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文档简介
第1章常用电子元器件的识别与检测课题一万用表及其使用课题二电阻器的识别与检测课题三电容器的识别与检测课题四电感器的识别与检测课题五半导体器件的识别与检测
万用表是测量交/直流电压、电流和电阻等电参数的常用仪表。万用表又称为三用表,是一种多量程、多种电量测量的便携式测量仪表。过去,在大多数情况下,万用表以测量交/直流电压、电流和电阻为主,习惯上称为三用表。现在,万用表的测量范围逐步在扩大,可以测量电容、电感、晶体管参数和音频电平(分贝或dB)等,所以称为万用表。课题一万用表及其使用万用表具有体积小、量程广、用途多、检测精度高、造价低廉、使用方便等优点,现已广泛应用于企业、学校、科研单位及一些维修部门,成为电工、电子测量等方面的必备工具。目前,通常使用的万用表有指针式万用表和数字式万用表两大类,如图1.1所示。
随着科学技术的发展,人们研制出微机控制的虚拟式万用表,其测量原理如图1.2所示。被测物体的物理量通过非电量与电量转换,将温度等非电量转换成电量,再通过数模(D/A)与模数(A/D)转换,由微机显示,或输送给控制中心,控制中心通过信号比较做出判断,发出控制信号,或通过模数与数模转换来控制被测物体。
图1.1指针式万用表与数字式万用表
图1.2微机控制的虚拟式万用表测量原理一、指针式万用表
指针式万用表有MF-500型、MF-47型、MF-66型、MF-122型、MF-94型、U-101型、U-201型、U-10型、U-20型等多种型号。指针式万用表具有结构简单、价格低廉、维修方便等优点,在使用中可以测量连续变化的电量,如测量电容的充电、放电,判断半导体二极管、三极管的质量及一些光敏器件等。在这些方面,指针式万用表比数字式万用表使用方便。其缺点是测量精度低、测量误差大,通常用于测量要求不高的场合。
1.MF-500型指针式万用表
MF-500型指针式万用表为模拟指针式万用表,其电路原理图如图1.3所示。
1)测量原理
MF-500型指针式万用表利用一只灵敏度较高的磁电式直流电流表(微安表)做表头,当微小电流通过表头时,就会有电流指示。但表头不能通过大电流,所以,必须在表头上并联或串联一些电阻进行分流或降压,从而测出电路中的电流、电压和电阻值。MF-500型指针式万用表的测量原理图如图1.4所示。
图1.3MF-500型指针式万用表的电路原理图
(1)直流电流的测量原理。图1.4(a)所示为直流电流的测量原理图。在表头上并联一个适当的电阻(称为分流电阻)进行分流,就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值,就能改变电流的测量范围。
(2)直流电压的测量原理。图1.4(b)所示为直流电压的测量原理图。在表头上串联一个适当的电阻(称为降压电阻)进行降压,就可以扩展电压量程。改变降压电阻的阻值,就能改变电压的测量范围。
图1.4MF-500型指针式万用表的测量原理图
(a)直流电流的测量原理;(b)直流电压的测量原理;
(c)交流电压的测量原理;(d)电阻的测量原理
(3)交流电压的测量原理。图1.4(c)所示为交流电压的测量原理图。因为表头是直流表,所以测量交流时,需加装一个并串式半波整流电路,将交流电压整流成直流电压后再通过表头,这样就可以根据直流电压的大小来测量交流电压了。扩展交流电压量程的方法与扩展直流电压量程的方法相似。
(4)电阻的测量原理。图1.4(d)所示为电阻的测量原理图。在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使电流通过被测电阻,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值,就能改变电阻的量程。
2)
主要技术指标
MF-500型指针式万用表是一种高灵敏度、多量程的磁电式仪表,共有24个测量量程。可以测直流电压(DCV)、交流电压(ACV)、直流电流(DCA)、交流电流(ACA)、电阻及音频电平。表盘装有减小视差的反射镜,所有量程切换均由两个选择旋钮来完成。MF-500型指针式万用表的测量范围和精度等级见表1.1。
表1.1MF-500型指针式万用表的测量范围和精度等级
3)
主要旋钮的作用
MF-500型指针式万用表的面板如图1.5所示。上半部分是指示部分,通过指针的位置和与之对应的表盘刻度值可指示被测参数的数值。下半部分是供操作用的旋钮和插孔,有2个选择旋钮、2个调零旋钮和4个插孔。
(1)机械调零旋钮S3。万用表在没有使用的状态下,指针应指示在标尺的“零”位上。使用前如有偏移,可调节机械调零旋钮S3,使指针准确地指示在标尺的“零”位上。
图1.5MF-500型指针式万用表的
(2)电阻挡调零旋钮(电位器)。测量电阻时,无论选择哪一个挡位,都要先将指针指在第一行欧姆刻度尺右端“0Ω”的位置上,否则,会给测量值带来一定的误差。电阻挡调零的方法是:将两表笔短接,调节电位器,使指针指在第一行欧姆刻度尺右端“0Ω”的位置上。
(3)
测量项目及量程选择旋钮S1。在测量过程中,首先要选择测量项目。测量项目中的交/直流电压及电流量程、电阻量程由选择旋钮S1进行选择。在测量过程中,测量项目选定后,根据被测量值的大小选择量程。
(4)
测量项目及量程选择旋钮S2。测量项目中的交/直流电流及电阻、交/直流电压量程由选择旋钮S2进行选择。在测量过程中,测量项目选定后,根据被测量值的大小选择量程。
(5)负极插孔XJ1。在插孔上方标有“*”标记的为负极插孔XJ1。在测量时,黑表笔插在该孔内。
(6)正极插孔XJ2。在插孔上方标有“+”标记的为正极插孔XJ2。在测量电阻、500mA以下的直流电流及500V以内的交/直流电压时,红表笔应插在该孔内。
(7)大电流测量插孔XJ3。在插孔上方标有“5A”标记的为大电流测量插孔XJ3。在测量500mA以上的交/直流电流时,红表笔应插在该孔内。此时,万用表的最大量程为5A。
(8)高压测量插孔XJ4。在插孔上方标有“2500V”标记高压测量插孔XJ4。在测量500V以上的交/直流电压时,红表笔应插在该孔内。这时万用表的最大量程为2500V。
MF-500型万用表表盘共有5条刻度线,分别为电阻、直流电压及直流电流、交流电压、交流电流、音频电平刻度线。第一条电阻刻度线的标称单位为“Ω”。该线的刻度间隔是非线性的,表针的起始位置在“∞”,阻值从右到左递增。该刻度线所标刻度在用R×1挡测量时,可由表盘直接读取R值;若用R
×
10挡测量,则实际值应为读数值乘以10;其他挡位也同样要乘以相应的倍数。分贝(dB)是度量功率增益和衰减的计量单位,万用表中一般以0dB(将在600Ω负荷阻抗上得到1mW功率时定为零分贝)作为参考零电平。其他三条刻度线分别作为测量电压和电流时的指示刻度,其中,在测量10mA以下电流时要用满量程为10mA的红色刻度线来读数。
4)使用方法
(1)选择电源。在选用R×1Ω、R10Ω、R×100Ω、R×1kΩ挡时,万用表内部使用一节1.5V的5号电池供电;在选用R×10kΩ挡时,万用表内部使用一节9V的层叠电池供电。
