电子线路的设计2

1、第二章常用电子元器件 电子元器件是组成一个电子产品的重要部分。对于电子工程技术人员来说，全面了解 各类电子元器件的结构及特点，正确选择并合理地应用它们，是成功研制电子产品的重要 因素之一。 2.1电阻器 2.1.1电阻器的命名方法 表2-1电阻器的分类代号及其意义 数字或字母 代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G T W D 意 电阻器 普通 普通 超高频 高阻 高温 精密 高压 特殊 高功率 可调 义 电位器 普通 普通 精密 函数 特殊 微调 多圈 表2-2电阻器的材料代号及其意义 字母代号 T H S N J Y C I X 意义 碳膜 合成膜 有机实芯 无机实芯 金属膜 氧化膜

2、 沉积膜 玻璃釉膜 线绕 例如，RJ71表示精密金属膜电阻器， WSW1A表示微调有机实芯电位器。 常见的电阻 器外形图如图2.1.1所示。 第二章常用电子元器件23 RX找绕电阻 RJ金屈呱电帕 RT就膜电H1 仃机实芯电阳 热液也麻 片机电肌 图 2.1.1 常用电阻器外形图 2.1.2 电阻器的分类及特点 1 薄膜类 在玻璃或陶瓷基体上沉积一层碳膜、金属膜、金属氧化膜等形成电阻薄膜，膜的厚度 一般在几微米以下。 （1） 金属膜电阻（型号：RJ）。在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一 层金属膜或合金膜。其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。且允 许工作环境温度范

3、围大（-55+125C）、温度系数低（50100）X 10-6/C）。目前是组成 电子电路应用最广泛的电阻之一。常用额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，标 称阻值在10门10M.之间。 （2） 金属氧化膜电阻（型号：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通过高温以化学反应 形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层。该电阻器由于氧化膜膜层比较厚，因而具有极 好的脉冲、高频和过负荷性能，且耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定。但阻值范围窄，温度系 数比金属膜电阻差。 （3）碳膜电阻（型号：RT）。在陶瓷骨架表面上，将碳氢化合物在真空中通过高温蒸 发分解沉积成碳结晶导电膜。碳膜电阻价格低廉，阻值范围宽（

4、1010M 0,温度系数 为负值。常用额定功率为 1/8W10W，精度等级为土 5%、 10%、土 20%，在一般电子 产品中大量使用。 2 合金类 用块状电阻合金拉制成合金线或碾压成合金箔制成电阻，主要包括： （1）线绕电阻（型号：RX ）。将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上，并将其外层涂以 珐琅或玻璃釉加以保护。线绕电阻具有高稳定性、高精度、大功率等特点。温度系数可做 到小于10-6/C，精度高于土 0.01%，最大功率可达 200W。但线绕电阻的缺点是自身电感 和分布电容比较大，不适合在高频电路中使用。 （2）精密合金箔电阻（型号：RJ）。在玻璃基片上粘和一块合金箔，用光刻法蚀出一 定图形，

5、并涂敷环氧树脂保护层，引线封装后形成。该电阻器最大特点是具有自动补偿电 阻温度系数功能，故精度高、稳定性好、高频响应好。这种电阻的精度可达土0.001%，稳 定性为土 5X 10-4%/年，温度系数为土 10-6/C。可见它是一种高精度电阻。 3 .合成类 将导电材料与非导电材料按一定比例混合成不同电阻率的材料后制成的电阻。该电阻 的最突出的优点是可靠性高，但电特性能比较差。常在某些特殊的领域内使用（如航空航 天工业、海底电缆等）。合成类电阻种类比较多，按用途可分为通用型、高阻型和高压型 等。 （1 ）金属玻璃釉电阻（型号：RI）。以无机材料做粘合剂，用印刷烧结工艺在陶瓷基体 上形成电阻膜。该

6、电阻具有较高的耐热性和耐潮性，常用它制成小型化贴片式电阻。 （2）实芯电阻（型号：RS）。用有机树脂和碳粉合成电阻率不同的材料后热压而成。 体积与相同功率的金属膜电阻相当，但噪声比金属膜电阻大。阻值范围为4.7门22M 精度等级为土 5%、土 10%、 20%。 （3）合成膜电阻（RH ）。合成膜电阻可制成高压型和高阻型。高阻型电阻的阻值范 围为10M1106M 允许误差为土 5%、 10%。高压型电阻的阻值范围为47計 1000.*.；，耐压分10kV和35kV两挡。 （4） 厚膜电阻网络（电阻排）。它是以高铝瓷做基体，综合掩膜、光刻、烧结等工艺， 在一块基片上制成多个参数性能一致的电阻，连

7、接成电阻网络，也叫集成电阻。集成电阻 的特点是温度系数小，阻值范围宽，参数对称性好。目前已越来越多的被应用在各种电子 设备中。 4 .敏感类 使用不同材料和工艺制造的半导体电阻，具有对温度、光照度、湿度、压力、磁通量、 气体浓度等非电物理量敏感的性质，这类电阻叫敏感电阻。利用这些不同类型的电阻，可 以构成检测不同物理量的传感器。这类电阻主要应用于自动检测和自动控制领域中。 2.1.3 常用电阻器的标志方法 一般电子元器件的标注应反映出它们的种类、材料及主要电气参数。电阻器常用的标 注方法有直标法、文字符号法和色标法三种。 1.直标法 把元件的主要参数直接印制在元件的表面上，这种方法主要用于功率

