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文档简介

第3章电子元器件

3.1电阻器教学目的

1、掌握电阻器的特性及用途2、了解各种电阻器的差异和不同作用3、学会识别和检测电阻器重点:电阻器的作用难点:各种电阻器的识别和不同的作用

3.1电阻器1、定义:导体材料对电流通过的阻碍作用称为“电阻”。利用这种阻碍作用做成的元件称为电阻器。2、特性:不同材料的物质对电流的阻力是不同的。R=ρL/Sρ-材料的电阻率。与材料的性质有关。(见书表2.1)导体的电阻除与长度、截面积有关外,还与温度有关 石墨材料:阻值随温度的升高而减小金属材料:阻值随温度的升高而增大3、作用:是稳定和调节电路中的电流和电压,在电子产品中使用最多的是电阻的分压、降压、分流、限流、滤波(与电容组合)和阻抗匹配。3.1.1电阻器与电位器的型号命名方法电阻值可为以上阻值的10n,n可为正整数和负整数

标称值是指电阻表面所标识的阻值。其表示方法有直标法、文字符合法、色标法。(1)直标法;直接用阿拉伯数字和单位符号标出。一般用于功率较大的电阻器。如:RJ1w2.7KΩ±5%(2)文字符号法:将文字、符号有规律的组合起来表示出电阻器的阻值和误差。如:欧姆Ω兆欧MΩ吉欧GΩ符号前为整数,符号后面数字第一位小数和第二位小数。如:0.2Ω可标为Ω24.7kΩ可标为4k7(3)色标法:用不同颜色的色带或色点在电阻器表面标出标称值和允许误差。一般小功率电阻器使用。小窍门:一般背景颜色区别电阻器的种类:浅色(淡绿、浅兰、浅棕)表示碳膜电阻器,红色、棕色表示金属膜电阻器,深绿、灰色表示线绕电阻器。普通电阻采用四环精密电阻采用五环碳膜电阻额定功率的估算金属膜电阻额定功率的估算额定功率长度(mm)直径(mm)最高工作电压额定功率长度(mm)直径(mm)最高工作电压0.125122.51000.1256-82-2.51500.25155.53000.257-8.32.5-2.92000.5255.54000.510.84.22501.0287.25001.0136.63002.0469.57502.018.58.63503.1.3电阻器的种类、结构及性能特点电阻器从结构上可分为:固定电阻器(R):一经制成阻值不再改变。可变电阻器(RH):在一定范围可调,使用时固定在某一值上。电位器(RP):在一定范围内连续可调。固定电阻器根据材料和工艺不同可分为:2、金属膜电阻器(RJ):外形与碳膜电阻器相似,只是在碳棒表面用真空蒸发或烧渗法制成金属膜。特点:金属膜电阻体积更小,除具碳膜电阻的特征外,比碳膜电阻精度更高,热稳定性更好,噪音更低,阻值范围更高(几Ω-几百MΩ),可用于高频电路。价格贵。用途:主要用于精密仪表、通讯设备和高档家用电器。外表一般涂红漆或棕漆。3、线绕电阻器(RX):是用电阻系数较大的锰铜丝或镍洛镍洛合金丝绕在陶瓷管上制成的。在外层涂有耐热的釉绝缘层。特点:精度高,噪音低,功率大,一般可承受1-500W的额定功率,可在150℃高温下正常工作,但体积大,阻值不高(最高5MΩ

),不适合2MHZ以上的高频电路,只适合在要求大功率电阻的电路中做分压电阻或滤波电阻或高温工作的场合。用途:整流电源中的滤波电阻、降压电阻,仪表中分压器、分流器。

电位器除了与电阻器一样有标称值(E6系列)、额定功率和误差外,还有阻值的变化规律。所谓变化规律是指轴的旋转角度与电阻值变化关系的规律。①直线型电位器(x):阻值随转轴角度均匀变化的。适用于电阻均匀调节的电路;如分压器、偏流调节电路,万用表调零电位器。②指数型电位器(z):阻值开始时变化小,以后变化逐渐加快,近似指数规律。适用于音量控制电路。如收音机、电视机音量调节③对数型电位器(D)阻值变化与转角成对数型变化。适用于音调控制电路。如音调调节电位器和电视机黑白对比度调节。

2、电位器的种类

(1)合成炭膜电位器:结构:电阻浆料:碳黑+石墨+石英粉+有机粘合剂基材:玻璃纤维板、胶纸板。优点:阻值范围宽(几百-几兆欧),分辨力高,寿命长,价廉。缺点:功率较小(小于2w),噪声大,温度系数大。应用:中低档电子产品,如民品、一般电路。常用WH14,WH23.WH5-1检测:检查开关、固定端头、活动端头。3.1.6电阻器的选用与检测1、固定电阻器的选用①对一般电子电路,若没有特殊要求,可选用碳膜电阻器,以降低成本。对于高品质的电视机和收录机,应选择金属膜电阻器和线绕电阻器。②高频电路选用分布电容、电感小的电阻。如金属膜电阻。高增益小信号放大电路选低噪声电阻。如金属膜、线绕电阻。③绕线电阻功率大,电流噪声小,耐高温,可用于低频电路或电源电路中做限流电阻、分压电阻、泄放电阻。④功率的选择:应符合电路对电阻功率容量的要求,一般不随意加大或减小电阻的功率。由(P=I2R或P=V2/R)计算2、电阻器的代换:①普通电阻器损坏后,可用同功率、同阻值的碳膜电阻或金属膜电阻代换。②碳膜电阻损坏后,可用功率阻值相同的金属膜电阻代换。反之不行。③若手中没有同规格的电阻代换,可采用电阻串、并联方法应急。④代换时功率原则上不少于原电阻额定功率。小结:1、电阻器主要有碳膜电阻器、金属膜电阻器和线绕电阻器。精密测量采用金属膜和线绕电阻器。2、电阻器主要参数有电阻值、误差和额定功率。3、电阻器测量注意不要把手并入。4、记住色标法中颜色代表的数字及意义。3.2电容器