(2)电阻的测量。先根据(或估计)被测电阻的阻值,将选择旋钮S2置于电阻挡,再调节选择旋钮S1(电阻量程),将之调到合适的量程。测量前先将两表笔短接,调节电阻调零旋钮,使指针位于零刻度处。如果无法调零,特别是在R
×
1Ω挡位时,则说明表内的5号电池电力不足,应予以更换。在完成上述步骤后,可将表笔接到被测电阻的2个金属引出端,表头指针在第一条Ω刻度线上的指示值,乘以该电阻挡位的倍率,即为被测电阻值。
图1.6直流电压的测量方法
(3)直流电压的测量。将黑表笔插入XJ1孔内,红表笔插入XJ2孔内。将选择旋钮S1旋至“”位置,选择旋钮S2旋至直流电压最大量程挡,以免电压过大损坏表头或内部电路,测量后再根据实际情况调整到合适的挡位。测量时,红表笔应接在被测电压的正极,否则指针会反转,容易损坏表头。若指针反转,可调换表笔,然后根据指针的位置,在第二行读出直流电压值。用万用表测量直流电压的方法如图1.6所示。如果要测量500~2500V的直流电压,应将红表笔移到2500V的插孔中(黑表笔位置不变),此时第二行刻度按2500V刻度读数。
(4)交流电压的测量。测量小于500V的交流电压时,先将选择旋钮S1旋至“”位置,选择旋钮S2旋至所测交流电压的相应的量程挡位上,红、黑表笔可任意连接到被测电压的两端。使用50V、250
V和500V挡位时,读数在第二行;使用10V挡位时,读数在第三行专用刻度线上。如果要测量大于2500V的交流电压,应将红表笔插在“2500V”的插孔中(黑表笔位置不变)。MF-500型万用表的刻度盘上单独有一条交流10V挡(红刻度线)的专用刻度线,这是因为磁电式表头只能用来测量直流(即平均值),因此在测量交流电压时,需要进行整流,以获得平均值,再以其有效值的形式表示出来。由于整流元件(如二极管)是非线性元件(即等效电阻随通过的电流大小而变化),在高压挡时分压电阻值较大,整流元件的非线性对表头的影响不大,因此在允许误差范围之内,仍可借用直流挡均匀的刻度标尺;而在低压挡时,分压电阻很小,与整流元件串联后表头分压受整流元件电阻变化的影响较大,特别是标尺的起始段已不再是均匀刻度了,所以交流低压挡和直流电压挡不能共用同一刻度,否则会使交流电压指示不准确,产生较大误差。
图1.7直流电流的测量方法
(5)直流电流的测量。先将选择旋钮S2旋至“A”位置,选择旋钮S1旋至所测直流电流相应量程的挡位上。如无法估计被测电流的大小,则要先将选择旋钮S1置于最大量程处,读数在第二行刻度线。测量时,万用表应和被测电路串联,如图1.7所示,把红表笔接在高电压端(或“+”端)。红、黑表笔位置如果接错,指针将会向左偏转,严重时会将表针打弯。
(6)交流电流的测量。先将选择旋钮S2置于“”位置,选择旋钮S1旋至所测交流电流相应量程的挡位上。红、黑表笔可以调换,若被测电流小于10mA时,应在满量程为10mA的红色刻度线上读取数据。
5)注意事项
(1)在使用万用表前,应先检查万用表是否调零,包括机械调零和电阻调零。在测量电阻时,每换一次挡位都要重新调零。检查完后,方可开始测试。
(2)测试时,要根据测量项目及估计的量程,选择旋钮的位置。除电阻挡外,表的量程一般应选在比实测值高的量程挡位上,如果无法估计,则应选择最大量程,然后再根据实际测量情况进行调整。
(3)由于有些刻度是非线性的,在测量电压或电流时,一般应使指针位于2/3量程与满量程之间的位置上,这样读值才较为准确。
(4)测量电流时,万用表必须串联在被测电路中;测量电压时,万用表必须并联在被测电路两端。同时应注意表笔的正、负极性,红表笔应接在高电位,否则容易损坏万用表。一般来说,普通万用表无法测量幅度微小的高频交流信号。
(5)测量电路板中的电阻时,必须将被测电阻与其他元件断开,并切断电路板上的电源。测量中,不能用手接触表棒的金属部分,以免人体电阻并入,引起测量误差。每改变一次电阻量程挡位,都必须重新调零。
(6)不使用万用表时,应把转换开关放在电压最高挡位上,防止下次使用时因忘记合理选挡而误测高压,将表损坏。若万用表长期不使用,应取出内部电池,以防因电池漏液腐蚀内部电路而损坏万用表。
2. MF-47型指针式万用表
MF-47型指针式万用表是磁电式多量程万用表。它具有26个基本量程,并具有电容、电感、音频电平、晶体管直流电流放大系数hFE等7个附加参考量程。
1)
MF-47型指针式万用表面板
MF-47型指针式万用表的面板结构如图1.8所示。
图1.8MF-47型指针式万用表的面板结构
2)
MF-47型指针式万用表的主要技术指标
(1)量程。测量值的有效范围称为量程。MF-47型指针式万用表的主要测量挡的量程见表1.2。
表1.2MF-47型指针式万用表的主要量程(2)灵敏度。
①直流电压:0~2500V 20000Ω/V
②交流电压:0~2500V 4000Ω/V
(3)工作条件。
①环境温度:0~+40℃
②相对湿度:<85%
③工作频率:45~5000Hz
3)
MF-47型指针式万用表的正确使用
(1)测量前的准备。首先检查指针是否指在零位,如果不在零位,可调节表头轴心下边的机械调零装置,将指针调零。然后在电池盒内装入2号电池(1.5V)、6F22型层叠电池(9V)各一节。
将两根测试表笔分别插入相应的插孔中:黑表笔插入标有“COM”的公共插孔中,红表笔一般插入标有“+”号的插孔中。
(2)测量直流电流。根据所测电流的大小,将量程开关转到相应的电流挡上,测量时红表笔接触电路正端,黑表笔接触电路负端。万用表串接在电路中。
使用5A挡时,红表笔插入标有“5A”的插孔中,量程开关转到500mA挡位。
直流电流的测量值由面板的第二行刻度线指示。
(3)测量直流电压。根据所测电压值的大致范围,将量程开关转到相应的电压挡上,红表笔接触电路正端,黑表笔接触电路负端。万用表并接在电路两端。
使用2500V挡时,量程开关转到1000V挡位,红表笔插入标有“2500V”的插孔中。
直流电压的测量值也由面板的第二行刻度线指示。
(4)测量交流电压。测量方法与测量直流电压相同。
(5)测量电阻。将量程开关转到电阻挡合适的量程位置上,然后进行“欧姆调零”。具体做法是:将两表笔短接,指针由左向右偏转。此时调整“Ω”调零电位器,使指针对准欧姆刻度线的零位(对表头来说是满刻度偏转)。完成调零后,分开两表笔,将其搭接在被测电阻两端。表头指针在第一行刻度线上的指示值,乘以该电阻挡的倍率,即为所测电阻值。
测量电阻时,必须注意以下两点:
①更换测量挡位时,必须重新进行“Ω”调零,以确保测量的准确性。
②测量电路电阻值时,必须切断被测电路的电源,待电路中的储能元件充分放电后才能测量。
4)
MF-47型指针式万用表使用注意事项
(1)测量前必须正确选择量程挡位,如果测量值大小不能确切估计,则应选用大量程,再根据测量值调到合适的量程挡位。
(2)测量中,尤其是在高电压或大电流测量时,不能带电转换量程挡位,以免损坏万用表。
(3)电阻刻度线中心位置(指针铅垂位置)处精度最高。应在中心位置±30°范围内选择量程挡位进行读值。电流、电压刻度在满刻度位置附近(右边)精度最高,选择量程挡位时,应使指针指在满刻度2/3附近。
(4)用电阻挡测量极性电容和半导体元件时,要注意使普通万用表内部电池的正极与黑表笔相连接,而电池的负极与红表笔相连接。这一点一定不能与测量外电路的直流电压时,“红表笔接外电路正电位端,黑表笔接外电路负电位端”相混淆。
