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发布时间:2020-05-16 01:49:32

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作者:徐淑华

出版社:电子工业出版社

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电工电子技术实验教程

电工电子技术实验教程试读:

前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材《电工电子技术(第3版)》的配套实验用书。

本书的编写本着“坚实基础、注重综合、强化设计、旨在创新”的理念,全面介绍电工电子技术实验基础知识,包括:电工电子实验综述、常用电子元器件、电工电子测量仪器仪表及测量方法,还介绍了Multisim 10在电路设计中的应用和简单电路的设计方法。实验内容分5个模块设置,涵盖电路基础模块实验、模拟电子技术模块实验、数字电子技术模块实验、电气控制技术模块实验和EDA仿真模块实验,给出各层次实验项目共31个,方便各学科专业根据实验学时和教学要求的不同选择使用。

本书根据《高等学校实验教学示范中心的建设标准》编写,突破传统的实验教学体系,实验内容分为基础验证实验、综合设计实验、提高创新实验三个层次,促进学生的开放自主性学习。通过常规基础实验的训练,使学生掌握基本实验理论、基本实验方法、基本实验技能,培养基本素质。综合设计和提高创新实验内容中,既有课程不同知识点的综合,又有实验技能、测试方法的综合,提高学生对电工电子知识的综合应用能力。

本书的编写以符合基本教学规律和满足实验教学改革需要为出发点,每个模块中实验内容的安排都由浅入深;每个实验项目中的实验任务都分为基本实验和扩展实验两部分,方便不同层次的学生使用;实验原理对基本和扩展实验任务涉及的理论及方法进行了介绍;实验预习要求尽量具体化,在书中留出了解答的位置,方便学生使用;常规基础实验在实验指导中给出了参考电路和实验方法步骤,综合设计实验则只提要求,让学生自行设计实验电路和方案,独立完成实验任务。

本书的编写是在青岛大学电工电子实验教学中心的大力支持下进行的。其中第1~4章由徐淑华编写,5.1节和5.4节由马艳编写,5.2节由刘丹、王雪瑜编写,5.3节和5.5节由王贞、杨艳编写。全书由徐淑华统稿。马慧敏、王贞、孙丽凤试做了全部实验内容。

本书适合作为高等学校非电类专业电工电子技术实验课程教材,也可作为电子类、电气类及相近专业本科生的电子技术基础课程实验教材,还可供电子设计大赛及从事电子技术的工程技术人员参考。

在编写过程中,作者学习和借鉴了大量有关的参考资料,在此向所有作者表示深深的感谢。

由于水平所限,错误和不当之处在所难免,恳请各位读者批评指正。

作 者

于青岛大学

第1章 电工电子实验综述

实验是人们根据一定目的要求,运用一定手段,突破客观条件限制,在人为控制、干预或模拟条件下,观察、探索客观事物本质和规律的一种科技创造方法。实验是获得第一手资料的重要方法,是探索自然奥秘和事物客观规律的必由之路,是检验真理的唯一标准,是推动科学发展的有力手段。

实验室是现代化大学的心脏。实验教学是把科学实验引进教学领域的教学过程。实验教学是理论知识和实践活动、间接经验和直接经验、抽象思维和形象思维相结合,科学思想、方法、技术相结合的教学过程。实验教学具有直观性、实践性、物质性、技术性、综合性和科学性,能够起到传授知识、培养能力、提高素质的全面作用。

在高等学校理工科各专业学生的培养过程中,按照一定的教育计划和目标,在教师指导下,组织学生运用一定的条件,观察和研究客观事物的本质和规律,以传授知识、培养能力、提高素质为目的,让学生亲自运用实验手段动手动脑独立完成实验,综合运用所学知识和技能,自主实验操作,进行系统分析、比较、归纳等思维活动,是全面推进素质教育、培养创新人才的重要组成部分。

1.1 实验课的目的

“电工电子技术”是高等学校理工科各专业的一门实践性很强的专业基础课。电工电子实验是将电工电子技术理论用于实际的实践性活动,通过该课程的学习,使学生得到电工电子基本实践技能的训练,学会运用所学理论知识判断和解决实际问题,加深和扩大理论知识;加强工程实际观念和严谨细致的科学作风,为本学科的专业实验、生产实践和科学研究打下基础。

电工电子技术实验作为重要教学环节,对培养学生理论联系实际的学风,培养学生研究问题和解决问题的能力,培养学生的创新能力和协作精神,提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力具有重要的作用。

