电子元器件分析解析课件

1、元器件基本介绍 USI. All rights reserved.序.2一、元件分类3二、电阻(Resistor) 8三、电容(Capacitor).12四、电感(Inductor).18五、二极管(Diode).24六、三极管(Transistor).29七、场效应管(MOS-FET).32八、晶振(Crystal Oscillator).34九、连接器(Connector)37十、集成电路(Integrate Circuit ).42目 录1 USI. All rights reserved. 现代电子产品上的元件种类越来越多，体积越来越小，功能越来越强大。如何在外观上识别这些元件，这些元

2、件有什么功能，在电路中起什么作用，本课程主要简述了电子产品常见的通用元件如电阻、电容、电感、IC的基本特性及作用等。序2 USI. All rights reserved.1.1 元件按功能可分为： 电阻(Resistor) 符号：R 电容(Capacitor ) 符号：C 电感(Inductor ) 符号：L/FB 二极管(Diode ) 符号：D 三极管(Transistor ) 符号：Q 场效应管(MOS-FET) 符号：Q 晶振(Crystal) 符号：X/Y 连接器(Connector) 符号：J 集成电路IC (Integrate Circuit ) 符号：U一、元件分类(1/5)

3、3 USI. All rights reserved.1.2 元件按组装方式可分为： SMD表面贴装元件 SMD(Surface Mounting Device)，表面贴装组件，就是利用表面贴装技术 (SMT)组装的组件,也叫贴片元件。 表面贴装技术 (Surface Mounting Technology) ，是指用贴片机將元件贴在PCB板上， 然后通过回焊炉利用焊锡將零组件焊接牢固。 插件元件 插件元件就是利用PCB板通孔插装元件方式组装的元件，PCB板通孔如果 是喷锡通孔(Plated Through Hole )就叫PTH元件。 插装方式通常有利用插件机的自动插件（A/I）和人工的手插

4、件（H/I）一、元件分类(2/5)4 USI. All rights reserved.1.3 元件按封装形式可分为： SOP- Small Outline Package.小型封装 SSOP- Shrink Small Outline Package .缩小型封装 TSSOP- Thin Shrink Small Outline Package.薄缩小型封装 QFP - Quad Plat Package.四方型封装 TQFP- Thin Quad Plat Package.薄四方型封装 SIP -Single In-Line Package.单列直插封装 DIP -Dual In-Line

5、 Package.双列直插封装 SOT- Small Outline Transistor.小型晶体管 SOJ- Small Outline J.J形脚封装 QFN-Quad Flat No-lead Package.方形扁平无引脚封装 BGA - Ball Grid Array.球状栅阵列 PGA - Pin Grid Array.针状栅阵列一、元件分类(3/5)51.4 元件封装形式辨别：一、元件分类(4/5)表面贴装类小型三极管类两边四边两边鸥翼型脚J型脚焊点在元件底部无引脚有引脚双边单边直线型脚通孔插装类SOTSOPQFPSOJQFNBGAPGADIPSIPSSOPTSSOPTQFPP

6、QFP6 USI. All rights reserved.1.5 分类图解：一、元件分类(5/5)RLDQUJCSOPQFNQFPDIPSOTSOJBGASMD插件按元件封装按元件功能按组装方式7 USI. All rights reserved.2.1 电阻(器)的英文缩写： R ( Resistor ) 各种材料对它所通过的电流呈现有一定的阻力，这种阻力称为电阻； 具有集总电阻这种物理性质的实体（元件）叫电阻器2.2 电阻的国际标准单位:欧姆( ) 电阻的常见单位:千欧( K )、兆欧( M )2.3 电阻的单位换算:1M =103K =1062.4 电阻的特性: 欧姆定律( U=I*R