(5)测量大阻值电阻时,要注意不能并接入人体电阻。
(6)要注意坚持单手操作,以保证人体安全。可用本表配置的高压探头测量25kV以下的高压电。测量时接地夹要与被测电器金属地板连接,再握住探头进行测量。
(7)读值时,应根据不同量程挡位选对刻度尺。指针与反光镜中的映像相重合时,读值最为准确。
(8)测量完毕,要将量程挡位开关转到直流1000V挡;将万用表水平放置于干燥凉爽的地方,要避免振动。长期不用时要取出电池,以免因电池漏液腐蚀仪表。
(9)谨慎使用电阻R×1Ω,R×10kΩ挡。因为R×1Ω挡电流损耗最大,短路时约为90mA,R×10kΩ挡电压最高,可达10.5V(9V串1.5V)。
(10)使用技巧:测量电压、电流时要养成点触习惯。先用黑表笔接触一个测试点,然后用红表笔接触另一个测试点,碰触一下立即脱开,同时观察表头指针摆动情况。如果指针摆动缓慢,可增长接触时间,待指针指示稳定后即可观察读值。如果指针摆动迅速或反偏,则应立即脱开接触,检查或更换挡位、插孔位置等。这样,既使有误,也可以避免损坏电路或仪表。二、数字式万用表
数字式万用表通常采用液晶显示屏(LCD)作为显示器件。常用的数字式万用表有DT-830型(普及型)、DT-890型(多功能型)和HG-1971型(智能型)等。
数字式万用表与指针式万用表相比,具有许多优点:测量值直接用数字显示,读数直观、准确,测量速度快;机内采用大规模集成电路,测量内阻较大,从而减少了测量误差,提高了测量精度;防磁能力强,在强磁场下也能正常工作。另外,数字式万用表还增加了保护装置,具有输入超限显示功能,提高了可靠性和耐久性。DT-830型是一种袖珍式数字万用表,采用大数字LCD显示,因而在光亮之处也能清晰读数。DT-830型数字式万用表的面板如图1.9所示。该表使用旋钮式量程转换开关,操作简便,具有多种项目检测功能;表内装有蜂鸣器,可以提高连续测量的速度;使用时,电池能量消耗很小,并设有表内电池低电压指示功能,可防止电池低电压引起的测量误差。其缺点是不利于测量一些连续变化的电量,另外在测量晶体管的质量方面也不如指针式万用表。数字式万用表通常用于维修及测试要求较高的场合。
图1.9DT-830型数字式万用表的面板
1.主要技术指标
DF-830型数字式万用表的精度为±0.05%,输入阻抗为10MΩ,具有全量程保护功能,测量范围见表1.3。
表1.3DT-830型数字式万用表的测量范围2.各主要旋钮的作用
由DT-830型数字式万用表的面板可以看出,其上半部分有一个数字显示屏,下半部分有4个插孔,中间是量程开关、电源开关和hFE插孔。各部分的作用如下。
1)显示屏
能显示 的位数和多种提示符,即满量程值为±2000,实际显示最大值为±1999,其中,高位只显示0或1,而后三位的每位可显示0~9。若将满量程的最高位2作为分母,将实际显示最大值最高位的1作为分子,因而显示屏的显示位数可表示为 位。
2)电源开关
将开关置于“ON”位置时,电源接通;不用时,置于“OFF”位置。
3)量程旋转开关
所有项目和量程都由此旋转开关来设定。应根据不同被测量的要求,首先确定该旋转开关的挡位。当被测量值未知时,应将量程开关置于最大挡位,然后根据实测情况逐渐减小量程,直到满意为止。
4)表笔插孔
将黑表笔插入“COM”孔。当测量直流电压、电阻、二极管时,红表笔插入“V·Ω”插孔。当测量小于200mA的交/直流电流时,红表笔插入“mA”插孔,测量200mA~10A之间的交/直流电流时,红表笔插入“10A”插孔。
5)
hFE插孔
根据被测量的三极管的种类、型号,将三极管的e、b、c三个极分别插入对应的插孔内,将量程旋转开关旋至对应的“NPN”和“PNP”位置。
3.使用方法
1)电压的测量
将红表笔插在“V·Ω”孔内,黑表笔插在“COM”孔内,根据被测量选择DCV(直流)或ACV(交流)和适当的量程。打开电源开关到“ON”处,将表笔接到测量点上,读数即可。
2)电流的测量
根据被测量的大小将红表笔插入“mA”或“10A”孔内,黑表笔插在“COM”孔内,根据被测量选择DCA或ACA和适当的量程,两表笔串入被测电路中进行测量。
3)电阻的测量
将量程开关旋至电阻的相应挡位,黑表笔插入“COM”孔,红表笔插入“V·Ω”孔,然后将表笔接到电阻两端,读数即可。
4)二极管的测量
将红表笔插在“V·Ω”孔内,量程开关旋至标有二极管符号的位置,两表笔接在二极管两端。若为硅管,则屏幕显示值为0.5~0.8V;若为锗管,则屏幕显示值为0.25~0.3V。此时,红表笔所接的管脚是二极管的阳极,黑表笔所接的是二极管的阴极,这是正向测量。反向测量时若管子正常则显示为“1”。
5)三极管的测量
根据被测三极管是PNP型还是NPN型,将量程开关旋至相应位置,然后将被测三极管的e、b、c三个极分别插入相应的插孔内,从显示屏幕上可读得hFE值的大小。此时,将显示出40~1000之间的ß值。
6)电路通、断的检测
将量程开关旋至标有蜂鸣器符号的位置,黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“V·
Ω”插孔,用表笔接触被测电路。如果表内蜂鸣器发出叫声,则说明电路是通的;否则说明电路是断的。
4.注意事项
(1)数字式万用表使用9V层叠电池,如果电池电压不足,显示屏将有低电压字符显示,此时应及时更换电池,以免引起测量误差。在电池盒内,还装有0.5A的熔断器。当熔断器断开时,显示屏将无法显示,打开电池盖可进行更换。
(2)使用中,特别是测量电流时应注意量程开关当前的挡位是否合适,红、黑表笔所插的孔是否正确。否则,容易引起万用表的损坏。
(3)应在显示稳定后再读数,若显示数字一直在一个范围内变化,则应取中间值。
(4)不允许正在测220V以上高压或0.5A以上大电流时拨动量程开关,以免产生电弧,烧坏开关触点。
(5)不允许在被测线路带电的情况下测量电阻,也不允许测量电池的内阻,因为这样做不仅毫无意义,还容易烧坏万用表。
(6)在选用电阻挡检测二极管时,红表笔为正极,黑表笔为负极,与指针式万用表用法相反。
(1)熟悉指针式万用表和数字式万用表的正确使用方法。
(2)用两种万用表测量电压、电流、电阻及晶体管等常用电子元件,并将测量结果填入实训作业表1.1~1.4中。
实训作业实训作业表1.1直流电压的测量实训作业表1.2交流电压的测量实训作业表1.3电阻的测量实训作业表1.4直流电流的测量
一、电阻器的作用与分类
1.电阻器的作用
电阻器是利用金属或非金属材料制成的、在电路中对电流通过有阻碍作用的电子元件。电阻器在电子电路中的作用主要为限制电流、降低电压、分配电压、向各种电子元器件提供必需的工作电压和电流等。课题二电阻器的识别与检测
2.电阻器的分类
1)按结构分类
电阻器按其结构分为固定式电阻器、半可调电阻器和电位器三大类。电阻器的文字符号用字母R或RP表示。在电子电路中,电阻器通常用图形符号表示。电阻器的图形符号见表1.4。固定式电阻器的电阻值不可调整。半可调式电阻器的电阻值可以在一定范围内调整,但调整不宜过于频繁。电位器实际上是一个可调电阻器,它的阻值可以方便地连续调整。此外,各种传感电阻器和特殊功能电阻器也广泛应用于各种电子系统。
