常用电子元件原理与应用

第一章 常用电子元件原理与应用

第一讲 电阻器与欧姆定律

1.电阻 ，用符号 R 表示。其最基本的作用就是阻碍电流的流动。衡量电阻器的两个最基本的参数是阻值和功率。阻值用来表示电阻器对电流阻碍作用的大小，用欧姆表示。除基本单位外，还有千欧和兆欧。功率用来表示电阻器所能承受的最大电流，用瓦特表示，有 1/16W ， 1/8W ， 1/4W ， 1/2W ， 1W ， 2W 等多种，超过这一最大值，电阻器就会烧坏。根据电阻器的制作材料不同，有水泥电阻（制作成本低，功率大，热噪声大，阻值不够精确，工作不稳定），碳膜电阻，金属膜电阻（体积小，工作稳定，噪声小，精度高）以及金属氧化膜电阻等等。根据其阻值是否可变可分为微调电阻，可调电阻，电位器等。

电阻在标记它的值的方法是用色环标记法。它的识别方法如下：

电阻器习惯上简称电阻、电阻是电子电路最常用的基本元件；电阻的基本特性是对交流电和直流电都呈现相同的阻力．这种阻力的运动形态可欧姆定律的算术表达式I=V／R来描述．I=V／R告诉我们，通过一个电阻器的电流强度与该电阻器的阻值成反比，与该电阻器两端的电压成正比．如果假设—个电阻两端的电压值固定不变，则若要使电流强度I减小，就必须增大电阻器R的阻值。桕反，要使I增大，就必须使R减小。下面以一个实际例子来理解I=V／R的运用。例题1:已知市售电源指示灯的发光小电泡正常工作电流为2．5mA--3mA，若设市电电压均220Y，求限流电阻R的阻值。电路见图1。这道题很好理解，我们可将220V分别除以2．5mA和13mA，便得R的值分别为73k和88k。考虑到市电电压有时会升高，可将R的值定在80k左右。取标称值R为82k。顺便讲一下，82k的电阻值的色环应如何表示。色环的排列顺序是，棕1红2橙3黄4绿5，蓝6紫7灰8白9黑0金5％银10％无色20％．并且电阻体上面第—圈，第二圈的数字为直读有效数字，第三圈数字代表倍数，即有效数字后面零的个数。第四圈代表电阻阻值的误差值，这一圈色环多数是金色。在一般电子电路中，可以不去理会这个误差值。我们将82k化为82000欧。参照排列表，依照“读色环”的原则，显然，“灰红橙”，代表82k电阻．如看到棕黑红三道色环，我们就不加思索地知道是lk电阻，看到橙橙黑，就知道是33欧电阻，从例1可以看出1.负载电阻愈大，回路中电流愈小．电源两端电压愈接近电源电动势，当负载电阻无限大(如开路)时，回路中无电流，此时电源两端电压等于电源电动势．2.负载电阻愈小，回路电流愈大，电源端电压也愈小，当负载电阻小到等于零(如短路)时，电源端电压等于零．这时回路电流最大。们可将220V分别除以2．5mA和13mA，便得R的值分别为73k和88k。考虑到市电电压有时会升高，可将R的值定在80k左右。取标称值R为82k。顺便讲一下，82k的电阻值的色环应如何表示。色环的排列顺序是，棕1红2橙3黄4绿5，蓝6紫7灰8白9黑0金5％银10％无色20％．并且电阻体上面第—圈，第二圈的数字为直读有效数字，第三圈数字代表倍数，即有效数字后面零的个数。第四圈代表电阻阻值的误差值，这一圈色环多数是金色。在一般电子电路中，可以不去理会这个误差值。我们将82k化82000欧。参照排列表，依照“读色环”的原则，显然，“灰红橙”，代表82k电阻．如看到棕黑红三道色环，我们就不加思索地知道是lk电阻，看到橙橙黑，就知道是33欧电阻，从例1可以看出1.负载电阻愈大，回路中电流愈小．电源两端电压愈接近电源电动势，当负载电阻无限大(如开路)时，回路中无电流，此时电源两端电压等于电源电动势．2.负载电阻愈小，回路电流愈大，电源端电压也愈小，当负载电阻小到等于零(如短路)时，电源端电压等于零．这时回路电流最大。 另外，在大功率放大器中，除了考虑到电阻的阻值外，还应考虑到电阻的额定功率问题。电阻的使用功率可用欧姆定律的另一条公式P=IV进行汁算.

