保险元件与干电池的检测与识别

常用电子元器件-常用半导体传感器的检测与识别1项目相关知识半导体传感器是一种新型半导体器件，它能够能实现电、光、温度、声、位移、压力等物理量之间的相互转换，并且易于实现集成化、多功能化，更适合于计算机的要求，所以被广泛应用于自动化检测系统中。由于实际的被测量大多数是非电量，因而传感器的主要工作就是将非电信号转换成电信号。半导体传感器的种类很多，常用的有光敏传感器、声敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、力敏传感器、气敏传感器等。2知识1热敏传感器

热敏传感器是将温度信号转换成电量信号的一种器件。热敏器件广泛用于卫星、气象、深海探测、医疗卫生、节能和能源开发、工业自动控制等方面，实现测温和控温。在电子电路中常用作自动增益控制、过热和过载保护等。常用的热敏器件有：铂测温电阻、热电偶和热敏电阻等。1．铂测温电阻由于铂材料的物理化学性能极为稳定，耐氧化能力强，并且具有良好的与识别性。所以常把

0.05

mm左右的高纯度铂丝缠在绕线管或云母框架上，作为在−200℃～+500℃范围的温度测量器，即铂测温电阻。通常将该电阻组成电桥形式进行测量，铂测温电阻的缺点是价格较贵。2．热电偶热电偶是一种能将温度转换成电动势的传感器，它的工作原理是利用物体的热电效应。实验发现，不同的材料对电子的束缚能力不同，而且还受温度的影响，所以在材料里实际导电的电荷的浓度差别较大。由两种不同材料的导体组成一个闭合回路，于是得到了两个结合面，称为两个结点。当两个结点的温度不同时，回路中将产生电动势，这种现象称为热电效应。组成热电偶的导体称为“热电极”，热电偶所产生的电动势称为“热电动势”。在热电偶的两个结点中，置于温度为T的被测对象中的结点称为测量端，又称工作端或热端，而另一结点称为参考端，又称自由端或冷端。3

热电偶是一种特殊的传感器，它工作时相当于一个电源，并且具有一定的带负载能力。当热电偶的两个结点有足够大的温差时，它甚至能驱动某些制造精密的电动部件。例如：在燃气热水器中，用常明火种一直加热热电偶，由它驱动一个电磁阀门，使其处于吸合状态，保持进气阀门开启，如果火种熄灭，则电磁阀门断开，使进气阀门关闭，从而完成了熄火保护功能。3．热敏电阻热敏电阻是一种半导体测温元件。它是利用测温元件的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度。热敏电阻按温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）。热敏电阻的外形有片状、杆状、垫圈状、管状等，如图14.1所示。图14.1部分热敏电阻的外形4NTC热敏电阻主要由Mn、Co、Hi、Fe等金属的氧化物烧结而成。通过不同的材质组合，能得到不同的电阻值及不同的温度特性；PTC热敏电阻是在以BaTiO3和SrTiO3为主的成分中加入少量的Mn2O3构成的烧结体；CTR热敏电阻是用V、Ge、W、P等金属的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体。在家用电器中，应用最广泛的是PTC器件，用它作为控温元件或电热元件。PTC是一种正温度系数的热敏电阻，外形有方的和圆的多种，其尺寸也有多种，通常是在面积较大的两个相对的表面上镀有银层，作为供电的电极。PTC有着十分特殊的电阻温度特性：当温度低于居里点时，PTC近似为一个阻值较小的电阻，可以小到十几欧姆，但当温度高于居里点时，PTC的阻值随温度升高而急剧增大，增加量可达103～105倍，这时可以认为PTC已处于开路状态，如图14.2所示。“居里点”是一个特殊的温度值，由材料的配合比例和生产与识别决定。常见PTC产品的居里点从几十度到几百度都有，可以按照实际需要选用。图14.2PTC的温度特性5知识2磁敏传感器、力敏传感器、气敏传感器和湿敏传感器1．磁敏传感器将磁场加于半导体固体器件上，就会产生磁电效应，它包括霍尔效应和磁阻效应。现在利用这些效应制成的固体半导体传感器和磁阻元件已经作为磁敏传感器使用。利用半导体传感器可进行磁场测量、大电流测量，可制成无触点开关和位移、转速、位置、速度等传感器。在汽车中用它来测量发动机的转速，可实现无接触测量。2．力敏传感器力敏器件是利用半导体材料的压阻效应而制成的一种半导体器件，它能将被测的各种力学量如压力、速度、流量等转换成电量。当半导体材料受到外力作用时，除产生形变外，晶体的内部结构也随之改变，使材料的电阻率发生变化，这就是半导体的压阻效应。利用这种效应实现力、位移和扭矩等量的电转换。力敏器件的应用十分广泛，在医学方面，用于测量人体的血压、脑压等；在交通运输方面可测载重、风速、风压等；在科学研究、工业自控、环境气象、建筑材料及工程等领域应用十分普及。3．气敏传感器半导体气敏元件是由非化学配比的金属氧化物半导体材料烧结而成的，遇到还原性气体或氧化性气体时，其阻值会发生变化，从而把气体信号（浓度或成分）转变为电信号，实现对可燃和有害气体的检测和报警。半导体气敏元件可以根据材料的不同，制成对某种气体有一定选择性的专用传感器，如MQ31型对一氧化碳气体有很高的灵敏度，Pb-MOS则对氢气特别敏感。为了使感应体的固相与被测气体的气相相互作用高度活性化，以提高响应速度和增大灵敏度，气敏传感器的感应体需要加热到300℃以上的高温使用。6气敏传感器主要用于煤气、液化气、煤矿瓦斯气体的泄漏以及火灾的报警，对环境大气的监测，在石化、轻工、电子、电力、冶金等部门对可燃气体的检测、检漏报警。被检测的煤气等气体常常比空气轻，所以气敏传感器应安装在位置比较高的地方。4．湿敏传感器湿敏传感器是能将湿度信号转换成电信号的一种新型器件。在家电产品中，常使用湿敏器件进行湿度检测。湿敏器件主要由金属氧化物半导体制成，它有半导体陶瓷湿敏电阻、高分子薄膜式湿敏电容和聚合物磺酸锂离子交换型湿敏元件等几种。湿敏传感器的主要特点是响应速度快，当相对湿度变化10%RH时，在几秒钟内湿敏传感器就可以反映出来。典型的湿敏传感器是多孔陶瓷湿敏器件，它具有测量湿度范围大、响应迅速、工作稳定的特点，它的另一个优点是电阻率能在很大范围内随湿度的变化而变化，是目前应用比较广泛的一种湿度传感器。75．各种传感器的检测传感器的检测一般都需要使用专用仪器，并且要具备一定的条件，如温度的变化、湿度的变化、某种气体浓度的变化、磁场强度的变化等。在业余条件下，可以使用万用表来测量传感器的输入端和输出端的电阻值，作为一个最简单的判断。8项目小结课后练习1．半导体传感器常用的有光敏传感器、声敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、力敏传感器、气敏传感器等。2．各种传感器的检测一般都需要使用专用仪器。1．半导体传感器有哪些主要产品？各有何种特点？2．半导体传感器有哪些应用？9常用电子元器件-保险元件与干电池的检测与识别10知识1保险元件和检测方法