表1.4电阻器的文字符号与图形符号
2)按材料分类
电阻器按其构成材料分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、实心碳膜电阻器、线绕电阻器、碳膜电位器、半可调电位器等。常用电阻器的外形如图1.10所示。
(1)碳膜电阻器(RT)。在磁棒或瓷管上按一定工艺要求涂上一层碳质电阻膜,然后在两端装上帽盖,焊上引线,并在表面涂上保护漆,最后印上技术参数,即形成碳膜电阻器。碳膜电阻器稳定性好,电压的改变对阻值影响很小,其阻值范围很大,可以制作成几欧姆的低阻值电阻器,也可以制作成几十兆欧姆的高阻值电阻器。而且碳膜电阻器制作成本低,价格便宜,因此是目前使用最多的一种电阻器,通常在精度要求不高的收音机、录音机中广泛使用。
(2)金属膜电阻器(RJ)。金属膜电阻器的外形和碳膜电阻器相似,只是在磁棒或瓷管表面用真空蒸发法或烧渗法制成金属膜,如镍铬合金膜和金铂合金膜等。金属膜电阻的体积更小,除具有碳膜电阻器的特征外,它比碳膜电阻器的精度更高,稳定性更好,噪音更低,阻值范围更宽,最明显的是其耐热性能超过碳膜电阻器。由于制作成本高,价格较贵,因此这类电阻器主要用于精密仪器仪表和高档家用电器中,如音响设备、录像机等。
(3)线绕电阻器(RX)。线绕电阻器是采用电阻系数较大的镍铜(康铜)、锰铜、镍铬等合金电阻丝绕在陶瓷管上制成的。在它的外层涂有耐热绝缘层,其两端有引线或安装有金属脚,可分为固定式和可调式两种。线绕电阻器的特点是精度高、噪音小、功率大,一般可承受3~100W的额定功率。它的最大特点是耐高温,可以在150℃的高温下正常工作。但由于体积大,阻值不高(在1MΩ以下),不适合2MHz以上的高频电路,因此只在需要大功率电阻的电路中作分压电阻、泄放电阻或滤波电阻。此外,精密线绕电阻也用于电阻箱、测量仪器(如万用表)等电气设备和小型电信仪器仪表中。由于线绕电阻器的电感较大,因而不能在高频电路中使用。
(4)热敏电阻器(MZ、MF)。热敏电阻器是用热敏半导体材料经过一定的烧结工艺而制成的。这种电阻受热时,电阻值随着温度的变化会发生明显的变化。热敏电阻器可分为两大类:一类是正温度系数热敏电阻器,另一类是负温度系数热敏电阻器。正温度系数热敏电阻器的型号用MZ表示,随着温度的升高,其阻值增大;负温度系数热敏电阻器的型号用MF表示,随着温度的升高,其阻值反而下降。根据这一特性,热敏电阻器在控制电路中可以用于控制电流的大小和通断。它常作为测温、控温、补偿、保护等电路中的感温元件。
图1.10常用电阻器的外形及图形符号
图1.10常用电阻器的外形及图形符号
图1.10常用电阻器的外形及图形符号
(5)光敏电阻器(MG)。光敏电阻器是利用硫化镉或硫化铋等具有光电效应的半导体材料制成的电阻器。光敏电阻器的阻值会受外界光线强弱的影响:当外界光线增强时,阻值逐渐减小;当外界光线减弱时,其阻值逐渐增大。如用硫化镉制成的光敏电阻,在无光线照射时,阻值为1.5MΩ;在有光线照射时,其阻值明显减小;在强光线照射时,其阻值可以小至1kΩ。由于光敏电阻器的这一特点,它通常被用于电视接收机的自动亮度控制电路和光电自动控制器、照度表、电子照相机、光电开关和光报警器等电路中。
(6)压敏电阻器(MY)。压敏电阻器是用氧化锌作为主要材料制成的半导体陶瓷器件,是对电压变化非常敏感的非线性电阻器。在一定温度和一定电压范围内,当外界电压增大时,阻值减小;当外界电压减小时,阻值反而增大。因此,压敏电阻能使电路中的电压始终保持稳定,在电子线路中可用于开关电路、过压保护、消噪音电路、灭火花电路和吸收回路中。
图1.11半可调电阻器实物图
(7)半可调电阻器。半可调电阻器又称微调电位器,其实物图如图1.11所示。半可调电阻器是指电阻值虽然可以调节,但在使用时经常固定在某一阻值上的电阻器。半可调电阻器主要用在阻值不需要经常变动的电路中。如晶体管应用电路中偶尔需要调整三极管偏流的电阻等。这种电阻器一旦配装,其阻值就固定在某一数值上。如果需作偏置电流的调整,则只要微调其阻值即可。半可调电阻器主要用于小电流电路中,多为碳膜电阻器,其额定功率较小。功率较大的则多属于线绕电阻器。半可调电阻器通常在收音机中作电源滤波和调整偏流用。
(8)电位器。电位器实际上是一个可调电阻器,典型的电位器如图1.12所示。普通电位器由外壳、旋转轴、电阻片和三个引出端子组成。其中1、3端电阻值最大,1、2端或2、3端之间的电阻值通过与轴相连的簧片位置不同而得以改变。当转动旋转轴时,电位器的接触簧片紧贴着电阻片转动,使两个引出端的阻值随着轴的转动而变化。由于电位器的阻值具有可调性,因此常用作分压器和变阻器,如收音机中的音量控制,电视机中的音量、亮度、对比度调节等就是通过电位器来完成的。为了使用方便,有的电位器上还装有电源开关。图1.12中的电位器4、5端在接电源后起开关作用。电位器的种类很多,常见的有碳膜电位器、金属膜电位器、线绕电位器、碳质实芯电位器、有机实芯电位器等。
图1.12电位器的实物图此外,还有其他特殊类型的电阻器,如气敏电阻器、湿敏电阻器等,它们的分类、特点和应用可参考其他资料。
3.电阻器的型号及命名
1)普通电阻器
电阻器的型号及命名方法很多,根据国家标准GB/T2470—1995的规定,国产普通电阻器的型号及命名方法如图1.13所示,它由四个部分组成,第一到第三部分的含义见表1.5。
图1.13电阻器的型号命名方法
表1.5国产电阻器的型号命名方法第一部分用字母表示产品名称。例如,用R表示电阻器,W表示电位器。
第二部分用字母表示产品制作材料。例如,用T表示碳膜电阻器,用J表示金属膜电阻器,用X表示线绕电阻器等。
第三部分用数字或字母表示产品特征。例如,用数字3表示超高频,用字母G表示高功率。
第四部分用数字表示产品序列号。例如,RJ71为精密金属膜电阻器,产品序列号为1;WXT21为普通可调线绕电位器,产品序列号为1。
2)传感电阻器
阻值随温度、压力、光照等非电量变化而变化的电阻称为传感电阻器。其型号命名方法见表1.6。例如,MZ11表示正温度系数普通用热敏电阻器,产品序列号为1。
表1.6传感电阻器的型号命名方法二、电阻器的主要参数与标记
1.电阻器的主要参数
电阻器的主要参数有标称阻值、允许误差、额定功率和温度系数等。这些参数是电子电路中合理选用电阻器的主要依据。
1)
电阻器的标称阻值及允许误差
电阻器表面所标的电阻值就是标称阻值,常用单位有欧姆(Ω)、千欧姆(kΩ)和兆欧姆(MΩ)。它们之间的换算关系为
1MΩ=1000kΩ=1000000Ω
电阻器的标称阻值往往和其实际值不完全相符,有一定的误差。电阻器的实际阻值与标称阻值之差的百分率称为电阻器的允许误差。电阻器的允许误差一般分为三个等级:Ⅰ级为±5%;Ⅱ级为±10%;Ⅲ
级为±20%。精密电阻器的允许误差为±2%、±1%、±0.5%等。我国电阻器的标称阻值有E6、E12、E24、E48、E96、E192等几种系列,其中,E6、E12、E24比较常用。常用系列电阻器的主要性能指标见表1.7。电阻器的标称阻值是不连续分布的,若将表中各数乘以10、100、1000……一直到10n(n为整数)就可成为这一阻值系列。如1.1×103表示阻值为1.1kΩ的电阻器;E12系列中的1.5就有1.5Ω、15Ω、150Ω、1.5kΩ、15kΩ、150kΩ等。电位器的允许偏差、精度等级及系列与电阻器相同,其差别在于电位器的标称阻值是指电位器的最大值。
