汽车电工电子基础第一章 基本电器

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1.1电阻、电容、电感元件

1.1.1电阻元件电阻元件是电子线路中基本的、不可缺少的元件，它的主要作用是限流和调压。电阻测量的原理是利用欧姆定律来实现的。常用电阻一般分为固定电阻和可变电阻两大类。固定电阻是指电阻的阻值固定不变，可变电阻的阻值根据需要可以在一定范围内进行调节。

1.1.1.1识别电阻元件固定电阻器

1.固定电阻器也简称电阻，根据材料和工艺的不同，其可分为碳膜电阻器（RT）、金属膜电阻器（RJ）、线绕电阻器（RX）、热敏电阻器（RR）、光敏电阻器（RG）等不同类型。

2.可变电阻器可变电阻器是指其阻值在规定的范围内可任意调节的电阻器，它可分为半可调电阻器和电位器两类。1.1.1.3电阻元件的伏安特性

电阻元件在电路中将电能转换成热能，属于耗能元件。在图1.3所示的相关联参考方向下，电阻元件两端的电压和通过电阻元件的电流之间的关系为：

式（1-1）称为电阻元件的特性方程式，也称欧姆定律的表达式。电阻的倒数称为电导，用字母G表示，即：电阻的单位为欧姆，简称欧Ω；电导的单位为西门子，简称西S。+URI-1.1.1.4电阻元件的连接

1．串联电路

把电阻一个接一个地首尾依次连接起来，就组成串联电路。串联电路的基本特点是：

a.电路中各处的电流强度相等。

b.电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和.2．并联电路把几个电阻并列地连接起来，就组成了并联电路。并联电路的基本特点是：

a.电路中各支路两端的电压相等。

b.电路中的总电流强度等于各支路的电流强度之和。

3．混联电路在实际电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种电路被称为电阻的混联。对于混联电路的计算，我们只要按串联和并联的计算方法，一步一步地把电路化简，最后就可以求出总的等效电阻来。1.1.2电容元件

1.1.2.1电容元件的分类、形状及符号。

电容器（简称电容）也是电子电路中常用的电子元件之一。电容器具有隔直流、通交流、储能等特性，常用它来组成滤波、耦合、旁路、振荡等电子电路。电容器由两块金属板中间隔一层绝缘介质所构成。电路中电容器的代号用符号C（Capacitor）来表示。

1.1.2.2电容器的参数及标注方法。电容器的主要参数有电容器的标称容量、允许误差和耐压等。

1.电容器的额定工作电压电容器长期连续可靠工作时，两电极间最高承受的电压，称为电容器的额定工作电压，简称电容的耐压。

2.电容器的标称容量标注在电容器外壳上的电容量大小称为标称容量，它是由标准系列规定的。1.1.2.3电容器的电压、电流特性

电容器是一种聚集电荷的元件，其聚集的电荷量与所加的电压成正比，当电容器极板上的电荷或两极板间的电压发生变化时，电路中就会产生电流,在图中所规定的参考方向下，其数学表达式为说明电容器在时间由0到，电压由0变到的过程中，从电源吸收能量并将能量储存于两极板间的电场中；而电容器在某一时刻所储能量只与此时刻的电容电压的平方成正比。电容器是一种储能元件。1.1.3电感元件

电感器是电子线路的重要元件之一，它与电阻、电容、晶体管等元器件组合构成各种功能的电子电路。在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波等电路中都是重要元件。按其作用分类，通常将电感器分为具有自感作用的电感线圈和具有互感作用的变压器线圈。按工作特征分类，电感器又可分为固定电感和可变电感。

1.1.3.1电感器的分类最常见的电感器有两大类：一类是具有自感作用的线圈，另一类是具有互感作用的变压器。

(1)．固定电感器它是用铜线直接绕在磁性材料骨架上，然后再用环氧树脂或塑料封装起来的。

(2).空心线圈空心线圈是用导线直接在骨架上绕制而成的。

(3)扼流圈。扼流圈可分为两类：高频扼流圈和低频扼流圈。高频扼流圈是用漆包线在塑料或瓷骨架上绕成蜂房式结构。1.1.3.2电感器的型号、命名及识别方法

1.电感线圈的命名电感线圈的命名方法目前有两种，采用汉语拼音字母或阿拉伯数字串表示。电感器的型号命名包括四个部分，如图1.15所示。例如，LGX的含义是小型高频电感线圈。第一部分第二部分第三部分第四部分特征（G为高频）型式（X为小型）区别代号（用字母A,B,C…表示）主称（L为线圈，ZL为扼流）2.电感器的识别方法目前，我国生产的固定电感器一般采用直标法，而国外的电感器常采用色环标志法。（1）直标法。直标法是指将电感器的主要参数，如电感量、误差值、最大直流工作电流等用文字直接标注在电感器的外壳上。（2）色标法。色标法是指在电感器的外壳涂上各种不同颜色的环，用来标注其主要参数。

