶体三极管
1、三极管的分类
(1)按半导体材料分:
锗三极管和硅三极管;一般锗为PNP管,硅为NPN管。
(2)按制作工艺分:
扩散管、合金管等。
(3)按功率不同分:
小功率、中功率、大功率管。
(4)按工作频率分:
低频管、高频管和超高频管。
(5)按用途分:
放大管和开关管。
2.三极管主要参数:
(1)共基极小信号电流放大系数(α):
0.9~0.995。
(2)共射极小信号交流放大系数(hfe):
10~250。
(3)共射极小信号直流放大系数(hFE、β):
10~250。
(4)集电极—基极反向截止电流(ICBO):
锗管为几十uA,硅管为几uA。
(5)集电极—射极反向截止电流(ICEO):
ICEO=βICBO.
(6)集电极—基极反向击穿电压(V(BRC)BO):
几十V~几百V。
(7)集电极—射极反向击穿电压(V(BR)CEO):
几十V~几百V。
(8)发射极—基极反向击穿电压(V(BR)EBO):
几V~几十V。
(9)集电极最大允许电流(ICM):
低频小功率锗、硅管:
10~500mA、小于100mA。
(10)集电极最大允许耗散功率(PCM):
小功率管小于1W,人功率管人于1W。
3.三极管性能测试
(1)类型判别:
即NPN或PNP类型判别。
若采用机械表,则利用Ω档测量正、反向电阻判别。
采用数字万用表,则用两个表笔对三极管的三个管脚两两相测;若红表笔任意接三极管一个管脚,而黑表笔依次接触另外两个管脚,若表头均显示正向压降(硅管约为700mV左右,锗管约为300mV左右),而黑表笔接该管脚,红表笔依次接触另两个管脚,表头显示超量程“1”,则该管脚为b极,且该管为NPN,反之,若测量显示与上述相反,则该管为PNP。
(2)电极判别:
即e、b、c管脚判别。
若采用机械表,则利用Ω挡测量β法判别。
采用数字表,将万用表旋至hFE挡,根据上述判断的类型和b极,假设另两级之一为c极,将被测量三极管插于对应类型的e、b、c插孔;反之,假设其为e极,重新插于对应类型的e、b、c插孔,比较两次测量的hFE数值,显示数值大的一次,其假设的管脚正确。
三、实验仪器
1.数字万用表(四位半)1台
2.晶体管特性图示仪1台
3.多功能实验箱1台
四、实验内容
1.辨认一组电阻器:
辨认所给色标电阻的标称电阻及容许误差,判断其额定功率,并用数字万用表测量进行比较,将所测电阻按从小到大填入下表。
表12电阻器辨认、测量表
型号
名称
色环
额定功率
标称阻值
容许误差
测量值
RT
碳膜电阻
橙白棕金
0.25W
0.39kΩ
±5%
0.398
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