-电容器外形“千姿百态”电容器种类“多种多样”电容器用途“丰富多彩”1、定义:是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时,电极上就会储存电荷,所以电容器是储能元件(即储存电荷的容器)。2、特点:①它具有充放电特性和阻止直流电流通过,允许交流电流通过的能力(隔直流通交流)。②在充电和放电过程中,两极板上的电荷有积累过程,也即电压有建立过程,因此电容器上的电压不能突变。③电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小。耦合电容示意图作用解说耦合:指将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法C1是接在VT1和VT2两极放大器之间的耦合电容阻容耦合放大器和其它电容耦合放大器电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流的作用。VT1C1VT2图3.2-3耦合电路滤波电容示意图作用解说滤波:指滤除干扰信号、杂波等或从低频信号中滤除高频C为电源滤波电容电源滤波和各种滤波电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。RLu2iouo1234ab+–+–+C图3.2-4滤波电路谐振电容示意图作用解说谐振:指与电感并联或串联后,其自由振荡频率与输入频率相同时产生的现象。在LC谐振电路中的电容器称谐振电容,C1为并联谐振电路中的谐振电容LC并联和串联谐振电路中都需要这种电容电路C1图3.2-5谐振电路微分电容示意图作用解说触发器电路中为了得到尖峰触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类信号中(主要是矩形脉冲)得到尖峰脉冲触发信号。C1R1图3.2-6微分电路积分电容示意图作用解说电视行场扫描的同步分离级电路中,采用这种积分电容电路,从行场复合同步信号中取出场同步信号。R1C1图3.2-7积分电路旁路电容示意图作用解说旁路:指与某元件或某电路相并联,其中某一端接地,将有关信号短接到地.电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。VT1R1C1图3.2-8三极管放大电路消火花电容示意图作用解说在一些电机的电源开关电路中,时常采用这种消火花电路,以保护电机电源开关。S1R1C1图3.2-9消火花电路分频电容示意图作用解说在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。SP1SP2C1图3.2-10音箱分频电路3.2.1电容器的型号命名方法1.电容器的型号:一般由四部分组成

电容器型号命名方法表

电容器型号命名第三部分数字表示意义2.电容器符号

文字符号:C

图形符号如图:3.2.2电容器的种类、结构及性能特点

1、铝电解电容器(CD)优点:容量范围大,一般为

0.47

~10000μF,额定工作电压范围为6.3V~450V。缺点:介质损耗、体积大、频率特性差、容量误差大(最大允许偏差+100%、–20%)耐高温性较差,存放时间长容易失效。结构:有极性铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔(正极)和浸有电解液的衬垫纸,与阴极(负极)箔叠片一起卷绕而成。外型封装有管式、立式。并在铝壳外有蓝色或黑色塑料套。用途:通常在直流电源电路或中、低频电路中起滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。注意:不能用于交流电源电路。在直流电源中作滤波电容使用时极性不能接反。无极性的电解电容常用于音箱分频器电路、电视机S校正电路和单相电动机启动电路。外型实例2、钽电解电容器(CA)结构:有两种形式:1.箔式钽电解电容器2.钽粉烧结式封装形式有多种。

优点:介质损耗小、频率特性好、耐高温(200℃)

、漏电流小。缺点:生产成本高、耐压低。用途:广泛应用于通信、航天、军工及家用电器上各种中、低频电路和时间常数设置电路中。用在要求较高的设备中。外型实例参数:电容量0.1-1000uF额定电压范围6.3-125v3、纸介电容器(CZ)优点:电容量大(100pF~100μF)工作电压范围宽,最高耐压值可达6.3kV(如:油浸式纸介电容器)。缺点:体积大、容量精度低、损耗大、稳定性较差。常见有CZ11、CZ30、CZ31、CZ32、CZ40、CZ80等系列。用途:低频电路的旁路和隔直电容,其容量在100pF-10uF。油浸式纸介电容:容量大、耐压高,无功补偿用。结构:纸介电容器是用较薄的电容器专用纸作为介质,用铝箔或铅箔作为电极,经卷绕成型、浸渍后封装而成。外型实例4、金属化纸介电容器(CJ)外型实例结构:金属化纸介电容器采用真空蒸发技术,在涂有漆膜的纸上再蒸镀一层金属膜作为电极而成。优点:与普通纸介电容相比,体积小,容量大,击穿后自愈能力强。用途:一般用在低频电路中。如洗衣机电机启动电容。常见有CJ10、CJ11等系列。参数:耐压高(63v-1.6KV)电容量从6500pF-30uF洗衣机电机启动电容

作用:移相

参数:4-20uF/450V定时器图3.2-11洗衣机电路5、涤纶电容器(CL)优点:耐高温、耐高压(63v-630v)、耐潮湿、体积小、容量较大(10PF-4uF)、价格低。近几年又有0.1-10uF小电容出现体积为原来的三分之一。缺点:温度系数较大。

用途:一般用于各种电视机、仪器仪表的中、低频电路中做旁路、耦合、退耦和隔直流。(是目前主流产品)常用的型号有CL11、CL21等系列。结构:涤纶电容器,是用有极性聚脂薄膜为介质制成的具有正温度系数(即温度升高时,电容量变大)的无极性电容。外型实例6、聚苯乙烯电容器(CB)用途:一般应用于中、高频电路中。常用于滤波器及对容量要求精确的电路中。如电子琴电路常采用。结构:有箔式和金属化式两种类型。优点:箔式绝缘电阻大(可达10000MΩ以上),介质损耗小,容量稳定,精度高(可达千分之五),耐压高(几百伏-几千伏)、高频损耗小、容量大(可达几十uF),电容量稳定,是目前应用广泛的一种。缺点:体积大、温度系数较大、耐热性差(最高75℃),电烙铁焊接时间不能太长。外型实例7、聚丙烯电容器(CBB)结构:用无极性聚丙烯薄膜为介质制成的一种负温度系数无极性电容。有非密封式(常用有色树脂漆封装)和密封式(用金属或塑料外壳封装)两种类型。优点:体积小、损耗小、性能稳定、绝缘性能好、容量大(可达几十uF)、耐高压(63v-2Kv)。外型实例用途:广泛用于要求较高的中、低频电子电路或做为电动机的启动电容器。代替大部分聚苯乙烯、云母电容。

(是目前主流产品)

8、云母电容器(CY)优点:稳定性好、分布电感小、精度高、损耗小、绝缘电阻大、温度特性及频率特性好、工作电压高(50V~7kV)等优点

。用途:一般在高频电路中作信号耦合、旁路、调谐等使用。常用的有CY、CYZ、CYRX等系列。结构:云母电容器是采用云母作为介质,按需要的容量叠片后经浸渍压塑在胶木壳(或陶瓷、塑料外壳)内构成。外型实例参数:电容量:5-51000PF工作电压:50-7kv

精度:±0.01%早期使用高性能产品9、瓷介电容器(CC)结构:用陶瓷材料作介质。瓷介电容器又分1类电介质;2类电介质和3类电介质瓷介电容器。特点:1类瓷介电容器具有温度系数小、稳定性高、损耗低、耐压高等优点。最大容量不超过1000pF,耐压160v、250v、500v等几种。常用的有CC1、CC2、CC18A、CC11、CCG等系列。用途:主要应用于高频电路中做调谐、温度补偿等。特点:

