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常用电子元器件基础知识  

2009-02-22 13:07:39|  分类: 精彩收集 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电容

 

 电容器俗称电容。它是在两个金属电机之间夹了一层电介质构成。所以它具有了存储电荷的能力。所以在理论上,它对直流电流具有隔断的作用,而交流电流则可以通过,随着交流频率越高,它通过电流的能力也越强。一些常用电容器外观见图1。

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图(1)
    电容在电子线路中也是广泛应用的器件之一。我们多采用它来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路等,也用它和电感元件一起组成振荡电路。
电容的分类:
    按照电介质的不同,电容有很多种。我们常见、常用的电容主要有:
名称

优点

缺点 主要应用
瓷片电容

体积特别小,高频损耗少,耐高温,价格低廉

容量小

普遍应用
涤纶电容

体积小,容量大

 
电解电容

容量特别大

铝电解电容漏电大,容量不准确。钽电解电容性能好但价格高

耦合、滤波
云母电容

性能稳定,耐高温、高压。高频性能好

价格高

发光二极管
纸介电容

体积较小,容量较大、价格低

高频性能较差

 

    我们在大多数的电子制作中,经常应用的是瓷片电容和电解电容。
    按照结构的不同,我们将容量固定的电容称为固定电容,而可以调节的称为可调或半可调电容。普通收音机选台的就是使用可变电容。
    我们在线路图中常用“C”来代表电容,用图2的符号来表示固定电容,用图3的符号来表示半可变电容,图4表示可变电容,图5表示双联可变电容。

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    电解电容一般容量比较大,从1UF到10000UF都比较常见,它是有正负极之份的电容元件,在使用中正极节高电位端,负极接低电位端,不能够反接。电解电容又分为铝电解、钽电解、铌电解,市面常见的是前两种,其中钽电解常被一些音响发烧友用于音响系统。电解电容我们常用图6的符号表示。

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图6:电解电容的标示符号

电容的主要性能参数:    
1、 电容标称容量。描述电容容量大小的参数,单位为“法(F)”。在实际应用中,以“法”出现的电容很少见到,我们常用的、常见的是其他拓展单位:“微法”(μF)和“皮法”(pf)。其单位换算公式:

1F=1,000,000μF (106μF)=1,000,000,000,000pF (1012pF)

2、 耐压。也叫额定工作电压。是指电容规定的温度范围内,它能够长期可靠工作承受的加在它两极的最高电压。又区分为直流工作电压和交流工作电压。这个指标当然是越高越好,在其他性能一样的情况下,高耐压的可以直接替代低耐压的,反之则不能。

3、 漏电电阻。电容中的电介质不是绝对绝缘的,当通上直流电的时候,或多或少地会有电流的通过,我们称之为漏电。当漏电情况教大时,电容发热甚至会导致电容损坏。

电容的规格标注方法:  
我们在实际应用过程中,常常需要对电容的容量和其它参数进行选择。电容的容量标注方法同电阻一样,也是采用直标法(数字直接表示)和色标法两种。但直标法需要注意的是有一些这样的差异:

1) 我们在瓷片电容上经常看到如图7这样103,224等这样的标注。这种并不表示该电容容量为103PF或224PF。它的容量应为:前两位读数后加上第3位数字表示的“0”数。例如:

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103=10*1000=10000pF

224=22*10,000=220,000pF=0.22μF

2) 在电解电容上有正负极的区分,一般都有如图8所示的标示。还有一种普遍的识别方法:对未剪腿的电解电容,腿长的一边为正极。电解电容一般采用直标法,它的容量不需要换算。注意的是在容量下方一般还标注了耐压值和工作温度。见图9。
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图8 图9
电容的测量:  

     一般的万用表并没有专门测量电容容量的档位。多数情况下我们用以下方式测量电容的某些特性:

1) 测量其漏电电阻。漏电电阻小也就是漏电大的电容是不宜用于线路中,因为它不仅对线路的性能不利,而且由于发热等原因,甚至会发生爆裂,有可能会影响到线路中其它元件的寿命。所以,我们可以用万用表的高阻档测量(1KΩ或10KΩ)进行测量,测量方法与测量电阻方式一样:

1、将万用表放置在目光正前方。

2、选择最高的测量档位,并调零。

3、将表笔分别搭在电容两端的金属管脚上,若是测量电解电容,则应该红表笔接电容的正极,黑表笔接接在负极。测量过程中注意不要有身体裸露部分同时接到电容的两极上。

4、观测表针运动情况,对大容量电容,表针将大幅度向零刻度方向摆动后再往反方向运动,待表针稳定后再读取漏电电阻数据。对于瓷片电容,它的漏电电阻应接近无穷大。而对铝电解电容,可参考以下数据:

 
电容耐压

漏电电阻范围(KΩ)

6V

6V
15V

30-40
25V

30-60
50V

60-100
150V

150-200
300V

250-350
450V

300-400
 
    当小于范围值时表示该电容漏电较大,超过则属于比较好。

2) 估计电解电容的极性。分别正反方向测量电解电容的漏电电阻,漏电电阻大的时候红表笔连接的是正极。也可管脚测量对铝外壳的电阻,为零的那一端时负极。

3) 估计电容的容量。对超过1μf以上的电容,可以用测量漏电电阻的方式估计电容容量的大小,观看的数据是表针向零刻度方向摆动的幅度,摆动幅度越大,说明电容容量也越大(先要排除内部短路的可能)。也可对比已知容量的电容来获得比较准确的数值。注意:当对电容容量作第2次检测时,要先放电。对于1000μf以下的电阻,可直接短路放电,超过的可将两管脚插再潮湿的海绵上,过数分钟后再短路放电。电容容量越大,放电时间也要求越长。

电容的串联与并联:  
    电容的串联(图10)与并联(图11)使用,也会改变线路上电容容量。与电阻相反:
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C1、C2 C1
电容串联
C2
  电容并联
电容并联使用时,线路上的实际容量等于各电容之和。即:C1=C1+C2

电容串联使用时,线路上的实际容量计算公式为:C=1/(1/C1+1/C2)

电 阻  
一、电阻与欧姆定律:  
    电阻器我们习惯称之为电阻。它是电子设备中最常应用的电子元件。

电阻对直流电及交流电都呈现相同的阻力。这种阻力通过的运动形态通过欧姆定律的数学公式描述:

I(电流)=V(电压)/R(电阻)
    这个公式表明:线路上通过电阻的电流与电阻的阻值成反比,而与加在两端的电压成正比。
    在电子线路中,我们常用英文字母R或如图1的符号来表示电阻:
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R
二、电阻的串联与并联:
    1、 电阻的串联(图2):
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  R1   R2  
根据摩尔定律,在同一条线路上的电流是固定的,而A、B两端上的电压等于R1、R2两端电压之和,根据欧姆定律,A、B两端的总电阻(R):
     R*I=R1*I+R2*I
所以: R=R1+R2
结论1:线路上串联的电阻总阻值等于各串联电阻阻值之和。

结论2:线路上串联电阻的总阻值肯定比线路中任何电阻的阻值大。

2、 电阻的并联(图3):
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     根据摩尔定律,在本线路中A、B两端的电压与R1、R2两端的电压一样,而总电流为分别通过R1、R2电阻的电流之和。所以根据欧姆定律:
    R*I=R1*I1=R2*I2
    并且: I=I1+I2
可推出: 1/R=1/R1+1/R2
结论1:A、B两端总电阻(R): R=R1*R2/(R1+R2)
结论2:并联线路上的电阻总值比线路中任何分路的阻值均小。
根据以上特性,我们经常在电子电路中使用电阻来进行分压、分流、滤波、阻抗匹配等工作。
三、电阻的种类:
在电子设备的实际应用中,我们按照电阻制作的材料进行不同的分类。常见的种类与性能特点如下表1:
 
种类

优点 缺点 外观
碳膜电阻

较好的稳定性和适应性,并且价格便宜   漆皮为绿、蓝灰、米黄色
金属膜电阻

各方面性能比属膜电阻更好,常用于精密设备 价格高 漆皮为深红色
线绕电阻

阻值精确,承受功率大 但不适合高频工作 漆皮为黑色
 
外观参见图4。  
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图4

<

 

 

 

 

 

 

     也可按照电阻的阻值特性分类。不能调节的,我们称之为固定电阻。而可以调节的,我们称之为可调电阻。而常见的例如收音机音量调节的,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器(图5),将另文介绍。  

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图5
除了以上介绍的外,我们也还会用到一些特殊的电阻元件。这些电阻元件的特点是它的阻值会根据一些外界因素的变化而变化。例如:受光影响的我们称为光敏电阻、受外界压力影响的是压敏电阻,还有热敏、气敏、电敏等等。下面是一些相关电阻的图片(图6):

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图6
四、电阻的参数:

    也可按照电阻的阻值特性分类。不能调节的,我们称之为固定电阻。而可以调节的,我们称之为可调电阻。而常见的例如收音机音量调节的,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器(图5),将另文介绍。

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图5

除了以上介绍的外,我们也还会用到一些特殊的电阻元件。这些电阻元件的特点是它的阻值会根据一些外界因素的变化而变化。例如:受光影响的我们称为光敏电阻、受外界压力影响的是压敏电阻,还有热敏、气敏、电敏等等。下面是一些相关电阻的图片(图6):

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图6

四、电阻的参数:  
对于固定电阻,主要的参数指标有两个:阻值、功率。
阻值:描述电阻对电流的阻碍能力的数学表达,单位为:欧姆。我们也常用希腊字母Ω表示。我们也常见到KΩ(千欧)、MΩ(兆欧)的标识,其换算公式如下:
1MΩ=1,000KΩ=1,000,000Ω
在我们的实际应用中,常常见到电阻阻值的两种标注方式:一种是数字与单位直接标注的方式(如图7),另一种是利用色环来标注其阻值的方式(如图8),我们称之为色标法,它也分两种:分别为4环电阻与5环电阻,数值的读取方法、颜色与数值的对应关系(见图8):

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如图7

 

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见图8

功率:标准叫法是额定功率,是指电阻在一定条件下(压力、温度等)长期连续工作能够允许承受的最大功率。所以我们在一些电路中必须注意电阻功率的选择,否则由于电阻承受能力问题导致电阻损坏,甚至可能导致设备其它元器件的损坏。在实际应用中可以用功率大的同阻值电阻替代小功率电阻,但反之则需要慎重考虑。
   其它参数:

温度系数:描述电阻温度对其阻值产生的影响。

误差等级:描述生产出来的电阻与标称电阻的差别。

电阻的测量:

用模拟万用表测试电阻的阻值,一般布置如下:

    1) 将表放置在目光的正前方,便于观测。

    2) 将表档位调整到Ω的位置,将两表笔碰一下,同时注意观测表针是否运动。若不运动,则需要检测档位是否在"Ω"上或表笔连接是否正确。

    3) 选择"Ω"的档位。一般的万用表有"R×1"、"R×10"、"R×100"、"R×1K"、"R×10K"等档位。我们在选择时,应选择使指针落在3-30的范围内。当小于3时,下调1档,当大于30时,上调一档。

    4) 调零。我们在开始使用和档位转换时,都需要通过调整万用表上的"调零"旋钮将表针调整到"0"刻度的地方。这样才能保证万用表测量数据的准确。

    5) 对于固定电阻的测量,是将表笔分别搭在电阻的两头充分接触。从正前方读取数据。将得到数据乘上档位的数字,就得到了该电阻的阻值。

    6) 对于可调电阻,先按照上述方式测量固定端的阻值,这样就获得了该电阻的最大阻值。然后将一只表笔移至移动电阻的移动端,在观测的同时旋转或移动调节旋钮,注意观测表针是否连续变化的,否则则有可能是该电阻接触不良。

用数字表测量电阻:

    基本流程与模拟表一样,只是不需要调零。另外它的检测档位与模拟表不同,要求你要更准确地落入量程范围内。 无论是使用那种万用表,我们都需要注意:

    1) 测量时,不能有身体同时接触电阻两端的情况发生。这样会导致测量不准确,而且是电阻越大,影响也越大。想想为什么?

    2) 对在线路板上的电阻,首先要先焊开一端,并且不要带电测量。

电 感

    当电流通过一段导线时,在导线的周围会产生一定的电磁场。而这个电磁场会对处于这个电磁场中的导线产生作用。我们将作用称谓电磁感应。我们常将导线绕成一圈一圈的线圈而加强电感作用进行相关的工作,我们将这个线圈称为电感线圈。

电磁感应按照电磁场作用对象分为两种:对本身导线的影响称为自感,对其它导线的感应称为互感。对应的我们将利用自感方式工作的称为自感线圈。

电感线圈的分类:  
    按照电感形式,线圈分为空心线圈与实心线圈。空心线圈是指导线线圈中间没有导磁材料的线圈,所以将导线绕制在由纸筒等无感材料上的线圈也是空心线圈。实心线圈按照线圈中间导磁材料的不同而分为不同的种类,我们常见的材料有铁磁材料、铜材料、铁氧体材料。在线路图中,我们将线圈用"H"字母代表,将空心线圈与不同材料做成的电感线圈分别用以下图2-图5的图形表示:

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    互感线圈使用以下符号表示:

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    电感线圈工作能力的大小用"电感量"来表示,表示产生感应电动势的能力,单位为"亨利",常用单位为"mH"与"μH",换算关系如下:
     1H=1,000mH=1,000,000μH
    电感线圈的电感量取决于导线的粗细、绕制的形状与大小、线圈的匝数(圈数)以及中间导磁材料的种类、大小及安装的位置等因素。
    按照工作性质分类,电感线圈分为天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、滤波线圈。在我们其它实际应用线路中将一一说明。

按照线圈的工作频率分,又分为中波、短波、调频等不同工作频率的天线线圈与震荡线圈。

线圈绕制:  
    我们常用到的线圈,某些要求自己绕制。在不同的应用中,由于技术要求、材料准备等不尽相同,线圈绕制要求的差距也比较大。一般的规律是:

1、 中、短波天线线圈用多股漆包线在铁氧体磁棒上绕制。如图8。

2、 调频天线线圈(调频输入回路线圈)在3-5mm的圆棒上绕制并脱胎而成。如图9。

3、 振荡线圈一般由厂家绕制,而且多数振荡线圈中含了谐振电容,漆包线绕制在塑料或胶木骨架上,上端由可调节位置的磁帽,用于调节线圈电感量。外面套铁壳作为屏蔽。外观见图10。有时候,我们需要利用这种骨架自己绕制特殊用途的线圈。

4、 中周是中周变压器的简称。外观与成品的振荡线圈基本相同。

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电感线圈的主要性能参数:  
1、电感量。

2、品质因数(Q)。导线本身存在电阻,由导线绕制的电感也就存在了电阻的一些特性,导致工作电路中电能的消耗。Q值越高,表示这各电阻越小,使电感越接近理想的电感,当然也就越好。中波收音机使用的震荡线圈Q值一般在55-75之间。

