工作任務1 基礎元器件的認知

導向

【任務描述】

要求學生通過本次任務的學習掌握電阻阻值的色標識別方法，掌握電容的識別方法，掌握電感線圈的檢測方法。

【基礎知識】

電阻： 在絕緣體（通常為陶瓷）上涂一層導電材料，形成一層膜，根據涂層的厚薄就形成了阻值大小不同的電阻。

電容： 兩塊金屬導體相互靠近、相互平行但不接觸，用兩條金屬導線將這兩塊金屬導體分別引出，再用絕緣物將它們封裝起來，便得到了電容。

電感： 將一根導線繞成一個空心線圈就是一個電感。

電阻：電容、電感的基本知識，見表1-1。

一、電阻

電阻在電子設備中約占元器件總數的1/3。其主要作用是穩定和調節電路中的電流和電壓，其次還可以作為分流器、分壓器和消耗電能的負載等。

電阻一般按結構分為固定式和可變式兩大類。

固定式電阻器一般稱為“電阻”。由于制作材料和工藝不同，可分為膜式電阻、實芯電阻、特殊電阻和可變式電阻器四種類型。

膜式電阻包括：碳膜電阻RT、金屬膜電阻RJ、合成膜電阻RH和氧化膜電阻RY等。

實芯電阻包括：有機實芯電阻RS和無機實芯電阻RN。

特殊電阻包括：MG型光敏電阻和MF型熱敏電阻。

可變式電阻器包括：滑線式變阻器和電位器。其中應用最廣泛的是電位器。

電位器是一種具有三個接頭的可變電阻器。其阻值可在一定范圍內連續可調。

按電阻體材料可分為薄膜和線繞兩種。薄膜又可分為WTX型小型碳膜電位器、WTH型合成碳膜電位器、WS型有機實芯電位器、WHJ型精密合成膜電位器和WHD型多圈合成膜電位器等。線繞電位器的代號為WX型。一般線繞電位器的誤差不大于±10%，非線繞電位器的誤差不大于±2%。其阻值、誤差和型號均標在電位器上。

按調節機構的運動方式分為旋轉式、直沿式。

按結構分：單聯、多聯、帶開關、不帶開關等，開關形式有旋轉式、推拉式、按鍵式等。

按用途分：普通電位器、精密電位器、功率電位器、微調電位器和專用電位器等。

按阻值隨轉角變化關系分線性和非線性電位器。

數字電位器以其調節準確方便，使用壽命長，受物理環境影響小，性能穩定等特點，已被廣大電子工程技術人員所認識。

二、電容

電容在電路中一般用“C”加數字表示（如C25表示編號為25的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元器件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小表示了貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關。容抗XC=1/2πf C （f表示交流信號的頻率，C表示電容容量）。常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容、滌綸電容和云母電容等。

識別方法：電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同，分為直標法、色標法和數標法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其他單位還有毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法。

容量大的電容，其容量值在電容上直接標明，如10 μF/16V。

容量小的電容，其容量值在電容上用字母表示或數字表示。

字母表示法：1m=1000 μF，1P2=1.2pF，1n=1000pF。

數字表示法：一般用三位數字表示容量大小，前兩位表示有效數字，第三位數字是倍率。如：102表示10×102pF=1000pF，224表示22×104pF=0.22 μF。

電容容量誤差符號F、G、J、K、L、M表示允許誤差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

如：一瓷片電容為104J，表示容量為0. 1μF、誤差為±5%。

電子電路中，只有在電容器充電過程中，才有電流流過。充電過程結束后，電容器是不能通過直流電的，在電路中起著“隔直流”的作用。電路中，電容器常被用于耦合、旁路、濾波等，都是利用它“通交流、隔直流”的特性。

電容器的選用涉及很多問題，首先是耐壓的問題。加在一個電容器的兩端的電壓超過了它的額定電壓，電容器就會被擊穿損壞。電解電容的耐壓級別為6.3V、10V、16V、25V、50V等。

三、電感

電感元器件在電子電路中主要與電容組成LC諧振回路，其作用是調諧、選頻、振蕩、阻流及帶通（帶阻）濾波等。電感器和電容器一樣，也是一種儲能元器件，它能把電能轉變為磁場能，并在磁場中儲存能量。電感器用符號L表示，它的基本單位是亨利（H），常用毫亨（mH）為單位，1H＝103mH＝106μH。人們還利用電感的特性，制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。 如圖1-1所示為各種電感器示意圖。

