2.6 常见阻容元器件
2.6.1 电阻器
物体对电流通过的阻碍作用称为“电阻”，利用这种阻碍作用做成的电器元件称为电阻器，简称电阻。在电子设备中，电阻是使用最多也是最普遍的元器件之一。
电阻器按其特性可分为固定电阻器、可变电阻器和特殊电阻器。
1 固定电阻器
固定电阻器的种类很多，其外形和电路图型符号如图2-36所示，图中的符号R表示电阻，只有两根引脚沿中心轴伸出，一般情况下不分正、负极性。
固定电阻器按照其结构和外形可分为线绕电阻器和非线绕电阻器两大类。
图2-37为典型的线绕电阻器。通常，功率比较大的电阻常采用线绕电阻器，线绕电阻器是用镍铬合金、锰铜合金等电阻丝绕在绝缘支架上制成的，其外面涂有耐热的釉绝缘层。
图2-36 固定电阻器的外形及在电路图中的图形符号
图2-37 典型的线绕电阻器
图2-38为典型的非线绕电阻器。一般来说，非线绕电阻主要又可以分为薄膜电阻和实心电阻两大类。
图2-38 典型的非线绕电阻器
其中，薄膜电阻器是利用蒸镀的方法将具有一定电阻率的材料蒸镀在绝缘材料表面制成的，功率比较大。由于蒸镀材料不同，薄膜电阻有碳膜电阻、金属膜电阻和金属氧化物膜电阻之分。
实心电阻器则是由有机导电材料（炭黑、石墨等）或无机导电材料及一些不良导电材料混合并加入黏合剂后压制而成的。实心电阻器的成本低，但阻值误差大，稳定性较差。
2 可变电阻器
可变电阻器一般有3个引脚，其中有两个定片引脚和一个动片引脚，设有一个调整口，通过它可以改变动片，从而改变该电阻的阻值。图2-39为典型可变电阻器的实物外形。
图2-39 典型的可变电阻器
可变电阻的最大阻值就是与可变电阻的标称阻值十分相近的阻值；最小阻值就是该可变电阻的最小阻值，一般为0Ω；该类电阻器的阻值在最小阻值与最大阻值之间随调整旋钮的变化而变化。
3 特殊电阻器
根据电路实际工作的需要，一些特殊电阻器在电路板上发挥着其特殊的作用，如熔断电阻器、水泥电阻器、压敏电阻器、热敏电阻器和光敏电阻器等。
如图2-40所示，熔断电阻器又叫保险丝电阻器。它是一种具有电阻器和过电流保护熔断丝双重作用的元件。在正常情况下具有普通电阻器的电气功能，在电子设备当中常常采用熔断电阻，从而保护其他元器件。在电流过大的情况下，其自身熔化断裂从而保护整个设备不再过载。
如图2-41所示，水泥电阻器采用陶瓷、矿质材料包封，具有优良的绝缘性能，散热好，功率大，具有优良的阻燃、防爆特性。内部电阻丝选用康铜、锰铜、镍铬等合金材料，有较好的稳定性和过负载能力。电阻丝同焊脚引线之间采用压接方式，在负载短路的情况下，可迅速在压接处熔断，从而在电路中起限流保护的作用。
图2-40 典型的熔断电阻器
图2-41 典型的水泥电阻器
敏感电阻器是指器件特性对温度、电压、湿度、光照、气体、磁场、压力等作用敏感的电阻器。其主要用来作为传感器。常见的敏感电阻如热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器和气敏电阻器等（也就是前面说到的传感器件）。
2.6.2 电容器
电容器也是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。
电容器的构成非常简单，两个互相靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，就构成了电容器。电容器是一种可贮存电荷的元件。电容可以通过电路元件进行充电和放电，而且电容器的充、放电都需要有一个过程和时间。任何一种电子产品都少不了电容。
电容器按其电容量是否可改变分为固定电容器和可变电容器两种。
1 固定电容器
固定电容器是指电容器一经制成后，其电容量不能再改变的电容器。它分为无极性电容和有极性电容两种固定电容器。
其中，无极性电容器是指电容器的两个金属电极没有正、负极性之分，使用时电容器两极可以交换连接。
无极性固定电容器的种类很多，按绝缘介质分为纸介电容器、瓷介电容器、云母电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器等。
图2-42为常见的几种不同介质电容器的实物外形。
图2-42 常见的几种不同介质电容器的实物外形
有极性电容器是指电容器的两极有正负极性之分，使用时一定要正极性端连接电路的高电位，负极性端连接电路的低电位，否则会使电容器损坏。