表1.7常用系列电阻器的主要性能指标2)电阻器的额定功率
当电流通过电阻器时,电阻器因消耗功率而发热。电阻器所承受的温度是有限的,若不加以限制,电阻器就会被烧坏。电阻器能承受的温度用其额定功率来加以控制。电阻器长时间工作时允许消耗的功率称为额定功率,常用瓦(W)表示。电阻器额定功率的标称值通常有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W、10W、20W等。在电子电路中,常用图1.14所示的符号来表示电阻器的额定功率。额定功率愈大,电阻器的体积愈大。电阻器的额定功率一般用数字印在电阻器上。如果无此标记,可根据电阻器的体积大致判断其额定功率的大小。如1/8W电阻器的外形尺寸长为8mm,直径为2.5mm;1/4W电阻器的外形尺寸长为12mm,直径为2.5mm。
图1.14电阻器的额定功率图形符号
3)电阻器的温度系数
一般情况下,电流通过电阻时,电阻就会发热,使温度升高,其阻值也会发生变化,会影响电路工作的稳定性,因此,希望这种变化尽可能小。通常用温度系数表示电阻器的优劣。温度每变化1℃时,每欧姆电阻的变动量称为该电阻的温度系数。当温度升高,阻值增大时,温度系数为正;而当温度升高,阻值减小时,温度系数为负。温度系数愈小,表明阻值愈稳定,电阻器性能愈好。
2.电阻器的标记与识读
1)电阻器的标记
电阻器的标称阻值及允许误差的表示方法有直标法、文字符号法、数码表示法、色标法等。
(1)直标法。直标法是在电阻器表面上直接用数字和单位符号标出其阻值和允许误差的方法,如图1.15所示。
图1.15直标法
图1.16文字符号法的识读
(2)文字符号法。文字符号法采用文字与数字共同表示阻值和允许误差等级,如图1.16所示。符号前面的数字表示阻值的整数值,符号后面的数字依次表示阻值的第一位小数值和第二位小数值。文字符号法的标记规定如下:
欧姆用希腊字母Ω表示;
千欧姆(103欧姆)用kΩ表示;
兆欧姆(106欧姆)用MΩ表示;
吉兆欧姆(109欧姆)用G表示;
太兆欧姆(1012欧姆)用T表示。例如,0.1欧姆标记为Ω1,1欧姆标记为1Ω,1千欧姆标记为1kΩ,4.7千欧姆标记为4k7,1兆欧姆标记为1MΩ,1000兆欧姆标记为1G,5.1
×
1012欧姆标记为5T1。电阻器表面上标有33ΩⅠ,表示该电阻器的标称阻值是33Ω,允许误差等级为Ⅰ级,允许误差不超过5%;电阻器表面上标有5k1Ⅰ,表示该电阻器的标称阻值是5.1kΩ,允许误差等级为Ⅰ级,允许误差不超过5%。
(3)数码表示法。数码表示法一般用三位阿拉伯数字表示,前两位数是表示电阻值的有效数字,而第三位数表示乘10的几次方。例如,“222”表示电阻器的标称阻值是22
×
102
=2200Ω=2.2kΩ;“334”表示电阻器的标称阻值是33×104Ω=330kΩ;“275”表示电阻器的标称阻值是27
×
105Ω=2.7MΩ。
(4)色标法。对于体积较小的电阻器,一般采用不同颜色的色环表示其阻值和允许误差。一般用四道色环或五道色环来表示。用10种不同的颜色分别代表10个不同的阿拉伯数字,其数字表示阻值的有效数字和倍乘数。色环颜色代表的数字和意义见表1.8和表1.9。目前,常用固定电阻器都采用色标法来表示电阻器的标称阻值和允许误差。
表1.8四道色环电阻器色环颜色所代表的数字和意义表1.9五道色环电阻器色环颜色所代表的数字和意义
2)电阻器的识读
直标法、文字符号法及数码表示法的识读方法前面已经叙述,下面主要讨论色标法的识读。
(1)四道色环电阻器的识读。四道色环固定电阻器的表示方法如图1.17所示。图1.17(a)中,紧靠电阻左端的为第一道色环,其余依次为第二、三、四道色环。第一道色环表示电阻值的第一位数字,第二道色环表示电阻值的第二位数字,第三道色环表示阻值后加几个零,即倍乘数,阻值单位为Ω,第四道色环表示允许误差。读出的阻值大于1000Ω时,应换算成较大单位的阻值,这就是“够千进位”的原则。这样就可读出图1.17(a)所示电阻器的标称阻值是1500Ω(应换算成1.5kΩ),允许误差为±5%。图1.17(b)所示电阻器的标称阻值是100000Ω(应换算成100kΩ),允许误差为±10%。
图1.17四道色环电阻器的表示方法
识读要点:一般来说,目前四道色环电阻器的允许误差是±5%或±10%,即第四道色环的颜色是金色或银色。因此,拿到一只电阻器后,将金色或银色的那一道色环放在右边,从左至右便是第一、二、三、四道色环,这样就可快速而准确地读出电阻器的标称阻值和允许误差了。
(2)五道色环电阻器的识读。五道色环固定电阻器(也称精密电阻器)的表示方法如图1.18所示。紧靠电阻左端的为第一道色环,其余依次为第二、三、四、五道色环。第一、二、三道色环分别表示阻值的第一、二、三位数字,第四道色环表示倍乘数,第五道色环表示允许误差。例如,有一只电阻器的色环颜色是蓝紫绿黄棕,则表示该电阻器的标称阻为675
×
104=6.75MΩ,允许误差为±1%,是精密电阻器。
图1.18五道色环电阻器的表示方法
识读要点:一般来说,目前精密电阻器的允许误差多为1%,即第五道色环的颜色是棕色。因此,拿到一只五环电阻器后,把棕色的那一道环放在右边,从左至右便是第一、二、三、四道色环。若电阻器的最左和最右环都是棕色,则首先要确定误差环,即第五道色环,这可根据误差环距电阻器端部距离较大的这一特征来确定。三、电阻器的检测
1.固定电阻器的检测
固定电阻器的质量好坏比较容易鉴别。对新买的电阻器先进行外观检查,看外观是否端正,标志是否清晰,保护漆层是否完好。然后用万用表测量电阻值,看其阻值与标称阻值是否一致,相差值是否在允许误差范围之内。
1)电阻器的检测步骤
(1)将万用表选择开关置于R×100挡,将两表笔短接,以调整欧姆挡零位调整旋钮,使表针指向电阻刻度线右端的零位。若指针无法调到零点,则说明表内电池电压不足,应更换电池。
(2)用两表笔分别接触被测电阻两引脚进行测量。正确读出指针所指电阻的数值,再乘以相对应的倍率(R×10
Ω挡应乘以10,R×100
Ω挡应乘以100,R×1
kΩ挡应乘以1000……),就是被测电阻的阻值。
(3)为使测量较为准确,测量时应使指针指在刻度线中心位置附近。若指针偏角较小,应换用R×1kΩ挡,若指针偏角较大,应换用R×10Ω挡或R×1Ω挡。每次换挡后,应再次调整欧姆挡零位调整旋钮,然后再测量。
(4)测量结束后,应拔出表笔,将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最大挡位。收好万用表。
2)测量电阻时的注意事项
(1)被测电阻应从电路中拆下后再测量。
(2)两只表笔不要长时间碰在一起。
(3)在测量几十千欧姆以上阻值的电阻时,两只手不能同时接触两根表笔的金属杆或被测电阻两根引脚,最好用右手同时握持两根表笔。具体操作方法如图1.19所示。
(4)长时间不使用欧姆挡,应将表中电池取出。
图1.19用万用表检测电阻器(a)正确;(b)不正确
2.电位器的检测
1)检测电位器固定端的电阻值