电工电子实验内容设置分为基础验证、综合设计、创新研究三个层次。

基础验证实验:主要选择一些经典内容,以元器件特性、参数和基本单元为实验电路,验证电工理论、电子技术的有关原理,巩固所学的理论知识,培养学生的基本工程素质、基本实验技能、基本分析和处理问题的能力。

综合设计实验:主要结合实际应用,给定实验的部分条件,或实验电路,或方法要求,由学生自行拟订实验方案,正确选择仪器,完成电路连接和性能测试任务,估算工程误差,并能够解决实验中出现的问题(包括排除故障),培养学生对所学知识的综合应用能力,提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力,增强学生的工程设计与综合应用素质。

创新研究型实验:根据给定的实验课题或自主选择课题,由学生独立设计实验电路、实验内容和性能指标,选择合适的元器件,完成电路的组装和调试,以达到设计要求,培养学生自主学习、系统分析、应用、综合、设计与创新的能力,培养学生的创新精神,培养学生知识更新、独立分析处理问题的能力以及创新的思维。

通过电工电子实验课程的学习和实践,使学生学会识别电路图、合理布局和接线、正确测试、准确读取和记录数据,能排除实验电路的简单故障和解决实验电路中常见的问题;学会正确选择和使用常用的电工仪表、电子仪器、实验设备和工具,掌握典型应用电路的组装、测量和调试方法,能够正确处理实验数据、绘制曲线图表和误差分析,具有一定的工程估算能力;学会查阅相关技术手册和网上查询资料,合理选用实验元器件(参数);学会使用EDA仿真软件,对实验电路进行仿真分析和辅助设计;掌握常用单元电路或小系统的设计、组装和调试方法,具备一定的综合应用能力;具有独立撰写实验报告的文字表达能力;学会从实验现象、实验结果中归纳、分析和创新实验方法;提高科学素养,包括养成严谨的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度,勤奋钻研、勇于创新的开拓精神,遵守纪律、团结协作和爱护公物的优良品德。

一个完整的实验过程应包括实验准备、实验操作和实验总结等环节。不论是验证性实验还是设计性实验,各环节的完成质量都会直接影响实验的效果。

1.2 实验准备

实验准备即为实验预习。实验预习是关系实验能否顺利进行和收到预期效果的重要前提,是保证实验能否顺利进行的必要步骤,是提高实验质量和效率的可靠保证。

1.基础验证实验的实验预习

对于基础验证实验,实验预习应按以下步骤进行:

① 仔细阅读实验指导书,了解本次实验的目的和任务,熟悉与本次实验相关的理论知识,掌握本次实验的原理。

② 根据给出的实验电路与元器件参数,进行必要的理论计算。实验中所用的实际元器件不同于理想元器件,同一种性质(类型)的元器件会因型号和用途的不同,在外观形状上存在一定差异,在标称值和精度等内部特性方面也有很大差别。电工电子技术实验所涉及的元器件主要包括电阻器、电感器、电容器、二极管、稳压管、晶体管、场效应管、各种集成电路芯片、各种开关、各种指示灯、熔断器、继电器、接触器、变压器、电动机、传感器等。

③ 详细阅读本次实验所用仪器仪表的使用说明,熟记操作要点。

仪器仪表主要包括电压表、电流表、功率表、电度表、直流电源、函数发生器、示波器、计算机等。在实验前必须了解和熟悉它们的功能、基本原理和操作方法,并正确选用。通过CAI课件等途径了解本次实验所用元器件的特性、测试方法及应用注意事项。

④ 设计或掌握操作步骤和测量方法。操作步骤是实验的操作流程,它是培养学生良好操作习惯的重要环节。因此,为完成实验任务所设计的操作步骤必须细致,充分考虑各种因素的影响,包括每步操作的注意事项、仪器设备和人身的安全措施、测量数据的先后顺序等。

⑤ 确定观察内容、测试和记录数据。预习时应拟好所有记录数据和有关测试内容的表格或图框。凡要求首先进行理论计算的内容必须在预习中完成,并尽量把理论数据填写在记录实验数据的表格中,便于与记录的实验数据进行对比分析。

2.设计型实验的实验预习

对于设计型实验,除了进行以上基本步骤外,还应在实验预习中完成以下步骤。

① 深入理解实验题目所提出的任务与要求,阅读有关的技术资料,学习相关的理论知识。

② 进行电路方案设计,选择电路元器件参数。

③ 使用仿真软件进行电路性能仿真和优化设计,进一步确定所设计的电路原理图和元器件参数。仿真分析是运用计算机软件对电路特性进行分析和调试的虚拟实验手段。在虚拟环境中,不需要真实电路的介入,不必顾及设备短缺和时间环境的限制。因此,在进行实际电路搭建和性能测试之前,可以借助仿真软件对所设计的电路反复更改、调整和测试,以获得最佳的电路指标和拟订最合理的实测方案。同时,对实验结果做到心中有数,以便在使用实物的实验中做到有的放矢,少走弯路,提高效率,节省资源。常用的仿真软件有Multisim等,应当把仿真软件作为实验的基本工具,加以掌握和应用。