8、比较大的电阻。 如电阻表面上印有 RXYC-50-T-1k5- 10%，其含义是耐潮被釉线绕可调电阻器，额定功 率为50W，阻值为1.5k，允许误差为土 10%。 2 文字符号法 传统的电阻器文字符号标注是将电阻器的阻值、精度、功率、材料等用文字符号在电 阻体上表示出来。如阻值单位用 0、9、MC表示，精度用等级J (土 5%)、K ( 10 %)、 M ( 20%),电阻器的材料可通过外表的颜色予以区别等。 随着电子元件的不断小型化，特别是表面安装元器件(SMC和SMD )的制造工艺不 断进步，使得电阻器的体积越来越小，其元件表面上标注的文字符号也作出了相应改革。 一般仅用三位数字标注电阻器

9、的数值，精度等级不再表示出来(一般小于土5%)。具体规 定如下： (1) 元件表面涂以黑颜色表示电阻器。 (2) 电阻器的基本标注单位是欧姆( 0),其数值大小用三位数字标注。 (3) 对于十个基本标注单位以上的电阻器，前两位数字表示数值的有效数字，第三 位数字表示数值的倍率。如 100表示其阻值为10X 10= 10门；223表示其阻值为22 X 103 =222。 (4) 对于十个基本标注单位以下的元件，第一位、第三位数字表示数值的有效数字， 第二位用字母“ R”表示小数点。如3R9表示其阻值为39* 3 .色标法 小功率电阻器使用最广泛的是色标法，一般用背景区别电阻器的种类：如浅色(淡绿

10、 色、淡蓝色、浅棕色)表示碳膜电阻，用红色表示金属或金属氧化膜电阻，深绿色表示线 绕电阻。一般用色环表示电阻器的数值及精度。 普通电阻器大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、二环表示有效数字，第三 环表示倍率(乘数)，与前三环距离较大的第四环表示精度。 精密电阻器采用五个色环标志，第一、二、三环表示有效数字，第四环表示倍率，与 前四环距离较大的第五环表示精度。有关色码标注的定义见表2-3所示。图2.1.2所示为 两种色环电阻的标注图。 精度 倍率 第三位数 第二位数 第一位数 图2.1.2两种色环电阻的标注图 例如标有蓝、灰、橙、金四环标注的电阻，其阻值大小为：68X 103= 68000

11、1】（68k）， 允许偏差为土 5%。标有棕、黑、绿、棕、棕五环标注的电阻，其阻值大小为：105 X 101 =10500 （1.05k0），允许偏差为土 1 %。 表2-3色码标注各位色环代表的意义 颜色 有效数字 倍率（乘数） 允许偏差（%） 黑 八、 0 100 棕 1 101 +1 红 2 102 + 2 橙 3 103 黄 4 104 绿 5 105 + 0.5 蓝 6 106 + 0.25 紫 7 107 + 0.1 灰 8 108 白 9 109 金 10-1 + 5 银 10-2 + 10 无色 + 20 2.1.4 电阻器的正确选用 在选择电阻器的阻值时，应根据设计电路时理论

12、计算电阻值，在最靠近标称值系列中 选用。普通电阻器（不包括精密电阻器）阻值标称系列值见表2-4，实际电阻器的阻值是 表中的数值乘以10n （n为整数）。 表2-4电阻器阻值标称系列值 允许偏差（） 阻值（。 + 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 + 10% 1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2 + 20% 1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8 根据理论计算电阻器在

13、电路中消耗的功率，合理选择电阻器的额定功率。一般按额定 功率是实际功率的1.53倍之间选定。普通电阻器额定功率标称系列值见表 2-5。 根据电路的具体要求。适当选用电阻器的类型。如在哪些稳定性、耐热性、可靠性要 求比较高的电路中，应选用金属膜或金属氧化膜电阻；对于要求功率大、耐热性能好，工 作频率要求不高，可选用线绕电阻；对于无特殊要求的一般电路，可使用碳膜电阻器，以 降低成本。 表2-5电阻器额定功率标称系列值 电阻器类型额定功率（W） 线绕电阻器 0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、 250、 500 非线绕电阻器 0

14、.05、0.125、0.25、0.5、1、2、5、10、25、50、100 例：由发光二极管组成的电路如图2.1.3所示。设流过发光二极管的正向电流 F_ 15mA，发光二极管的正向压降约 1.95V，试选定限流电阻 R。 2 If1 Vcc 12V 图2.1.3发光二极管组成的电路 Vcc -Vf 12 V -1.95Vc 解：计算电阻R理论值。只二鸟 F670门 IF15mA 根据表2-4,实际选择电阻值 R=680 J 电阻器实际消耗的功率 卩：、1沐=（15 10；）2680 ： 0.15（W） 实际选用电阻器的额定功率为0.25W。由于该电阻器不必要使用高精度，温度特性也 不必特别考

15、虑，故可选用一般碳膜电阻器即可。 2.2电位器 电位器是一种可调电阻，也是电子电路中用途最广泛的元器件之一。它对外有三个引 出端，其中两个为固定端，另一个是中心抽头。转动或调节电位器转动轴，其中心抽头与 固定端之间的电阻将发生变化。常见的电位器外形图如图2.2.1所示。 图2.2.1常用电位器外形图 2.2.1电位器的性能指标 电位器与电阻器的性能指标含义在标称阻值、允许偏差、额定功率等方面是一致的， 除此之外还有如下指标。 1.阻值变化规律 阻值变化规律是指电位器旋转角度（或行程）与作为分压器使用时输出电压的关系。 常见电位器的阻值变化规律有线性变化型、指数变化型、对数变化型。 2 .滑动噪

