1.常用电子元器件的识别与检测

项目一常用电子元器件的识别与检测电子元器件是构成电子电路的基础，也是一个电子产品的重要组成部分。对于电子工程技术人员来说，熟悉各类电子器件的性能、特点和用途，对设计、安装和调试电子线路十分重要。本章按类别、性能、用途等方面对常用的电子元器件进行详细的介绍，力求使学生对各种各样的电子元器件有一个概括性的了解，以便在设计和制作电子产品中能够正确地选用电子元器件。知识一电阻器的识别与检测•在电子线路中，具有电阻性的实体元件称为电阻器，习惯上称为电阻，是电子线路中使用最多的元件之一。常见电阻器的外形如图1．1所示。•图1.1常见电阻器外形图一、电阻器的分类•电阻器的品种繁多，按材料可分为2类：薄膜类电阻器(金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、碳膜电阻器等)、合成类电阻器(金属玻璃釉电阻器、实心电阻器、合成膜电阻器)。•按照制造工艺或材料，电阻器可分为以下几类：•(1)合金型。用块状电阻合金拉制成合金线或碾压成合金箔制成的电阻，如绕线电阻、精密合金箔电阻等。•(2)薄膜型。在玻璃或陶瓷基体上沉积一层电阻薄膜，膜的厚度一般在几微米以下，薄膜材料有碳膜、金属膜、化学沉积膜及金属氧化膜等。•(3)合成型。电阻由导电颗粒和化学黏结剂混合而成，可以制成薄膜或实心两种类型，常见的有合成膜电阻和实心电阻。•按照使用范围及用途，电阻器可以分类如下：•(1)普通型。指能适应一般技术要求的电阻，额定功率范围为0．05～2W，阻值为1Ω～22MΩ，允许偏差±5％、±10％、±20％等。•(2)精密型。有较高精密度及稳定性，功率一般不大于2W，标称阻值在0．0lΩ～20MΩ，允许偏差在±2％～±0．001％之间分挡。•(3)高频型。电阻自身电感量极小，常称为无感电阻。用于高频电路，阻值小于lkΩ，功率范围宽，最大可达100W。•(4)高压型。用于高压装置中，功率在0．5～15W之间，额定电压可达35kV以上，称阻值可达1GΩ。•(5)高阻型。阻值在10MΩ以上，最高可达l014Ω。•(6)集成电阻(电阻排)。这是一种电阻网络，它体积小、规整化及精密度高等特点，特别适用于电子仪器仪表及计算机产品中。•电阻器的材料、分类代号及意义如表1．1所示。••表1.1电阻器的材料、分类代号及意义二、电阻器的主要技术指标及标志方法•电阻器的主要技术指标有额定功率、标称阻值、允许偏差(精度等级)、温度系数、非线性度及噪声系数等项。由于电阻器的表面积有限以及对参数关心的程度，一般只标明阻值、精度、材料和额定功率几项：对于额定功率小于0．5W的小电阻，通常只标注阻值和精度，其材料及额定功率通常由外形尺寸和颜色判断。电阻器的主要技术参数通常用文字或文字符号标出。•(1)额定功率。电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率，称为电阻器的额定功率。电阻器的额定功率并不是电阻器在电路中工作时一定要消耗的功率，而是电阻器在电路中工作时，允许所消耗功率的限额。•电阻实质上是把吸收的电能转换成热能的能量消耗元件。不同类型的电阻有不同的额定功率系列。通常的功率系列值可以有0．05～500W之间的数十种规格。选择电阻的额定功率，应该判断它在电路中的实际功率，一般使额定功率是实际功率的1．5～2倍以上。•电阻器的额定功率系列如表1．2所示。•表1.2电阻器的额定功率系列单位：W•线绕电阻器的额定功率系列0．05、0．125、0．25、0．5、l、2、4、8、10、25、40、50、75、100、150、250、500•非线绕电阻器额定功率系列0．05、0．125、0．25、0．5、l、2、5、10、25、50、100•在电路图中，电阻器的额定功率标注在电阻器的图形符号上，如图1．2所示。•图1.2标有额定功率的电阻器•额定功率在2W以下的小型电阻，其额定功率值通常不在电阻器上标出，观察外形尺寸即可确定；额定功率在2W以上的电阻，因为体积比较大，其功率值均在电阻器上用数字标出。电阻器的额定功率主要取决于电阻体的材料、外形尺寸和散热面积。一般来说，额定功率大的电阻器，其体积也比较大。因此，可以通过比较同类的电阻器的尺寸，判断电阻器的额定功率。常用电阻器的额定功率及外形尺寸如表1．3所示。表1．3常用电阻器的额定功率及其外形尺寸•(2)标称阻值。阻值是电阻器的主要参数之一，不同类型的电阻器，阻值范围不同；不同精度的电阻器，其阻值系列也不相同。在设计电路时，应该尽可能选用阻值符合标称系列的电阻。电阻器的标称阻值，用色环或文字标注在电阻的表面上。•(3)阻值精度(允许偏差)。实际阻值与标称阻值的相对误差为电阻精度。允许相对误差的范围叫做允许偏差(简称允差，也称为精度等级)。普通电阻的允许偏差可分为±5％、±10％、±20％等，精密电阻的允许偏差可分为±2％、±1％、±0．5％、…±0．001％等十多个等级。一般说来，精度等级高的电阻，价格也高。在电子产品设计中，应该根据电路的不同要求，选用不同精度的电阻。•电阻的精度等级可以用符号标明如表1．4所示。•表1．4电阻的精度等级符号••(4)温度系数。所有材料的电阻率都会随温度发生变化，电阻的阻值同样如此。在衡量电阻器的温度稳定性时，使用温度系数；一般情况下，应该采用温度系数较小的电阻；而在某些特殊情况下，则需要使用温度系数大的热敏电阻器，这种电阻器的阻值会随着环境和工作电路的温度敏感地发生变化。它有两种类型：一种是正温度系数型，另一种是负温度系数型。热敏电阻一般在电路中用做温度补偿或测量调节元件。•金属膜、合成膜电阻具有较小的正温度系数，碳膜电阻具有负温度系数。适当控制材料及加工工艺，可以制成温度稳定性很高的电阻。•(5)非线性。通过电阻的电流与加在其两端的电压不成正比关系时，叫做电阻的非线性。电阻的非线性用电压系数表示，即在规定的范围内，电压每改变1v，电阻值的平均相对变化量。•一般来说，金属型电阻的线性度很好，非金属型电阻常会出现非线性。•(6)噪声。噪声是产生于电阻中的一种不规则的电压起伏。噪声包括热噪声和电流噪声两种。•热噪声是由于电子在导体中的不规则运动而引起的，它既不决定于材料，也不决定于导体的形状，仅与温度和电阻的阻值有关。任何电阻都有热噪声。降低电阻的工作温度，可以减小热噪声。•电流噪声是由于电流流过导体时，导电颗粒之间以及非导电颗粒之间不断发生碰撞而产生的机械震动，并使颗粒之间的接触电阻不断发生变化的结果。当直流电压加在电阻两端时，电流将被起伏的噪声电流所调制，这样，电阻两端除了有直流压降外，还会有不规则的交变电压分量，这就是电流噪声。电流噪声与电阻的材料、结构有关，并与外加直流电压成正比。合金型电阻无电流噪声，薄膜型电阻较小，合成型电阻最大。•(7)极限电压。电阻两端电压加高到一定值时，电阻会发生电击穿而损坏，这个电压值叫做电阻的极限电压。根据电阻的额定功率，可以计算出电阻的额定电压：•而极限电压无法根据简单的公式计算出来，它取决于电阻的外形尺寸及工艺结构。三、几种常用电阻器的结构与特点•几种常用电阻器的外形见图1．1。其中，图1．1(a)是碳膜电阻器，图1．1(b)是金属膜或金属氧化膜电阻器，图1．1(c)是线绕电阻器，图1．1(d)是热敏电阻器，图1．1(e)是电阻网络(集成电阻、电阻排)。•图1.1常见电阻器外形图•(1)薄膜型电阻。薄膜型电阻有以下几种。•①金属膜电阻(型号：RJ)•结构：在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发的沉积一层金属膜或合金膜。•特点：工作环境温度范围大(一55℃～+125℃)、温度系数小、稳定性好、噪声低及体积小(与相同体积的碳膜电阻相比，额定功率要大一倍左右)，价格比碳膜电阻稍贵一些。•这种电阻额定功率有0．125W、0．25W、0．5W、lW、2W、5W等，标称阻值在lΩ～100MΩ之间，精度等级一般为±5％，高精度的金属膜电阻其精度可达0．5％～0．05％。广泛应用在稳定性及可靠性有较高要求的电路中，可制成精密、高阻、高频、高压、高温的金属膜电阻器和供微波使用的各种不同形状的衰减片。