保险元件是一种保护电路设备和电器的元件，它串联或者是并联在被保护设备和电器的电路中，当电路和设备过载、过压、过温时，保险元件将起到保护电器和电路的作用。需特别强调的是，作为电器设备的使用者和维护者，不管在任何条件下都不能随意加大保险元件的容量和规格，因为这样做就失去了保险元件的作用。随着电子技术发展的需要，保险元件的种类越来越多，结构形式也越来越多样化。1．保险元件的分类常用的保险元件按照被保护的物理量大致可以分成3类：过流保护元件、过压保护元件和过热保护元件。过流保护元件的典型代表是各种熔断器；过压保护元件的典型代表是各种压敏元件；过热保护元件的典型代表是各种热继电器和具有正温度特性的PTC元件。112．熔断器熔断器是电路中最简单也是最常用的保险元件，它的核心部分是熔体。熔断器一般串联在被保护电器和电路的前面，当电路和设备过载或短路时，大电流就会将熔断器熔断，切断电源，从而起到保护电器的作用。需特别强调的是，作为电器设备的使用者和维护者，不管在任何条件下都不能随意加大熔断器的容量和规格。用铜丝来取代熔断器是绝对不允许的。（1）保险丝管保险丝管是熔断器的一种，它价格低廉，使用方便，额定电流有0.5

A、0.75

A、1.0

A、1.50

A、2.0

A、2.5

A、3.0

A、4.0

A、5.0

A、6.0

A、8.0

A、10

A等规格。保险丝管的尺寸主要有18

mm、20

mm、30

mm等规格，用玻璃进行封装。保险丝管一般需要和保险丝管座配合使用，保险丝管座常用胶木或塑料制成，有插入式和螺旋式两种结构。使用时，将保险丝管装在保险丝管座里，保险丝管座的两个电极串联在电路中。也有的保险丝管座采用铜金属做成金属夹的结构直接焊接在电路板上，保险丝管只要按压在金属夹里即可。这种结构可以直接用肉眼看到保险丝管的工作状态，更换起来也比较方便。12（2）集成电路过流保护管集成电路过流保护管是一种快速保护元件，通常用字母ICP来表示。ICP的外形如同一个用普通塑料封装的小功率三极管，但其只有2个引脚，使用时一般直接焊接在电路板上。一般普通的熔断器都属于低速熔断器，从电路过流到熔断丝熔断所需的时间达毫秒级，在此期间有的负载中的半导体元件可能已经损坏了，因此，为可靠地保护某种元件，就应采用快速保护元件。若ICP损坏了，一般不能用普通熔断器来代替。（3）延迟型保险丝管在彩色电视机里使用的保险丝管是一种有延迟作用的专用保险管，它在短时间内流过大电流时并不熔断，只有大电流的持续时间达到一定时，它才熔断起到保护作用。在彩色电视机里采用延迟型保险丝管的原因是彩色电视机有个消磁电路。消磁电路的结构是在一个消磁线圈上串联一个热敏电阻，这个热敏电阻在未接通电源时，一般为20

