工作任务1 基础元器件的认知

导向

【任务描述】

要求学生通过本次任务的学习掌握电阻阻值的色标识别方法，掌握电容的识别方法，掌握电感线圈的检测方法。

【基础知识】

电阻： 在绝缘体（通常为陶瓷）上涂一层导电材料，形成一层膜，根据涂层的厚薄就形成了阻值大小不同的电阻。

电容： 两块金属导体相互靠近、相互平行但不接触，用两条金属导线将这两块金属导体分别引出，再用绝缘物将它们封装起来，便得到了电容。

电感： 将一根导线绕成一个空心线圈就是一个电感。

电阻：电容、电感的基本知识，见表1-1。

一、电阻

电阻在电子设备中约占元器件总数的1/3。其主要作用是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可以作为分流器、分压器和消耗电能的负载等。

电阻一般按结构分为固定式和可变式两大类。

固定式电阻器一般称为“电阻”。由于制作材料和工艺不同，可分为膜式电阻、实芯电阻、特殊电阻和可变式电阻器四种类型。

膜式电阻包括：碳膜电阻RT、金属膜电阻RJ、合成膜电阻RH和氧化膜电阻RY等。

实芯电阻包括：有机实芯电阻RS和无机实芯电阻RN。

特殊电阻包括：MG型光敏电阻和MF型热敏电阻。

可变式电阻器包括：滑线式变阻器和电位器。其中应用最广泛的是电位器。

电位器是一种具有三个接头的可变电阻器。其阻值可在一定范围内连续可调。

按电阻体材料可分为薄膜和线绕两种。薄膜又可分为WTX型小型碳膜电位器、WTH型合成碳膜电位器、WS型有机实芯电位器、WHJ型精密合成膜电位器和WHD型多圈合成膜电位器等。线绕电位器的代号为WX型。一般线绕电位器的误差不大于±10%，非线绕电位器的误差不大于±2%。其阻值、误差和型号均标在电位器上。

按调节机构的运动方式分为旋转式、直沿式。

按结构分：单联、多联、带开关、不带开关等，开关形式有旋转式、推拉式、按键式等。

按用途分：普通电位器、精密电位器、功率电位器、微调电位器和专用电位器等。

按阻值随转角变化关系分线性和非线性电位器。

数字电位器以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识。

二、电容

电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元器件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小表示了贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf C （f表示交流信号的频率，C表示电容容量）。常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容、涤纶电容和云母电容等。

识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分为直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其他单位还有毫法（mF）、微法（µF）、纳法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法。

容量大的电容，其容量值在电容上直接标明，如10 µF/16V。

容量小的电容，其容量值在电容上用字母表示或数字表示。

字母表示法：1m=1000 µF，1P2=1.2pF，1n=1000pF。

数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如：102表示10×102pF=1000pF，224表示22×104pF=0.22 µF。

电容容量误差符号F、G、J、K、L、M表示允许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

如：一瓷片电容为104J，表示容量为0. 1µF、误差为±5%。

电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过。充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用于耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流、隔直流”的特性。

电容器的选用涉及很多问题，首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。电解电容的耐压级别为6.3V、10V、16V、25V、50V等。

三、电感

电感元器件在电子电路中主要与电容组成LC谐振回路，其作用是调谐、选频、振荡、阻流及带通（带阻）滤波等。电感器和电容器一样，也是一种储能元器件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电感器用符号L表示，它的基本单位是亨利（H），常用毫亨（mH）为单位，1H＝103mH＝106µH。人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。 如图1-1所示为各种电感器示意图。

电感器的特性恰恰与电容的特性相反，它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。小小的收音机上就有不少电感线圈，几乎都是用漆包线绕成的空心线圈或在骨架磁芯、铁芯上绕制而成的线圈，有天线线圈（它是用漆包线在磁棒上绕制而成的）、中频变压器（俗称中周）、输入输出变压器等。

1.自感与互感

当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元器件理想电源的端电压），这就是自感。

两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

2.电感线圈的选用

①按工作频率的要求选择某种结构的线圈。用于音频段的一般要用带铁芯（硅钢片或坡莫合金）或低频铁氧体芯的。在几百千赫到几兆赫间的线圈最好用铁氧体芯，并以多股绝缘线绕制，这样可以减少集肤效应，提高Q值。要用几兆赫到几十兆赫的线圈时，宜选用单股镀银粗铜线绕制，磁芯要采用短波高频铁氧体，也常用空心线圈。由于多股线间分布电容的作用及介质损耗的增加，所以不适宜频率高的地方。在一百兆赫以上时一般不能选用铁氧体芯，只能用空心线圈。

②因为线圈骨架的材料与线圈的损耗有关，因此用在高频电路里的线圈，通常应选用高频损耗小的高频瓷作为骨架。对于要求不高的场合，可选用塑料、胶木和纸做骨架的电感器，虽然损耗大一些，但它们价格低廉、制作方便、重量小。

③在选用线圈时必须考虑机械结构是否牢固，不能使线圈松脱、引线接点活动。

四、半导体管

1.二极管

二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。

（1）作用

二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下，导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。二极管按作用可分为整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。