1.1.3.3电感器的主要参数

1.电感量电感量是电感器的一个重要参数，单位是亨利(H），简称亨。常用的单位还包括毫亨（mH）和微亨（μH），其数量关系为1H=103mH=106μH2.品质因数（Q）品质因数是表示电感器质量的主要参数，也称为值。

3.固有电容

4.稳定性

5.额定电流1.1.3.4电感器的电压、电流特性

对空心线圈来说，与呈线性关系：式中是一个常数，称为电感，单位为亨利，简称亨（H），还可用毫亨（mH）、微亨（μH）作单位，视计量大小而定。说明电感元件，在时间由0～t，电流由0～t的过程中，从电源吸收的电能转换为磁场能量；而电感元件在某一时刻的储能只与此刻所载电流的平方成正比。电感也是一种储能元件。1.2半导体元件

1.2.1二极管

1.2..1.1二极管的结构、符号和分类半导体二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按结构不同可分为点接触型和面接触型两类。

1.2.1.2二极管的伏安特性流过二级管的电流与其端电压的关系称为二极管的伏安特性曲线。

1.2.1.3二极管的主要参数电子器件的参数是其特性的定量描述，也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。各种器件的参数可由手册查得。半导体二极管的主要参数有以下几种。

1.最大整流IDM2.最高反向工作电压URM3.最大反向电流IRM4.最高工作频率fM1.2.1.4二极管的类型和命名二极管根据其外形、结构、材料、功率和用途可分成不同类型，不同类型的二极管都按国家标准来命名，它由四部分组成。

1.2.1.5特殊二极管

1.稳压二级管稳压二极管就是通过对半导体内进行特殊的工艺处理制成的，它具有很陡峭的反向特性。稳压管的反向击穿是可逆的，切断外加电压后，PN结仍能恢复原状。

2.发光二极管发光二极管是一种能将电能转换成光能的半导体器件，有时简写为LED（ight-Emitting-Diode）.它是由磷坤化稼、镓铝砷或磷化镓等化合物材料制成的。其内部结构是一个PN结，具有单向导电性。

3.光电（敏）二极管光电（敏）二极管是一种能将光能转换成电能的半导体器件。1.2.2三极管

1.2.2.1三极管的结构三极管按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；按结构分，有NPN型管和PNP型管。它是由两个PN结的三层半导体制成的。中间是一块很薄（几微米至几十微米）且掺杂浓度很低的P型半导体，两边各为一块N型半导体，从三块半导体上各自接出三个电极，它们分别叫发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区（发射区比集电区的掺杂浓度高）。图

PNP型三极管1.2.2.2三极管的放大原理

1.极管的电流放大（1）晶体管各电极间的电流分配关系满足晶体管发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。

（2）在一定范围内，基极电流增大时，成比例相应增大，与的比值为直流电流放大系数，用字母表示，

β值的大小体现了晶体管的电流放大能力。（3）在一定范围内，集电极电流会因基极电流的变化而变化。集电极电流变化量与基极电流变化量的比值称为晶体管的交流电流放大系数。一般情况下，=β。1.2.2.3三极管的特性曲线

三极管的特性曲线是指三极管各电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外部表现。

1.输入特性曲线输入特性是指UCE为定值时，输入回路中iBE与UBE之间的关系。

2．输出特性曲线共射电路的输出特性曲线是在基极电流一定的情况下，三极管的输出回路中，集电极与发射极之间的电压与集电极电流之间的关系曲线。1.电流放大系数2.极间反向电流（1）集电极-基极反向饱和电流（2）穿透电流（3）反向击穿电压。3.极限参数（1）集电极最大允许电流。（2）集电极最大允许耗散功率（3）反向击穿电压。

4.三极管的频率参数1.2.2.4三极管的主要参数1.2.3晶闸管

1.2.3.1晶闸管的结构我国目前生产的晶闸管，从外形上来分，有两种形式：螺栓式和平板式。对于螺栓式晶闸管来说，螺栓是晶闸管的阳极A（它与散热器紧密连接）；粗辫子线是晶闸管的阴极K；细辫子线是晶闸管的门极G。螺栓式晶闸管的安装和更换比较方便，但散热效果较差。对于平板式晶闸管来说，它的两个平面分别是阳极和阴极，而细辫子线则是门极。使用时，两个互相绝缘的散热器把晶闸管紧紧地夹在中间。平板式晶闸管的散热效果较好，但安装和更换比较麻烦。晶闸管的内部有一个由硅半导体材料做成的管芯。管芯是一个圆形薄片，它是四层（P1、N1、P2、N2）三端（A、K、G）器件，它有三个PN结。1.2.3.2晶闸管的工作原理晶闸管工作时，它的阳极和阴极分别与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路；晶闸管的门极和阴极与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。由实验得到如下结论：（1）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态；（2）当晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压时，晶闸管才能被导通，即从关断状态转变为导通状态必须同时具备正向阳极电压和正向门极电压两个条件；（3）晶闸管在导通情况下，只要仍有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管仍保持导通，即晶闸管导通后，门极失去控制作用。（4）晶闸管在导通情况下，当主电路电压（或电流）减小到接近零时，晶闸管关断。1.2.3.3晶闸管的