流行的电解电容器均为有极性电容。按电极材料的不同可以分为铝电解电容器和钽电解电容器等，其实物外形和电路符号如图2-43所示。
图2-43 有极性电容器及电路符号
2 可变电容器
电容量可以调整的电容器被称为可变电容器。可变电容器按介质不同可分为空气介质和有机薄膜介质两种。而按结构又可分为单联、双联，甚至三联、四联等。
图2-44为可变电容器的实物外形及电路符号。
图2-44 可变电容器的实物外形及电路符号
2.6.3 电感器
电感器件是应用电磁感应原理制成的元件。通常分为两类：一类是应用自感作用的电感线圈，另一类是应用互感作用的变压器。
电感线圈是用导线在绝缘骨架上单层绕制而成的一种电子器件，电感线圈有固定电感、色环/色码电感、微调电感等。
1 固定电感线圈
固定电感线圈有收音机中的高频扼流圈、低频扼流圈等，也有用较粗铜线或镀银铜线采用平绕或间绕方式制成的。图2-45为常见的固定电感线圈。
图2-45 常见的固定电感线圈
2 小型电感器（固定色环、色码电感器）
固定色环、色码电感器是一种小型的固定电感器，这种电感器是将线圈绕制在软磁铁氧体的基体（磁心）上，再用环氧树脂或塑料封装，并在其外壳上标以色环或直接用数字表明电感量的数值，常用的色环、色码电感器的实物外形如图2-46所示。
图2-46 色环、色码电感器
3 微调电感器
微调电感器就是可以调整电感量大小的电感，常见微调电感器如图2-47所示。微调电感器一般设有屏蔽外壳，可插入的磁心和外露的调节旋钮，通过改变磁心在线圈中的位置来调节电感量的大小。
图2-47 微调电感器
4 其他电感器
由于工作频率、工作电流、屏蔽要求各不相同，电感线圈的绕组匝数、骨架材料、外形尺寸区别很大，因此，可以在电子产品的电路板上看到各种各样的电感线圈，其外形结构如图2-48所示。
图2-48 各种电感线圈
2.6.4 二极管
1 普通二极管
如图2-49所示，根据功能的不同，普通二极管主要有整流二极管、检波二极管和开关二极管等。观察普通二极管的电路符号，其中符号的竖线侧为二极管的负极。一般情况下，二极管的负极常用环带、凸出的片状物或其他方式表示。从封装外形观察，如果看到某个引脚和外壳直接相连，则外壳就是负极。
图2-49 常见的普通二极管
提示说明
整流二极管的作用是将交流电源整流成直流电流，主要用于整流电路中，即利用二极管的单向导电性，将交流电变为直流电。由于整流管的正向电流较大，所以整流二极管多为面接触型二极管，结面积大、结电容大，但工作频率低。
检波二极管是用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件，常用于收音机的检波电路中。它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
开关二极管主要用在脉冲数字电路中，用于接通和关断电流，它的特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。开关二极管利用二极管的单向导电特性，在半导体PN结加上正向偏压后，在导通状态下，电阻很小；加上反向偏压后截止，其电阻很大。利用开关二极管的这一特性，在电路中起到控制电流接通或关断的作用，成为一个理想的电子开关。
2 特殊二极管
如图2-50所示，常见的特殊二极管主要有稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、双向触发二极管、快恢复二极管等。
图2-50 特殊二极管实物外形及电路符号
2.6.5 晶体管
晶体管突出特点是在一定条件下具有电流放大作用；另外，还可用作电子开关、阻抗变换、驱动控制和振荡器件。如图2-51所示，常见的晶体管有NPN型和PNP型两类。
图2-51 NPN型晶体管和PNP型晶体管
如图2-52所示，晶体管的种类也很多，按其型号可分为小功率、中功率、大功率晶体管；按其封装形式可分为塑料封装晶体管和金属封装晶体管；按其安装方式可分为直插式和贴片式。不同种类和型号的晶体管都有其特殊的功能和作用。
图2-52 常见的晶体管
2.6.6 场效应晶体管
场效应晶体管是电压控制器件，具有输入阻抗高、噪声小、热稳定性好、便于集成等特点，但容易被静电击穿。
场效应晶体管有三只引脚，分别为漏极（D）、源极（S）、栅极（G）。根据结构的不同，场效应晶体管可分为两大类：结型场效应晶体管（JFET）和绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）。
1 结型场效应晶体管
结型场效应晶体管（JFET）可分为N沟道和P沟道两种，如图2-53所示，一般被用于音频放大器的差分输入电路及调制、放大、阻抗变换、稳流、限流、自动保护等电路中。
图2-53 结型场效应晶体管
2 绝缘栅型场效应晶体管
绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）简称MOS场效应晶体管或MOS管，由金属、氧化物、半导体材料制成，因其栅极与其他电极完全绝缘而得名。绝缘栅型场效应管除有N沟道和P沟道之分外，根据工作方式的不同还分为增强型与耗尽型。
图2-54为绝缘栅型场效应晶体管的外形特点。
图2-54 绝缘栅型场效应晶体管
2.6.7 IGBT
1 IGBT的结构
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种高压、高速的大功率半导体器件。
（1）IGBT的外形
图2-55为IGBT的外形与电路符号。
常见的IGBT分为带有阻尼二极管和不带有阻尼二极管的。它有3个极，分别为栅极（用G表示，也称控制极）、漏极（用C表示，也称集电极）和源极（用E表示，也称发射极）。
图2-55 IGBT的外形与电路符号
（2）IGBT的内部结构
图2-56为IGBT内部结构。
图2-56 IGBT内部结构和电路符号
绝缘栅双晶体管的结构是以P型硅片作为衬底，在衬底上有缓冲区N+和漂移区N-，在漂移区上有P+层，在其上部有两个含有很多杂质的N型材料，在P+层上分有发射极（E），在两个P+层中间位栅极（G），在该IGBT管的底部为集电极（C）。它的等效电路相当于N沟道MOS管与晶体管复合而成的。
2 IGBT的工作原理与特性曲线
（1）IGBT的工作原理
图2-57为IGBT的工作原理。
IGBT是由PNP型晶体管和N沟道MOS管的复合体。驱动电压给IGBT的G极和E极提供UGE电压，电源+V经R2为IGBT的C极与E极提供UC、UE电压，当开关S闭合时，UGE端的电压大于开罐器电压（2～6V），IGBT内部的MOS管有导电沟道产生，MOS管D、S极之间导通，为晶体管提供电流使其导通，当电流IC流入IGBT后，经晶体管的发射极分为I1、I2两路，I1电流流入MOS管，I2电流从晶体管的集电极流出，I1、I2会合成IE电流，这时说明IGBT导通。若当开关S断开后，电压UGE为0，MOS管内的沟道消失，IGBT截止。
图2-57 IGBT的工作原理
（2）IGBT的特性曲线
图2-58为IGBT的转移特性曲线。这是IGBT集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系。当开启电压UGE（th）是IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压，随温度升高而略有下降。
图2-59为IGBT的输出特性曲线。从图中可以看出，栅极发出的电压为参考值，电流IC与集射极间的电压UCE的变化关系。该输出曲线特征分为正向阻断区、有源区、饱和区、反向阻断区。当D电压UCE＜0时，该IGBT为反向阻断工作状态。
图2-58 IGBT的转移特性曲线
图2-59 IGBT的输出特性曲线
2.6.8 晶闸管
晶闸管是一种可控整流器件，也称为可控硅。这种器件常作为电动机驱动控制、电动机调速控制、电量通/断、调压、控温等的控制器件，广泛应用于电子电器产品、工业控制及自动化电路中。
1 单向晶闸管
如图2-60所示，单向晶闸管是指触发后只允许一个方向的电流流过的半导体器件，被广泛应用于可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中。
图2-60 单向晶闸管
2 双向晶闸管
双向晶闸管又称双向可控硅，属于N-P-N-P-N共5层半导体器件，有第一电极（T1）、第二电极（T2）、控制极（G）3个电极，在结构上相当于两个单向晶闸管反极性并联，常用在交流电路调节电压、电流，或用作交流无触点开关。双向晶闸管的外形特点如图2-61所示。
图2-61 双向晶闸管