16、声 当电刷在电阻体上滑动时， 电位器中心端与固定端之间的电压出现无规则的起伏，这 种现象称为电位器的滑动噪声。它是由材料电阻率分布的不均匀以及电刷滑动时接触电阻 的无规律变化引起的。 3 分辨力 对输出量可实现的最精细的调节能力。线绕电位器的分辨力较差。 4 极限电压 电位器在短时间内能承受的最高电压。 5.机械耐久性 通常以旋转（或滑动）多少次为标志，是表示电位器使用寿命的指标。 2.2.2 几种常用电位器型号与规格 1 有机实芯电位器 由导电材料与有机填料、热固性树脂配制成电阻粉，经过热压，在基座上形成实芯电 阻体。该电位器的特点是结构简单、耐高温、体积小、寿命长、可靠性高，广泛用于焊接

17、在电路板上作微调使用；缺点是耐压低、噪声大。几种常用的有机实芯电位器性能指标见 表2-6所示。 表2-6常用有机实芯电位器的性能指标 型号 特征 主尺寸 安装形式 阻值特性 额定功率 阻值范围 WS-1 X 0.5W 100。4.7M0 WS-2 普通单圈 12.7mm 单孔轴套 D,Z 0.25W 1k 1M0 WS16-4 普通单圈 17mm 支架卧式 X D,Z 0.5W 0.25W 100 2.2MQ 1k 1M WS19-3 同轴双连 18mm 防转轴套 X 1W 100 4.7MJ WS19-4 D,Z 0.5W 1k。470kQ WSW3-3 单圈微调 7.5mm 引线立式 0.

18、25W 100 1KQ WS23 单圈微调 12.7mm 引线立式 0.5W 100。1KQ WS24 单圈微调 12.7mm 引线卧式 0.25W 1001KQ 2 线绕电位器 用合金电阻丝在绝缘骨架上绕制成电阻体，中心抽头的簧片在电阻丝上滑动。线绕电 位器用途广泛，可制成普通型、精密型和微调型电位器，且额定功率做的比较大、电阻的 温度系数小、噪声低、耐压高。常用的线绕电位器性能指标见表2-7。 表2-7常用线绕电位器的性能指标 型号 特征 主尺寸 安装形式 额定功率 阻值范围 WX2 普通单圈 18mm 防转轴套 1W 27。15kQ WX3 普通单圈 23mm 防转轴套 3W 27。15

19、kQ WXX0.25-1 单圈微调 9mm 立式 0.25W 47。4.7kQ WXX0.25-2 单圈微调 9mm 轴套 0.25W 47。4.7kQ WXX0.25-3 单圈微调 9mm 引线卧式 0.25W 47。4.7kQ WXD9 10圈单联 12mm 轴套压板 0.5W 22。27kQ 3 .合成膜电位器 在绝缘基体上涂敷一层合成碳膜， 经加温聚合后形成碳膜片， 再与其他零件组合而成。 这类电位器的阻值变化连续、分辨率高、阻值范围宽、成本低。但对温度和湿度的适应性 差，使用寿命短。常用合成膜电位器的性能指标见表2-8。 表2-8常用合成膜电位器的性能指标 型号 额定功率（W） 阻值

20、特性 阻值范围（Q） 精度 最大工作电压（V） WH118 2 X 470 Q 4.7MQ 20% 500 1 D, Z 4.7kQ 2.2MQ 400 WH5 0.5 X 470 Q 4.7MQ 20% 200 0.25 D,Z 4.7kQ 2.2 MQ 150 WH19 0.25 X 1kQ 2.2 MQ 20% 200 0.1 D,Z 4.7k Q 470k Q 160 WH23 0.5 X 1kQ 1 MQ 20% 150 0.25 D,Z 4.7kQ 100k Q 100 WH144 0.25 X 220 Q 2.2 MQ 20% 350 第二章常用电子元器件47 0.1 X 470

21、 Q 4.7 MQ 20% 4 多圈电位器 多圈电位器属于精密电位器。它分有带指针、不带指针等形式，调整圈数有5圈、10 圈等数种。该电位器除具有线绕电位器的相同特点外，还具有线性优良，能进行精细调整 等优点，可广泛应用于对电阻实行精密调整的场合。 2.3 电容器 电容器在各类电子线路中是一种必不可少的重要元件。电容器是储能元件，当两端加 上电压以后，极板间的电介质在电场的作用下将被极化。在极化状态下的介质两边，可以 储存一定量的电荷，储存电荷的能力用电容量表示。电容量的基本单位是法拉（F）,常用 单位是微法（MF）和皮法（pF ）。 2.3.1 电容器的型号和标志方法 电容器的型号由四部分组

22、成。 第一个字母c表示电容器，第二部分表示介质材料， 第 三部分表示结构类型的特征，第四部分为序号。见表2-9。常见的电容器外形图如图 2.3.1 所示。 表2-9电容器型号的命名 第一部分：主称 第二部分：材料 第三部分：特征分类 第四部分：序号 符号 意义 符号 意义 符号 意义 瓷介 云母 有机 电解 C 电容器 C 瓷介 1 圆片 非密封 非密封 箔式 数字 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 给同一序号。若 尺寸、性能指标 的差别已明显影 响互换时，则在 序号后面用大写 字母作为区别代 号予以区别。 Y 云母 2 管形 非密封 非密封 箔