④ 拟订实验步骤和测量方法,画出必要的记录表格备用。选择合适的测量仪器。

3.预习报告

在实验进行前,必须按照要求写出预习报告。在预习报告中要完成所有与本次实验相关内容的问题解答。

要特别注意,在预习阶段还要根据自身实际情况及实验需要,尽可能通过网络、图书馆等信息资源,更多地了解相关知识,拓宽预习范围。例如,各实验所需器件的基本原理和选用知识、仪器仪表的使用方法、特殊元器件的应用、实验注意事项、安全操作规范等。这些对于积累实验经验和培养实践能力将有很大帮助。

1.3 实验操作

在完成理论学习,实验预习环节后,就可进入实验操作阶段。实验操作就是在预习报告的指导下,按照操作步骤进行有条不紊的实际操作的过程,包括熟悉、检验和使用元器件与仪器设备,连接实验线路,实际测试与数据记录,以及实验后的整理等工作程序。

1.3.1 操作流程

1.熟悉设备,检查元器件

实验开始前,指导教师要对学生的预习报告进行检查,看学生是否了解本次实验的目的、内容和方法。只有检查通过后,才能允许进行实验操作。操作前要注意两点:第一,要认真听取指导教师对实验装置的介绍,或通过CAI课件了解本次实验所用实验设备、仪器的功能与使用方法;第二,要对所用元器件与导线等进行简要的测试。为了保证在实验中使用的元器件和导线是完好的,在使用之前一定要用万用表进行简单测试,如检查导线有没有断开、二极管是否完好等。

2.连接实验线路

即按确定的实验线路图接线。连接实验线路是实验过程中的关键性工作,也是评判学生是否掌握基本操作技能的主要依据。通常,连接实验线路需要注意以下几点。

① 合理摆放实验对象。电源、负载、测量仪器等实验对象的摆放,一般原则是,使实验电路的布局合理(即对象摆放的位置、距离、连线长短等对实验结果影响小),使用安全方便(即实验对象的接线、调整、测读数据均方便,摆放稳固,操作安全),连线简单可靠(即用线短且用量少,尽量避免交叉干扰,防止接错线和接触不良)。

② 连接的顺序要根据电路的结构特点及个人熟练程度而定。对初学者来说,一般是按电路图上的接点与各实物元器件接头的一一对应关系来顺序接线的。对于复杂的实验电路,通常是先连接串联支路,后连接并联支路;先连接主回路,后连接其他回路;先连接各个局部,后连接成一个整体。实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量,导线的长短粗细要合适,并且尽量短、少交叉,防止连线短路。所有仪器设备和仪表,都要严格按规定的接法正确接入电路(例如,电流表及功率表的电流线圈一定要串接在电路中,电压表及功率表的电压线圈一定要并接在电路中)。

③ 巧用颜色导线。为便于查错,接线可用不同颜色的导线来区分。例如,电源“+”极或(交流)“相”端用红色导线、电源的“-”极或“中性”端用蓝色导线,“地”端用黑色导线。有接线头的地方要拧紧或夹牢,以防止接触不良或脱落。

④ 注意地端连接。电路的公共地端和各种仪器设备的接地端应接在一起,既可作为电路的参考零点,又可避免引起干扰。在一些特殊的场合,仪器设备的外壳应接地保护或接零保护,以确保人身和设备安全。在焊接和测试MOS器件时,电烙铁和测试仪器均要接地,以防它们漏电而损坏MOS器件。在测量时,要特别注意防止因仪器和设备之间的“共地”而导致被测电路局部短路。

⑤ 注意屏蔽。对于中频和高频信号的传输,应采用屏蔽线。同时,将靠近实验电路的屏蔽线(外导体)进行单端接地,以提高抗干扰能力。

3.实验电路通电

完成实验线路连接之后,不能立刻通电实验,必须进行复查。要对照实验电路图,由左至右或由电路有明显标记处开始一一检查,不能漏掉一根哪怕是非常短小的连线。按照“图物对照,以图校物”的基本方法加以检查。对初学者,检查电路连线是很有意义的一项工作,它既能加深对电路连接的认识,又是建立电路原理图与实物安装图之间内在联系的训练机会。其主要内容是检查线路是否接错(或短路),是否多连或少连导线,电源的正负极、地线和信号线连接是否正确,连接的导线是否导通等。检查连线是保证实验顺利进行、防止事故发生的重要措施。特别是针对强电(36V以上)的实验电路,接完线路后一定要按照自查、同学互查、教师复查的程序,最后由教师确认无误后方可通电。尤其做强电实验时要注意:手合电源,眼观全局,一有异常现象(例如有声响、冒烟、打火、焦臭味或设备发烫等)应立即切断电源,分析原因,查找故障。