•②金属氧化膜电阻(型号：RY)•结构：高温条件下，在陶瓷本体的表面上以化学反应形式生成的以二氧化锡为主体的金属氧化层。•特点：其膜层比金属膜和碳膜电阻都厚得多，并与基体附着力强，因而它有极好的脉冲、高频、温度和过负荷性能；机械性能好，坚硬、耐磨；在空气中不会再氧化，因而化学稳定性好；能承受大功率(可高达25W～50kW)，但阻值范围较窄(1Ω～200kΩ)。可制成几百千瓦的大功率电阻器。•③碳膜电阻(型号：RT)•结构：碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解，在陶瓷骨架表面上沉积成碳结晶导电膜。•特点：这是一种应用最早、最广泛的薄膜型电阻。它的体积比金属膜电阻略大，阻值范围宽(1Ω～10MΩ)，温度系数为负值。此外，碳膜电阻的价格特别低廉，因此在低档次的消费类电子产品中被大量使用。额定功率为0．125～10W，精度等级为±5％、±10％及±20％，外表通常涂成淡绿色。可制成高频电阻器、精密电阻器、大功率电阻器，用于交、直流脉冲电路中。•③合成膜电阻(型号：RH)•结构：合成膜电阻可制成高压型和高阻型电阻。高压型电阻的外形大多是一根无引线的电阻长棒，表面涂成红色；耐压高的，其长度也更长。高阻型电阻的电阻体封装在真空玻璃管内，防止合成膜受潮或氧化，以提高阻值的稳定性。•特点：高压型电阻的阻值范围为47Ω～1000MΩ，精度等级为±5％、±10％，耐压分成10kV和35kV两挡。高阻型电阻的阻值范围更大，为10MΩ～10TΩ，允许偏差为±5％、±10％。可制成高阻、高压电阻器，用于原子探测器、微弱电流测试仪器中。•④电阻网络(电阻排)•结构：综合掩模、光刻及烧结等工艺技术，在一块基片上制成多个参数、性能一致的电阻，连接成电阻网络，也叫集成电阻。•特点：随着电子装配密集化和元器件集成化的发展，电路中常需要一些参数、性能及作用相同的电阻。例如，计算机检测系统中的多路A／D，D／A转换电路，往往需要多个阻值相同、精度高、温度系数小的电阻，若选用分立元件不仅体积大、数量多，而且往往难以达到技术要求，而使用电阻网络则很容易满足上述要求。•(4)特殊电阻。特殊电阻有以下几种。•①熔断电阻。这种电阻又叫做保险电阻，兼有电阻和熔断器的双重作用。在正常工作状态下它是一个普通的小阻值(一般为几欧姆到几十欧姆)电阻，但当电路出现故障、通过熔断电阻器的电流超过该电路的规定电流时，它就会迅速熔断并形成开路。与传统的熔断器和其他保护装置相比，熔断电阻器具有结构简单、使用方便、熔断功率小及熔断时间短等优点，被广泛用于电子产品中。选用熔断电阻时要仔细考虑功率和阻值的大小，功率和阻值都不能太大，才能使它起到保护作用。•②水泥电阻。水泥电阻实际上是封装在陶瓷外壳中、并用水泥填充固化的一种线绕电阻，如图1．3所示。水泥电阻内的电阻丝和引脚之间采用压接工艺，如果负载短路，压接点会迅速熔断，起到保护电路的作用。水泥电阻功率大、散热好，具有良好的阻燃、防爆特性和高达100MΩ的绝缘电阻，被广泛使用在开关电源和功率输出电路中。••图1．3水泥电阻•③敏感型电阻。使用不同材料及工艺制造的半导体电阻，具有对温度、光通量、湿度、压力、磁通量、气体浓度等非电物理量敏感的性质，这类电阻叫做敏感电阻。通常有热敏、压敏、光敏、湿敏、磁敏、气敏及力敏等不同类型的敏感电阻。利用这些敏感电阻，可以制作用于检测相应物理量的传感器及无触点开关。各类敏感电阻，按其信息传输关系可分为“缓变型”和“突变型”两种类型，广泛应用于检测和自动化控制等技术领域。四、电阻器常用标注方法•电阻器常用的标注方法有直标法、文字符号法和色标法3种。•1．直标法•直标法是把元件的主要参数是直接印制在元件的表面上，这种方法主要用于功率比较大的电阻器。例如，电阻器表面上印有RXYC-50-T-1K5-10％，其含义是耐潮披釉线绕可调电阻，额定功率为50W，阻值为1．5kΩ，允许误差为±10％。•2．文字符号法•传统的电阻器文字符号标注法，是将电阻器的阻值、精度、功率、材料等用文字符号在