十大常用電子元器件背后的那些門(mén)門(mén)道道

對于從事電子行業(yè)的工程師來(lái)說(shuō)，是每天都需要去接觸，每天都需要用到的，但其實(shí)里面的門(mén)門(mén)道道很多工程師未必了解。這里列舉出工程師門(mén)常用的十大電子元器件，及相關(guān)的基礎概念和知識，和大家一起溫習一遍。

一、電阻

作為電子行業(yè)的工作者，電阻是無(wú)人不知無(wú)人不曉的。它的重要性，毋庸置疑。人們都說(shuō)“電阻是所有電子電路中使用最多的元件。”

電阻，因為物質(zhì)對電流產(chǎn)生的阻礙作用，所以稱(chēng)其該作用下的電阻物質(zhì)。電阻將會(huì )導致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。沒(méi)有電阻或電阻很小的物質(zhì)稱(chēng)其為電導體，簡(jiǎn)稱(chēng)導體。不能形成電流傳輸的物質(zhì)稱(chēng)為電絕緣體，簡(jiǎn)稱(chēng)絕緣體。

在物理學(xué)中，用電阻(Resistance)來(lái)表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現阻礙作用的耗能元件。

電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分數。

電阻在電路中用“R”加數字表示，如：R1表示編號為1的電阻。電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置等。

二、電容

電容(或電容量，Capacitance)指的是在給定電位差下的電荷儲藏量;記為C，國際單位是法拉(F)。一般來(lái)說(shuō)，電荷在電場(chǎng)中會(huì )受力而移動(dòng)，當導體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導體上;造成電荷的累積儲存，最常見(jiàn)的例子就是兩片平行金屬板。也是電容器的俗稱(chēng)。

1、電容在電路中一般用“C”加數字表示(如C13表示編號為13的電容)。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開(kāi)而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱(chēng)為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。容抗XC=1/2πfc(f表示交流信號的頻率，C表示電容容量)電話(huà)機中常用電容的種類(lèi)有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。

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

三、晶體二極管

晶體二極管(crystaldiode)固態(tài)電子器件中的半導體兩端器件。這些器件主要的特征是具有非線(xiàn)性的電流-電壓特性。此后隨著(zhù)半導體材料和工藝技術(shù)的發(fā)展，利用不同的半導體材料、摻雜分布、幾何結構，研制出結構種類(lèi)繁多、功能用途各異的多種晶體二極管。制造材料有鍺、硅及化合物半導體。晶體二極管可用來(lái)產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號和進(jìn)行能量轉換等。

晶體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(wú)窮大。正因為二極管具有上述特性，無(wú)繩電話(huà)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。電話(huà)機里使用的晶體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(fā)光二極管、穩壓二極管等。

2、識別方法：二極管的識別很簡(jiǎn)單，小功率二極管的N極(負極)，在二極管外表大多采用一種色圈標出來(lái)，有些二極管也用二極管專(zhuān)用符號來(lái)表示P極(正極)或N極(負極)，也有采用符號標志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負極可從引腳長(cháng)短來(lái)識別，長(cháng)腳為正，短腳為負。

3、測試注意事項：用數字式萬(wàn)用表去測二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極，此時(shí)測得的阻值才是二極管的正向導通阻值，這與指針式萬(wàn)用表的表筆接法剛好相反。

四、穩壓二極管

穩壓二極管(又叫齊納二極管),此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.穩壓二極管在電路中常用“ZD”加數字表示，如：ZD5表示編號為5的穩壓管。

1、穩壓二極管的穩壓原理：穩壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負載兩端的電壓將基本保持不變。

2、故障特點(diǎn)：穩壓二極管的故障主要表現在開(kāi)路、短路和穩壓值不穩定。在這3種故障中，前一種故障表現出電源電壓升高;后2種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。

五、電感

電感：當線(xiàn)圈通過(guò)電流后，在線(xiàn)圈中形成磁場(chǎng)感應，感應磁場(chǎng)又會(huì )產(chǎn)生感應電流來(lái)抵制通過(guò)線(xiàn)圈中的電流。我們把這種電流與線(xiàn)圈的相互作用關(guān)系稱(chēng)其為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利”(H)。也可利用此性質(zhì)制成電感元件。

電感在電路中常用“L”加數字表示，如：L6表示編號為6的電感。電感線(xiàn)圈是將絕緣的導線(xiàn)在絕緣的骨架上繞一定的圈數制成。直流可通過(guò)線(xiàn)圈，直流電阻就是導線(xiàn)本身的電阻，壓降很小;當交流信號通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈兩端將會(huì )產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，自感電動(dòng)勢的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過(guò)，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線(xiàn)圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。電感一般有直標法和色標法，色標法與電阻類(lèi)似。如：棕、黑、金、金表示1uH(誤差5%)的電感。

電感的基本單位為：亨(H)換算單位有：1H=103mH=106uH。

六、變容二極管

變容二極管(Varactor Diodes)又稱(chēng)可變電抗二極管。是一種利用PN結電容(勢壘電容)與其反向偏置電壓Vr的依賴(lài)關(guān)系及原理制成的二極管。

管變容二極管是根據普通二極管內部“PN結”的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專(zhuān)門(mén)設計出來(lái)的一種特殊二極管。變容二極管在無(wú)繩電話(huà)機中主要用在手機或座機的高頻調制電路上，實(shí)現低頻信號調制到高頻信號上，并發(fā)射出去。在工作狀態(tài)，變容二極管調制電壓一般加到負極上，使變容二極管的內部結電容容量隨調制電壓的變化而變化。

變容二極管發(fā)生故障，主要表現為漏電或性能變差：(1)發(fā)生漏電現象時(shí)，高頻調制電路將不工作或調制性能變差。(2)變容性能變差時(shí)，高頻調制電路的工作不穩定，使調制后的高頻信號發(fā)送到對方被對方接收后產(chǎn)生失真。出現上述情況之一時(shí)，就應該更換同型號的變容二極管。

七、晶體三極管

晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結，兩個(gè)PN結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發(fā)射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

晶體三極管在電路中常用“Q”加數字表示，如：Q17表示編號為17的三極管。

1、特點(diǎn)：晶體三極管(簡(jiǎn)稱(chēng)三極管)是內部含有2個(gè)PN結，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型的三極管從工作特性上可互相彌補，所謂OTL電路中的對管就是由PNP型和NPN型配對使用。電話(huà)機中常用的PNP型三極管有：A92、9015等型號;NPN型三極管有：A42、9014、9018、9013、9012等型號。

2、晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見(jiàn)電路中有三種接法。

八、場(chǎng)效應管

場(chǎng)效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET))簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應管。由多數載流子參與導電，也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn)，現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。

1、場(chǎng)效應晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應用于各種電子設備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設備的輸入級，可以獲得一般晶體管很難達到的性能。

2、場(chǎng)效應管分成結型和絕緣柵型兩大類(lèi)，其控制原理都是一樣的。

3、場(chǎng)效應管與晶體管的比較

(1)場(chǎng)效應管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應選用場(chǎng)效應管;而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應選用晶體管。

(2)場(chǎng)效應管是利用多數載流子導電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電。被稱(chēng)之為雙極型器件。

(3)有些場(chǎng)效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好。

(4)場(chǎng)效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

九、傳感器

傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。

國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。

“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：

“從一個(gè)系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統中的器件”。根據這個(gè)定義，傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學(xué)者也用“換能器-Transducer”來(lái)稱(chēng)謂“傳感器-Sensor”。

十、變壓器

變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線(xiàn)圈、次級線(xiàn)圈和鐵心(磁芯)。在電器設備和無(wú)線(xiàn)電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。

在發(fā)電機中，不管是線(xiàn)圈運動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運動(dòng)通過(guò)固定線(xiàn)圈，均能在線(xiàn)圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線(xiàn)圈相交鏈的磁通數量卻有變動(dòng)，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換;電流變換，阻抗變換;隔離;穩壓(磁飽和變壓器)等。