电子元器件基础

电子产品工艺基础中国矿业大学材料科学与工程学院电子元器件基础第一页，共四十八页。内

容1.1电子元器件的主要参数√1.2电子元器件的检验和筛选1.3电子元器件的命名和标注√第一章常见元器件简介电阻器电位器（可调电阻器）ChinaUniofMiningandTechSMSE电容器电感器开门及接插元件半导体分立器件集成电路表面安装元器件CompanyLogo第二页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.1电子元器件的主要参数电子元器件的主要参数特性参数规格参数质量参数这些参数从不同角度反映了一个电子元器件的电气性能及其完成功能的条件，它们是相互联系并相互制约的。CompanyLogo第三页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.2电子元器件的检验和筛选外观质量检验电气性能使用筛选(自学内容)CompanyLogo第四页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.3电子元器件的命名与标注电子元器件的命名方法电子元器件的名称由字母（汉语拼音或英语字母）和数字组成。对于元件来说，一般用一个字母代表它的主称，如R表示电阻器，C表示电容器，L表示电感器，W表示电位器等；用数字或字母表示其它信息。半导体分立器件和集成电路的名称也由国家标准规定了具体意义，如二极管的主称用数字2表示，三极管的主称用数字3表示。CompanyLogo第五页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.3电子元器件的命名与标注型号及参数在电子元器件上的标注

1.直标法2.文字符号法3.色标法

CompanyLogo第六页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.直标法

把元器件的主要参数直接印制在元件的表面上即为直标法。这种标注方法直观，只能用于体积比较大的元器件。

CompanyLogo第七页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE2.文字符号法文字符号法主要用于标注半导体器件。电子元器件小型化的发展趋势，特别是表面安装元器件（SMC和SMD）的制造工艺和表面安装技术（SMT）的进步，文字符号也作出相应的改革。

CompanyLogo第八页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE具体规定：

⑴用形状及表面的颜色区别元件的种类，如在表面装配元件中，黑色表示电阻，棕色表示电容，淡蓝色表示电感。⑵电阻的基本标注单位是欧姆（Ω），电容的基本标注单位是皮法（pF），电感的基本标注单位是微亨（μH）；用三位数字标注元件的数值。CompanyLogo第九页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE⑶对于十个基本标注单位以上的元件，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。例如：对于电阻器上的标注，100表示其阻值为:223表示其阻值为22×103＝22kΩ10×100

＝10Ω电感器上的标注，820表示:电感量为82×100＝82μHCompanyLogo第十页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE⑷对于十个基本标注单位以下的元件，用字母“R”表示小数点，其余两位数字表示数值的有效数字。例如：对于电阻器上的标注，R10表示其阻值为0.1Ω3R9表示其阻值为3.9ΩCompanyLogo第十一页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE3.色标法（important）在圆柱形元件（主要是电阻）体上印制色环在球形元件（电容、电感）和异形器件（如三极管）上印制色点，表示它们的主要参数及特点，称为色码（colorcode）标注法，简称色标法。

CompanyLogo第十二页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE色环最早用于标注电阻，最为成熟统一。能否识别色环电阻是考核电子行业从业人员的基本项目之一。用背景颜色区别种类。如：浅色（淡绿、蓝、棕色）表示碳膜电阻，红色表示金属或金属氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。用色码（色环、色带或色点）表示数值及允许偏差

CompanyLogo第十三页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE颜色有效数字倍率（乘数）允许偏差（％）黑0100-棕1101±1红2102±2橙3103-黄4104-绿5105±0.5蓝6106±0.25紫7107±0.1灰8108-白9109-20~+50金-10-1±5银-10-2±10无色--±20CompanyLogo第十四页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE普通电阻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），第四环与前三环距离较大（约为前几环间距的1.5倍），表示允许偏差。CompanyLogo第十五页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE精密电阻采用五个色环标志。前三环表示有效数字，第四环表示倍率，与前四环距离较大的第五环表示允许偏差。

CompanyLogo第十六页，共四十八页。内容结束!第十七页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE特性参数用于描述电子元器件在电路中的电气功能，通常可以用该元件的名称来表示，例如电阻特性、电容特性或二极管特性等。一般用伏安特性，即元器件两端所加的电压与通过其中的电流的关系来表达该元器件的特性参数。CompanyLogo第十八页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE电子元器件的伏安特性大多是一条直线或曲线，也可以是一条折线或一族曲线。