電感器的特性恰恰與電容的特性相反，它具有阻止交流電通過而讓直流電通過的特性。小小的收音機上就有不少電感線圈，幾乎都是用漆包線繞成的空心線圈或在骨架磁芯、鐵芯上繞制而成的線圈，有天線線圈（它是用漆包線在磁棒上繞制而成的）、中頻變壓器（俗稱中周）、輸入輸出變壓器等。

1.自感與互感

當線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中電流發生變化時，其周圍的磁場也產生相應的變化，此變化的磁場可使線圈自身產生感應電動勢（電動勢用以表示有源元器件理想電源的端電壓），這就是自感。

兩個電感線圈相互靠近時，一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈，這種影響就是互感。互感的大小取決于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度。

2.電感線圈的選用

①按工作頻率的要求選擇某種結構的線圈。用于音頻段的一般要用帶鐵芯（硅鋼片或坡莫合金）或低頻鐵氧體芯的。在幾百千赫到幾兆赫間的線圈最好用鐵氧體芯，并以多股絕緣線繞制，這樣可以減少集膚效應，提高Q值。要用幾兆赫到幾十兆赫的線圈時，宜選用單股鍍銀粗銅線繞制，磁芯要采用短波高頻鐵氧體，也常用空心線圈。由于多股線間分布電容的作用及介質損耗的增加，所以不適宜頻率高的地方。在一百兆赫以上時一般不能選用鐵氧體芯，只能用空心線圈。

②因為線圈骨架的材料與線圈的損耗有關，因此用在高頻電路里的線圈，通常應選用高頻損耗小的高頻瓷作為骨架。對于要求不高的場合，可選用塑料、膠木和紙做骨架的電感器，雖然損耗大一些，但它們價格低廉、制作方便、重量小。

③在選用線圈時必須考慮機械結構是否牢固，不能使線圈松脫、引線接點活動。

四、半導體管

1.二極管

二極管在電路中常用“D”加數字表示，如： D5表示編號為5的二極管。

（1）作用

二極管的主要特性是單向導電性，也就是在正向電壓的作用下，導通電阻很小；而在反向電壓作用下，導通電阻極大或無窮大。正因為二極管具有上述特性，無繩電話機中常把它用在整流、隔離、穩壓、極性保護、編碼控制、調頻調制和靜噪等電路中。二極管按作用可分為整流二極管（如1N4004）、隔離二極管（如1N4148）、肖特基二極管（如BAT85）、發光二極管、穩壓二極管等。

（2）二極管的極性判別

二極管的正、負極可按下列方法來判別。

① 看外殼上的符號標記。通常在二極管的外殼上標有二極管的符號。標有三角形箭頭的一端為正極，另一端為負極。

② 看外殼上標記的色點。在點接觸二極管的外殼上，通常標有色點（白色或紅色）。除少數二極管（如2AP9、2AP10等）外，一般標記色點的一端為正極。

③ 透過玻璃看觸針。對于點接觸型玻璃外殼二極管，如果標記已磨掉，則可將外殼上的漆層（黑色或白色）輕輕刮掉一點，透過玻璃看哪頭是金屬觸針、哪頭是N型鍺片，有金屬觸針的那頭就是正極。

④ 用萬用表R×100或R×1k擋，任意測量二極管的兩根引線，如果量出的電阻只有幾百歐姆（正向電阻），則黑表筆（即萬用表內電源正極）所接引線為正極，紅表筆（即萬用表內電源負極）所接引線為負極，如圖1-2所示。

⑤ 用電池和揚聲器來判別二極管的正、負極。如圖1-3所示，將一節電池和一個揚聲器（或耳機）與被測二極管構成串聯電路，然后將二極管的一端引線斷續觸碰揚聲器，再把二極管倒頭再測一次。以聽到“咯咯”聲較大的一次為準，與電池正極相接的那一根引線為正極，另一根為負極。

（3）二極管好壞的判別

判別二極管的好壞，可用如下方法。

① 用萬用表R×100或R×1k擋測量二極管的正、反向電阻，如圖1-4所示。鍺點接觸型的2AP型二極管正向電阻在1kΩ左右，如圖1-4（a）所示；反向電阻應在100kΩ以上，如圖1- 4（b）所示。硅面接觸型的2CP型二極管正向電阻在5kΩ左右，反向電阻應在1000kΩ以上。總之，正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。但若正向電阻太大或反向電阻太小，表明二極管的檢波與整流效率不高。如圖1-5所示，若正向電阻無窮大（表針不動），說明二極管內部斷路；若反向電阻接近零，表明二極管已擊穿。內部斷開或擊穿的二極管均不能使用。