第2讲:电阻的类别和符号

为了区别不同种类的电阻，常用几个拉丁字母表示电阻类别，如图1所示。第一个字母R表示电阻，第二个字母表示导体材料，第三个字母表示形状性能。上图是碳膜电阻，下图是精密金属膜电阻。表1列出电阻的类别和符号。表2是常用电阻的技术特性

顺序	类别	名称	简称	符号
第一个字母	主称	电阻器 电位器	阻 位	R W
第二个字母	导体材料	碳膜 金属膜 金属氧化膜 线绕	碳 金 氧 线	T J Y X
第三个字母	形状性能等	大小 精密 测量 高功率	小 精 量 高	X J L G

 

第3讲:电阻常用的标志法

在使用电阻器时，需要了解它的主要参数。对电阻器需知道其标称阻值、功率、允许偏差。电阻器的标称值和允许偏差一般都 标 在电阻体上，而在电路图上通常只标出标称值。电阻的 标志 方法分为下列四种：

1. 直标法：直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上，其允许偏差则用百分数表示，末标偏差值的即为 ± 20 % 的允许偏差。

2. 文字符号法：文字符号法是将电阻器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号法按一定的规律组合标志在电阻体上。电阻器的标称值的单位标志符号见表 1 ，允许偏差见表 2 。

表 1

电阻值
文字符号	单位及进位关系	名称
R	Ω(100)	欧姆
K	KΩ(103)	千欧
M	MΩ(106)	兆欧
G	GΩ(109)	吉欧
T	TΩ(1012)	太欧

 