23、式 I 玻璃釉 3 叠片 密封 密封 烧结粉液体 O 玻璃膜 4 独石 密封 密封 烧结粉固体 Z 纸介 5 穿心 穿心 J 金属化纸 6 支柱管 无极性 B 聚苯乙烯 7 L 涤纶 8 高压 高压 高压 Q 漆膜 9 特殊 特殊 S 聚碳酸酯 G 高功率 H 复合介质 D 铝 A N 铌 W 微调 G 合金 T 钛 E 其他材料 电容器容量表示方法一般有直接表示法、数码表示法和色码表示法。具体描述如下: 1.直接表示法 通常是用表示数量的字母m (10-3)、卩(10-6)、n (10-9)和p (10-12)加上数字组合 表示。例如 4n7 表示 4.7X 10-9F=4700pF,47n

24、 表示 47X 10-9F=47000pF=0.047F,6p8 表示 6.8pF。另外，有时在数字前冠以R,如R33，表示0.33年;有时用大于1的四位数字表示， 单位为pF,如 2200表示为2200pF;有时用小于1的数字表示，单位为F,如0.22为0.22F。 电楙电再鄴协电解电将棒 图2.3.1常用电容器外形图 2 数码表示法 一般用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。前两位为有效数字，后一位表示位 率，即乘以10i, i是第三位数字。若第三位数字为9，则乘以10-1。如223代表22 X 103pF =22000pF= 0.022F，又如479代表47X 10-1pF= 4.7p

25、F。这种表示法最为常见。 3 色码表示法 这种表示法与电阻器的色环表示法类似，颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线侧排 列。色码一般只有三种颜色，前两环为有效数字，第三环为位率，单位为pF。 2.3.2 电容器的主要参数 1 .标称容量及偏差 电容量是电容器的基本参数，其数值标注在电容器表面上。不同类型的电容器有不同 系列的容量标称值。电容器的容量偏差等级有多种，一般偏差都在+5%以上，最大的可达 -10% +100%。 2 额定电压 能够保证长期工作而不致击穿电容器的最大电压称为电容器的额定工作电压。额定电 压系列随电容器种类不同而有所不同，例如，纸介和瓷介电容器的额定电压可从几十伏到 几万伏

26、；电解电容器的额定电压可从几伏到1000V。额定电压的数值通常都在电容器上标 出。 3 .电容温度系数 电容温度系数定义式为：c =1 C 100%其中C为标称电容量， 为温度变 C ATAT 化所引起的容量相对变化。 4 绝缘电阻 理想电容器的介质应当是不导电的绝缘体，实际电容器介质的电阻为绝缘电阻，有时 亦称为漏电阻。 5损耗角正切 实际在电容器两端加交流电压时要产生功率损耗。产生损耗的原因是由电容器绝缘电 阻造成的。一般用电容器损耗功率（有功功率）与电容器存储功率（无功功率）之比来表 示，定义为损耗角正切 tgS。 2.3.3 常用电容器 1 瓷介电容器 瓷介电容器的主要特点是介质损耗较

27、低，电容量对温度、频率、电压和时间的稳定性 都比较高，且价格低廉，应用极为广泛。瓷介电容器可分为低压小功率和高压大功率两种。 常见的低压小功率电容器有瓷片、瓷管、瓷介独石电容器，主要用于高频电路、低频电路 中。高压大功率瓷片电容器可制成鼓形、瓶形、板形等形式。主要用于电力系统的功率因 数补偿、直流功率变换等电路中。 2 云母电容器 云母电容器以云母为介质，多层并联而构成。它具有优良的电器性能和机械性能，具 有耐压范围宽、可靠性高、性能稳定、容量精度高等优点，可广泛用于高温、高频、脉冲、 高稳定性的电路中。但云母电容器的生产工艺复杂，成本高、体积大、容量有限，这使它 的使用范围受到了限制。 3

28、.有机薄膜电容器 表2-10列出了几种常用的有机薄膜电容器的性能。最常见有涤纶电容器和聚丙烯电 容器。涤纶电容器的体积小，容量范围大，耐热、耐潮性能好。 表2-10几种有机薄膜介质电容器的性能 名称 容量范围 允许误差（） 损耗角正切值（tg 8 %） 额定电压 绝缘电阻（a 聚苯乙烯电容 10pF1 gF 0.1 土 20 0.01 0.05 50 1kV 1011 聚丙烯电容 0.001 0.1 gF 2土 20 0.01 0.1 50 1kV 1011 聚四氟乙烯电容 510pF 0.1 gF 5土 20 0.0020.005 2501kV 1012 涤纶电容 510pF 5gF 5土

29、20 0.3 0.7 35 1kV 聚碳酸脂电容 510pF 5gF 5土 20 0.08 0.15 50250V 4 电解电容器 电解电容器的介质是很薄的氧化膜，容量可做得很大，一般标称容量2F10000年。 电解电容有正极和负极之分，使用中应保证正极电位高于负极电位；否则电解电容器的漏 电流增大，导致电容器过热损坏，甚至炸裂。 电解电容器的损耗比较大，性能受温度影响比较大，高频性能差。电解电容器的品种 主要有铝电解电容器、钽电解电容器和铌电解电容器。铝电解电容器价格便宜，容量可以 做的比较大，但性能较差，寿命短（存储寿命小于5年）。一般使用在要求不高的去耦、 耦合和电源滤波电路中。后两者电