3、分布电容。在互感线圈中,两线圈之间还会存在线圈与线圈间的匝间电容。这个电容对高频信号将有很大影响。

电感线圈的测量:  
    普通万用表的不具备专门测试电感线圈的挡位,我们一般使用万用表测量的一些参数:

1、检测电感线圈是否短线。当测量电阻为∞,则线圈断路。

2、检测中周和振荡线圈的外壳(屏蔽罩)与各管脚之间的电阻,如果有一定电阻值或为零,均属于有问题的情况。

3、另外,可以使用万用表区别中波磁棒与短波磁棒。区别方法是使用万用表的10K?档,在同一横截面上的两端各取1点,涂上导电胶或石墨,测量其电阻,中波磁棒应该在150K?以下,而短波磁棒会超过这个数值。

稳压二极管

    稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:常用电子元器件基础知识 - amaco0315 - 老狼   小羊   的故事此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压.

稳压管的应用:

1、浪涌保护电路(如图2):稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开.

2、电视机里的过压保护电路(如图3):EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态

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3、电弧抑制电路如图4:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它.
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4、串联型稳压电路(如图5):在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用
晶体管射随电路  
    在很多的电子电路中,为了减少后级电路对前级电路的影响和有些前级电路的输出要求有较强的带负载能力(即要求输出阻抗较低)时,要用到缓冲电路,从而达到增强电路的带负载能力和前后级阻抗匹配,晶体管射随器就是一种达到上述功能的缓冲电路。

   晶体管射随电路实际上是晶体管共发电路,它是晶体三极管三大电路形式之一(共基电路、共集电路、共发电路),它的电路基本形式如图A1所示

根据图A1的等效电路可知,发射极电流Ie=Ib+Ic又因为Ic=β*Ib(β是晶体管的直流放大系数)所以Ie=Ib+β*Ib=Ib(1+β),又根据电路回路电压定律:Vi=Ib(Rb+Rbe )+Ie*Re=Ib(Rb+Rbe)+Ib(1+β)Re(Rb是晶体管基极电阻,Rbe是基极与发射极之间的电阻,由于Rb和Rbe较少可忽略,那么Vi= Ib(1+β)Re,根据欧姆定律,电路的输入阻抗为Vi/Ib=Ib(1+β)Re/Ib=Re(1+β)。从此式可见电路的输入阻抗是Re的1+β倍,电路的输出阻抗等于Rc与Re的并联总阻抗.经上述分析得出结论:晶体管射随电路具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。

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晶体管电子滤波器  
    在很多电子电路中,特别是一些小信号放大电路,其电源往往会加入一级晶体管电子滤波器,其电路结构如图J1,设图的右边是一个与电子滤波效果一样的普通RC滤波电路,则它们有以下关系:图的左边 Uec=Ib*R1+Ueb=Ib*R1

因为Iec=β*Ib (β为晶体管的直流放大系数)

所以有Uec=(Iec/β)*R1

图的右边Uec=Rec*Iec 由于左右图互相等效所以有

Rec*Iec=(Iec/β)*R1得Rec=R1/β

两滤波器的滤波性能一般用R与C的乘积来衡量,所以有:

R1*C1=Rec*C1'=(R1/β)*C1'

C1=C1'/β

由上式可知,电子滤波器所需的电容C1比一般RC滤波器所需电容少β倍.打个比方设晶体管的直流放大系数β=100,如果用一般RC滤波器所需电容容量为1000μF,如采用电子滤波器那么电容只需要10μF就满足要求了.

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场效应管  
    现在越来越多的电子电路都在使用场效应管,特别是在音响领域更是如此,场效应管与晶体管不同,它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件),其特性更象电子管,它具有很高的输入阻抗,较大的功率增益,由于是电压控制器件所以噪声小,其结构简图如图C-a.

    场效应管是一种单极型晶体管,它只有一个P-N结,在零偏压的状态下,它是导通的,如果在其栅极(G)和源极(S)之间加上一个反向偏压(称栅极偏压)在反向电场作用下P-N变厚(称耗尽区)沟道变窄,其漏极电流将变小,(如图C1-b),反向偏压达到一定时,耗尽区将完全沟道"夹断",此时,场效应管进入截止状态如图C-c,此时的反向偏压我们称之为夹断电压,用Vpo表示,它与栅极电压Vgs和漏源电压Vds之间可近以表示为Vpo=Vps+|Vgs|,这里|Vgs|是Vgs的绝对值.

   在制造场效应管时,如果在栅极材料加入之前,在沟道上先加上一层很薄的绝缘层的话,则将会大大地减小栅极电流,也大大地增加其输入阻抗,由于这一绝缘层的存在,场效应管可工作在正的偏置状态,我们称这种场效应管为绝缘栅型场效应管,又称MOS场效应管,所以场效应管有两种类型,一种是绝缘栅型场效应管,它可工作在反向偏置,零偏置和正向偏置状态,一种是结型栅型效应管,它只能工作在反向偏置状态.

绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种,我们称在正常情况下导通的为耗尽型场效应管,在正常情况下断开的称增强型效应管.增强型场效应管特点:当Vgs=0时Id(漏极电流)=0,只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通,有漏极电流产生.并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压.

耗尽型场效应管的特点,它可以在正或负的栅源电压(正或负偏压)下工作,而且栅极上基本无栅流(非常高的输入电阻).

   结型栅场效应管应用的电路可以使用绝缘栅型场效应管,但绝缘栅增强型场效管应用的电路不能用结型 栅场效应管代替. 

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可控硅二极管  
    可控硅在自动控制控制,机电领域,工业电气及家电等方面都有广泛的应用。可控硅是一种有源开关元件,平时它保持在非道通状态,直到由一个较少的控制信号对其触发或称“点火”使其道通,一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态,要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下。
    可控硅二极管可用两个不同极性(P-N-P和N-P-N)晶体管来模拟,如图G1所示。当可控硅的栅极悬空时,BG1和BG2都处于截止状态,此时电路基本上没有电流流过负载电阻RL,当栅极输入一个正脉冲电压时BG2道通,使BG1的基极电位下降,BG1因此开始道通,BG1的道通使得BG2的基极电位进一步升高,BG1的基极电位进一步下降,经过这一个正反馈过程使BG1和BG2进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态,这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此时在阳极和阴极加上反向电压,由于BG1和BG2均处于反向偏置状态所以电路很快截止,另外如果加大负载电阻RL的阻值使电路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少,当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用,电路将很快从道通状态翻转为截止状态,我们称这个电流为维持电流。在实际应用中,我们可通过一个开关来短路可控硅的阳极和阴极从而达到可控硅的关断。 常用电子元器件基础知识 - amaco0315 - 老狼   小羊   的故事
 
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应用举例(图G2)

    可控硅在实际应用中电路花样最多的是其栅极触发回路,概括起来有直流触发电路,交流触发电路,相位触发电路等等。

1。直流触发电路:如图G2是一个电视机常用的过压保护电路,当E+电压过高时A点电压也变高,当它高于稳压管DZ的稳压值时DZ道通,可控硅D受触发而道通将E+短路,使保险丝RJ熔断,从而起到过压保护的作用。

2。相位触发电路:相位触发电路实际上是交流触发电路的一种,如图G3,这个电路的方法是利用RC回路控制触发信号的相位。当R值较少时,RC时间常数较少,触发信号的相移A1较少,因此负载获得较大的电功率;当R值较大时,RC时间常数较大,触发信号的相移A2较大,因此负载获得较少的电功率。这个典型的电功率无级调整电路在日常生活中有很多电气产品中都应用它。
什么叫压缩倍频程  
视频信号的频率范围为50HZ--6.5MHZ,共有18个倍频程(50*2*2*2......),按照磁带的重放特性,每提高一个倍频程信号电平上升6DB,那么视频信号的动态范围就是6*18=108DB,这远远超出磁带的动态范围.为此要记录视频信号就要压缩倍频程,在录象机中是采用将视频亮度信号进行调频记录方式,通过控制调制指数使FM的频偏在1.1MHZ--7.8MHZ内,这样使倍频程减少到少于3,因而适应磁带记录动态范围的要求.
电视机型号代码识别  
  通常情况下,电视机型号的前两位数字代表显像管尺寸,大多数国产电视机以厘米数表示,进口电视机则多标英寸数。如进口彩电KV 218DC代表了21英寸;21DWSUC代表21英寸;国产彩电54C10A表示54厘米。尺寸相同电视机的功能也可通过数字后的字母来判断。一般来讲,K(Karaoke)表示具备卡拉OK功能;DW(DoubleWindow)为双视窗功能;P(Pinp)代表有画中画功能;W(Wide)表示为宽荧屏;C、M、MT均表示有丽音接收功能。

  消费者在购买电视机时,根据电视机机身、包装、广告及宣传品上出现的标识,也能准确识别电视机的功能和性能。比如STER EO表示立体声;AUDIO表示音频声音;Hi-Fi表示高保真立体声;BASS表示低音;AUTO表示自动;FULL表示全景;FS T表示平面直角显像管;CATV表示有线电视调谐器;AT表示人工智能;ASM表示自动搜台记忆;AVR表示自动稳压功能;WST表示英文图文电视制式;CCST表示中文图文电视制式;PIP表示画中画;POP表示画外画;DIGITAL表示数字的;TinT表示双高频头;FULL-MULTISYSTEM表示国际线路。

微分电路   常用电子元器件基础知识 - amaco0315 - 老狼   小羊   的故事
    电路结构如图W-1,微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关(即电路的时间常数),R*C越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的RC耦合电路了,一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。
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积分电路  
电路结构如图J-1,积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单,都是基于电容的冲放电原理,这里就不详细说了,这里要提的是电路的时间常数R*C,构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。
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限幅电路  
    图X是一个限幅电路,在输入端没信号输入时由于二极管D反向连接,所以输出电压为零。当有脉冲信号输入时,如果这个脉冲的幅度足以电压源E时,D就导通,这样电路将输出脉冲的最大值限制在E+0.6上(0.6是D的正向导通压降),也即E+0.6是此限幅器的门限电压。
 

第一节 半导体与PN结

  半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的一种物质。如用以制造二极管的主要材料--硅和锗,它们就是一种半导体。硅和锗都属于四价元素。当在半导体中进行微量的"掺杂"的时候,半导体的导电能马上会成百万倍的增加。"掺杂",就是在半导体中加进微量的、有用的、特定的杂质。如磷或硼等。

  如在硅单晶半导体中掺入少量的五价元素(P),则磷原子就会与硅原子组成共价键结构。由于磷原子的数目比硅原子要少得多,因此整个晶体结构基本不变,只是某些位置上硅原子被磷原子所代替。由于具有五个价电子,所以一个磷原子同相邻的四个硅原子组成共价键时,还多余一个价电子。这个价电子没有被束缚在共价键内,只受到磷原子核的吸引,所以它受到的束缚力比较小,很容易挣脱束缚变成自由电子,从而使硅单晶中自由电子的数目大大增加。而磷原子失去一个价电子之后,也成了带正电的磷离子。这种半导体主要靠电子导电,叫做电子型半导体,或简称为N型半导体。若在硅单晶中掺入少量的三价元素,例如硼(B),则硼原子也会与硅原子组成共价键结构,但是这种结构有别于上述的那种结构。因为硼原子只有三个价电子,当它同相邻的四个硅原子组成共价键时,还缺少一个价电子,因而在一个共价键上要出现一个空位置。为了满足组成四对共价键的需要,这个空位置很容易接受一个外来电子的填补,而附近硅原子的共有价电子在热激发下,也很容易转移到这个空位置上来于是就在那个硅原子的共价键上出现了一个空穴,而硼原子接受了一个价电子之后,也就成了带负电的硼离子。这样,每个硼原子都能接受一个价电子,同时附近产生一个空穴,从而使硅单晶中的空穴载流子数目大大增加。这种半导体主要是靠空穴导电,叫做空穴型半导体,或简称为P型半导体。

  如果设法把P型半导体和N型半导体制造在一起,由于P型与N型之间空穴和电子的浓度差别极大,故P型区中的空穴要从P型区扩散到N型区,N型区中的电子要从N型区扩散到P型区。扩散到的结果,就在交界面附近的P型区中形成很薄一层不能移动的负离子。同时在交界面附近的N型区域中,形成很薄一层不能移动的正离子,在PN交界面两边,就形成了一边带正荷,另一边负电荷的层很薄的区域,称为"空间电荷区"。这就是PN结。PN结内由于空穴和电子所产生的电场称为"内电场"它的方向是由N型区指向P型区。由于这个内电场力的作用,使得当P型区中的空穴想越过空间电荷区而向N型区扩散时,受到内电场的阻力而被拉加P型区。因为这时候空穴的扩散方向刚好与内电场的方向相反。同理,当N型区中的电子想越过空间电荷区而向P型区扩散时,由于电子的扩散方向刚好与内电场的阻力而被拉回N型区。总之,内电场总是要阻得多数载流子。且电能运动的微小粒子的扩散运动,也就是要使空穴流向P型区,电子流向N型区。我们把载流子在电场作用下的定向运动中做漂移运动。显然,载流子的漂移运动的方向是跟扩散运动的方向相反的。漂移作用同扩散作用是互相对立的。由于空间电荷区的电场对电子和空穴的扩散运动起阻碍作用,所以空间电荷区又称为阻挡层。随着扩散运动与漂移运动的继续进行,阻挡层的宽度逐渐趋向于一定。尽管这时扩散运动与漂移运动仍在不断地进行,但是从P区向N区扩散过去多少空穴,同时也有同样多的空穴在电场力的作用下漂移加到P区来。对电子也是一样。也即扩散运动与漂移运动实现了动态平衡。此时,空间电荷区的宽度保持恒定,阻挡层的电场强度保持一定。

  由于电场的方向是向电势降落的方向,因此空间电荷区内正离子一边的电势高,负离子一边的电势低,所以空间电荷区的两边存在着一个电势差,也即PN结电势差,称为"内建电势差",或称为"势垒"。若用UD表示,则硅制成的PN结UD=0.6~0.8V左右;而用锗制成的PN结UD=0.2~0.3V左右。

  由于电场的方向是向电势降落的方向,因此空间电荷区内正离子一边的电势高,负离子一边的电势低,所以空间电荷区的两边存在着一个电势差,也即PN结电势差,称为"内建电势差",或称为"势垒"。若用UD表示,则硅制成的PN结UD=0.6~0.8V左右;而用锗制成的PN结UD=0.2~0.3V左右。

第二节 PN结的工作特性

(一) PN结的单向导电性

  1.正向运用

如图一。外加电源的正极接P区,负极接N区,这便是给PN结加正向电压,PN结的这种运用状态称为正向运用。

 
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  由于外加电源电压产生的电场方向正好和阻挡层内正、负离子产生的电场方向相反,这就使阻挡层内总的电场减弱,可见有了名加正向电压时,原来阻挡层内扩散作用和漂移作用的平衡就被破坏了。扩散作用占了优势。于是,P区中的多数载流子空穴,就很容易穿过阻挡层扩散到N区,形成空穴电流Ip;同时,N区中的多数载流子,也很容易穿过阻挡层扩散到P区,形成电子电流In。空穴电流和电子电流的方向都是从P区流向N区的,于是在外电路中,PN结的正向电流为二者之和,即I+=Ip+In。如果把正向电压销加大一点,阻挡层中总的电场也就再减弱一些,就会有更多的P区的空穴扩散到N区,使电子电流增大。所以PN结正向导电时,其正向电阻很小,正向电流较大,并且正向电流随外加电压的增加而增大。

2.结的反向运用  
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如图二。外加电源的正极接N区,负极接P区,给PN结加反向电压。PN结的这种运用状态称为反向运用。反向运用时,外加电压阻挡层中产生的电场与阻挡层原来的电场方向相同。因此,阻挡层内总的电场增强。同时外加电压使P区的空穴向左移动,使N区的电子向右移动。由于PN结两边的载流子移走,所以使PN结中所包含的空间电荷量增加,阻挡层变宽。可见,外加反向电压也使阻挡层内扩散作用和漂移作用的平衡受到破坏,使电场的漂移作用占了优势。因而,P区和N区的多数载流子的扩散运动都被阻止。由于本征激发,在P区中有少数载流子电子,在N区中有少数载流子空穴,在PN结反向运用时,电场的漂移作用占优势,因此,P区的少数载流子电子一旦运动到PN结边界处,在电场的作用下就被拉到N区,形成电子电流I'n,同样,N区的少数载流子空穴一旦运动到PN结边界处,也会在电场的作用下被拉到P区,形成空穴电流I'p。空穴电流I'P和电子电流I'n的方向都是从N区流向P区的,因此PN结的反向电流为I-=I'P+I'n。P区的电子和N区的空穴都是少数载流子,数量很少,所以PN结的反向电流是很小的。

  综上所述,PN结加正向电压时,电流大,PN结所呈现的电阻小。PN结加反向电压时,电流小,PN结所呈现的电阻大,这就是PN结的单向导电性。

(二) N结的击穿现象

PN结在反向运用时,如果反向电压超过一定的限度,反向电流会突然急剧增大,破坏PN结的单向导电性,这种现象中做PN结反向击穿,当反向电流增加到一定数值时,所对就的反向电压VB,就称为PN结的击穿电压。PN结有两种击穿情况:雪崩击穿和齐纳击穿。

(三) PN结的电容

  ① 垒电容CT电容器是一种能"存""放"电荷的容器。由于PN结也具有"存""放"电荷的作用,因此"N结内存在着一个等效电容器,称为PN结的势垒电容,又叫阻挡层电容。PN结是怎样"存""放"电荷的呢?PN结空间电荷区的宽窄是随外加电压的变化而变化的。当外加正向电压增大时,空间电荷区就会变窄,当外加正向电压增小时,空间电荷区就要变宽。空间电荷区变窄, 是因为N型区的电子和P型区的空穴进入空间电荷区,中和掉了其中一部分正离子和负离子。这就相当于使一部分电子和空穴"存入"空间电荷区;相反,空间电荷区变宽,是因为靠近阻挡层一些空穴(P区)和电子(N区)被推出,这就相当于使一部分电子和空穴从空间电荷区"放"出来。

  PN结势垒电容的存在,相当于在PN结两侧之间并联了一个电容,如图3。我们知道,直流电是不能通过电容的。但是高频交流电却可以通过它。如果有很大一部分高频交流电流直接通过PN结电容,那么PN结将失去单向导电性。

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扩散电容CD在二极管正向导电的过程中,从P区经过PN结扩散到N区的空穴,由于来不及立即与N区中的电子复合掉,因而开始时要在N区靠近PN结的附近,有一定程度的积累;同样,从N区经过PN结扩散到P区的电子,也会在P区靠近PN结的附近,有一定程度的积累。这种积累的程度,也会随着外加正向电压的大小,或者说随着扩散电流的强弱,而有所增减。这也是一种"存""放"电荷的作用。通常把这种由扩散过程形成的电容叫扩散电容,扩散电容的影响与PN结电容差不多。在外加变化电压的作用下,势垒电容CT和扩散电容CD的充放电电流在外电路是迭加的。因此,势垒电容和扩散电容是并联关系。所以PN结的总电容为Cj=CT+CD。当PN结正向阳花运用时,扩散电容要比阻挡层电容大得多,可以近似地认为是扩散电容CD起作用。而在PN结反向运用时,扩散电容近似为零,可只考虑势垒电容CT的影响。

第三节 半导体二极管     

  半导体二极管是由一个PN结,加下两根电极引线和管壳制成的。二极管的符号如图4所示。现有箭头的一边代表二极管的正极(即P型半导体),另一边代表负极(即N型半导体)。箭头所指的方向代表正向电流的方向。
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一、二级管的伏安特性曲线
(一) 什么是伏安特性曲线

  从正确使用二极管的要求出发,首先应该弄清加在二极管两端的电压u与通过二极管的电流I之间的关系。通常电压用伏(V)表示,电流用安(A)表示,所以二极管的电压与电流的关系,称为二极管的"伏安特性"。把一组组二极管电压、电流的数据以几何曲线的形式描绘出来,就成了二极管的"伏安特性曲线"

   
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(二) 二极管伏安特性曲线的特点

  图5是锗和硅二极管的典型伏安特性曲线,下面将其特征归纳成以下五点加以说明。

  1、 当二极管两端的电压u为零时,电流I也为零,所以特性曲线从座标原点开始。2、当二极管接上正向电压时,随着电压的逐渐增加,电流也跟着增加。但在开始的一段,电流增加很慢。图5中OA和OA'段的情况表明二极管在开始导电时正向电阻是比较大的。当二极管两端的电压超过一定的数值u。以后(u。称为列区电压),二极管的电阴变得很小,正向电流开始显著增加,特性曲线对应图5所示AB和AB'段的情况。在二极管导通时,二极管两端的正向压降比死区电压稍大一些。通常硅管的正向压降为0.6-0.8伏,锗管的正向压降为0.1-0.3伏。3、当二极管接上反向电压时,最初,随着反向电压的逐渐增大(大约在由0到-1伏的范围内),反向电流也跟着逐渐增大。但是,当外加反向电压大约超过-1伏以后,反向电流即不再跟着增大。4、当外加反向电压继续增大到一定数值时,反向电流突然增大,这就是PN结的反向击穿现象。5、二极管正向运用时电流大(电压大于一定数值时),管子导通,反向运用时电流很小,管子接近截止。这就是二极管最主要的特性--单向导电特性。二极管的伏安特性曲线不是直线,这说明二极管不是一个线性元件。这是二极管的一个重要特性。

二、二极管是一种非线性元件
一、什么是非线性元件

电阻上电压和电流之间的比值是一个常数。在电流I为纵轴、电压u为横轴的直角坐标系中,电阻的伏安特性是一条直线,如图6。凡是伏安特性是直线(即符合欧姆定律)的元件,就称为线性元件,相反的,伏安特性不是直线的元件,则称为非线性元件。

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  (一) 性元件的特点

  (二) 线性元件相比较,二极管这种非线性元件所呈现的电阻具有以下特点:

1、 伏安特性曲线上各点的直流电阻不相等。

伏安特性曲线上某一点的直流电阻,就是该点所对就的电压u与电流I的比值。例如,在图7中,A点的直流电阻RA=uA/IA=0。4V/5mA=80Ω B点的直流电阻RB=uB/IB=0.6V/15mA=40Ω用同样的方法可求出曲线上其它各点的直流电阻,它们都是不相等的。伏安特性曲线上某点直流电阻的几何意义,就是该点割线斜率的倒数。例如A点的直流电阻是割线OA斜率的倒数,即RA=uA/IA=1/(IA/uA)=1/tga。B点的直流电阻是割线OB斜率的倒数,即RB=uB/IB=1/(IB/uB)=1/rgQ

由图7可见,正向电压越大(或正向电流越大),则割线斜率越大(tgQ>tga),直流电阻越小。

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2、 伏安特性曲线上各点的交流电阻不相等。

伏安特性曲线上某点的交流电阻,就是该点附近电压的变化量Δu与相对应的电流变化量ΔI的比值。交流电阻的几何意义就是该点切线的斜率的倒数。例如在图8中,A点的交流电阻rA=Δu/ΔI=1/(ΔI/Δu)=1/tgβ由于伏安特性曲线上各点切线的斜率不相等,所以各点的交流电阻也不相等。由图8可见,加在二极管两面端的电压越大(或流过二极管的电流越大),二极管所呈现的交流电阻越小。例如,B点的交流电阻就比A点的交流电阻小,因为B点的切线斜率大一些。

3、 伏安特性曲线上同一点的直流电阻和交流电阻不相等。

例如,在图8中,A点的直流电阻RA=80Ω,而交流电阻rA=Δu/ΔI=(0。6-0。2)V/10mA=40Ω由于非线性元件所呈现的电阻不是一个常数,所以非线性元件的端电压和流过它的电流之间不符合欧姆定律。由于非线性元件的直流电阻和交流电阻不相等,所以用万用表测得的直流电阻不能挪用到交流电路中。

三、二极管的分类和主要参数

按照PN结的结构分类,二极管可分成点接触型和面接触型两类。点接触型二极管PN结的面积小,允许通过的电流较小,一般在十几或几十毫安以下。因为结面积小,所以结电容小,适用于高频电路。面接触型二极管PN结的面积大,可以通过较大的电流,但是由于结电容大,只能用于低频电路中。

二极管按材料分有锗二极管和硅二极管两种。按用途分,主要有普通二极管、整流二极管、开关二极管、发光二极管和稳压二极管等。

最大整流电流和最高反向工作电压是二极管的主要参数。IM是二极管长期安全工作时允许通过的最大正向电流。二极管用于整流电路时工作电流不能超过IM。VB是二极管的反向击穿电压。二级管的最高反向工作电压的数值不能超过VB。

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