注：大多数电阻器的允许偏差值 J 、 K 、 M 三类。 例如： 6R2J 表示该电阻标称值为 6.2 Ω ，允许偏差为 ± 5% ； 3K6K 表示电阻值为 3.6K Ω ，允许偏差为 ± 10% ； 1M5 则表示电阻值为 1.5M Ω ，允许偏差为 ± 20% 。 3. 色标法：普通的电阻器用四色环表示，精密电阻用五色环表示。紧靠电阻体一端头的色环为第一环，露着电阻体本色教多的另一端头为末环。 4. 数码标志法：在产品和电路图上用三为数字来表示元件的标称值的方法称之为数码标志法。常见于贴片电阻或进口器件上。在三位数码中，从左至右第一、二位数表示电阻标称值的第一、二位有效数字，第三位数为倍率 10 n 的“ n ”（即前面两位数后加“ 0 ”的个数） , 单位为 Ω 。例如标识为 222 的电阻器，其阻值为 2200 Ω 既 2.2 K Ω ；表识为 105 的电阻器为 1 M Ω ；标志为 47 的电阻器阻值为 4.7 Ω 。需要注意的是要将这种标志法与传统的方法区别开来：如标志为 220 的电阻器其电阻为 22 Ω ，只有标志为 221 的电阻器其阻值才为 220 Ω 。标志为 0 或 000 的电阻器，实际是跳线，阻值为 0 Ω 。在一些微调电阻器阻值的标志法除了用三位数字外还有用两位数字的。如标志为 53 表示 5 ， 14 和 54 分别表示 10 和 50 。一些精密贴片电阻器也有用四位数字表示法，如 1005 表示 10 等。 第4讲:电阻功率在图纸上的标住 所谓电阻的额定功率值，指的是电阻所承受的最高电压和最大电流的乘积。每个电阻都有其额定功率值，常见电阻的额定功率一般分为 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 3W 、 4W 、 5W 、 10W 等。其中 1/8W 和 1/4W 的电阻较为常用，不过，在大电流场合，大功率的电阻也用得很普遍。下图为各额定功率值功率的电阻在电路图上的符号。不难看出，额定功率值在 1W 以上用罗马数字表示。 所谓电阻的额定功率值，指的是电阻所承受的最高电压和最大电流的乘积。每个电阻都有其额定功率值，常见电阻的额定功率一般分为 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 3W 、 4W 、 5W 、 10W 等。其中 1/8W 和 1/4W 的电阻较为常用，不过，在大电流场合，大功率的电阻也用得很普遍。下图为各额定功率值功率的电阻在电路图上的符号。不难看出，额定功率值在 1W 以上用罗马数字表示。 第5讲:快速识别色环电阻的阻值 目前，国产或进口电视机、收录机广泛采用色环电阻，其优点是在装配、调试和修理过程中，不用拨动元件，即可在任意角度看清色环，读出阻值，使用很方便。以往杂志上都介绍过色环电阻识读法，按其方法读数时，要进行换算，较麻烦，这里介绍一种快速识别阻值的方法。 带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几 K、还是几十几K的，再将前两环读出的数"代"进去，这样就可很快读出数来。 下面介绍掌握此方法的几个要点： （1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。这样连起来读，多复诵几遍便可记住。 记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围，这一点是快识的关键。具体是： 金色：几点几 Ω 黑色：几十几 Ω 棕色：几百几十 Ω 红色：几点几 kΩ 橙色：几十几 kΩ 黄色：几百几十 kΩ 绿色：几点几 MΩ 蓝色：几十几 MΩ 从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红橙'、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了便于记忆。 （3）当第二环是黑色时，第三环颜色所代表的则是整数，即几，几十，几百 kΩ等，这是读数时的特殊情况，要注意。例如第三环是红色，则其阻值即是整几kΩ的。 （4）记住第四环颜色所代表的误差，即：金色为5％；银色为10％；无色为20％。 下面举例说明： 例1当四个色环依次是黄、橙、红、金色时，因第三环为红色、阻值范围是几点几kΩ的，按照黄、橙两色分别代表的数"4"和"3"代入,，则其读数为43 kΩ。第环是金色表示误差为5％。 例2当四个色环依次是棕、黑、橙、金色时，因第三环为橙色，第二环又是黑色，阻值应是整几十kΩ的，按棕色代表的数"1"代入，读数为10 kΩ。第四环是金色，其误差为5％。   本章小结: ? ? 电阻，英文名resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律说，I=U/R，那么R=U/I，电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”表示，有这样的定义：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上，“电阻”说的是一种性质，而通常在电子产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。师傅对徒弟说：“找一个100欧的电阻来！”，指的就是一个“电阻值”为100欧姆的电阻器，欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单位还有千欧（kΩ），兆欧（MΩ）。 ? ? 一、电阻器的种类 ? ? 电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有ＲＴ型碳膜电阻、ＲＪ型金属膜电阻、ＲＸ型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，Ｒ代表电阻，Ｔ－碳膜，Ｊ－金属，Ｘ－线绕，是拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是ＲＴ型的。而红颜色的电阻，是ＲＪ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 ? ? 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了（做无线窃听器？） ? ? 二、电阻器的标识 ? ? 这些直接标注的电阻，在新买来的时候，很容易识别规格。可是在装配电子产品的时候，必须考虑到为以后检修的方便，把标注面朝向易于看到的地方。所以在弯脚的时候，要特别注意。在手工装配时，多这一道工序，不是什么大问题，但是自动生产线上的机器没有那么聪明。而且，电阻器元件越做越小，直接标注的标记难以看清。因此，国际上惯用“色环标注法”。事实上，“色环电阻”占据着电阻器元件的主流地位。“色环电阻”顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。有的是用４个色环表示，有的用 ５个。有区别么？是的。４环电阻，一般是碳膜电阻，用３个色环来表示阻值，用 １个色环表示误差。５环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用４个色环表示阻值，另一个色环也是表示误差。 ? ? 色环电阻的规则是最后一圈代表误差，对于四环电阻，前二环代表有效值，第三环代表乘上的次方数。不要怕，记住颜色和数码就行啦，其他的不用记。有一个秘诀：面对一个色环电阻，找出金色或银色的一端，并将它朝下，从头开始读色环。例如第一环是棕色的，第二环是黑色的，第三环是红色的，第四环是金色的，那么它的电阻值是1 、 0，第三环是添零的个数，这个电阻添2个零，所以它的实际阻值是1 000Ω，即1kΩ 。 ? ? 三、可变电阻 ? ? 可变电阻又称为电位器，电子设备上的音量电位器就是个可变电阻。但是一般认为电位器都是可以被手动调节的，而可变电阻一般都较小，装在电路板上不经常调节。可变电阻有三个引脚，其中两个引脚之间的电阻值固定，并将该电阻值称为这个可变电阻的阻值。第三个引脚与任两个引脚间的电阻值可以随着轴臂的旋转而改变。这样，可以调节电路中的电压或电流，达到调节的效果。 ? ? 四、特种电阻 ? ? 光敏电阻 是一种电阻值随外界光照强弱（明暗）变化而变化的元件，光越强阻值越小，光越弱阻值越大。其外形和电路符号如图2所示。如果把光敏电阻的两个引脚接在万用表的表笔上，用万用表的R×1k挡测量在不同的光照下光敏电阻的阻值：将光敏电阻从较暗的抽屉里移到阳光下或灯光上，万用表读数将会发生变化。在完全黑暗处，光敏电阻的阻值可达几兆欧以上（万用表指示电阻为无穷大，即指针不动），而在较强光线下，阻值可降到几千欧甚至1千欧以下。 ? ? 利用这一特性，可以制作各种光控的小电路来。事实上街边的路灯大多是用光控开关自动控制的，其中一个重要的元器件就是光敏电阻（或者是光敏三级管，一种功能相似的带放大作用的半导体元件）。光敏电阻是在陶瓷基座上沉积一层硫化镉（CdS）膜后制成的， 实际上也是一种半导体元件。新村里声控楼道灯在白天不会点亮，也是因为光敏电阻在起作用。我们可以用它制作电子报晓鸡，清晨天亮时喔喔叫。 ? ? 热敏电阻 是一个特殊的半导体器件，它的电阻值随着其表面温度的高低的变化而变化。它原本是为了使电子设备在不同的环境温度下正常工作而使用的，叫做温度补偿。新型的电脑主板都有CPU测温、超温报警功能，就是利用了的热敏电阻。 形形色色的电位器: