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电子元件基础知识

电子元件是组成电子产品的基础，了解常用的电子元件的种类、结构、性能并能正确选用是学习、掌握电子技术的基本。常用的电子元件有：电阻、电容、电感、电位器、变压器、三极管、二极管、IC等，就安装方式而言，目前可分为传统安装（又称通孔装即DIP）和表面安装两大类（即又称SMT或SMD）。
　　电阻的概念
　　导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 　　在物理学中，用电阻（resistance）来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。 　　导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是Ω（希腊字母，音译成拼音读作 ōu mì gǎ ）。比较大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）（兆=百万，即100万）。 　　电阻器简称电阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。 　　
KΩ（千欧）， MΩ（兆欧），他们的换算关系是： 1TΩ=1000GΩ 1GΩ=1000MΩ 1MΩ=1000000Ω 1KΩ=1000Ω 　　
电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即： 　　10^1——表示10Ω的电阻； 10^2——表示100Ω的电阻； 10^3——表示1KΩ的电阻； 10^4——表示10KΩ的电阻； 10^6——表示1MΩ的电阻； 10^7——表示10MΩ的电阻。 　　如果一个电阻上标为22*10^3，则这个电阻为22KΩ。 　　数码法 　　用三位数字表示元件的标称值。从左至右，前两位表示有效数位，第三位表示10n(n=0～8)。当n=9时为特例，表示10^(-1)。塑料电阻器的103表示10*10^3=10k。片状电阻多用数码法标示，如512表示5.1kΩ。电容上数码标示479为47*10^(-1)=4.7pF。而标志是0或000的电阻器，表示是跳线，阻值为0Ω。数码法标示时，电阻单位为欧姆，电容单位为pF，电感一般不用数码标示。 　　电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。 　　它与其它元件一起构成一些功能电路，如RC电路等。 　　电阻是一个线性元件。说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律：I=U/R 　　常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定，且电压和电流值限制在额定条件之内时，可用线性电阻器来模拟。如果电压或电流值超过规定值，电阻器将因过热而不遵从欧姆定律，甚至还会被烧毁。线性电阻的工作电压与电流的关系如图1所示。 电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。 　　通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。但在实际电器维修中，很少出现电阻损坏。着重注意的是电阻是否虚焊，脱焊。 　　
作用：主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。
　　电阻的分类
　　a.按阻值特性
　　固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感 电阻) 。 　　不能调节的，我们称之为固定电阻，而可以调节的,我们称之为可调电阻，常见的例如收音机音量调节的，主要应用于电压分配的，我们称之为电位器。
　　b.按制造材料
　　碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，捷比信电阻，薄膜电阻等。
　　C.按安装方式
　　插件电阻、贴片电阻。
　　d.按功能分
　　负载电阻，采样电阻，分流电阻，保护电阻等，电阻的主要参数：　 　　a、 标称阻值：标称在电阻器上的电阻值称为标称值.单位：Ω, kΩ, MΩ标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的，不是所有阻值的电阻器都存在。 　　b、允许误差：电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差.误差代码:F 、 G 、 J、 K……（常见的误差范围是：0.01%，0.05%，0.1%，0.5%，0.25%，1%，2%,5% 等）。 　　c、额定功率：指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许的消耗功率，常见的有1/16W 、 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 5W 、10W…… 　　阻值和误差的标注方法 　　a、直标法—将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。 　　eg: 5.1k Ω 5% 5.1k Ω J 　　b、文字符号法—将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数： 　　eg: 0.1Ω=Ω1=0R1, 3.3Ω=3Ω3=3R3,3K3=3.3KΩ 　　c、色标法—用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值及误差等级.普通电阻一般有4环表示，精密电阻用5环。 　　d、数码法 　　用三位数字表示元件的标称值。从左至右，前两位表示有效数位，第三位表示10^n(n=0～8)。当n=9时为特例，表示10^(-1)。 　　0-10欧带小数点电阻值表示为XRX,RXX. eg : 　　471=470Ω 105=1M 2R2=2.2Ω 　　塑料电阻器的103表示10*10^3=10k。片状电阻多用数码法标示，如512表示5.1kΩ。电容上数码标示479为47*10^(-1)=4.7pF。而标志是0或000的电阻器，表示是跳线，阻值为0Ω。数码法标示时，电阻单位为欧姆，电容单位为pF，电感一般不用数码标示。 　　色环电阻第一环如何确定 　　请参照色标法图片 　　a、四环电阻： 　　因表示误差的色环只有金色或银色，色环中的金色或银色环一定是第四环。 　　b、五环电阻：此为精密电阻。 　　(1)从阻值范围判断:因为一般电阻范围是0-10M,如果我们读出的阻值超过这个范围,可能是第一环选错了。 　　(2)从误差环的颜色判断:表示误差的色环颜色有银、金、紫、蓝、绿、红、棕，如里靠近电阻器端头的色环不是误差颜色，则可确定为第一环。 　　识别色环电阻的阻值 　　目前，电子产品广泛采用色环电阻，其优点是在装配、调试和修理过程中，不用拨动元件，即可在任意角度看清色环，读出阻值，使用方便。一个电阻色环由4部分组成[不包括精密电阻] ， 　　四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表10的幂；第四环代表误差。 　　下面介绍掌握此方法的几个要点： 　　（1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆： 　　棕=1 　　红=2， 　　橙=3， 　　黄=4， 　　绿=5， 　　蓝=6， 　　紫=7， 　　灰=8， 　　白=9， 　　黑=0。 　　此乃基本功，多复诵，一定要记住！ 　　大家都记得彩虹的颜色分布吧，一句话，很好记：红橙黄绿蓝靛（diàn）紫，去掉靛，后面添上灰白黑，前面加上棕，对应数字1开始。 　　从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红是千欧级，橙、黄色是十千欧级的；绿是兆欧级、蓝色则是十兆欧级的。这样划分一下也好记忆。所以要先看第三环颜色（倒数第2个颜色），才能准确。 　　第四环颜色所代表的误差：金色为5%；银色为10%；无色为20%。 　　下面举例说明： 　　例1四个色环颜色为：黄、橙、红、金。 　　读法：前三颜色对应的数字为432，金为5%，所以阻值为43X10*2=4300=4.3KΩ，误差为5%。
　　编辑本段普通电阻的选用常识
　　a.正确选有电阻器的阻值和误差:
　　阻值选用:原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。 　　误差选用:时间常数RC电路所需电阻器的误差尽量小，一般可选5%以内，对退耦电路，反馈电路滤波电路负载电路对误差要求不太高，可选10%-20%的电阻器。
　　b.注意电阻器的极限参数:
　　额定电压:当实际电压超过额定电压时,即便满足功率要求，电阻器也会被击穿损坏。 　　额定功率：所选电阻器的额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证电阻器在电路中长期工作的可靠性。
　　c.要首选通用型电阻器
　　:通用型电阻器种类较多、规格齐全、生产批量大，且阻值范围、外观形状、体积大小都有挑选的余地，便于采购、维修。
　　d.根据电路特点选用:
　　高频电路：分布参数越小越好，应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。 　　低频电路：绕线电阻、碳膜电阻都适用。 　　功率放大电路、偏置电路、取样电路：电路对稳定性要求比较高，应选温度系数小的电阻器。 　　退耦电路、滤波电路： 对阻值变化没有严格要求，任何类电阻器都适用。
　　e.根据电路板大小选用电阻:
　　敏感电阻器常识： 　　a、热敏电阻： 　　是一种对温度极为敏感的电阻器，分为正温度系数和负温度系数电阻器，选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值、更要注意最高工作温度和电阻温度系数等参数，并注意阻值变化方向。 　　b、光敏电阻： 　　阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器.，分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻，选用时先确定电路的光谱特性。 　　c、压敏电阻： 　　是对电压变化很敏感的非线性电阻器，当电阻器上的电压在标称值内时，电阻器上的阻值呈无穷大状态，当电压略高于标称电压时，其阻值很快下降，使电阻器处于导通状态，当电压减小到标称电压以下时，其阻值又开始增加。 　　压敏电阻可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻，选用时，压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2-2.5倍.另需注意压。 　　敏电阻的温度系数. 　　d、湿敏电阻： 　　是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度环境中使用，它是将湿度转换成电信号的换能器件，选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻器的精度、湿度系数、响应速度，湿度量程等进行选用。 　　注：电阻在低频的时候表现出来的主要特性是电阻特性，但在高频时，不仅表现出电阻特性，还表现出电抗特性的一面这在无线电方面(射频电路中尤其重要)。
　　编辑本段常见导体的电阻率以及计算