CompanyLogo第十九页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE关注两个概念：线性元件和非线性元件。

需要注意的是，对于人们常说的线性元件，它的伏安特性并不一定是直线，而非线性元件的伏安特性也并不一定是曲线。其输出信号Y与输入信号X满足函数关系

Y＝KXCompanyLogo第二十页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE例如：线性放大器其电路增益（放大倍数K）在一定工作条件下为一常量；线性电容器是指其储存电荷的能力（电容量）是一个常数。线性元件是指那些主要特性参数为一常量（或在一定条件、一定范围内是一个常量）的电子元器件。

CompanyLogo第二十一页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE规格参数

描述电子元器件的特性参数的数量。包括标称值、额定值和允许偏差值等。电子元器件在整机中要占有一定的体积空间，所以它的封装外形和尺寸也是一种规格参数。

CompanyLogo第二十二页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.标称值和标称值系列

规定出一系列的数值作为产品的标准值。

分为特性标称值和尺寸标称值，分别用于描述它的电气功能和机械结构。例如，一只电阻器的特性标称值包括阻值、额定功率、精度（允许偏差）等，其尺寸标称值包括电阻本体及引线的直径、长度等。

CompanyLogo第二十三页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE一组有序排列的标称值就叫做标称值系列。电阻、电容、电感等元件的特性数值一般是按照通（n=1,2,3…,E）项公式取值的。

CompanyLogo第二十四页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE系列E24E12E6E24E12E6标志J（Ⅰ）K（Ⅱ）M（Ⅲ）J（Ⅰ）K（Ⅱ）M（Ⅲ）允许偏差±5％±10％±20％±5％±10％±20％特

性

标

称

数

值1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.01.0

1.2

1.5

1.8

2.2

2.7

1.0

1.5

2.2

3.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.13.3

3.9

4.7

5.6

6.8

8.2

3.3

4.7

6.8

注：精密元件的数值还有E48（允许偏差±2％）、E96（允许偏差±1％）、E192（允许偏差±0.5％）等几个系列CompanyLogo第二十五页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE元件的特性数值标称系列大多是两位有效数字（精密元件的特性数值一般是三位或四位有效数字）。标称值应该符合系列规定的数值，并用系列数值乘以倍率数10n（n为整数）来具体表示一个元件的参数。例如，符合标称值系列的电阻有1.0Ω、10Ω、100Ω、1.0kΩ、10kΩ、100kΩ、1.0MΩ、10MΩ等，可以表示为1.0×10nΩ（n＝0,1,2,3,4,…）CompanyLogo第二十六页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE2.允许偏差和精度等级用百分数表示的实际数值和标称数值的相对偏差，反映了元器件数值的精密程度。对于一定标称值的元器件，大量生产出来的实际数值呈现正态分布，为这些实际数值规定了一个可以接受的范围，即为相对偏差规定了允许的最大范围，叫做数值的允许偏差（简称允差）。CompanyLogo第二十七页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE不同的允许偏差也叫做数值的精度等级（简称精度），并为精度等级规定了标准系列，用不同的字母表示。常用电阻器±5％±10％±20％J(Ⅰ)K(Ⅱ)M(Ⅲ)精密电阻器±2％±1％±0.5％，GFDCompanyLogo第二十八页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE根据电路对元器件的参数要求，允许偏差又可以分为双向偏差和单向偏差两种

通常，元器件的特性标称数值允许有双向偏差，例如电阻器的阻值。但对于某些可能引起不良效果的数值，大多取单向偏差。CompanyLogo第二十九页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE标称系列数值实际上是根据不同的允许偏差确定的。精度等级越高，其数值允许的偏差范围越小，元器件就越精密；同时，它的生产成本及销售价格也就越高。数值的允许偏差（精度等级）与数值的稳定性是两个不同的概念。

工作环境条件不同，会引起电子元器件参数的变化，变化的大小称为数值的稳定性。一般说来，数值越精密，要求其稳定性也越高，而元器件的使用条件也要受到一定的限制。

CompanyLogo第三十页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE3.额定值与极限值电子元器件能够长期正常工作（完成其特定的电气功能）时的最大电压、最大电流、最大功率消耗及最高环境温度。额定值也有标称系列，其系列数值因元器件不同而异。还规定了电子元器件的工作极限值，一般为最大值的形式，分别表示元器件能够保证正常工作的最大限度。