2、3类瓷介电容器其特点是材料的介电系数高,容量大(最大可达0.47μF)、体积小、损耗和绝缘性能较1类的差。工作电压有0.5KV、1KV、2KV、5KV几种。用途:广泛应用于中、低频电路中作隔直、耦合、旁路和滤波等电容器使用。常用的有CT1、CT2、CT3等三种系列。外型实例10、独石电容器优点:它具有性能可靠、耐高温、耐潮湿、容量大(容量范围1pF~1μF)、漏电流小等优点。缺点:工作电压低(耐压一般低于100V)。用途:广泛应用于各种电子产品尤其是小型电子产品中做谐振、旁路、耦合、滤波等。常用的有CT4(低频)、CT42(低频);CC4(高频)、CC42(高频)等系列。结构:独石电容器是用钛酸钡为主的陶瓷材料烧结制成的多层叠片状超小型电容器。外型实例总结用途电容器种类电容器型式容量范围耐压(v)高频旁路高频陶瓷云母涤纶玻璃釉圆片钮式叠片矩形8.2-1000p51-4700p100-330010-3300500500400100低频旁路涤纶纸介低频陶瓷铝电解卷绕卷绕片型密封0.01-0.1u0.001-0.5u0.001-0.047u10-1000u400500<50025-450低频耦合纸介铝电解低频陶瓷涤纶密封密封圆片、叠片密封0.001-0.1u1-47u0.001-0.047u0.001-0.1u63016-450<500<400高频耦合云母高频陶瓷聚苯乙烯钮形、塑压片型、管型无感热塑470-6800p10-6800p470-6800p500500400滤波铝电解纸介钽电解密封密封密封10-3300u0.01-10u220-3300u25-4501000125调谐高频陶瓷云母聚苯乙烯片型、管型钮形、热压塑热塑1-1000p51-1000p51-1000p500500<1600晶体管电路用小型电容器金属化纸介高频陶瓷低频陶瓷云母小型密封片型片型镀银小型0.001-10u1-500u680p-0.047u4.7-10000u<160<160631003.2.3电容器的主要参数及标志方法

常用参数有:标称容量、允许偏差、额定电压、绝缘电阻、漏电流、频率特性等。考虑哪些参数看具体要求。

1、标称容量:是标志在电容器上的“名义”电容量。

★电容单位:基本单位是法拉(F)

法拉太大,常用:mF(毫法)、μF(微法)、nF(纳法)、pF(皮法、微微法),换算关系如下:

1F=103mF=106μF=109nF=1012pF★标称容量系列(与电阻值系列相同):(1)直标法:◆完整标记法

①直接标明容量和单位。如15v220uF470p250v

特殊情况

有些电容采用“R”表示小数点。如R47uF表示0.47uF

如果是“零点零几”常把整数位的零省去。如:01uF表示0.01uF

②只标数字不标单位的表示法(体积小的)

整数部分有有效数字,单位为pF。

如:5.1表示:5.1pF

4700表示:4700pF

整数部分无有效数字,单位为μF。

如:0.01表示:0.01μF

.068表示:0.068μF

(2)字母表示法

国际电工会(IEC)推荐的标注方法。常用2-4位数字和一个字母(表示数值的量级)来表示。字母表示小数点的位置

数字+字母+数字

表示:整数.小数

统一用pF做单位,但不写出,而标记p、n、M、G为辅助单位,表示:pF、npF(103)、MpF(106)、GpF(109)。

如1P5=1.5PFm6=0.6mF=600uFu1=0.1uF10m=10000uF1p0=1pFR33=0.33uF68n表示:68npF=68×103pF

2p2表示:2.2pFM33表示:0.33MpF=0.33×106pF

4G7表示:4.7GpF=4.7×109pF

(3)数码法:通常由3位数字表示,不标单位。单位为pF。从左标起,第一位、第二位为电容量值的有效数字,第三位为倍率。如103表示10×103=0.01uF229表示22×10-1=2.2pF(注意:第三位9表示10-1

(4)色标法(国外标识法)

在电容上标注色环或色点来表示容量及允许偏差,单位:pF

四环色标法:第一、二环表示有效数值,第三环表示倍乘数,第四环表示允许偏差(普通电容器)。

五环色标法:第一、二、三环表示有效数值,第四环表示倍乘数,第五环表示允许偏差(精密电容器)。

对于园片或矩形片状电容器,读码方向从顶部向引脚方向读(注意色环宽度为其它颜色的两倍,表示相同颜色的2个色环),距离其他环较远的那环代表电容特性或工作电压。

两端引脚与电阻色标法相同。

2、误差

是实际电容量对于标称电容量的最大允许偏差范围。

误差有3种表示方法

①直接标出误差的%数

②罗马数字标记法:将电容器允许误差分为三级,即Ⅰ级为±5%;Ⅱ级为±10%;Ⅲ级为±20%。(CD可能大于III级)

③字母表示的误差如:224k表示容量为22×104pF=0.22μF±10%

152M表示容量为1500pF±20%±0.001﹪E±0.002﹪XY3、额定直流工作电压

指电容器在规定的工作温度范围内,长期可靠地工作所能承受的最高直流电压,又称耐压值。其值通常为击穿电压的一半。电容不同,耐压也不同。

小云母电容:250V左右

小瓷介电容:60V左右

聚苯乙烯电容:63V、160V、400V、600V等。

电解电容:12V、25V、50V、160V、400V等。

没有标出耐压,一般在100V以下。

可变电容耐压一般在100V以上。

常用的固定电容工作电压系列有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V、1600V、2500V等。

电容种类

容量范围

直流工作电压(

V)

中小型纸介电容470pF-0.22uF63-630金属壳密封纸介电容0.01uF-10uF250-1600中小型金属化纸介电容0.01uF-0.22uF160、250、400金属壳密封金属化纸介电容0.22uF-30uF160-1600薄膜电容3pF-0.1uF63-500云母电容10pF-0.51uF100-7000瓷介电容1pF-0.1uF63-630铝电解电容1uF-10000uF4-500钽、铌电解电容0.47uF-1000uF6.3-160瓷介微调电容2/7pF-7/25pF250-500可变电容7pF-1100pF100以上常用电容器耐压1、云母微调电容器(CY)优点:

电容量均可以反复调节。结构:云母微调电容器由定片和动片构成,定片为固定金属片,其表面贴有一层云母薄片作为介质,动片为具有弹性的铜片或铝片,通过调节动片上的螺钉调节动片与定片之间的距离,来改变电容量。云母微调电容器有单微调和双微调之分。用途:应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。外型实例单微调双微调3.2.4可变电容器2、瓷介微调电容器(CC)结构:瓷介微调电容器是用陶瓷作为介质。在动片(瓷片)与定片(瓷片)上均镀有半圆形的银层,通过旋转动片改变两银片之间的相对位置,即可改变电容量的大小。

优点:体积小,可反复调节,使用方便。

用途:应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。

外型实例3、薄膜微调电容器结构:

薄膜微调电容器是用有机塑料薄膜作为介质,即在动片与定片(动、定片均为半圆形金属片)之间加上有机塑料薄膜,调节动片上的螺钉,使动片旋转,即可改变容量。薄膜微调电容器一般分为双微调和四微调。有的密封双连或密封四连可变电容器上自带薄膜微调电容器,将微调电容器安装在外壳顶部,使用和调整就更方便了。优点:体积小,重量轻,可反复调节,使用方便。用途:应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。

外型实例4、空气可变电容器(CB)结构:

电极由两组金属片组成。一组为定片,一组为动片,动片与定片之间以空气作为介质。当转动动片使之全部旋进定片时,其电容量最大,反之,将动片全部旋出定片时,电容量最小。空气可变电容器有单联和双联之分(见外型图)。优点:调节方便、性能稳定、不易磨损。

缺点:

体积大。用途:应用于收音机、电子仪器、高频信号发生器、通信电子设备。

外型实例空气双连可变电容器5、薄膜可变电容器结构:薄膜可变电容器是在其动片与定片之间加上塑料薄膜作为介质,外壳为透明或半透明塑料封装,因此也称密封单联或密封双联和密封四连可变电容器。优点:

体积小、重量轻。缺点:

杂声大、易磨损。用途:单连主要用在简易收音机或电子仪器中;双连用在晶体管收音机和电子仪器、电子设备中;四联常用在AF/FM多波段收音机。四连双连外型实例3.2.6电容器的检测

1、容量检测

用万用表两个表笔接触电容器两引线(冲放电实验),观察表头摆动估算容量。下表使用MF-7型万用表(指针式)。

数字式表可直接测容量。

2、漏电阻测量

一般在10~1000MΩ。可用兆欧表测量。

用万用表(指针式)测量:

★通常,2.2μF及以下电解电容器用R×10k挡,

4.7~22μF的用R×1k挡,

47~220μF的用R×100挡,

470~4700μF的用R×10挡,

大于4700μF的用R×1挡。

★注意:划分档段,不绝对。有其它划分方法。

★注意换挡后应调零,观察表针开始向右摆动幅度,估测容量大小;

★待表针稳定后读取数值,电解电容,所指示的漏电电阻值会大于500kΩ,若漏电电阻小于100kΩ,则说明该电容器已漏电严重,不宜继续使用。

★除电解电容外,其它电容稳定值为∞。

★注:用R×10k档测0.01μF以下无极性电容,指针摆动很小,基本为∞,不能认为此电容开路。

若测出一定的电阻值或阻值接近0,则说明该电容器已漏电或已击穿损坏。

★测完后,可以与正常电容表针摆幅对比。若测量电容器的正、反向电阻值均为0,则该电容器已击穿损坏。

★注意:从电路中拆下的电容器(尤其是大容量和高压电容器),应对电容器先充分放电后,再用万用表进行测量,否则会造成仪表损坏。

容量小于5100pF的电容器的检测由于充电时间很快,充电电流很小,直接使用万用表的欧姆挡就很难观察到阻值的变化。这时,可以借助一个NPN三极管的放大作用进行测量。测量电路如图1.29所示。电容器接到A、B两端,由于晶体管的放大作用,就可以测量到电容器的绝缘电阻。判断方法同上所述。

3、电解电容正、负极性的判别:

标志不清时用指针式万用表的R×10k挡测量电容器两端的正、反向电阻值,当表针返回稳定时,比较两次所测电阻值读数大小。在阻值较大的一次测量中,黑表笔所接为电容器的正极,红表笔所接是电容器负极。

注意放电!

空气可变电容器:可以在转动其转轴的同时,观察其动片与定片之间是否有碰片情况,也可用万用表检测。薄膜可变电容器:可以用万用表的R×1k挡,测量其动片与定片之间的电阻值的同时,转动其转轴,正常值应无穷大。若转动到某一处时,万用表能测出一定的电阻值或阻值变为0,则说明该可变电容器存在漏电或短路故障。4、可变电容器的检测5、使用注意事项:

电容器长期未使用,应逐步加大电压到额定值。

串在直流电路中的电容,应串一个电阻,防止过大充、放电电流,损坏电容器。

几个电容器串连使用,应分别并联适当电阻,以均衡电压。各并联电阻器的阻值之比应等于各相应电容器耐压之比。阻值的大小,为相应电容器绝缘电阻的1/3—1/5。小结:1、电容器的主要参数为电容量、误差和额定电压。电容器种类多应用不同。2、电容器主要采用直标法、字母法、数码法、色标法表示电容量。3.3电感器教学目的1、掌握电感及变压器的特性及用途2、学会识别和检测电感器和变压器重点、难点重点:电感器和变压器的应用难点:参数的测量3.3电感器和变压器

是利用电磁感应原理制成的器件。定义:在导线或线圈中流过电流时,其周围就会产生磁场,线圈中电流发生变化时线圈周围的磁场发生变化,变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势,这就是自感作用,表示自感能力的物理量称电感。凡能产生电感作用的器件称为电感器。如在通以交流电的线圈的交变磁场中,放置另一只线圈,在此线圈中会产生感应电动势,这种现象称为互感。电感器通常分为两大类:一类是应用自感作用的电感线圈。另一类是应用互感作用的变压器。作用:1、做为滤波线圈阻止交流干扰(隔交通直)。2、可起隔离作用。3、与电容组成谐振电路。4、构成各种滤波器、选频电路等,这是电路中应用最多的方面。5、利用电磁感应特性制成磁性元件。如磁头和电磁铁。6、进行阻抗匹配。7、制成变压器传递交流信号,并实现电压的升、降。在电路中电感器有通直流阻交流、通低频阻高频、变压、传送信号等作用,因此在谐振、耦合、滤波、陷波、延迟、补偿及电子偏转聚焦等电路中应用十分普遍。3.3.1电感器的型号命名方法变压器型号命名例如:DB-50-2表示50VA的电源变压器3.3.2电感器的主要参数及标志方法

电感线圈的主要技术参数有电感量及允许误差、标称电流、品质因数(Q值)、分布电容等。1电感量:反应电感储存磁场能的本领,它的大小与电感线圈的匝数、几何尺寸、有无磁心(铁心)、磁心的导磁率有关。在同等条件下,匝数多电感量大,线圈直径大电感量大,有磁心比没磁心电感量大。用于高频电路的电感量相对较小,用于低频电路的电感量相对较大。电感量的单位为亨(H)。电感线圈的标注方法:①直标法:电感量用数字和单位直接标注在外壳上。单位uH或mH。如220uH±5%②色标法:卧式的与电阻色环法相似。立式的常采用色点法。

单位uH③数码法:采用三位数码表示,前两位有效数,第三位零的个数.

注意:小数点用R表示,最后英文字母表示误差。如:8R2J表示8.2uH。超小型元件(片状)不标偏差,一般为±5%。允许误差:对于振荡线圈要求较高,误差为0.2%-0.5%;对耦合线圈和高频扼流圈要求较低,允许误差10%-15%。2、标称电流值:电感器长期工作不损坏所允许通过的最大电流。它是高频、低频扼流线圈和大功率谐振线圈的重要参数。常以字母A、B、C、D、E来分别表示标称电流值50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。应用时实际通过电感器的电流不宜超过标称电流值。3、品质因数(优值):电感线圈中储存能量与消耗能量的比值称为品质因数。又称Q值。或是线圈所呈现的感抗与线圈直流电阻的比值,Q=wL/R。电感器的Q值一般为50-300,Q值与线圈的结构(导线粗细、多股或单股、绕法、磁心)有关,Q值越高,电路的损耗越小。在调谐回路中,要求Q较高,以减小与线圈回路的损耗;在滤波回路中,Q值不宜过高,以免使其与滤波电容构成谐振回路,对电路产生影响,对于高频扼流圈和低频扼流圈不做要求。4、分布电容(寄生电容):指线圈匝与匝之间形成的分布电容,它降低了线圈的品质因数Q,也使线圈的工作频率受到限制。高频线圈采用减小线圈骨架直径,采用细导线绕制、蜂房式或分段式绕法就是为了减少分布电容。分布电容Co如图

3.3.3电感线圈的种类、基本参数、绕制方法及使用常识

一、电感线圈的种类:按结构分有固定电感、可调电感1、固定电感器为了增加电感量和Q值并缩小体积,线圈中常放置软磁材料制作的磁心或硅钢片制作的铁心,故又有空心电感器、磁心电感器和铁心电感器。空心电感器:用导线绕制在纸筒、塑料筒上组成的线圈或脱胎而成的线圈。中间没有磁心或铁心,故电感量很小,通过增减匝数或调节匝距来调节电感量。一般用在高频电路中。磁心电感器:用导线在磁心上绕制成线圈或在空心线圈中插入磁心组成的线圈。通过调节磁心在线圈中的位置来调节电感量。铁心电感器:在空心线圈中插入硅钢片组成铁心线圈,电感量大,一般为数亨,常称为低频扼流圈。其作用是阻止残余交流电通过,而让直流电通过。常用于音频或电源滤波电路中,如扩音机电源电路。铁心电感器常应用于工作频率较低的电路中,磁芯电感器常应用于工作频率较高的电路中。色码电感器:用漆包线绕制在磁心上,再用环氧树脂封装起来,外壳标以色环(单位uH)或直接由数字标明电感量。工作频率为19-200kHz,电感范围0.1-33000uH,额定工作电流0.05-1.6A。有卧式(如LGI和LGX)和立式(如LG400)。主要用在滤波、振荡、陷波和延迟电路中。电视机、录像机等电子产品中用得多,高频小型电感器采用镍锌铁氧体材料磁心,低频小型电感器采用锰镍铁氧体材料磁心。固定线圈按用途分有电感器按用途可分为振荡电感器、校正电感器、显像管偏转电感器、阻流电感器、滤波电感器、隔离电感器、补偿电感器等。高频阻流圈:阻止高频交流电流通过,而让低频交流电流通过。高频扼流圈在塑料或瓷骨架上绕成蜂房式结构,一般电感量小在2.5-10mH之间。低频阻流圈:阻止低频交流电流通过而让直流电流通过,常与电容组成滤波电路,滤除残余的交流成分。低频阻流圈是在绕好的空心线圈中插入铁心而成的大电感量的电感,电感量达几H-几十H。工作电流60mA-300mA。2微调电感器:在线圈中插入磁心,并通过调节其在线圈中的位置来改变电感量。如收音机中磁棒天线就是改变微调电感器,与可变电容组成谐振电路,从而实现对所选电台信号频率的选择。可调式电感器又分为磁心可调电感器、铜心可调电感器、滑动接点可调电感器、串联互感可调电感器和多抽头可调电感器。四、电感线圈的使用知识1、磁场辐射的影响

电感线圈在线路板上有立式和卧式两种安装方式,使用时注意其磁场对邻近器件工作的影响。卧式电感器引线是从两端引出,它绕在棒形的磁心上,工作时磁力线向四周发散,会影响邻近的部件工作,特别在高频工作时影响更大。立式电感器无此缺点,其线圈都绕在“工”形或“王”字形磁心上,工作磁力线很少发散,对周围部件影响小,分布电容也小。2、工作频率与磁心材料的关系带磁心电感器的工作频率要受磁心材料最高工作频率的限制。在音频段工作的电感线圈,通常采用硅钢片或坡莫合金为磁心材料;在零点几-几MHZ间(如中波广播)的线圈采用铁氧体做磁心,也可用空心线圈;频率高于几MHZ时线圈采用高频铁氧体做磁心,也可用空心;在100MHz以上,一般不能用铁氧体磁心,只能用空心线圈,如做微调,可用铜心调节。3.3.4变压器的种类、特性及设计知识变压器也是一种电感器。它是将两组及以上的线圈绕在同一个线圈骨架上,或绕在同一铁心上制成的。是利用两个电感线圈的互感应现象来传递交流电信号和电能的。在电路中可以起到电压变换和阻抗变换的作用,是电子产品中十分常见的无源器件。变压器一般由线圈、铁(磁)心和骨架等组成,变压器接电源的线圈称初级,其余均为次级。当初级加上交流电电压时,在铁心中产生交变磁场,由于铁心的耦合作用,在次级中产生感应电压。变压器可以根据其工作频率、用途及铁心形状等进行分类。一

、变压器的分类(一)按工作频率分类变压器按工作频率可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。1、低频变压器可分为音频变压器(20HZ-20KHZ)和电源变压器(50HZ)。低频变压器:用来传送信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。主要有输入输出变压器(使末级功放的输出阻抗与扬声器音圈阻抗匹配)。电源变压器(主要升压或降压):有C型、E型和环形。2、中频变压器又称中周:属于可调磁心变压器,由屏蔽罩、磁帽、“工”字形磁心、尼龙支架组成。工作于收音机或电视机的中频放大电路中;它不仅具有普通变压器变换电压、阻抗的特性,还具有谐振于某一特定频率(465KHZ)的特性(选频作用)。调节磁心,改变线圈的电感量,即可改变中频信号的灵敏度、选择性及通频带。3、高频变压器一般在收音机做天线线圈和电视机中做天线的阻抗变换器。(二)按用途分类

变压器按其用途可分为电源变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦变压器、隔离变压器等多种。1.电源变压器-E形家用电器大多采用交流220v供电,而内部各电路采用不同电压的直流供电,这就需要变压器变换成所需要的各种电压,次级根据用途可以有多个绕组,以输出不同的电压和功率,再整流、滤波,供电路正常工作。结构:简单、价格低、效率低。应用:民品、小型仪器设备。表贴:广泛应用于移动通讯、卫星通讯及无绳电话中。2.中频变压器结构:需配套使用。使用:超外差式收音机必不可少的选频元件(中周)和电视机中频放大器的重要元件,决定了收音机的灵敏度、选择性等,电视机的图像清晰度。中频变压器一般与电容器组成谐振回路。我国广播收音机的中频频率为465kHz,电视机图像中放频率为38MHz,伴音中放频率为6.5MHz。可调磁心在线圈中的位置,改变电感量,使电路在某一频率谐振。最多调一圈。3自耦变压器和调压变压器一般变压器的特点是初、次级之间的直流电路是完全分离的,它们之间的能量传递是靠磁场耦合。但自耦变压器和调压变压器是另一种形式的变压器。它们只有一个线圈,其输入端和输出端是从同一线圈上用抽头分出来的。这种变压器的初、次级之间有一个共用端,故它们的直流不再是完全隔离的。自耦变压器的抽头是固定的,即固定从初级分取一部分电压输出;而调压器的抽头则是通过碳刷作滑动接头,输出电压随碳刷移动而可连续可调的输出。调压器的额定功率有500w、1Kw、2Kw等多种。

4、音频输入、输出变压器音频变压器在放大电路中的主要作用是耦合、倒相和阻抗匹配等。输入变压器是接在放大器输入端的音频变压器,它的初级多接输入电缆或话筒,次级接放大器第一级。输入变压器的铁心常用高导磁率的铁氧体或坡莫合金制成。输入变压器次级往往有三个引出端,以便向晶体管功放推挽输出级提供相位相反的对称推动信号。输出变压器是接在放大器输出端的变压器,它的初级接放大器的输出端,次级接负载(扬声器等)。它的作用是把扬声器较低的阻抗,通过输出变压器变成放大器所需的最佳负载阻抗,使放大器具有最大的不失真输出-达到阻抗匹配的目的。输出变压器还具有隔离放大器与负载的直流电路的功能。三、变压器的特性

1额定功率:指在规定频率和电压下,变压器长期工作而不超过规定的温升的最大输出功率,额定功率中会有部分无功功率,故单位为VA。一般在数百伏安以下。

2变压比n:是指变压器一、二次绕组电压比。如果忽略了铁心、线圈的损耗此值近似等于一、二次绕组的匝数比,这个参数表明了该变压器是升压变压器还是降压变压器。

n=U1/U2=N1/N23电流与电压的关系:若不考虑变压器的损耗,则U1.I1=U2.I2或U1/U2=I2/I14阻抗变换关系初级输入阻抗Z1与次级负载阻抗Z2的关系可由欧姆定律导出。

U1/Z1=I1U2/Z2=I2代入上式得到

Z1/Z2=(U1/U2)2=n2Z1=n2Z2所以变压器有变换阻抗的作用。5效率η:在额定负载时,变压器输出功率占输入功率的百分数。η=(Po/Pi)×100%

它与设计参数、材料、制造工艺及功率有关。通常20VA以下效率为70%-80%,而100VA以上效率可达95%以上。一般电源、音频变压器考虑效率,中频、高频变压器不考虑效率。6绝缘电阻和耐压强度-变压器安全工作的重要参数绝缘电阻:变压器线圈之间、线圈与铁芯之间以及引线之间的电阻。抗电强度:在规定时间内(如1分钟)变压器可承受的电压。小型电源变压器绝缘电阻不小于500M,抗电强度大于2000V。3.3.5电感器与变压器的选用、代换

识读方法体积较大的电感线圈,其电感量及额定电流均在外壳上标出,变压器的额定功率、变压比和效率,也都标在外壳上。小型高频电感线圈用色环表示电感量。电感线圈的选用按工作频率的要求选择某种结构的线圈。用于音频段的一般要用带铁心(硅钢片或坡莫合金)或低铁氧体芯的;在几百千赫-几兆赫间的线圈最好用铁氧体芯,并以多股绝缘线绕制;在几兆赫-几十兆赫工作的线圈,宜选用单股镀银粗铜线绕制,磁心采用高频铁氧体,也常采用空心线圈。在100兆赫以上一般不能选用铁氧体芯,只能用空心线圈。如做微调可用铜芯。

变压器的选用与代换选用电源变压器时,要与负载电路相匹配,电源变压器应留有功率余量(即输出功率略大于负载电路的最大功率),一般电源电路采用E型铁心,高保真音频功放的电源电路应选C型变压器或环形变压器。中频变压器有固定的谐振频率,调幅收音机的中频变压器不能与调频收音机的中频变压器互换,同一收音机中中频变压器顺序不能装错,也不能随意调换。电视机中伴音中频变压器与图像中频变压器不能互换,选用时应选同型号、同规格的中频变压器,否则很难正常工作。3.3.6电感线圈的检测电感元件的绕组通断、绝缘等情况可用万用表的电阻档进行检测。1将万用表置于R×1档或R×10档,用两表笔接触在路线圈的两端,表针应指示导通,否则线圈断路。焊开一脚,如果线圈较细或匝数较多,指针应有较明显的摆动,一般为几欧姆~十几欧姆之间,如阻值明显偏小可判断线圈匝间短路;不过有许多线圈线径较粗,电阻值为几欧姆,甚至小于1Ω,这是可改用数字万用表200档测量。2判断初、次级线圈电源变压器的初级、次级引脚都是分别从两侧引出的,一般初级侧标有220v字样,但有时标记模糊,可根据初级绕组线径细、匝数多,次级线径粗、匝数少判断,同时初级直流铜阻>次级直流铜阻。3检测判断各绕组的同名端在使用变压器时,有时为了得到所需电压,可将两个或多个次级绕组串联起来,参加串联的各绕组的同名端必须正确连接不能接错,否则变压器不能正常工作。方法与技巧:仅以测试次级的绕组A为例。假定E正极接变压器初级线圈a端,负极接b端,万用表的红笔接c端,黑表笔接d端。当开关S接通的瞬间,变压器初级线圈的电流变化,将引起铁心的磁通量发生变化,根据电磁感应原理,次级线圈将产生感应电压,此感应电压使接在次级线圈两端的万用表的指针迅速摆动后又返回零位,因此观察指针的摆动方向就能判断出变压器各绕组的同名端,若指针向右摆,说明a与c为同名端,b与d同名端,反之向左摆,说明a与d是同名端。小结:1、电感器主要包括固定电感器、可调电感器和色码电感器,在固定电感器中空心电感器、磁心电感器和铜心电感器一般为中频或高频电感器,而铁心电感器多数为低频电感器。2、电感器的参数主要有:电感量、误差、额定电流和品质因数。3、变压器主要有低频变压器、中频变压器和高频变压器,其作用不同。