30、解电容的性能要优于铝电解电容器，主要用于温度变化 范围大，对频率特性要求高，对产品稳定性、可靠性要求严格的电路中。但这两种电容器 的价格较高。 2.3.4 电容器的正确选用 电容器的种类繁多，性能各异，合理选用电容器对于产品设计十分重要。在具体选用 电容器时，应注意如下问题： 根据电路要求选择合适的电容器型号。一般的耦合、旁路，可选用纸介电容器；在高 频电路中，应选用云母和瓷介电容器；在电源滤波和退耦电路中，应选用电解电容器。 在设计电子电路中选用电容器时，应根据产品手册在电容器标称值系列中选用。固定 电容器的标称系列值见表 2-11。 表2-11电容器标称电容值 E24 E12 E6 E24

31、 E12 E6 1.0 1.0 1.0 3.3 3.3 3.3 1.1 3.6 1.2 1.2 3.9 3.9 1.3 4.3 1.5 1.5 1.5 4.7 4.7 4.7 1.6 5.1 1.8 1.8 5.6 5.6 2.0 6.2 2.2 2.2 2.2 6.8 6.8 6.8 2.4 7.5 2.7 2.7 8.2 8.2 3.0 9.1 注：用表中数值再乘以100来表示电容器标称电容量，n为正或负整数 电容器的额定电压。选用电容器应符合标准系列，电容器的额定电压应高于电容器两 端实际电压的12倍。尤其对于电解电容器，一般应使线路的实际电压相当于所选额定 电压的50%70%，这样才能

32、充分发挥电解电容器的作用；若实际工作电压低于其额定电 压的一半，反而容易使电解电容器的损耗增大。 电容器的精度等级。对于某些电子电路需要要求高精度的电容器，例如时间控制等； 而对于大多电路，一般允许电容器的容量有比较大的偏差，这时就没有必要选择高精度的 电容器，这样可以降低电路成本。 电容器的损耗角正切值（tg S ）。电容器的tgS值相差很大，尤其对高频电路或对信号 相位要求严格的电路， 电容器的tg S值大小对电路的性能有较大的影响，一般希望tg S值 越小越好。 2.4半导体二极管 2.4.1半导体二极管的分类 半导体二极管按其用途可分为：普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括整流二极

33、管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等；特殊二极管包括变容二极管、 发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。 常用的半导体二极管的外形图如图2.4.1所示。 耶 L . 负械杯; DO 5 咗 hJi EN M-2- G4 1 1心 h L H L ED r-= f 1 20.I , 18. |12 QL-ZA 图2.4.1半导体二极管外形图 2.4.2 普通半导体二极管的主要参数 1 .反向饱和漏电流Is 指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有 关。在常温下，硅管的Is为纳安（109A ）级，锗管的Is为微安（10 6A）级。 2 .额定整流电

34、流If 指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。目前大功率整流二极管 的If值可达1000A。 3 .最大反向工作电压 Urm 指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的URM值可达几千伏。 4 .最咼工作频率 fM 由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。点接 触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。 5.反向恢复时间trr 指二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近 Is时所需要的时间。大功率 开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。 243几种常用二极管的特点 1 整流二极管 整流二极

35、管结构主要是平面接触型，其特点是允许通过的电流比较大，反向击穿电压 比较高，但PN结电容比较大，一般广泛应用于处理频率不高的电路中。例如整流电路、 嵌位电路、保护电路等。整流二极管在使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向 工作电压应大于实际工作中的值。目前常用几种整流二极管的主要参数见表2-12。 表2-12几种常用整流二极管的主要参数 型号 反向峰值电压Vr(V) 正向平均电流If(A) 反向饱和漏电流ls( A) 1N4001 50 1 3 1N4002 100 1 3 1N4003 200 1 3 1N4004 400 1 3 1N4005 600 1 5 1N4006 800 1

36、 3 1N4007 1000 1 3 1N5201 100 2 10 1N5202 200 2 10 1N5203 300 2 10 1N5204 400 2 5 1N5205 500 2 10 1N5206 600 2 10 1N5207 800 2 10 1N5208 1000 2 10 2 .快速二极管 快速二极管的工作原理与普通二极管是相同的，但由于普通二极管工作在开关状态下 的反向恢复时间较长， 约45S,不能适应高频开关电路的要求。快速二极管主要应用于 高频整流电路、高频开关电源、高频阻容吸收电路、逆变电路等，其反向恢复时间可达10ns。 快速二极管主要包括肖特基二极管和快恢复二极

37、管。肖特基二极管是由金属与半导体接触 形成的势垒层为基础制成的二极管，其主要特点是正向导通压降小(约0.45V),反向恢复 时间短和开关损耗小。但目前肖特基二极管存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。 目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的大体水平是耐压在150V以下，平均电流在 100A以下，反向恢复时间在 1040ns。肖特基二极管应用在高频低压电路中，是比较理 想的。快恢复二极管在制造上采用掺金、单纯的扩散等工艺，可获得较高的开关速度，同 时也能得到较高的耐压。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中作整流元件，高频电路 中的限幅、嵌位等。几种常用的快速二极管参数见表2-13。 表2-

38、13几种常用的快速二极管主要参数 型号 反向峰值电压Vr (V) 平均整流电流If (A) 反向恢复时间trr (nS) 1N5817 20 1 1N5818 30 1 1N5819 40 1 1N4933 50 1 200 1N4935 200 1 200 1N4937 600 1 200 MUR105 50 1 35 MUR110 100 1 35 MUR115 150 1 35 MUR120 200 1 35 3 稳压二极管 稳压二极管是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件。稳压管的主 要参数有：稳压值 Vz。指当流过稳压管的电流为某一规定值时，稳压管两端的压降。 目前各种

39、型号的稳压管其稳压值在2200V，以供选择。电压温度系数 dVz dT。稳压 管的稳压值Vz的温度系数在Vz低于4V时为负温度系数值；当 Vz的值大于7V时，其温 度系数为正值；而Vz的值在6V左右时，其温度系数近似为零。目前低温度系数的稳压管 是由两只稳压管反向串联而成，利用两只稳压管处于正反向工作状态时具有正、负不同的 温度系数，可得到很好的温度补偿。 例如2DW7型稳压管是稳压值为土 67V的双向稳压 管。动态电阻rz。表示稳压管稳压性能的优劣，一般工作电流越大，rz越小。允许功 耗Pz。由稳压管允许达到的温升决定，小功率稳压管的Pz值为1001000mW,大功率的 可达50W。稳定电流

40、lz。测试稳压管参数时所加的电流。 实际流过稳压管的电流低于 Iz 时仍能稳压，但rz较大。 稳压管的最主要的用途是稳定电压。在要求精度不高、电流变化范围不大的情况下， 可选与需要的稳压值最为接近的稳压管直接同负载并联。在稳压、稳流电源系统中一般作 基准电源，也有在集成运放中作为直流电平平移。其存在的缺点是噪声系数较高，稳定性 较差。表2-14列出了几种常用稳压管的主要参数。 表2-14几种常用稳压管的主要参数 型号 稳压值Vz (V) 允许功耗Pz(W) 动态电阻rz(Q Vz的温度系数(/C) 1N5226A 3.3 0.5 28 -7 1N5227A 3.6 0.5 24 -6.5 1N

41、5229A 4.3 0.5 22 -5.5 1N5230A 4.7 0.5 14 3 1N5233A 6 0.5 7 3.8 1N4736 6.8 1 3.5 5 1N4737 7.5 1 4 5.8 1N4738 8.2 1 4.5 6.2 1N4740 9.4 10.6 1 7 7.5 1N4742 11.4 12.7 1 9 7.7 1N4744 13.8 15.6 1 14 8.2 1N6024 100 5% 0.5 400 15.5 1N6026 120 5% 0.5 800 15.5 4 发光二极管（LED ） 发光二极管的伏安特性与普通二极管类似，所不同的是当发光二极管正向偏置时

42、，正 向电流达到一定值时能发出某种颜色的光。根据在PN结中所掺加的材料不同，发光二极 管可发出红、绿、黄、橘及红外光线。在使用发光二极管时应注意两点：一是若用直流电 源电压驱动发光二极管时， 在电路中一定要串联限流电阻，以防止通过发光二极管的电流 过大而烧坏管子，注意发光二极管的正向导通压降为1.22V（可见光LED为1.22V,红 外线LED为1.21.6V）。二是发光二极管的反向击穿电压比较低，一般仅有几伏。因此当 用交流电压驱动 LED时，可在LDE两端反极性并联整流二极管，使其反向偏压不超过 0.7V，以便保护发光二极管。 2.5半导体三极管 2.5.1半导体三极管的分类 半导体三极管

43、亦称双极型晶体管， 其种类非常多。按照结构工艺分类，有PNP和NPN 型；按照制造材料分类，有锗管和硅管；按照工作频率分类，有低频管和高频管；一般低 频管用以处理频率在 3MHz以下的电路中，高频管的工作频率可以达到几百兆赫。按照允 许耗散的功率大小分类，有小功率管和大功率管；一般小功率管的额定功耗在1W以下， 而大功率 管的额定 功耗可达 几十瓦以 上。常见 的半导体 三极管外 型见图 2.5.1。 图2.5.1半导体三极管外形图 2.5.2 半导体三极管的主要参数 共射电流放大系数B。B值一般在20200,它是表征三极管电流放大作用的最主要 的参数。 反向击穿电压值U（br）ceo。指基极

44、开路时加在C、e两端电压的最大允许值，一般为几 十伏，高压大功率管可达千伏以上。 最大集电极电流Icm。指由于三极管集电极电流Ic过大使B值下降到规定允许值时的 电流（一般指B值下降到2/3正常值时的Ic值）。实际管子在工作时超过Icm并不一定损坏， 但管子的性能将变差。 最大管耗Pcm。指根据三极管允许的最高结温而定出的集电结最大允许耗散功率。在 实际工作中三极管的Ic与Uce的乘积要小于Pcm值，反之则可能烧坏管子。 穿透电流Iceo。指在三极管基极电流Ib=0时，流过集电极的电流Ic。它表明基极对集 电极电流失控的程度。小功率硅管的 Iceo约为0.2A，锗管的值要比它大1000倍，大功

45、 率硅管的Iceo约为mA数量级。 特征频率fr。指三极管的B值下降到1时所对应的工作频率。fT的典型值约在100 1 1000MHz之间，实际工作频率 f ：一 fr。 3 2.5.3 半导体器件的命名方法 1 中国半导体器件的命名法 根据中华人民共和国国家标准，半导体器件型号由五部分组成，其每一部分的含义见 表 2-15。 表2-15国产半导体器件的型号命名方法 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 用数字表示器 件的电极数目 用汉语拼音字母表示 器件的材料和极性 用汉语拼音字母表示器件的类别 用数字表示 器件序号 用汉语拼音字 母表示规格号 符号 意义 符号 意义 符号 意义

46、 2 二极管 A N型锗材料 P 普通管 B P型锗材料 V 微波管 C N型硅材料 W 稳压管 D P型硅材料 C 参量管 Z 整流管 L 整流堆 S 隧道管 N 阻尼管 U 光电器件 K 开关管 3 三极管 A PNP型错材料 X 低频小功率管(fT 3MHz,PC 3MHz,Pc1W) C PNP型硅材料 D 低频大功率(fT 1W) D NPN型硅材料 A 高频大功率(fT 3MHz,Pc 1W) E 化合物材料 U 光电器件 K 开关管 I 可控整流器 Y 体效应器件 B 雪崩管 J 阶跃恢复管 CS 场效应器件 BT 半导体特殊器件 FH 复合管 PIN PIN型管 JG 激光器件

47、 例如3AD50C表示低频大功率PNP型锗管；3DG6E表示高频小功率NPN型硅管。 2.美国半导体器件命名法 根据美国电子工业协会(EIA )规定的半导体器件型号命名方法如表2-16所示。 表2-16美国半导体器件型号的命名法 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 用符号表示器件的 等级 用数字表示PN结数目 用字母表示材料 用数字表示器件登 记序号 用字母表 件的 号示同一器 不同档次 符 号 意义 符号 意义 符号 意义 符号 意义 符号 意义 J 军品 1 二极管 表示不加热即 24位 数字 登记顺 A、B、 表示器件 无 非军品 2 三极管 N 半导体器件 序号 C 改进

48、型 3 四极管 例如1N4148表示开关二极管，2N3464表示高频大功率 NPN型硅管。 3 .日本半导体器件命名法 日本半导体器件型号共用五部分组成，其表示方法如2-17。 表2-17日本半导体器件命名法 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 用数字表示器件的电 用字母表示半导体器 用拉丁字母表示 用23位数字表 用拉丁字母表示同一 极数目 器件的结构和类型 示器件登记顺序号 种型号器件的改进型 符号 符号 符号 -0- 光电器件 S 半导体器件 A 高频PNP型三极管 二极管 快速开关三极管 T 三极管 B 低频大功率PNP管 3 有三个PN结 C 咼频及快速开关 的器件 N

49、PN三极管 RD- 低频大功率NPN管 F P控制极可控硅 G N控制极可控硅 H N基极单结管 J P沟道场效应管 PK- N沟道场效应管 M 双向可控硅 例如2SA53表示高频PNP型三极管，1S92表示半导体二极管。 4 欧洲半导体器件命名法 由于目前欧洲各国没有明确统一的标准半导体器件型号命名法，故他们大都使用国际 电子联合会的标准。半导体器件的型号一般由四部分组成，其基本含义如表2-18。 表2-18欧洲半导体器件命名法 第一部分 第二部分 第三部分 1第四部分 用字母表示器件 使用的材料 用字母表示器件的类型及主要特性 用数字或字母加数字 表示登记号 用字母表示对同一 型号器件的改

50、进 符号 意义 符号 意义 符号 意义 符号 意 义 符号 意义 A 错材料 A 检波二极管、开关二 极管、混频二极管 P 光敏器件 位 数 字 代表半导体器 件的登记序号 （同一类型器 件使用一个登 记号） 1000 4 2N8058 2N8054 80 2N3713 2N3789 150 10 60 15 4 2N3714 2N3790 80 2N5832 2N6228 100 25 100 1 2N5633 2N6230 120 20 80 2N5634 2N6231 140 15 60 2N6282 2N6285 60 20 60 75018k 4 2N5303 2N5745 140

51、80 15 60 200 2N6284 2N6287 160 100 75018k 4 2N5031 2N4398 200 30 40 15 60 2 2N5032 2N4399 60 2N6327 2N6330 80 630 3 2N6328 2N6331 100 2.5.5 半导体三极管的正确使用 1 半导体三极管的管脚判别 在安装半导体三极管之前， 首先搞清楚三极管的管脚排列。一方面可以通过查手册获 得，另一方面也可利用电子仪器进行测量，下面讲一下利用万用表判定三极管管脚的方法。 首先判定PNP型和NPN型晶体管：用万用表的 RX你门（或RX 100门）档，用黑表笔接 三极管的任一管脚，

52、用红表笔分别接其他两管脚。若表针指示的两阻值均很大，那么黑表 笔所接的那个管脚是 PNP型管的基极；如果万用表指示的两个阻值均很小，那么黑表笔 所接的管脚是NPN型的基极；如果表针指示的阻值一个很大，一个很小，那么黑表笔所 接的管脚不是基极。需要新换一个管脚重试，直到满足要求为止。进一步判定三极管集电 极和发射极：首先假定一个管脚是集电极，另一个管脚是发射极；对NPN于型三极管， 黑表笔接假定是集电极的管脚，红表笔接假定是发射极的管脚（对于PNP型管，万用表 的红、黑表笔对调）；然后用大拇指将基极和假定集电极连接（注意两管脚不能短接），这 时记录下万用表的测量值；最后反过来，把原先假定的管脚对

53、调，重新记录下万用表的读 数，两次测量值较小的黑表笔所接的管脚是集电极（对于PNP型管，则红表笔所接的是 集电极）。 2 半导体三极管性能测试 在三极管安装前首先要对其性能进行测试。条件允许可以使用晶体管图示仪，亦可以 使用普通万用表对晶体管进行粗略测量。 （1）估测穿透电流Iceo。用万用表RX 12 档，对于PNP型管，红表笔接集电极， 黑表笔接发射极(对于 NPN型管则相反)，此时测得阻值在几十到几百千欧以上。若阻值 很小，说明穿透电流大，已接近击穿，稳定性差；若阻值为零，表示管子已经击穿；若阻 值无穷大，表示管子内部断路；若阻值不稳定或阻值逐渐下降，表示管子噪声大、不稳定， 不宜米用。

54、 (2) 估测电流放大系数3。用万用表的RX 1心(或RX 100i)档。如果测PNP型 管，则按图2.5.2示电路连接，图中的1002电阻和开关S,也可以用潮湿的手指捏住集 电极和基极代替。若是测 NPN型管，则红、黑表笔对调。对比 S断开和接通时测得的电 阻值(或手指断开和捏住时的电阻值)，两个读数相差越大，表示该晶体管的3值越高； 如果相差很小或不动，则表示该管已失去放大作用。如果使用数字万用表，可直接将三极 管插入测量管座中，三极管的 3值可直接显示出来。 S 图2.5.2万用表判定三极管 3示意图 3 使用半导体三极管应注意的事项 (1) 使用三极管时，不得有两项以上的参数同时达到极

55、限值。 (2) 焊接时，应使用低熔点焊锡。管脚引线不应短于10mm，焊接动作要快，每根 引脚焊接时间不应超过两秒。 (3) 三极管在焊入电路时，应先接通基极，再接入发射极，最后接入集电极。拆下 时，应按相反次序，以免烧坏管子。在电路通电的情况下，不得断开基极引线，以免损坏 管子。 (4) 使用三极管时，要固定好，以免因振动而发生短路或接触不良，并且不应靠近 发热元件。 (5) 功率三极管应加装有足够大的散热器。 2.6半导体场效应管 场效应管是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻极高，噪声系数低，受温度和 辐射影响小。因而特别适用于高灵敏度、低噪声电路中。 场效应管分结型和绝缘栅型场效应管两

56、大类。结型(j型)是利用导电沟道之间耗尽 区的宽窄来控制电流的，输入电阻在 106109 1之间；绝缘栅型(MOS型)是利用感应电 荷的多少来控制导电沟道的宽窄从而控制电流大小的，输入阻抗高达1015 !。 衡量场效应管控制能力的参数指标是跨导gm，即=（才）。跨导常用单位为 cUgS UdsM s。 表征器件输出电流减小到接近于零时的栅源电压称为夹断电压Vp,它是耗尽型场效应 管的重要参数；表征器件开始有输出电流时的栅源电压为开启电压 Vt，它是增强型场效应 管的重要参数。 场效应管也有三个工作区：即截止区、可变电阻区（对应三极管的饱和区）、饱和区 （对应三极管的放大区）。 261正确使用场

57、效应管的方法 不同类型场效应管的偏置电压极性要求如表2-22所示。 表2-22场效应管的偏置极性要求 类 型 Uds极性 Ugs极性 N沟道耗尽型 + - N沟道增强型 + + P沟道耗尽型 - + P沟道增强型 - - 结 型 + - 结型场效应管的源、漏极可互换使用。 存放绝缘栅场效应管时，由于其输入电阻非常高，一般将它的三只管脚短路，以免静 电感应而击穿绝缘栅。 在焊接管子时，一般使用 25W以下的内热式电烙铁，并有良好的接地措施，或在焊 接时切断电烙铁电源。 在要求输入电阻较高的场合下使用时，应采取防潮措施，以免输入电阻下降。 结型场效应管可用万用表定性的检查管子的质量。测试时，可按一

58、般测试二极管那样 先分别测试栅源、栅漏两个 PN结；再测漏源间的电阻值，一般约若干k。MOS场效应 管不能用万用表检查，必须用测试仪，而且要在接入测试仪后才能去掉各极短路线。取下 时应先短路后取下。同时测试仪应有良好的接地。 2.6.2 常用半导体场效应管 场效应管主要用于前置电压放大、阻抗变换电路、振荡电路、高速开关电路等方面。 常用器件的主要参数指标见表 2-23。 表2-23常用场效应管的主要参数 型号 类型 饱和漏源电流 夹断电压 开启电压 低频跨导 栅源电阻 最大漏源电压 bss(mA) Vp(V) Vt(V) gm(ms) Rgs(0 V(br)ds (V) 3DJ6D E F G

59、 H 结型场 效应管 108 20 0.3 1.2 500 1 3.5 妇1 1000 3 6.5 610 3D01D E F G H MOS场 效应管 N沟道 耗尽型 1000 109 20 0.3 1.2 12 1 3.5 3 6.5 610 1 3D06A B MOS场 效应管 N沟道 增强型 2000 109 20 3 3 C01 MOS场 效应管 P沟道 增强型 500 1081011 15 2.7几种常用的电力半导体器件 1948年晶体管的发明引起了电子工业革命。半导体器件首先被用于小功率领域，如广 播、通讯、计算机等。1958年第一个工业用半导体晶闸管的诞生，使其半导体器件的应用

60、 范围大大扩展，这也标志着电力电子技术的产生。随着变换器技术发展的需要和半导体制 造技术的提高，一代一代的电力半导体器件相继问世，其应用领域也迅猛扩大。 2.7.1 普通晶闸管 普通晶闸管（又称可控硅）是一种大功率半导体器件，主要用于大功率的交直流变换、 调压等。晶闸管三个电极分别用字母 A（表示阳极卜K （表示阴极）、G （表示门极）。 1 晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性如图 2.7.1所示。它表示晶闸管的阳极与阴极间的电压和它的阳极 电流之间的关系。通过特性曲线，可得出晶闸管导通和关断的下列结论。 图2.7.1晶闸管的伏安特性曲线及符号 阴极 阳极 K 1 G控制极 在正常情况下，晶闸