CompanyLogo第三十一页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE对几个问题加以说明：

第一，元器件的同类额定值与极限值并不相等。

第二，元器件的各个额定值（或极限值）之间没有固定的关系，等功耗规律往往并不成立。

额定功率（W）最大工作电压（V）0.252500.53501~2500~750

RJ型金属膜电阻器的额定功率与最大工作电压的关系

CompanyLogo第三十二页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE第三，当电子元器件的工作条件超过某一额定值时，其它参数指标就要相应地降低------降额使用元器件。

RJ型金属膜电阻器的允许负荷与环境温度的关系

CompanyLogo第三十三页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE其它规格参数

半导体器件的特征频率fT、截止频率fα、fβ；线性集成电路的开环放大倍数K0；数字集成电路的扇出系数No等。第四，对于某种电子元器件，通常都是根据其自身特点及工作需要而定义几种额定值和极限值作为它的规格参数。

CompanyLogo第三十四页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE质量参数用于度量电子元器件的质量水平，通常描述了元器件的特性参数、规格参数随环境因素变化的规律，或者划定了它们不能完成功能的边界条件。电子元器件共有的质量参数一般有温度系数、噪声电动势、高频特性及可靠性等，从整机制造工艺方面考虑，主要有机械强度和可焊性。

CompanyLogo第三十五页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE1.温度系数

电子元器件的规格参数随环境温度的变化会略有改变。温度每变化1℃，其数值产生的相对变化叫做温度系数，单位为1/℃。温度系数描述了元器件在环境温度变化条件下的特性参数稳定性，温度系数越小，说明它的数值越稳定。CompanyLogo第三十六页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE温度系数还有正、负之分，分别表示当环境温度升高时，元器件数值变化的趋势是增加还是减少。电子元器件的温度系数（符号、大小）取决于它们的制造材料、结构和生产条件等因素。CompanyLogo第三十七页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE2.噪声电动势和噪声系数

导体内的自由电子在一定温度下总是处于“无规则”的热运动状态之中，从而在导体内部形成了方向及大小都随时间不断变化的“无规则”的电流，并在导体的等效电阻两端产生了噪声电动势。由于这种噪声是自由电子的热运动所产生的，通常又把它叫做热噪声。CompanyLogo第三十八页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE除热噪声以外，各种电子元器件由于制造材料、结构及工艺不同，还会产生其它类型的噪声。例如，碳膜电阻器因为碳粒之间的放电和表面效应而产生的噪声（这类噪声是金属膜电阻所没有的，所以金属膜电阻的噪声电动势比碳膜电阻的小一些），晶体管内部载流子产生的散粒噪声等。CompanyLogo第三十九页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE用“信噪比”来描述电阻、电容、电感一类无源元件的噪声指标，其定义为元件内部产生的噪声功率与其两端的外加信号功率之比，即对于晶体管或集成电路一类有源器件的噪声，则用噪声系数来衡量：

。CompanyLogo第四十页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE3.高频特性

一切电子元器件工作在高频状态下时，都将表征出电抗特性，甚至一段很短的导线，其电感、电容也会对电路的频率响应产生不可忽略的影响。这种性质，称为元器件的高频特性。在设计制作高频电路时，必须考虑元器件的频率响应，选择那些高频特性较好，自身分布电容、分布电感较小的元器件。

CompanyLogo第四十一页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE4.机械强度及可焊性

5.可靠性和失效率

电子元器件的可靠性是指它的有效工作寿命，即它能够正常完成某一特定电气功能的时间。电子元器件的工作寿命结束，叫做失效。CompanyLogo第四十二页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE度量电子产品可靠性的基本参数是时间，即用有效工作寿命的长短来评价它们的可靠性。电子元器件的可靠性用失效率表示。利用统计学的手段，能够发现描述电子元器件失效率的数学规律:CompanyLogo第四十三页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE浴盆曲线

失效率函数曲线

CompanyLogo第四十四页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE6.其它质量参数各种不同的电子元器件还有一些特定的质量参数。例如，对于电容器来说，绝缘电阻的大小、由于漏电而引起的能量损耗（用损耗角正切tgδ表示）等都是重要的质量参数。又如，晶体三极管的反向饱和电流Icbo、穿透电流Iceo和饱和压降Vces等，都是三极管的质量参数。CompanyLogo第四十五页，共四十八页。ChinaUniofMiningandTechSMSE系列E24E12E6E24E12E6标志J（Ⅰ）K（Ⅱ）