電子元器件基礎知識-分類與說明

隨著電子技術及其應用領域的迅速發展，所用的元器件種類日益增多，學習和掌握常用元器件的性能、用途、質量判別方法，對提高電氣設備的裝配質量及可靠性將起重要的保證作用。電阻器、電容器、電感器、二極管、三極管、集成電路等都是電子電路常用的器件。
第一節   電阻器
電阻器是用電阻率較大的材料（碳或鎳鉻合金等）制成。它在電路中起著限流、分壓的作用。
一、電阻器的分類
電阻器在電子產品中是必不可少、使用最多的元器件。它的種類很多，常見的有下列幾種分類。
1、按阻值可否調節分
有固定電阻器、可變電阻器兩大類。
固定電阻器是指電阻值不能調節的電阻器；可變電阻器是指阻值在某個范圍內可調節的電阻器，如電位器。
2、按制造材料分
有線繞電阻、非線繞電阻。
3、按用途分
有通用型、高阻型、高壓型、高頻無感型。
除以上三種分類方法以外，還有按結構形狀及引出線進行分類。
二、部分電阻器外形及圖形符號
1、電阻器外形：



2、圖形符號：

三、電阻器的主要技術參數
標稱阻值、允許誤差和額定功率是固定電阻器的主要參數。電阻器標有的電阻數值，這就是電阻器的阻值標稱值。電阻標稱值往往和它的實際值不完全相符，實際值和標稱值的差值除以標稱值所得的百分數，就是電阻的誤差，它反映了電阻器的精密程度。下表為常用電阻器的誤差等級。

允許誤差


±0.5%    ±1%    ±2%


±5%    ±10%    ±20%


級  別


005       01      02


Ⅰ      Ⅱ        Ⅲ


類  型


精密型


普通型




額定功率是指電阻器長時間正常工作下能承受最大功率。額定功率較大的電阻器，一般都將額定功率直接印在電阻器上。額定功率較小的電阻器，可以從它的幾何尺寸和表面面積上看出，如下表：

外  形  尺  寸


額定功率


碳膜電阻


金屬膜電阻


L


D


L


D




0.06W


8


2.5








0.125W


12


2.5


7


2.2


0.25W


15


4.5


8


2.6


0.5W


25


4.5


10.8


4.2


1W


28


6


13


6.6


2W


46


8


18.5


8.6

四、電阻器主要技術參數的標志方法
電阻器的標稱阻值和誤差通常都標在電阻器上，標志方法有以下幾種。
1、直標法
直標法是用數字和文字符號在電阻器上直接標出主要參數的標志方法，如圖1-1所示，電阻值為5.1KΩ，誤差為±5%。若電阻器上未標注誤差，則均為±20%。
2、文字符號法
文字符號法是用數字和文字符號或兩者有規律的組合，在電阻器上標志出主要參數的標志方法。具體方法為：阻值的整數部分寫在阻值單位標志符號的前面，阻值的小數部分寫在阻值單位標志符號的后面，如圖1-2所示，阻值為4.7KΩ。

5.1KΩ±5%                                        4K7
圖1-1                                  圖1-2
標志符號規定如下：
歐姆(1歐姆),用Ω表示，例：0.1Ω標志為Ω1
千歐(103歐姆),用K表示，例：1KΩ標志為1K
兆歐(106歐姆),用M表示，例：2.2M標志為2M2
千兆歐(109歐姆),用G表示，例：5.6×109標志為5G6
兆兆歐(1012歐姆),用T表示，例：4.7×1012標志為4T7
3、色標法
色標法是按規定的顏色在電阻器上標志主要參數的標志方法。具體規定參見下表：

顏色

有效數字


乘數


允許誤差%


棕色


1


101


±1


紅色


2


102


±2


橙色


3


103





黃色


4


104





綠色


5


105


±0.5


藍色


6


106


±0.25


紫色


7


107


±0.1


灰色


8


108





白色


9


109





黑色


0


100





銀色





10-2


±10


金色





10-1


±5

例：四環電阻，見圖1-3，該電阻的標稱阻值為2K，允許誤差為±5%。
五環電阻，見圖1-4，該電阻的標稱阻值為2.4K，允許誤差為±1%。





4、數碼表示法
數碼表示法是在電阻器上用三位數碼表示標稱值的標志方法。數碼從左至右，第一、二位為有效值，第三位為乘數，即零的個數，單位為Ω。誤差通常采用文字符號J(±5%)、K(±10%)表示。
圖1-5                      圖1-6
例：圖1-5，該電阻的標稱阻值為2.2K，允許誤差為±5%。
圖1-6，該電阻的標稱阻值為10K，允許誤差為±10%。
五、電阻器的好壞判別
目測可以看出引線折斷或電阻體燒壞等外表故障；用萬用表歐姆檔或其他專用測試儀器可測試電阻器內部是否良好及阻值是否正常。




第二節   電容器
一、電容器的分類
1、按電容量可否變化分
固定式及可變式兩大類
2、按介質分
有空氣介質電容器、油浸電容器及固體介質（云母、紙介、陶瓷、薄膜等）電容器。
3、按極性分
有極性電容器和無極性電容器
二、部分電容器外形及圖形符號
1、電容器外形
2、圖形符號：




三、電容器的主要技術參數
標稱容量、允許誤差、額定電壓、絕緣電阻、漏電流、損耗因數及時間常數均為電容器的主要技術參數。
1、電容器的標稱容量及允許誤差的基本含義與電阻器一樣。電容的基本單位為F（法拉），即在1V電壓下電容器所能儲存的電量為1庫倫，其容量即為1F。用F作單位在應用中往往太大，所以常用毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)。其關系如下：
1F=103mF
1mF=103μF
1μF=103nF
1nF=103pF
2、額定電壓
額定電壓通常也稱作耐壓，是指在允許的環境溫度范圍內，電容長時間正常工作施加的最大電壓有效值。電容的額定電壓通常是指直流工作電壓。
3、絕緣電阻及漏電流
電容介質不可能絕對不導電，當電容加上直流電壓時，電容器會有漏電流產生。若漏電流太大，電容器就會發熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小的，故用絕緣電阻參數來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。
4、損耗因數
電容的損耗因數指有功損耗與無功損耗功率之比。通常電容在電場作用下，其儲存或傳遞的一部份電能會因介質漏電及極化作用而變為有害的熱能，這部分發熱消耗的能量就是電容的損耗，顯然損耗越大，發熱也越嚴重。
四、電容器參數的標志方法
電容器的標稱容量及允許誤差一般標在電容器上，其方法可分為以下幾種。
1、直標法
直標法是將電容器的標稱容量及允許誤差直接標在電容器上的標志方法。如圖2-1，CXJD為型號，2200μF為標稱容量，±10%為允許誤差，02.5為生產時間。

2、文字符號法
標稱容量的整數部分通常寫在容量單位標志符號的前面，小數部分寫在容量單位標志符號的后面。如3.3μF標為3μ3，2.2pF標為2p2。
3、數碼表示法
電容器的數碼表示法與電阻器的相同。但電容器數碼表示法中，其單位為pF。如0.1μF標為104。
四、電容器的用途
電容器的基本功能是儲存電荷，它在電子電氣電路中使用十分廣泛，主要用用交流耦合、隔離直流、濾波、交流或脈沖旁路及選頻等。圖6-3所接電容C是常見的濾波電容，下面以圖6-2(b)的波形圖來說明電容濾波的工作過程。當u在第一個半周的     上升時，電容C開始充電；而u在第一個半周的     下降時，電容C經負載RL放電；在第二個半周時，電容也是經過充電—放電過程，如此電容循環重復進行。其放電曲線如圖6-2(b)虛線所示。
從圖6-2(b)可以看出，經電容濾波后的輸出曲線平滑了許多，在一定負載時，電容量越大時，輸出曲線越平滑。



第三節   電感器
電感器也叫電感線圈，是利用電磁感應原理制成的，電感器在電路中起著阻流、變壓、傳送信號等作用。
一、電感器的分類
電感器的種類很多，而且分類標準也不一樣，通常按電感量變化情況分為固定電感器、可變電感器、微調電感器等；按電感器線圈芯性質又可分為空芯電感器、磁芯電感器、銅芯電感器等；按繞制特點可分為單層電感器、多層電感器、蜂房電感器等。
二、部分電感器外形及圖形符號
1、電感器外形



2、電感器圖形符號

三、電感器的主要技術參數
1、電感量L
電感量L   也稱為自感系數，是表示電感元件自感應能力的一種物理量。當通過一個線圈的磁通發生變化時，線圈中便會產生電勢，這是電磁感應現象。所產生的電勢稱感應電勢，電勢大小正比于磁通變化的速度和線圈匝數。電感量的基本單位為H（亨），實際應有中還有毫亨（mH），微亨（μH），其換算關系如下：1H=103 mh=106μH。
2、感抗XL
感抗在電感元件參數表上一般查不到，但它與電感量、品質因數Q等參數密切相關，由于電感線圈的自感電勢總是阻止線圈中電流變化，故線圈對交流電有阻力作用，阻力大小就用感抗XL表示。XL與線圈電感量L和交流電頻率?成正比，計算公式為： XL=2π?L。（式中XL單位為Ω，?單位為HZ，L單位為H）不難看出，線圈通過低頻電流時XL小，通過直流電時XL為零，此時僅線圈的直流電阻起阻力作用（電感線圈的直流電阻很小，可近似短路）。通過高頻電流時XL很大，若L也大，則可看作開路。
3、品質因素
品質因素也稱作Q值或優值，即線圈在一定頻率的交流電壓下工作時感抗和等效損耗電阻之比。
4、直流電阻
即電感受線圈自身的直流電阻，可用萬用表直接測得。
5、額定電流
指電感器長時間正常工作允許通過電感元件的最大直流電流值。
四、電感器的標志方法
電感器的標志方法與電阻器、電容器的標志方法相同，有直標法、文字符號法和色標法。
常用的固定電感器過去多彩色碼標志法，統稱為色碼電感器。目前我國生產的固定電感器有的采用色碼標志法，有的在電感器上直接標出數值，即直標法。在一些電子機器中，如電視機，廣泛使用的是固定電感器。它是將銅線繞在磁芯上。然后再用環氧樹脂或塑料封裝起來，這種電感器的特點是體積小，重量輕、結構牢固、使用方便。


第四節   變壓器
將兩個線圈靠近放在一起，當一個線圈線中的電流變化時，穿過另一線圈的磁通會發生相應的變化，從而使該線圈中出現感應電勢，這就是互感現象。變壓器就是根據互感原理制成的。
一、變壓器的分類
變壓器按線圈之間耦合材料分，有空芯變壓器、磁芯變壓器、鐵芯變壓器。
按工作頻率分，有高頻變壓器、中頻變壓器、低頻變壓器、脈沖變壓器。如收音機的磁性天線，它是高頻變壓器；在收音機的中頻放大級，用的是中頻變壓器，俗稱“中周”；低頻變壓器種類較多，有電源變壓器、輸入變壓器等；電視機的行輸出變壓器，也稱“高壓包”，它是一種脈沖變壓器。
二、變壓器圖形符號



三、變壓器主要技術參數
變壓比、額定功率、溫升、效率、空載電流、絕緣電阻均為變壓器的主要技術參數。
1、變壓比n
變壓比n是指變壓器初級電壓U1與次級電壓U2的比值，或初級線圈匝數N1與次級線圈匝數N2的比值。初、次級線圈匝數和電壓有以下關系：


變壓器的電壓與電流有以下的關系：
式中I1為初級繞組電流；I2為次級繞組電流
變壓器的匝數與電流有以下關系：


上三式中當n＞1時，則為降壓變壓器，反之則為升壓變壓器。n=1時通常用為隔離變壓器。
2、額定功率P
指在規定的頻率和電壓中變壓器能長時間工作而不超過規定溫升的輸出功率。額定功率的容量單位用VA（伏安）表示。

3、溫升
指變壓器在滿負荷工作時線圈溫度上升后的穩定值與工作環境溫度的差值，溫升是影響變壓器絕緣性能的原因之一。
4、效率η
指變壓器輸出功率與輸入功率的比值。即                式中PO為變壓器的輸出功率，PI為變壓器的輸入功率。因為在電路中存在損耗的緣故，變壓器的效率總是小于100%。
5、空載電流
次級負載為零（開路）時，初級中仍有一定的電流，這部分電流叫空載電流。
6、絕緣電阻
變壓器各繞組間，繞組與鐵心之間并不是理想的絕緣。當外加電壓時，會有漏電流存在，這是由于變壓器存在絕緣電阻所致。絕緣電阻越大漏電流越??；變壓器的絕緣電阻過低，可能會使儀器和設備機殼帶電，造成對儀器、設備或人身危害。
四、變壓器的用途
變壓器在電路中電壓變換、電流變換、傳遞功率、阻抗匹配、或阻抗變換等用途，下面只簡單介紹電壓變換及阻抗匹配。
1、電壓變換
通常我們把接電源的線圈稱作初級線圈或原邊 線圈，把在互感作用下產生感應電勢的線圈稱隊   作次級線圈或副邊線圈，一個變壓器一般只有一
個初級線圈，但次級線圈可有一個或多個。左圖初、次級線圈均為一個，N1為
初級線圈匝數，N2為次級線圈匝數，RL為負載；U1為初級線圈交流電壓，U2
為次級線圈產生的感應電壓，那么           ,由此可見，次級電壓與初級線圈
匝數成反比關系。即N1＞N2時，U2＜U1，這是一個降壓變壓器；當N1＜N2時，
U2＞U1，這是一個升壓變壓器。若變壓器有多個次級線圈，則每個次級線圈與
初級線圈的匝數比均可能不同，所以一個變壓器可以同時存在升壓和降壓的可能。
2、阻抗匹配
在電子線路的信號源和負載阻抗不匹配時，需用匹配元件或電路插在兩者之間以實現阻抗匹配，變壓器的阻抗變換功能便在此發揮作用。如左圖所示，變壓器的次級線圈負載為RL，次級線圈的等效負載阻抗即從變壓器A、B端看
進去的等效阻抗為RL＇，等效阻抗RL＇與變壓比、負載的關系為：RL＇=n2×RL。
第五節   繼電器
繼電器是自動控制電路中常用的電子元件，它是用較小的電流來控制較大電流的自動開關，在電路中起著自動操作、自動調節、安全保護等作用。
一、繼電器的分類
繼電器的種類很多，常用的有電磁式和干簧式，通常將繼電器分為直流、交流、舌簧及時間繼電器四種。
二、主要技術參數
1、額定工作電壓或額定工作電流
這是指繼電器正常工作時線圈需要的電壓或電流值。
2、吸合電壓或電流
指繼電器能夠產生吸合動作的最小電壓或電流。在一般情況下吸合電壓為額定工作電壓的75%左右。
3、釋放電壓或電流
繼電器線圈兩端的電壓減小到一定數值時，繼電器就從吸合狀態轉換到釋放狀態。
4、接點負荷
指接點的負載能力。如繼電器接點負載是DC28V/10A或AC220V/5A，它表示這種繼電器的接點在工作時的電壓和電流值不應超過該值，否則會使接點損壞。
三、干簧管繼電器
干簧管全稱“干式舌簧開關管”，是由兩片導磁又導電的材料做成的簧片平
行地封入充有惰性氣體（如氮氣、氦氣等）的玻璃
管中組成開關元件，重疊并留有一定間隙以構成接
點，左圖為干簧管的外形示意圖。
干簧管的工作原理為：當永久磁鐵靠近干簧管或者由繞在干簧管上的線圈通電后形成磁場使簧片磁化時，簧片的接點部分就被磁化感應出極性相反的磁極，如下圖所示，異名的磁極相互吸引，當吸引的磁力超過簧片的彈力時，接點就會吸合；當磁力減小到一定值時，接點又會被簧片的彈力彈開。





干簧管有以下幾個優缺點：
①接點與大氣隔絕，管內又充有惰性氣體，這樣就大大減少了接點在開、閉過程中由于接點火花而引起的接點氧化和碳化。并防止外界有機蒸氣和灰塵等雜質對接點的侵蝕。
②簧片細而短，有較高的固有頻率，提高了接點的通斷速度，其開關速度要比一般的電磁繼電器快5~10倍
③體積小，重量輕。
④其缺點是開關容量小，接點易產生抖動以及接點接觸電阻大。