3.4半导体分立元件导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。如锗、硅、硒及大多数金属氧化物。半导体材料的电阻率因温度、掺杂和光照会产生显著的变化。PN结是两种不同导电类型半导体材料组成的。它具有单向导电性,半导体都是利用PN结的特殊性组成的,利用这一特点可制成二极管和三极管及特殊半导体器件。它们都是组成电子电路的核心器件。3.4.1半导体分立器件的型号命名方法二极管、三极管的型号由五部分组成第一部分用数字“2”表示二极管,用数字“3”表示三极管第二部分材料和极性,用字母表示;第三部分类型,用字母表示第四部分序号,用数字表示;第五部分规格,用字母表示。3.4.2二极管教学目的1、掌握各种二极管的特性及用途2、学会使用晶体管特性图示仪测量晶体管参数。3、掌握二极管在电路中的开关和稳压作用。4、了解各种不同二极管的应用领域5、学会识别和检测各种二极管重点、难点重点:各种二极管的应用难点:不同二极管的判断、区别一、二极管的分类二极管是电子电路中常用的电子元器件之一,它主要起开关、限幅、箝位、检波、整流及稳压的作用。

1按材料分:有硅二极管、锗二极管(锗管正向压降比硅管小)和砷化镓二极管。

2按用途分:可分为普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括检波二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管;特殊二极管包括变容二极管、光电二极管、发光二极管等。二、二极管的结构二极管是由一个PN结组成,具有单向导电性能。虽然它们都是由PN结组成,但由于材料不同所以性能也不同。①锗正向导通压降为0.2-0.4,硅正向导通压降为0.6-0.8;②锗管反向漏电流比硅管大,锗管几十-几百uA,而硅管1uA;③锗管耐高温不如硅管,硅管200℃,锗管不超过100℃

。二极管根据结构不同又可分为点接触型和面接触型两类,一般锗管作成点接触型,面积小,只能承受较小的电流和反向电压,但高频特性好,所以适合高频和小功率工作,及数字电路的开关元件;硅管一般作成面接触型,面积大,能通过较大的电流,但结电容较大,不适宜高频电路中应用,故多用作整流元件或做开关管。

图3.4-1半导体二极管的结构、外形与电路符号(a)点接触型;(b)面接触型;(c)平面型;(d)电路符号;(e)常见二极管的外形

三、二极管的伏安特性与等效电路1.伏安特性曲线二极管的伏安特性也就是PN结的伏安特性。把二极管的电流随外加偏置电压的变化规律,称为二极管的伏安特性,以曲线的形式描绘出来,就是伏安特性曲线。二极管的伏安特性曲线如图3.4-2所示,下面分三部分对二极管的伏安特性曲线进行分析。

正向特性:当外加电压超过死区电压,二极管导通。此时电流与电压近似呈线性,这是二极管导通的正常工作区,呈现出较小的正向电阻。反向特性:外加反向电压不超过一定范围时,反向电流很小,并且大小基本不变。即与反向电压大小无关,因此反向电流又称反向饱和电流,呈现很高电阻。击穿特性:外加反向电压超过某一数值Uz后,反向电流突然增大,这时电压称击穿电压Uz。稳压管工作在击穿区(击穿后可恢复),电流有大的变化但电压几乎不变。

图3.4-2二极管特性曲线四.二极管的参数及使用知识二极管的性能除了用伏安特性表示外,还可用一些数据(参数)来表示,半导体器件的参数为满足不同应用范围选择器件提供了方便。为了正确选用及判断二极管的好坏,必须对其主要参数有所了解。

1).最大整流电流IDM

指二极管在一定温度下,长期允许通过的最大正向平均电流,否则会使二极管因过热而损坏。PN结面积越大IDM越大。另外,对于大功率二极管,必须加装散热装置。

2).最大反向电压URM:是保证二极管不被击穿而给出的最高反向工作电压。

手册上给出最大反向电压约为击穿电压的1/2。晶体管的损坏对电压比电流更加敏锐,也即过电压更容易引起管子的损坏。点接触型URM约为几十伏,面接触型URM约为几百伏

3).最大反向电流IRM(反向饱和电流IS)指在室温和规定的反向工作电压下(管子未击穿时)的反向电流。这个值越小,则管子的单向导电性就越好。它随温度的增加而按指数上升。

4).结电容与最高工作频率fMPN结加电压后,其空间电荷区会发生变化,这种变化造成的电容效应称为结电容。二极管保持原来良好工作特性的最高频率,称为最高工作频率。有的管子只能在低频电路中应用,如2CP系列、2ZP系列。五、几种常见的二极管1)整流二极管(2CP、2CZ)

整流二极管是面接触型的,采用硅材料制成,一般用在低频电路中,不宜在高频电路中使用,故不能用于检波电路。(1)整流应用利用二极管的单向导电性可以把大小和方向都变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电,如图3.3所示。这种方法简单、经济,在日常生活及电子电路中经常采用。根据这个原理,还可以构成整流效果更好的单相全波、单相桥式等整流电路。

图3.4-3二极管的整流应用(a)二极管整流电路;(b)输入与输出波形(2)限幅应用利用二极管的单向导电性,将输入电压限定在要求的范围之内,叫做限幅。图3.4-4(a)所示的双向限幅电路中,交流输入电压ui和直流电压E1都对二极管VD1起作用;相应的VD2也同时受ui和E2的控制。在假设VD1、VD2为理想二极管时,有如下限幅过程发生:当输入电压ui>3V时,VD1导通,VD2截止,uo=3V;当ui<-3V时,VD2导通,VD1截止,uo=-3V;当ui在-3V与+3V之间时,VD1和VD2均截止,因此uo=ui,输出波形如图3.4-4(b)所示。图3.4-4二极管的限幅应用(a)双向限幅电路;(b)输入与输出波形(3)二极管钳位电路钳位电路是一种能改变信号的直流电压成分的电路,下图是一个简单的二级管钳位电路的例子。设输入信号ui为幅度+2.5V的方波信号,当ui<0时,D导通,回路中的电流iD对电容C充电,由于Rd较小,充电时间常数=CRd很小,充电迅速,使:uc=ui=2.5V,uo=ui–uc=ui–2.5V=0

而当ui>0时,D截止,iD=0,回路无法放电,使电容C的电压保持uc=ui=2.5V,而输出电压:

uo=ui+uc=ui+2.5V=5Vuiui2.5V-2.5VVo5V图3.4-5钳位电路2)检波二极管(2AP)

检波的作用是把调制在高频电磁波上的低频信号检取出来,检波二极管常采用点接触式二极管。

图3.4-6检波电路3)开关二极管在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用,因为二极管具有单向导电性,可以相当于一个受外加偏置电压控制的无触点开关。如图3.4-7所示,为监测发电机组工作的某种仪表的部分电路。其中us是需要定期通过二极管VD加入记忆电路的信号,ui为控制信号。当控制信号ui=10V时,VD的负极电位被抬高,二极管截止,相当于“开关断开”,us不能通过VD;当ui=0V时,VD正偏导通,us可以通过VD加入记忆电路。此时二极管相当于“开关闭合”情况。这样,二极管VD就在信号ui的控制下,实现了接通或关断us信号的作用。图3.4-7二极管的开关应用4)二极管简易稳压电路

三只二极管在V作用下导通,因而稳定了A点的直流电压。UA=

0.6x3=1.8v

+vR1R2C1VT1AVD1VD2VD3+AVD1VD2R1+V图3.4-8二极管简易稳压电路5)二极管温度补偿电路

当温度升高时,三极管基极电流会增大,而二极管管压降会下降,二极管管压降的下降导致

VT基极电压下降,结果使VT基极电流下降。反之亦然。温度补偿是双向的C1R1R2R3R4VT+VVD图3.4-9二极管温度补偿电路6、二极管正向电阻可变特性及实用控制电路利用二极管正向导通后,正向电阻的大小与流过它的电流大小有关。即正向电流越大正向电阻越小。如图为ALC

电路,即自动电平控制电路。

在录音机、卡座的录音卡中,录音时对录音信号的大小进行控制。在录音信号小时,不控制录音信号的幅度;当录音信号幅度大到一定对录音信号幅度进行控制,即对信号幅度进行衰减,这就是ALC电路。ALC进入控制状态后,要求录音信号越大,对信号的衰减量越大。第一级录音放大器第二级录音放大器C1VD1R1Vi+++图3.4-10二极管控制电路Vi控制着VD1的导通与截止,当录音信号比较大时直流控制电压较大,使二极管导通,录音信号越大,直流控制电压越大,VD1导通程度越深,VD1内阻越小,对第一级录音放大器输出信号的对地分流量越大,实现自动电平控制。六、特殊用途的二极管1)稳压二极管(1)稳压二极管的伏安特性曲线稳压二极管简称稳压管,是一种用特殊工艺制造的面接触型硅半导体二极管,它即具有普通二极管的单向导电性,又可以稳定地工作于击穿区而不损坏。在反向电压较低时,稳压二极管截止,当反向电压达到一定数值时,反向电流突然增加,稳压管进入击穿区,此时反向电流在很大范围变化稳压管两端电压固定在某一数值基本保持不变。但反向电流超过一定数值后会彻底击穿而损坏,所以稳压二极管在电路上应用时一定要串联限流电阻,不能让稳压管击穿后电流无限增长!稳压二极管的外形、内部结构均与普通二极管相似,其电路符号、伏安特性曲线如图3.4-11所示。图3.4-11稳压二极管的伏安特性曲线与电路符号(a)伏安特性曲线;(b)电路符号(2).稳压管的主要参数一般选稳压管时只考虑Uz、Izmin和Pm。①稳定电压UZ

UZ就是稳压管的反向击穿电压,也即稳压管正常工作保持基本不变的电压值,不同型号的稳压管具有不同的稳压值,它的大小取决于制造时的掺杂浓度。稳压管在正常工作时管子的端电压,一般为3~25V,高的可达200V。

②最小稳定电流IZmin

稳压管正常工作时的最小电流值定义为最小稳定电流,记为IZmin,一般在几毫安以上。稳压管正常工作时的电流应大于IZmin,以保证稳压效果。

③最大稳定电流IZM和最大耗散功率PM

稳压管允许流过的最大电流和最大功耗叫做最大稳定电流IZM和最大耗散功率PM。通过管子的电流太大,会使管子内部的功耗增大,结温上升而烧坏管子,所以稳压管正常工作时的电流和功耗不应超过这两个极限参数。一般有

PM=UZ·IZM

一种型号的稳压管PM值是固定的。

稳压二极管的应用稳压二极管用来构成的稳压电路,如图3.4-12所示。

Ui是不稳定的可变直流电压,希望得到稳定的电压UO,故在两者之间加稳压电路。它由限流电阻R和稳压管VDZ构成,RL是负载电阻。

例:在图3.4-13中,已知稳压二极管的UZ=6.3V,当Ui=±20V,R=1kΩ时,求UO。已知稳压二极管的正向导通压降UF=0.7V。

解:当Ui=+20V,VDZ1反向击穿稳压,UZ1=6.3V,VDZ2正向导通,UF2=0.7V,则UO=+7V;同理,Ui=-20V,UO=-7V。小结UiUZUD图3.4-14负载可调稳压电路3.4.3变容二极管-电压控制元件我们在讨论半导体二极管时已经知道:二极管在高频应用时,必须要考虑结电容的影响,而变容二极管,就是利用结电容随反向电压的增加而减小的特点制成的二极管。在高频调谐、通讯等电路中作可变电容器使用。图3.4-15(a)所示为变容二极管的电路符号,图3.4-15(b)为某种变容二极管的特性曲线。

图3.4-15变容二极管(a)电路符号;(b)结电容与反偏电压的关系(纵坐标为对数刻度)

特点:当PN结两端的电压发生改变时,会使空间电荷区宽度发生改变,空间电荷区存储电荷的多少发生变化就表现为PN结的电容效应。在二极管正偏的多子扩散过程中,多子扩散到对方区域后,在对方区域形成一定的浓度梯度,越靠近PN结处的浓度越大,这个梯度随外加反向电压的大小而增减,这也是一种存、放电荷的作用。++++++++++++++++----------------++++++++++++++++----------------RUU++__iR

PNU+ΔU⊕⊕⊕⊕⊕⊕------载流子浓度ΔQnΔQpCi=L/dd与反压成正比,所以Ci与反压成反比。变容二极管多采用硅或砷化镓材料制成,采用陶瓷或环氧树脂封装。

应用:多用于电视机、录像机等调谐电路或自动频率微调电路中。如电视机电子调谐器,通过控制直流电压改变结电容量,来选择某一频道的谐振频率图3.4-16变容二极管结构变容二极管的典型电路图中C为调整电容,L为调谐电感,C1为隔直流电容。外加电压变化时,变容管电容变化,完成调谐作用。3.4.4发光二极管及其应用发光二极管的符号如图所示。它是一种将电能直接转换成光能的固体器件,简称LED(LightEmittingDiode)。发光二极管和普通二极管相似,也由一个PN结组成,也具有单向导电性。发光二极管在正向导通时,由于空穴和电子的复合而发出能量,发出一定波长的可见光。光的波长不同,颜色也不同。发光二极管的驱动电压低、工作电流小,具有很强的抗振动和抗冲击能力。由于发光二极管体积小、可靠性高、耗电省、寿命长,被广泛用于信号指示等电路中。

(1)特性及种类

特性:发光二极管的伏安特性与普通二极管的伏安特性相似,只是在开启电压和正向特性的上升速率上略有差异。当所施加正向电压UF未达到开启电压时,正向电流几乎为零,但电压一旦超过开启电压时,电流急剧上升。发光二极管的开启电压通常称做正向电压,它取决于制作材料。例如

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