7、):线性电阻两端的电压与流过电阻的电流成正比。2.5 电阻的作用:分压和限流2.6 电阻的主要电气性能指标: 2.7.1 标称阻值:按国家标准规定的阻值. 2.7.2 误差:指实际阻值与标称阻值之差值除以标准阻值,所得之百分比. 2.7.3 额定功率:电阻发热的功率不能超过某一数值,此上限功率称为额定 功率.如 1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W 二、电阻(1/4)8 USI. All rights reserved.2.7 电阻的分类: 可分为：色环电阻、热敏电阻、 水泥电阻、贴片电阻、线绕电阻等 色环电阻 1. 是指印在电阻上的一圈圈的颜色，这些颜色都代表着一定的含义 2. 色

8、环电阻分类:四环电阻 与 五环电阻 3. 四环与五环电阻的辨识: a. 四环电阻外壳一般成金黄色(金色或银色环定为最后一环)前三环的颜色都对 应着相应的数字，金色和银色表明误差：金色5%，银色10%，无色20% b. 五环电阻外壳一般成蓝灰色(金色或银色为倒数第二个环)阻值相对较小、 精度相对比较高的电阻器； 前三环分别是百位、十位、个位，三个色环代表的三个数组成的三位数乘 上10-1或10-2欧姆，金色和银色分别表示10-1和10-2 读值口诀：黑棕红橙黄绿蓝紫灰白，它们分别对应着0123456789二、电阻(2/4)9 USI. All rights reserved.2.7 电阻的分类:

9、 热敏电阻 特征:它的阻值随着外部物理量的改变而改变， 如光照强度、温度、压力等等 水泥电阻 特征:体积比较大,一般用在电源电路、负载电路或需耐热的场合 可变电阻 特征: a.价格高、不稳定. b. 阻值在理想情况下可从零欧姆开始，一直到它的最大值之间任意变化二、电阻(3/4)10 USI. All rights reserved.2.7 电阻的分类: 贴片电阻 1.分类：贴片电阻(又称晶片或SMD电阻)分为：厚膜晶片电阻与薄膜晶片电阻 2.特点：它的阻值一般标示在本体上(如右图所示) 3.电阻阻值的计算方法： “122”阻值为：12*102=1200 “1402”阻值为：140*102=14

10、000 “17R8”阻值为：17.8 “R22”阻值为：0.22 二、电阻(4/4)122140217R8R2211 USI. All rights reserved.3.1 电容(器)的英文缩写: C ( Capacitor ) 电容是储存电荷的容器，由两个金属极中间夹有绝缘材料（介质）构成3.2 电容的国际标准单位:法拉( F ) 电容的常见单位有：毫法( mF )、微法( uF )、纳法( nF )、皮法( pF )3.3 电容的单位换算: 1F=103mF=106uF=109nF=1012pF3.4 电容的主要性能指标: 3.4.1 标称电容量C(Capacitance)：按国家标准规

11、定容量数值 3.4.2 误差：指电容的实际容值与标称容值之比值(%) 3.4.3 额定工作电压:电容能够长期正常工作而不被击穿的最大电压值(简称耐压值) 3.4.4 绝缘电阻IR：电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻(漏电电阻)。漏电电阻越小， 漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，漏电电阻越大越好 3.4.5 散逸因子DF(Dissipation Factor，tan)：又称“损失角正切值、损失角”，描 述电解电容的无用功率与有用功率的比值，用百分比表示 3.4.6 ESR(Equivalent Series Resistance)：等效串联电阻，单位： 3.4.7 自我共振频率SRF(Self R

12、esonant Frequency)若频率落在此点上，容抗与感抗 相互抵消，为纯电阻性，已不具电容特性，故应避免将电容使用在此频率上三、电容(1/6)12 USI. All rights reserved.3.5 电容的作用： 隔断直流电，通过交流电、储存电势能，常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及 信号调谐电路3.6 电容的分类: 按极性分：有极性电容和无极性电容； 按材质分：铝电解电容、钽电解电容、陶瓷电容、云母电容、可变电容 电解电容 在一个金属箔上根据电解作用生成一层单向导电的氧化膜作为绝缘物质，以金 属箔与电解液作为电容器的两极。电解电容在使用时不能接反，接反会有漏电三、电容(2/6)

13、电容器有极性电容无极性电容铝电解电容钽电解电容云母电容塑料电容麦拉电容可变电容陶瓷电容13 USI. All rights reserved. 1.电解电容的特点 a. 电容量特别大且成本低 b. 主要用低频电路中作耦合、滤波等 2.铝质电解电容的特点 a. 漏电流较大 b. 绝缘电阻比较小 c. 实际电容量和标称电容量之间往往相差较大(公差大). 3.钽电解电容 a. 优点电性能优良，工作温度范围宽，且形式多样，体积效率优异 b. 缺点容量较小、价格也比铝电容贵，耐电压及电流能力较弱三、电容(3/6)DIP用铝电解电容SMT用电容-极SMT钽电解电容+极+极DIP钽电解电容14 USI. A

14、ll rights reserved. 陶瓷电容 1.类别：插件式(DIP)，贴片式(MLCC) 2.特点：无极性、高频损耗小、耐高温、价格便宜但容量小 3.目前小型化趋势SMD Type MLCC使用量最大 a. 含义：片式多层陶瓷电容器(MultiLayer Ceramic Capacitor) b. 线路符号： c. Size规格：2220、1812、1210、1206、0805、0603、0402、0201、01005 0603规格表示 长=0.06inch 宽=0.03inch三、电容(4/6)插件式电容贴片式电容15 USI. All rights reserved. Size规格

15、对照表 4. MLCC电容分类： 按温度特性：类电容（COG/NP0）；类电容（X7R/Y5V/Z5U） II类电容温度系数含义： 类型： X7R Y5V Z5U 低温： X : -55C Y : -30 C Z: +10 C 高温： 7 : +125 C 5 : +85 C 5 : +85 容量变化： R : 15% V : +22 to -82% U: +22 to -56% 按用途：高频热补偿电容器（UJ/SL） 高频热稳定电容器（C0G/NPO） 低频高介电容器（X7R、Y5V、Z5U)三、电容(5/6)16 USI. All rights reserved.3.6 电容的分类: 云母

16、电容 特点：耐高温(可达460)、高压(10040KV)、高频损耗小、 性能稳定；常用于高质量、高精度、高稳定性的模拟电路中 可变电容 由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变可变电容 的分类及特点(广泛用于收音机)： 1.空气介质可变电容器 a. 空气可变电容器的绝缘介质就是空气 b. 它的电气性能较好,而且寿命长 c. 体积较大,价格较高 2.固体介质可变电容器 a. 采用有机薄膜作为介质；b. 电气性能没有空气电容器好，寿命也较短. c. 体积较小，价格较低.三、电容(6/6)17 USI. All rights reserved.4.1 电感(器)的英文缩写: L(

17、 Inductance ) 能够把电能转化为磁能而存储起来的元件；又称扼流器、电抗器、动态电抗器4.2 电感的国际标准单位:亨利( H ) 电感常见的单位有：毫亨(mH )、微亨(uH )、纳亨(nH )4.3 电感的单位换算: 1H=103mH=106uH=109nH4.4 电感的特性：通直流、阻交流、储存电场能4.5 电感的作用: 谐振：选取信号,排拒不需要的信号及产生特定频率信号 滤波：使某一特定频率范围的信号通过或截止功能之线路 阻抗匹配：进行阻抗匹配使信号源与负载之间达到最大功率传输 扼流(Choke)：电源电路中滤除涟波(ripple)，射频抗流圈(RF choke)则被用于阻 绝

18、电路中之高频信号。4.6 电感的分类: 按感值分：固定电感和可变电感； 四、电感(1/6)18 USI. All rights reserved. 按导磁体性质分：空心线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈 按工作性质分：天线线圈、震荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈 按工作频率分：高频电感、低频电感 按组装方式分：SMD片式电感、插件电感 色环电感 电感量标志方法同电阻一样以色环来标记，单位为uH 读值口诀：黑棕红橙黄绿蓝紫灰白，它们分别对应着0123456789 公差：金色5%，银色10%，无色20%四、电感(2/6)19 USI. All rights reserved.4.6 电感的分