　　物体电阻计算公式：R=ρL/S，其中，L为物体长度，S为物体的横截面积，比例系数ρ叫做物体的电阻系数或是电阻率，它与物体的材料有关，在数值上等于单位长度、单位面积的物体在20℃时所具有的电阻值。 　　R=1/G， 其中G为物体电导，导体的电阻越小，电导就越大，数值上等于电阻的倒数。单位是西门子，简称西，符号s。 　　常见导体的电阻率 　　材料 20℃时的电阻率 （µΩ• m） 　　银 0.016 　　铜 0.0172 　　金 0.022 　　铝 0.029 　　锌 0.059 　　铁 0.0978 　　铅 0.206 　　汞 0.958 　　碳 25 　　康铜（54%铜，46%镍） 0.50 　　锰铜（86%铜，12%锰，2%镍） 0.43 　　人的洗手间（干） 1000～5000 　　人的洗手间(湿) 200~800 　　照明灯泡 (工作) 100~2000
　　编辑本段国家标准电阻标称值
　　标称值系列 　　E24（误差±5%）：1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1 　　E12（误差±10%）：1.0，1.2，1.5，1.8，2.2，3.0，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2 　　E6（误差±20%）：1.0，1.5，2.2，3.3，4.7，6.8 　　标称额定功率： 　　线绕电阻系列：3W，4W，8W，10W，16W，25W，40W50W，75W，100W，150W，250W，500W 　　非线绕电阻系列：0.05W，0.125W，0.25W，0.5W，1W，2W，5W 　　英语解释： 　　Resistance means the inhibition from conductor to current. The symbol of resistance is (R) and the unitof resistance is (Ω). 　　电阻计算公式：R=U/I=U方/P 　　接地电流：在大地或在接地极中流过的电流。 　　接地导体：指构成地的导体，该导体将设备、电气器件、布线系统、或其他导体（通常指中性线）与接地极连接。 　　接地极：构成地的一种导体。 　　接地连接：用来构成地的连接，系由接地导体、接地极和围绕接地极的大地（土壤）或代替大地的导电体组成。 　　接地网：由埋在地中的互相连接的裸导体构成的一组接地极，用以为电气设备和金属结构提供共同地。 　　接地系统：在规定区域内由所有互相连接的多个接地连接组成的系统。 　　接地极地电阻：接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆律电阻。（注：所谓远方是指一段距离，在此距离下，两个接地极互阻基本为零。） 　　接地极互阻：指以欧姆为单位表示的，一个接地极1A直流电流变量在另一接地极产生的电压变量。 　　电位：指某点与被认为具有零电位的某等电位面（通常是远方地表面）间的电位差。 　　接触电压：接地的金属结构和地面上相隔一定距离处一点间的电位差。此距离通常等于最大的水平伸臂距离，约为1m。 　　跨步电压：地面一步距离的两点间的电位差，此距离取最大电位梯度方向上1m的长度。（注：当工作人员站立在大地或某物之上，而有电流流过该大地或该物时，此电位差可能是危险的，在故障状态时尤其如此） 　　（架空线防雷保护用）接地极：指一个导体或一组导体，装设在输电线路下方，位于地面或地面上方，但绝大多数在地下，并与铁塔或电杆基础相连。 　　土壤电阻率：是指一个单位立方体的对立面之间的电阻，通常以Ω•m或Ω•cm为单位。
　　编辑本段电阻的命名方法
　　根据部颁标准（SJ-73）规定，电阻器、电位器的命名由下列四部分组成：第一部分（主称）；第二部分：（材料）；第三部分（分类特征）；第四部分（序号）。它们的型号及意义见下表。
　　并联等效电阻
　　电阻相并联的电路,两端外加电压,总电流为I,各支路电流分别为I1,I2....In. 　　根据KCL规律,I=I1+I2+....+In=U/R 还有一个R=(R1*R2)/(R1+R2)上乘下加 只适用于2个电阻并联 　　R为并联电路的总电阻,称为并联等效电阻。 　　等效电阻 　　电阻相串联的电路,两端外加电压,各电阻上流过同一电流。 　　根据KVL规律,串联电阻的总电阻就称为串联等效电阻。 　　电路计算中,需把握电流相等这一原则。 　　电阻计算的公式： 　　串联：R=R1+R2+R3+......+Rn 　　并联：1/R=1/R1+1/R2+.....+1/Rn 　　定义式：R=U/I 　　决定式：R=ρL/S 　　生产电阻的厂家 　　台系﹕walsin,toyo............ 　　日系:koa, ROHM..........　. 　　电容 　　　diànróng 　　1. [capacitance；electric capacity]：电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量，非导电体的下述性质:当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时（如在电容器中），由于电荷移动的结果，能量便贮存在该非导电体之中。 　　2. [capacitor；condenser]：电容器的俗称 。 　　定义： 　　电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。 　　电容的符号是C。 　　C=εS/4πkd=Q/U 　　在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是： 　　1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF) 　　1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 　　相关公式： 　　一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法，即：C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的，即：C=εS/4πkd 。其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离， k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.（ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。） 　　电容器的电势能计算公式：E=CU^2/2=QU/2 　　多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn 　　多电容器串联计算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn 　　多电容器并联相加 串联 C=(C1*C2*C3)/(C1+C2+C3)
　　电容器的型号命名方法
　　国产电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。 　　第一部分： 　　名称，用字母表示，电容器用C。 　　第二部分： 　　材料，用字母表示。 　　第三部分： 　　分类，一般用数字表示，个别用字母表示。 　　第四部分： 　　序号，用数字表示。 　　用字母表示产品的材料：A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介。
　　电容功能分类介绍
　　名称：聚酯（涤纶）电容（CL） 　　符号： 　　电容量：40p--4μ 　　额定电压：63--630V 　　主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差 　　应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路 　　名称：聚苯乙烯电容（CB） 　　符号： 　　电容量：10p--1μ 　　额定电压：100V--30KV 　　主要特点：稳定，低损耗，体积较大 　　应用：对稳定性和损耗要求较高的电路 　　名称：聚丙烯电容（CBB） 　　符号： 　　电容量：1000p--10μ 　　额定电压：63--2000V 　　主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差。 　　应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路。 　　名称：云母电容（CY） 　　符号： 　　电容量：10p--0.1μ 　　额定电压：100V--7kV 　　主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小。 　　应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路。 　　名称：高频瓷介电容（CC） 　　符号： 　　电容量：1--6800p 　　额定电压：63--500V 　　主要特点：高频损耗小，稳定性好 　　应用：高频电路 　　名称：低频瓷介电容（CT） 　　符号： 　　电容量：10p--4.7μ 　　额定电压：50V--100V 　　主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差。 　　应用：要求不高的低频电路。 　　名称：玻璃釉电容（CI） 　　符号： 　　电容量：10p--0.1μ 　　额定电压：63--400V 　　主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）。 　　应用：脉冲、耦合、旁路等电路。 　　名称：铝电解电容(CD) 　　符号： 　　电容量：0.47--10000μ 　　额定电压：6.3--450V 　　主要特点：体积小、容量大、损耗大、漏电大。 　　应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等。 　　名称：钽电解电容（CA）铌电解电容（CN）。 　　符号： 　　电容量：0.1--1000μ 　　额定电压：6.3--125V 　　主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容。 　　应用：在要求高的电路中代替铝电解电容。 　　名称：空气介质可变电容器 　　符号： 　　可变电容量：100--1500p 　　主要特点：损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等。 　　应用：电子仪器，广播电视设备等。 　　名称：薄膜介质可变电容器 　　符号： 　　可变电容量：15--550p 　　主要特点：体积小，重量轻；损耗比空气介质的大。 　　应用：通讯，广播接收机等。 　　名称：薄膜介质微调电容器 　　符号： 　　可变电容量：1--29p 　　主要特点：损耗较大，体积小。 　　应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿。 　　名称：陶瓷介质微调电容器 　　符号： 　　可变电容量：0.3--22p 　　主要特点：损耗较小，体积较小。 　　应用：精密调谐的高频振荡回路 。 　　名称：独石电容 　　容量范围：0.5PF--1ΜF 　　耐压：二倍额定电压。 　　应用范围：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。 　　独石电容的特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。 　　最大的缺点是温度系数很高，做振荡器的稳漂让人受不了，我们做的一个555振荡器，电容刚好在7805旁边，开机后，用示波器看频率，眼看着就慢慢变化，后来换成涤纶电容就好多了。 　　就温漂而言：独石为正温糸数+130左右，CBB为负温系数-230，用适当比例并联使用，可使温漂降到很小。 　　就价格而言：钽、铌电容最贵，独石、CBB较便宜，瓷片最低，但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵，云母电容Q值较高，也稍贵。 　　里面说独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型性能挺好，但容量小，一般小于0。2U，另一种叫II型，容量大，但性能一般。