左右的低电阻值。当电源开关接通后，由于电流通过热敏电阻，使得热敏电阻自身发热，其阻值急剧升高，使流过消磁电路里的电流急剧下降。利用这种性质，使在电源开关刚接通时有较大的电流流过消磁线圈，以产生足够大的磁场。在几秒钟内，消磁电路里的电流逐渐减小，使得磁场逐渐减弱直到为零，完成给彩色显像管消磁的任务。当电源开关刚接通的瞬间，由于消磁电路的存在，电路中产生了大于正常工作电流几倍的浪涌电流,若电路中的保险丝管的取值以正常工作电流值来考虑，那么在开机时就可能被浪涌电流冲断。但保险丝管若以浪涌电流为参照，那么就不能起到正常的保护作用，故延迟保险丝管应运而生。延迟型保险丝管能承受短时间大电流的冲击，而在电流过载超过一定时限后又能可靠的熔断。13常见的延迟型保险丝管的规格主要有1.6

A、2

A、2.5

A、3.15

A、4

A。延迟型保险丝管常在电流规格之前加字母T，如T2

A、T3.15

A等，以区别于普通保险丝管，所以在更换彩色电视机的保险丝管时要务必注意，不要使用普通的保险丝管。（4）可修复型保险元件可修复型保险元件的工作原理是当电流达到限额时，低熔焊点熔化，弹簧迅速弹升后切断电路，从而起到保险元件的作用。修复时只要再用低熔焊丝焊上即可。如果把电阻体并联在一根短路线上，则成为可修复型保险元件。（5）可恢复保险元件可恢复保险元件（聚合开关）是一种高分子PTC（正温度系数热敏电阻）的过流保护元件。根据使用场合的电压和电流的不同，可分为很多规格。可恢复保险元件的特点是：在常温下阻抗极小，相当于保险元件接通，当过流出现时，聚合开关的温度升高，使材料内部的分子晶体排列结构扩张并转换成非晶体体态，导致聚合开关阻抗急剧上升。由于聚合开关和负载是串联关系，通过的电流被限制在一定程度上，从而起到了保护设备的作用。当故障排除后它又自动返回到低阻状态，成为可恢复性保险元件。把聚合开关、扬声器和电机线圈相串联，可以达到保护贵重负载的目的。如果扩音器和扬声器连接不匹配，就极易损坏昂贵的扬声器。例如，音箱及电机等电路中要常常会用到可恢复保险元件。将聚合开关与扬声器串联，当驱动电压因故升高时，聚合开关阻抗将随之增大，使输出功率下降，从而保护了扬声器。14（6）色环熔断器识别色环熔断器的方法基本上与识别色环电阻的方法相同：第1、2道色环为有效数字，第3道色环为倍率，这3环表示的数值为r，其额定电流的大小，其单位mA。各种颜色的具体含义如表15.5所示。额定电流mA第1环带颜色第2环带颜色第3环带颜色颜色倍率25红绿黑100100棕黑棕101500绿黑棕1011

000棕黑红1022

000红黑红1025

000绿黑红10210

000棕黑橙103153．温度保险元件温度保险元件由铅、锡和铋等受热可熔化的合金制成。将它串联在电热器件电路中，当电器器件温度过高时，电源由于温度保险元件受热熔化而被切断。比较常见的温度保险元件，一般在80℃～230℃，例如黑色代表100℃，本色代表110℃，红色代表120℃，绿色代表130℃，黄色代表150℃。温度保险元件通常安装在易发热的电子整机的变压器和功率管上，如安装在电吹风、电饭锅和电钻上。市面上有一种可恢复的热保险元件（也称热继电器），它有从50℃，60℃，70℃，…，110℃等各种规格可供选用，其外形与大功率管非常近似。4．保险元件的检测保险元件的检测就是用万用表对保险元件的电阻进行测量。若测得保险元件的电阻为零，则该保险元件就是好的。16知识2干电池和检测方法干电池是应用最为广泛的电源之一。市场上的电池价格相差很大，但是大家一般都不了解其差异的原因，而作为专业工作者对电池的基本性能有所了解是必要的。1．电池的分类电池可分为物理电池和化学电池两大类，如硅光电池就属于物理电池。化学电池又分为一次电池和二次电池。一次电池一般只可以使用一次，电池耗尽后就报废了，如一般的碱性电池、锌锰电池。二次电池在用完后可以再充电，充完电后可以再次使用，而且可以多次进行充放电循环