电位器固定端的阻值即为电位器的标称阻值,测试方法如图1.20(a)所示。
图1.20电位器的检测
(a)测固定端阻值;(b)测可变端阻值
2)检测电位器可变端的电阻值
测电位器活动端和固定端之间的可变电阻值时,万用表的接法如图1.20(b)所示。缓慢旋转电位器的转轴,表针应平稳地移动而不应有急剧变化现象。所示值从0至电位器的标称阻值应平稳连续,如表针有突然变化或停止不动现象,则说明电位器接触点接触不良或已损坏。
若电位器带有开关,则先检测“开”或“关”,看万用表是否指示“通”或“断”。四、电阻器的选用常识
1.电阻器类型的选择
要根据电路的用途选择不同种类的电阻器。对于要求不高的电子电路,如收音机、中挡收录机、电视机等可选用碳膜电阻器;对于整机质量、工作稳定性、可靠性要求较高的电子电路,可选用金属膜电阻器;对于仪器、仪表电路,应选用精密电阻器或线绕电阻器,但在高频电路中不能选用线绕电阻器。
2.电阻器额定功率的选择
选用电阻器的额定功率不能过大,也不能过小。如果选用的额定功率超过实际消耗的功率太多,势必要增大电阻的体积。如果额定功率低于实际消耗的功率,就不能保证电阻器安全可靠的工作。一般情况下,所选用电阻器的额定功率应大于实际消耗功率的两倍左右,以保证电阻器的安全可靠性。
3.电阻器误差的选择
在一般电路中,所选用电阻器允许误差为10%~20%即可。在特殊电路中应根据要求选用。
4.电阻器的代用
大功率电阻器可代换小功率电阻器,金属膜电阻器可代换碳膜电阻器,固定电阻器与半可调电阻器可以相互代换使用。
1.识读电阻器
(1)制作色环电阻板若干块,每块可放置20只,由学生识读、注明各电阻值,并相互检查。应反复练习,以提高识读速度。
(2)制作标注具体阻值的电阻板若干块,每块放置不同阻值的电阻20只,由学生确定该阻值电阻的色环。实训作业
2.用万用表测量电阻
选用无色环、无数值标注的不同阻值的电阻若干个,用万用表进行测量。要求测量快速、准确。
3.用万用表测量电位器
(1)测量两固定端之间的阻值。
(2)测量固定端与中间滑动片之间的阻值,转动或移动电位器把柄,观察阻值变化情况。
(3)按要求收好万用表。
将识读、测量结果填入实训作业表1.5中。
实训作业表1.5电阻器识读、测量表续表
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1.固定电阻器的检测
(1)将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度,应根据被测电阻标称阻值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。电阻器的检测经验根据电阻误差等级不同,读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如读数超出误差范围,则说明该电阻器为不合格产品。
(2)注意:测试时,特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时,手不要触及表笔和电阻的导电部分;检测电路中的电阻器时,应将之从电路中取下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,造成测量误差;色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
2.水泥电阻器的检测
检测水泥电阻器的方法及注意事项与检测普通固定电阻器的完全相同。
3.熔断电阻器的检测
在电路中,当熔断电阻器熔断开路后,可根据经验作出判断:若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦,可断定是其负荷过重,通过它的电流超过额定值很多倍所致;如果其表面无任何痕迹而开路,则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断,可借助万用表R×1Ω挡来测量,为保证测量准确,应将熔断电阻器一端从电路上取下。若测得的阻值为无穷大,则说明此熔断电阻器已失效开路,若测得的阻值与标称阻值相差甚远,表明电阻变值,也不宜再使用。在维修实践中发现,也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象,检测时也应予以注意。
4.电位器的检测
检查电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关通、断时“喀哒”声是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有“沙沙”声,说明质量不好。用万用表测试时,先根据被测电位器阻值的大小,选择好万用表的合适电阻挡位,然后可按下述方法进行检测。
(1)用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端,其读数应为电位器的标称阻值。如万用表的指针不动或阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。
(2)检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。用万用表的欧姆挡测“1”、“2”(或“2”、“3”)两端,将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置,这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴柄,电阻值应逐渐增大,表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时,阻值应接近电位器的标称阻值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象,则说明活动触点有接触不良的故障。
5.正温度系数热敏电阻器(MZ)的检测
检测时,用万用表R
×
1Ω挡,具体可分两步操作。
第一步,常温检测(室内温度接近25℃)。将两表笔接触热敏电阻的两引脚,测出其实际阻值,并与标称阻值相对比,二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大,则说明其性能不良或已损坏。第二步,加温检测。在常温测试正常的基础上,将一热源(例如电烙铁)靠近热敏电阻,对其加热,同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大,如是,则说明热敏电阻正常,若阻值无变化,则说明其性能变劣,不能继续使用。注意不要使热源与热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻,以防止将其烫坏。
6.负温度系数热敏电阻器(MF)的检测
1)测量标称电阻值Rt
用万用表测量热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同,即根据热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。但因热敏电阻对温度很敏感,故测试时应注意以下几点:
(1)
Rt是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的,所以用万用表测量Rt时,亦应在环境温度接近25℃时进行,以保证测试的可信度。
(2)测量功率不得超过规定值,以免电流热效应引起测量误差。
(3)注意正确操作。测试时,不要用手捏住热敏电阻体,以防止人体温度对测试产生影响。
2)估测温度系数
先在室温t1下测得电阻值Rt1,再用电烙铁作热源,靠近热敏电阻,测出电阻值Rt2,同时用温度计测出此时热敏电阻表面的平均温度t2,再进行计算。
7.压敏电阻的检测
用万用表的R×1kΩ挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,应均为无穷大;否则,说明漏电流较大。若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不能使用。
8.光敏电阻的检测
(1)用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近于零,说明光敏电阻已烧穿损坏,不能再继续使用。
(2)将一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,阻值明显减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大,表明光敏电阻内部开路损坏,也不能再继续使用。
(3)将光敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动,使其间断受光,此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置,不随纸片晃动而摆动,则说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。
在我们生存的物质世界中,能看到许多容器,如油桶、杯子、饭盒等。在电子设备中,常用到一种特殊的容器,在它的内部可以储存电荷,人们称之为电容器。电容器是一种储存电能的电子元件。两块相互平行且互不接触的金属板,中间夹有绝缘材料(绝缘介质),就构成一个最简单的电容器。组成电容器的金属板叫做电极。电容器根据用途、结构与介质材料的不同,其品种和规格可分为多种。课题三电容器的识别与检测一、电容器的作用、分类与符号
1.电容器的作用
电容器是电子电路中最基本的线性元件之一,具有储存电能的作用。如果把电容器的两块金属板分别接到电池的正、负极上,就会发现,接电池正极的金属板上由于其电子被电池的正极吸引过去而带正电荷;接电池负极的金属板就会从电池的负极得到大量的电子而带负电荷。这种现象称为电容器的“充电”。充电时,电路中有电流流动。当两块金属板因充电形成的电压与电池电压相等时,充电就停止,电路中就没有电流流动,相当于开路,这就是电容器隔断直流的作用。若将电容器与电池分开,用导线把电容器两块金属板连接起来,再接入一块电流表,则刚接上时,会发现电流表上有电流指示,说明电路中有电流流动。随着时间的推移,两金属板之间的电压很快降低,直到电流表指示为零,这种现象称为电容器的“放电”。
如果把电容器接到交流电源上,则电容器会交替地进行充电放电,电路中总是有电流流过,这就是电容器通过交流的作用。
综上所述,不难看出电容器具有“隔直通交”的作用。这一特性被广泛应用,在电子电路中,电容器常用来隔断直流、旁路交流。利用电容器还可以进行信号调谐、耦合、滤波、去耦及能量转换等。
2.电容器的分类
电容器的种类很多,常见电容器的外形及图形符号如图1.21所示。
图1.21常见电容器的外形及图形符号
图1.21常见电容器的外形及图形符号
图1.21常见电容器的外形及图形符号按照不同的分类标准,电容器可分成不同的类型,常用的分类方法有以下两种。
1)按结构分类
电容器按结构分为固定电容器、可变电容器和半可变电容器三类。
(1)固定电容器。固定电容器的电容量是固定不变的,使用时不能进行调整。
(2)可变电容器。可变电容器的电容量可以在一定范围内进行调整。常用的可变电容器有“单连”和“双连”之分。可变电容器一般由若干片形状相同的金属片连接成一组“定片”和一组“动片”。“动片”可以通过转轴转动,以改变其插入“定片”的面积,从而改变电容量。可变电容器一般以空气作介质,也有用有机薄膜作介质的。
(3)半可变电容器。半可变电容器也叫微调电容器。半可变电容器的电容量可以在较小的范围内进行调整,其电容量一般为十几到几十皮法,最高可以达到100皮法左右(以陶瓷作为介质时)。半可变电容器主要用于整机调试后电容量不需要经常改变的电路中。半可变电容器通常以空气、云母或陶瓷作为介质。
2)按介质材料分类
电容器按介质材料分为陶瓷电容器、云母电容器、纸介电容器、油质电容器、薄膜电容器、电解电容器、钽电容器等。
(1)电解电容器。电解电容器是以铝、钽、铌、钛等金属氧化膜作介质的电容器,应用最广泛的是铝电解电容器。铝电解电容器具有容量大、体积小、耐压高(由于耐压越高,体积也就越大,因此,电解电容器一般工作在500V以下)的优点,常用作交流旁路和滤波。其缺点是容量误差大,且随着频率变动,绝缘电阻会降低。因此在要求较高的地方常用钽、铌或钛电容器,它们比铝电解电容器的漏电电流小、体积小,但成本较高。电解电容有正、负极之分。一般电容器的外壳为负端,另一端为正端,在外壳上标有“+”、“-”标记;如无标记时,引线长的视为“+”端,引线短的视为“-”端。使用电解电容器时必须注意,不能将极性接反。如果极性接反,电解作用会反方向进行,使氧化膜很快变薄,漏电电流急剧增加,如果所加的直流电压过大,则电解电容器很快发热,甚至会引起爆炸。
(2)云母电容器。云母电容器是以云母作为介质的电容器,其特点是高频性能稳定、损耗小、漏电流小、耐压高(几百到几千伏特),但其容量小(几十到几万皮法)。
(3)瓷介电容器。瓷介电容器是以高介电常数、低损耗的陶瓷材料作为介质制成的电容器,其体积小、损耗小、温度系数小,可在超高频范围工作,但其耐压较低(一般为60~70V),容量小(一般为1~1000pF)。为克服容量小的缺点,现在采用了铁电陶瓷和独石电容器,它们的容量分别可达到680pF~0.047µF和0.01µF到几微法,但其温度系数大、损耗大、容量误差大。
(4)玻璃釉电容器。玻璃釉电容器是以玻璃釉作为介质的电容器,它具有瓷介电容器的优点,且体积比同容量的瓷介电容器小,容量范围为4.7pF~4µF,其介电常数在很宽的频率范围内保持不变,使用温度可达125℃。
(5)纸介电容器。纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成,绝缘介质采用浸蜡纸,相叠后卷成圆柱体,外包防潮物质,有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性。大容量的纸介电容器常在铁壳里灌满电容器油或变压器油以提高耐压强度,被称为油浸纸介电容器。纸介电容器的优点是在一定体积内可以得到较大的电容量,且结构简单,价格低廉,但介质消耗大,稳定性不高,主要用于低频电路的旁路和隔直。其容量一般为100pF~10µF。新发展的纸介电容器用蒸发的方法使金属附着于纸上做成电极,体积大大缩小,称为金属化纸介电容,其性能与普通纸介电容器相似,但它有一个最大的特点,就是被高压电击穿后具有自愈作用,即电压恢复正常后仍能工作。