（2）二极管的极性判别

二极管的正、负极可按下列方法来判别。

① 看外壳上的符号标记。通常在二极管的外壳上标有二极管的符号。标有三角形箭头的一端为正极，另一端为负极。

② 看外壳上标记的色点。在点接触二极管的外壳上，通常标有色点（白色或红色）。除少数二极管（如2AP9、2AP10等）外，一般标记色点的一端为正极。

③ 透过玻璃看触针。对于点接触型玻璃外壳二极管，如果标记已磨掉，则可将外壳上的漆层（黑色或白色）轻轻刮掉一点，透过玻璃看哪头是金属触针、哪头是N型锗片，有金属触针的那头就是正极。

④ 用万用表R×100或R×1k挡，任意测量二极管的两根引线，如果量出的电阻只有几百欧姆（正向电阻），则黑表笔（即万用表内电源正极）所接引线为正极，红表笔（即万用表内电源负极）所接引线为负极，如图1-2所示。

⑤ 用电池和扬声器来判别二极管的正、负极。如图1-3所示，将一节电池和一个扬声器（或耳机）与被测二极管构成串联电路，然后将二极管的一端引线断续触碰扬声器，再把二极管倒头再测一次。以听到“咯咯”声较大的一次为准，与电池正极相接的那一根引线为正极，另一根为负极。

（3）二极管好坏的判别

判别二极管的好坏，可用如下方法。

① 用万用表R×100或R×1k挡测量二极管的正、反向电阻，如图1-4所示。锗点接触型的2AP型二极管正向电阻在1kΩ左右，如图1-4（a）所示；反向电阻应在100kΩ以上，如图1- 4（b）所示。硅面接触型的2CP型二极管正向电阻在5kΩ左右，反向电阻应在1000kΩ以上。总之，正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。但若正向电阻太大或反向电阻太小，表明二极管的检波与整流效率不高。如图1-5所示，若正向电阻无穷大（表针不动），说明二极管内部断路；若反向电阻接近零，表明二极管已击穿。内部断开或击穿的二极管均不能使用。

② 如没有万用表，也可用电池、扬声器（或耳机）与被测二极管串接。当二极管负端接电池正极，正端串接扬声器再接电池负极（反向连接），断续接通时，若扬声器发出较大的“咯咯”声，表明二极管已击穿，如图1-6（a） 所示；反过来，如果将二极管正向连续接通时，如图1-6（b）所示，扬声器无一点响声，表明二极管内部断路。

注意发光二极管是一种电流型元器件，虽然在它的两端直接接上3V的电压后能够发光，但容易损坏，在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA。另外，由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上，所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样，一般万用表的R×1挡到R×1k挡均不能测试发光二极管；而R×10k挡由于使用15V的电池，能把部分发光管点亮。

用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说，电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极。若是新买来的发光管，引脚较长的一个是正极。

2.三极管

三极管也称半导体三极管，可以说它是电子电路中最重要的元器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极称为三极管的基极（用字母b表示）。其他的两个电极称为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。由于不同的组合方式，一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。

三极管的种类很多，并且不同型号有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观大的很大，小的很小。三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。

三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数，就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。三极管还可以作为电子开关，配合其他元器件还可以构成振荡器。

3.晶体管的命名方法

晶体管最常用的有三极管和二极管两种。三极管以符号BG（旧）或T表示，二极管以D表示。按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。

按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。多数国产管用xxx表示，其中每一位都有特定含义，如3AX31，第一位3代表三极管，2代表二极管。第二位代表材料和极性，A代表PNP型锗材料，B代表NPN型锗材料，C代表PNP型硅材料，D代表NPN型硅材料。第三位表示用途，其中X代表低频小功率管，D代表低频大功率管，G代表高频小功率管，A代表高频大功率管。最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，第三位含义则不同。对于二极管来说，第三位的P代表检波管，W代表稳压管，Z代表整流管。上面举的例子，具体来说就是PNP型锗材料低频小功率管。对于进口的三极管来说，各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。

常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列，欧洲的2Sx系列，在该系列中，第三位含义与国产管的第三位基本相同。常用中小功率三极管参数见表1-2。

五、其他常用器件

1.继电器

电磁式继电器，主要由铁芯、线圈、动静接点、衔铁、返回弹簧（或簧片）等部分构成（图1-7）。其工作原理也很简单：只要在它的线圈①、②两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流。由于电流的磁效应，铁芯被磁化而具有磁性。动铁芯（即衔铁）就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向静铁芯，从而带动衔铁上的动接点③与静接点④闭合。线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁就会在返回弹簧的作用下返回原来的位置，使动接点③与静接点⑤闭合。上述衔铁吸合，叫做继电器“动作”或“吸合”。相反，衔铁复位，叫做继电器“释放”或“复位”。

2.LED数码管

共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正极。从图1-8可以看出，要使数码管显示数字，有两个条件：一是要在vt端加正电源，二是要使a、b、c、d、e、f、g、dp端接低电平或“0”电平。