19、类: 线圈电感 线圈电感的特点： 1. 空芯电感是用空气来做芯 2. 铁芯电感是用铁磁材料来做芯 3. 铜芯电感是用铜材料来做芯 4. 铁氧体磁芯电感是用铁氧体材料来做芯 Bead 磁珠 与电感的差: 1.电感是储能元件, Bead是能转换(耗散)元件； 2.电感多用于电源滤波回，抑制传导性干扰； Bead多用于吸收高频信号并将其能转换，致于产生EMI问题； 3. Bead的单位是依据它在某一频产生的阻抗称呼，欧姆()； 电感的单位是亨(H)；四、电感(3/6)20 USI. All rights reserved.4.7 电感的主要参数: 4.7.1 电感量L：表示电感原件自感应能力的一种物

20、理量； 4.7.2 感抗XL：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆， XL=2fL(f为交流频率，L为电感值) 4.7.3 品质因素Q：表示电感质量的物理量；电感的Q值愈高，回路的损耗愈小； 4.7.4 分布电容：电感线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电 容被称为分布电容；分布电容的存在使电感的Q值减小，稳定性变差， 因而线圈的分布电容越小越好 4.7.5 共振频率(SRF)：在此频率下分布电容值与电感值产生共振，电感的感值与 电容值相等而相互抵消掉，显现出具高阻抗值的纯阻抗性 4.7.6 直流电阻(DCR)：直流电阻愈小愈好，单位为欧姆，通常以最大值标注 4

21、.7.7 饱和电流(IDC)：当电流达到一定值后，磁芯中磁场强度不再随电流增加，空 芯线圈不会有饱和电流；四、电感(4/6)21 USI. All rights reserved.4.9 电感值一般识别(Mark): 数字字母标记：一般单位为uH R10=0.10uH 100=10100uH=10uH 1R0=1.0uH 101=10101uH=100uH 如“560=56100uH=56uH，821=82101uH=820uH” 色点标记：一般单位为nH 黑=0；棕=1；红=2；橙=3；黄=4； 绿=5；蓝=6；紫=7；灰=8；白=9； 例如：蓝灰红=68102nH=6800uH; 红红棕=

22、22101nH=220nH； 黄紫黑=47100nH=47nH； 备注：第一及第二码表电感值之前两位数字，第三码表示10的次方四、电感(5/6)1st2nd3rd22 USI. All rights reserved.4.10 电感应用及测试 应用频率： 测试频率：测试频率是用来量测电感参数时必要的条件，一般测试频率如下： 测试设备：电感的常规参数一般通过LCR Meter量测仪即可四、电感(6/6)23 USI. All rights reserved.5.1 二极管的英文缩写: D ( Diode )5.2 二极管的结构: 是由一个PN结加上电极引线和管壳构成的半导体器件； 构造类型有面接

23、触型二极管、点接触型二极管5.3 二极管的特性: 基本特性是单向导电性，不同材质及用途的二极管又有各自特殊的特性；5.4 二极管的作用： 整流:将交流电转成直流电； 检波:信号转换；发光:装饰或信号指示 限压:限制信号幅度；光电转换；变容:电路的自动调谐五、二极管(1/5)面接触型二极管:功率大,电源电路使用点接触型二极管:功率小,信号类电路使用24 USI. All rights reserved.5.5 二极管的应用： 1. 整流二极管： 利用单向导电性，把交流电变成单一方向的脉动直流电 2. 开关元件： 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，如同接通的开关； 在反向电压作用下，电

24、阻很大，处于截止状态，如同断开的开关 3. 限幅元件： 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管 为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度 限制在一定范围内 4. 检波二极管： 在收音机中起检波作用 5. 变容二极管： 使用于电视机的高频头中五、二极管(2/5)25 USI. All rights reserved.5.6 二极管的主要参数： 表示二极管性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数 额定正向工作电流： 指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值；电流通过二 极管时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度时（硅管为140 左右

25、，锗管为90左右），就会使管芯过热而损坏。 所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值 最高反向工作电压： 二极管两端的反向电压达到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电 能力，此电压值为最高反向工作电压 反向电流： 指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电 流；反向电流越小，二极管的单向导电性能越好；反向电流与温度关 系密切，大约温度每升高10，反向电流增大一倍五、二极管(3/5)26 USI. All rights reserved.5.7 二极管的分类: 按材质分：硅二极管和锗二极管 按用途分：为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、发光二极管、光 电二极管和变容

26、二极管等 硅二极管： 硅二极管两极加上正电压(即P区为正电压)，且电压大于0.6V时才能导 通，导通后电压保持在0.6V0.8V，工程分析时常取用的电压为0.7V 锗二极管： 锗二极管两极加上正电压(即P区为正电压)，且电压大于0.2V时才能导 通，导通后电压保持在0.2V0.3V，工程分析时常取用的电压为0.2V 变容二极管：变容二极管的结电容可以随外加反向电压的变化而变化 光电二极管：其反向结电阻随外界光线强度的变化而变化五、二极管(4/5)27 USI. All rights reserved.5.7 二极管的分类: 发光二极管: 1. 发光二极管的特征 用于各种指示英文缩写“LED”表

27、示 2. 发光二极管的分类 可见光发光二极管、红外发光二极管、激光二极管、闪烁发光二极管五、二极管(5/5)28 USI. All rights reserved.6.1 三极管定义: 也称晶体管，是一种电流控制电流的器件，中文含义是对三个引脚 的放大器件的统称6.2 三极管的英文缩写: T、BG、Q、V、U6.3 三极管的分类： 按材质分：硅三极管、锗三极管 按结构分：NPN型与PNP型管 按功能分：开关管、功率管、光敏管 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管 按工作频率分：低频管、高频管、超频管 按结构工艺分：合金管、平面管 按安装方式:插件三极管、贴片三极管6.4 三极管的作用： 把微

28、弱信号放大成较大的信号，具有电流放大的作用，也作无触点开关六、三极管(1/3)29 USI. All rights reserved.6.5 三极管的应用： 1. 信号放大 2. 开关电路 3. 控制电路6.6 三极管的主要参数： 6.6.1 特征频率fT： 当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能； 如果工作频率大于fT，电路将不正常工作 6.6.2 电压/电流： 指定三极管的电压电流使用范围 6.6.3 电流放大倍数hFE： 集电区电流ICE与基区电流IBE之比，称作电流放大倍数 6.6.4 反向击穿电压VCEO ： 集电极发射极反向击穿电压，表示临界饱和时的饱和电压六、三极管(2/3)

29、30 USI. All rights reserved.6.7 三极管的三种工作状态： 1. 截止状态： 集电极和发射极电流都为零，相当于开关的断开状态，此时三极管失 去电流放大作用，处于截止状态 2. 放大状态： 此时基极电流对集电极电流起着控制作用，三极管具有电流放大作用， 其电流放大倍数=Ic/Ib，这时三极管处放大状态 3. 饱和导通状态： 当基极电流增大到一定程度，集电极电流不再随着基极电流的增大而 增大，而是处于某一定值附近不再变化，集电极和发射极之间相当于 开关的导通状态，此时三极管失去电流放大作用，处于饱和导通状态六、三极管(3/3)31 USI. All rights res

30、erved.7.1 定义: 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管，利用 控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件7.2 特点： a. 属于电压控制型半导体器件 b. 控制输入端电流极小，它的输入电阻很大 c. 温度稳定性较好 d. 噪声小、功耗低7.3 分类： 可分为：结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管）两大类 结型场效应管(JFET) 结型场效应管有N沟道和P沟道两种结构的场效应管； 具有“栅极(G)、漏极(D)、源极(S)”三个电极； 电路符号中栅极(G)的箭头方向为PN结的正向导电方向；七、场效应管(1/

31、2)32 USI. All rights reserved. 绝缘栅场效应管（MOSFET） 由金属、氧化物和半导体组成，又称金属氧化物半导体场效应管； 有N沟道型和P沟道型两种结构形式的场效应管； 工作方式： a. 栅压为零时，有较大漏极电流的称为耗尽型； b. 栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的 栅压之后才有漏极电流 的称为增强型 7.4 作用： a. 场效应管可应用于放大； b. 场效应管用于多级放大器的输入级作阻抗变换； c. 场效应管可用作可变电阻； d. 场效应管可用作恒流源； e. 场效应管可用作电子开关；七、场效应管(2/2)33 USI. All rights rese

32、rved.8.1 定义: 是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，称为晶振或晶体； 在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器；8.2 特点: 小型化、薄片化和片式化； 高精度与高稳定度； 低噪声，高频化； 低功耗，快速启动，低电压工作；8.3 分类: 按材料分类：石英晶振和陶瓷晶振 按外形分类：长方形晶振、圆柱形晶振、椭圆形晶振 按封装分类：玻璃真空密封型、金属壳封装型、陶瓷封装型及塑料壳封装型晶振 按功能分类：温度补偿晶体振荡器(TCXO)、压控晶体振荡器(VCXO)、 普通晶体振荡器(SPXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)八、晶振(1/3)人工水晶天然水晶34 USI. A

33、ll rights reserved. 按振荡电路分类：有源晶振、无源晶振 按组装方式分类：插件类(DIP)晶振、贴片类(SMD)晶振8.5 主要参数: 8.5.1 晶体的频率：与其相关的频率指标也有多个： a. 标称频率(F0)：指晶体元件规范中所指定的频率； b. 谐振频率(Fr)：指在规定条件下，晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率 中较低的一个频率； c.负载谐振频率(FL)：是晶体在应用中所表现的实际频率；八、晶振(2/3)SMDDIP CrystalDIP OSC35 USI. All rights reserved. 8.5.2 负载电容(CL)：指与晶体元件一起决定负载谐振频率(

34、FL)的有效外接电容; CL是测试条件，也是使用条件，此值适当调整可微调FL的实际工作频率 8.5.3 静态电容(CO)：晶体不振动时，相当于一个平行板电容C0，称为静态电容 8.5.4 串联等效电阻(RR&ESR)：在谐振频率时的等效电阻 8.5.5 温度频差(CAL.TOL)：在工作温度范围内相对于基准温度（252）时 工作频率的允许偏差；温频特性与石英的切割角有关 8.6 晶振的作用: 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于 各部分控制电路保持同步。8.7 工作原理: 用外电压加于芯片的侧产生电场，由于压电材本身机械与电性耦合作用，使 晶体本身产生机械变形，

35、由晶体的割面受到机械应的作用，晶体的相对面 又会产生一电位差，这种特性称为压电效应。 当我们加一交电压于晶体上，即可产生循环已的芯片振荡。八、晶振(3/3)36 USI. All rights reserved.9.1 定义: 即CONNECTOR，亦称作接插件、插头和插座。一般是指电器连接器， 连接两个有源器件的器件，传输电流或信号；一般用符号J表示9.2 结构的作用: 9.2.3 端子的弹臂作用 a. 传导电能或讯号； b. 提供可分离面的正向力； c. 提供永久/半永久的终端；d.提供电气的稳定性； 9.2.1 连接器的本体作用 a. 绝缘端子；b. 尺寸的控制；c. 机械结构的支持； d. 环境的屏障；e. 视觉上的美观要求； 9.2.2 端子的电镀作用 a. 保护端子的弹臂；b. 使端子接合面完美 9.2.4 壳体的作用 a. 机械结构的支持；b. 环境的屏障；c. 视觉上的美观要求；九、连接器(1/5)37 USI. All rights reserved.9.3 连接器的基本性能: 连接器的基本性能可分为三大类：即机械性能、电气性能和环境性能 机械性能 机械性能包括： “插拔力”及“机械寿命” 电气性能 电气性能包括：“接触电阻、绝缘电阻和抗电强度” 环境性能 环境性能包括：“耐温