② 如沒有萬用表，也可用電池、揚聲器（或耳機）與被測二極管串接。當二極管負端接電池正極，正端串接揚聲器再接電池負極（反向連接），斷續接通時，若揚聲器發出較大的“咯咯”聲，表明二極管已擊穿，如圖1-6（a） 所示；反過來，如果將二極管正向連續接通時，如圖1-6（b）所示，揚聲器無一點響聲，表明二極管內部斷路。

注意發光二極管是一種電流型元器件，雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發光，但容易損壞，在實際使用中一定要串接限流電阻，工作電流根據型號不同一般為1mA到30mA。另外，由于發光二極管的導通電壓一般為1.7V以上，所以一節1.5V的電池不能點亮發光二極管。同樣，一般萬用表的R×1擋到R×1k擋均不能測試發光二極管；而R×10k擋由于使用15V的電池，能把部分發光管點亮。

用眼睛來觀察發光二極管，可以發現內部的兩個電極一大一小。一般來說，電極較小、個頭較矮的一個是發光二極管的正極，電極較大的一個是它的負極。若是新買來的發光管，引腳較長的一個是正極。

2.三極管

三極管也稱半導體三極管，可以說它是電子電路中最重要的元器件。它最主要的功能是電流放大和開關作用。三極管顧名思義具有三個電極。二極管是由一個PN結構成的，而三極管由兩個PN結構成，共用的一個電極稱為三極管的基極（用字母b表示）。其他的兩個電極稱為集電極（用字母c表示）和發射極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。

三極管的種類很多，并且不同型號有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝，常見三極管的外觀大的很大，小的很小。三極管的電路符號有兩種：有一個箭頭的電極是發射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。

三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉換成信號的能量罷了。三極管有一個重要參數，就是電流放大系數β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管還可以作為電子開關，配合其他元器件還可以構成振蕩器。

3.晶體管的命名方法

晶體管最常用的有三極管和二極管兩種。三極管以符號BG（舊）或T表示，二極管以D表示。按制作材料分，晶體管可分為鍺管和硅管兩種。

按極性分，三極管有PNP和NPN兩種，而二極管有P型和N型之分。多數國產管用xxx表示，其中每一位都有特定含義，如3AX31，第一位3代表三極管，2代表二極管。第二位代表材料和極性，A代表PNP型鍺材料，B代表NPN型鍺材料，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代表低頻小功率管，D代表低頻大功率管，G代表高頻小功率管，A代表高頻大功率管。最后面的數字是產品的序號，序號不同，各種指標略有差異。注意，二極管同三極管第二位意義基本相同，第三位含義則不同。對于二極管來說，第三位的P代表檢波管，W代表穩壓管，Z代表整流管。上面舉的例子，具體來說就是PNP型鍺材料低頻小功率管。對于進口的三極管來說，各有不同，要在實際使用過程中注意積累資料。

常用的進口管有韓國的90xx、80xx系列，歐洲的2Sx系列，在該系列中，第三位含義與國產管的第三位基本相同。常用中小功率三極管參數見表1-2。

五、其他常用器件

1.繼電器

電磁式繼電器，主要由鐵芯、線圈、動靜接點、銜鐵、返回彈簧（或簧片）等部分構成（圖1-7）。其工作原理也很簡單：只要在它的線圈①、②兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流。由于電流的磁效應，鐵芯被磁化而具有磁性。動鐵芯（即銜鐵）就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向靜鐵芯，從而帶動銜鐵上的動接點③與靜接點④閉合。線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵就會在返回彈簧的作用下返回原來的位置，使動接點③與靜接點⑤閉合。上述銜鐵吸合，叫做繼電器“動作”或“吸合”。相反，銜鐵復位，叫做繼電器“釋放”或“復位”。

2.LED數碼管

共陽極的LED數碼管，共陽就是7段的顯示字碼共用一個電源的正極。從圖1-8可以看出，要使數碼管顯示數字，有兩個條件：一是要在vt端加正電源，二是要使a、b、c、d、e、f、g、dp端接低電平或“0”電平。