(6)有机薄膜电容器。有极薄膜电容器是用聚苯乙烯、聚四氯乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质做成的各种电容器,与纸介电容器相比,它的优点是体积小、耐高压、损耗小、绝缘电阻大、稳定性好,但温度系数较大。二、电容器的主要参数、型号与标记
1.电容器的主要参数
电容器的主要参数有标称电容量、允许误差、额定工作电压、绝缘电阻及介质损耗等。
1)标称电容量和允许误差
(1)电容量。电容器的电容量是指电容器加上电压后能储存电荷的能力大小,简称电容,用字母C表示。电容器储存电荷愈多,电容愈大。电容与电容器的介质厚度、介质的介电常数、极板面积、极板间距等因素有关。电容量的基本单位是法拉,用字母“F”表示。常用单位有微法(µF)、皮法(pF)以及纳法(nF)和毫法(mF),其换算关系如下:
1法拉
=
1000毫法
=
1000000微法
1微法
=
1000纳法
=
1000000皮法
或
1F
=
103mF
=
106µF
1µF
=
103nF
=
106pF
(2)标称电容量。电容器的标称电容量是指标记在电容器上的电容量。我国固定式电容器标称电容量的系列有E24、E12、E6三种,见表1.10。电解电容的标称电容量参考系列有1µF、1.5µF、2.2µF、3.3µF、4.7µF、6.8µF等。
表1.10固定式电容器的标称电容量系列
(3)电容器的允许误差。电容器上的标称电容量与实际电容量有一定的偏差,实际值与标称值之差的百分比称为误差。允许误差是指实际电容量偏离标称电容量的最大允许范围。
电容器的允许误差一般分为三个等级,Ⅰ级(±5%)、Ⅱ级(±10%)、Ⅲ级(±20%)。电解电容器的允许误差可大于±20%。新标准中,固定电容器的允许误差见表1.11。
表1.11允许误差等级
2)额定工作电压(俗称耐压值)
额定工作电压是指电容器在规定的工作温度范围内,长期、可靠地工作时所能承受的最大直流电压。俗称电容器的耐压值,也称为电容器的直流工作电压。常用固定式电容器的直流工作电压系列有6.3V、10V、16V、25V、63V、100V、160V、250V和400V等。应用时绝对不允许超过电容器的耐压值。一旦超过,电容器就会被击穿短路,造成永久性损坏。
3)绝缘电阻
由于电容器两极板间的介质不是绝对的绝缘体,因而其电阻不是无穷大,而是一个有限值。电容器两极之间的电阻称为绝缘电阻,或称为漏电电阻。绝缘电阻是指加在电容器上的直流电压与通过电容器的漏电流的比值。绝缘电阻一般在5000MΩ以下,优质电容器可达TΩ(1012Ω)级。一般小容量无极性电容器的绝缘电阻可达1000MΩ以上,而电解电容的绝缘电阻一般较小。电容器漏电流会引起能量损耗,影响电容器的寿命和电路的工作性能,因此电容器的绝缘电阻愈大愈好。
4)介质损耗
理想的电容器应没有能量消耗,但实际上,电容器在电场作用下总有一部分电能转化为热能,这种损耗的能量称为电容器的损耗。它包括金属极板的损耗和介质损耗两部分,小功率电容器主要是介质损耗。
所谓介质损耗,是指介质缓慢极化和介质电导引起的损耗,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即损耗角的正切值来表示:
在相同容量、相同工作条件下,损耗角越大,电容器的损耗也就越大。一般损耗角大的电容不适于在高频情况下工作。
2.电容器的型号
根据国家标准,电容器的型号命名一般由主称、材料、特征和序号四部分组成,如图1.22所示。例如,电容器CJX-250-0.33±10%的各部分含义为
C——主称代号,表示电容器;
J——材料代号,表示金属化纸;
X——特征代号,表示小型;
250——主要参数,表示耐压值为250V;
0.33——主要参数,表示标称电容量为0.33µF;
±10%——主要参数,表示允许误差为±10%。
电容器型号命名及各部分含义见表1.12。
图1.22电容器的型号命名方法
表1.12电容器型号命名及各部分含义根据具体情况,一般电容器上除了表示上述型号命名外,还表示有标称容量、额定电压、精度等级和其他技术指标等。
3.电容器的标记与识读
电容器的表面要求标出主要参数、商标及制造日期。常用标记方法有直标法、数字符号法、数码标注法和色码标注法。
1)直标法
直标法就是将电容器的标称容量、允许误差、耐压值等印在电容器表面上,如图1.23所示。例如,0.22µ表示标称容量为0.22µF;510p表示标称容量为510pF,33n2表示标称容量为33.2nF。另外,还有不标电容量单位的直标法,用一位到四位大于1的数字表示电容量,单位是pF;用零点几表示容量大小时单位是µF,如图1.23所示。
图1.23电容器标称容量的直标法
2)数字符号法
将电容器的标称容量用数字和单位符号按一定规则进行标注的方法,称为数字符号法。其标注形式如下:
容量的整数部分容量的单位符号容量的小数部分
数字符号法中,标称容量只有整数部分时,容量单位为pF。容量的单位符号就是电容量单位代号中的第一个字母。
例如,10表示电容量为10pF;5p6表示电容量为5.6pF;4m7表示电容量为4.7mF。
3)数码标注法
用三位数字表示电容量大小的标注方法,称为数码标注法。三位数字中前两位数表示电容量值的第、位有效数字,第三位数表示前两位有效数字后加“0”的个数,这样得到的电容量单位是pF,如图1.24所示。数码标注法中,如果第三位数是9,则乘以0.1。例如,479表示标称容量为4.7pF。另外,数码标注法中,还有用字母符号表示电容量的允许误差的。例如,104J表示标称容量为100000pF,即0.1µF,允许误差为±5%。
图1.24电容器标称容量的数码标注法电容器容量允许误差与字母符号对照如下:
F
——
±1% G
——
±2% J
——
±5%
K
——
±10% L
——
±15% M
——
±20%
图1.25电容器标称容量的色码标注法
4)色码标注法
用三道色环表示电容器标称值的标注方法,称为色码标注法。其颜色对应的数字及意义与色环电阻中的一样。识读方法是沿着引出线的方向,分别是第一、二、三道色环,第一、二道色环表示电容量的前两位有效数字,第三道色环表示有效数字后加“0”的个数,这样读得的电容量单位是pF,如图1.25所示。另外,电容器的工作电压也可以用色码标注法表示,颜色对应的意义见表1.13所示。电容器工作电压色码标注法只适用于小型电解电容器,并且色点应标在正极引线的根部。
表1.13电容器工作电压色码标注法中各颜色对应的意义三、电容器的检测
1.无极性电容器的检测
常用无极性电容器有陶瓷电容器、涤纶电容器、云母电容器、钽电容器等。
对于电容量在0.1µF以上的无极性电容器,可以用万用表欧姆挡R
×
1kΩ来测量电容器的两极。测量时,若表针向右微微摆动,然后迅速回摆到“∞”,则说明电容器
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