4.测量数据,观察现象

接通电源后,先将设备大致调试一遍,观察各被测量的变化情况和出现的现象是否合理。若不合理,应切断电源,查找原因,进行改正。如果数据出现时有时无的变化,可能是实验电路的接线松动、虚焊、连接导线出现隐藏断点或仪器仪表工作不稳定等问题。如果预测数据与理论数据相差很大,可能是实验电路接线错误、(局部)碰线或元器件参数选择不当等问题。只有消除隐患,才能确保实验电路正常工作。

仪表读数时,思想要集中,姿势要正确。对于数字式仪表,要注意量程、单位和小数点位置;对于指针式仪表,要求眼、针、影成一线,及时变换量程使指针指示于误差最小的范围内。注意,变换量程要在切断电源情况下操作。

5.数据记录与分析

将所有数据记录在原始记录表中,数据记录要完整、清晰,力求表格化,一目了然,合理取舍有效数字,并注明被测量的名称和单位。重复测试的数据应记录在原数据旁或新数据表中,要尊重原始记录,实验后不得涂改,养成良好的记录习惯,培养工程意识。交实验报告时,将原始记录表一起附上。

在测量过程中,应及时对数据进行初步分析,以便及早发现问题,及时采取必要措施以达到实验的预期效果。例如,对被测量变化快速的区域,应增加测试点以获取更多的变化细节;对变化缓慢的区域,可以减少测试点,以加快测试速度,提高效率。对于关键点的数据,不能丢失,必要时要多次测量,取用它们的平均值以减小误差。

6.完成实验

完成本次实验全部内容后,应先断电,暂不拆线,待认真检查实验结果无遗漏和错误后,方可拆除接线。整理好连接线和仪器工具,使之物归原位。

在实验过程中,应特别注意人身安全与设备安全。改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行,绝对不允许带电操作。使用仪器仪表要符合操作规程,切勿乱调旋钮、挡位。如果发现异常情况,应立即切断电源,查找故障原因,排除后再继续进行。

1.3.2 故障分析与排除

在正常的情况下,连接好实验电路即可进行测试或调试。但也常常会出现一些意想不到的故障,导致数据测试不正确甚至实验不能正常进行。遇到故障不一定是坏事,在实验中通过排除故障的锻炼,将有助于实验技能的不断提高。一旦遇到故障,切忌轻易拆掉线路重新安装,而是要运用所学知识,认真观察故障现象,仔细分析故障原因,查找到故障部位,排除故障,使实验得以继续进行。故障的检查通常采用以下几种方法。

1.断电检查法

当实验接错线,造成电源或负载短路或严重过载,特别是发现实验电路或设备的异常现象(如有声响、冒烟火、焦臭味及发烫等)将导致故障进一步恶化时,应立即关断电源进行检查。首先,对照原理图,对实验电路的每个元器件及连线逐一进行外部(直观)检查,观察元器件的外观有无断裂、变形、焦痕和损坏等状况,引脚有无错接、漏接或短接;观察仪器仪表的摆放、量程选择、读数方式是否正确。然后,使用数字万用表的“Ω”挡,检查各支路是否连通,元器件是否良好,对于电容、电感(包括电动机和变压器)元件,可用电桥测量;对于集成电路,需要用专门仪器测试或用好芯片替换它来进行判断。

2.通电检查法

这是一种使用测试仪器检测电路参数来判断故障部位的在线检查方法。一般先直观检查,再进行参数测试。

① 直观检查法。在通电电路情况下对工作状况进行直接观察检查,包括听各种声音、看显示数值、查运行状态、摸外表温度、嗅现场气味等外部现象,来确认电路是否正常。有时还要配合不同操作动作,使呈现的现象更明显。

② 参数测试法。最常见的是利用万用表进行电压测量,主要检查电源供电系统从电源进线、电源引入开关、熔断器到电路输入端有无电压,电子类仪器仪表有否供电,输入和输出信号是否正常,各元器件和仪器的电压是否符合给定值等。对于动态参数,借助示波器观察波形及可能存在的干扰信号,有利于故障分析。

③ 替换法。当故障比较隐蔽时,在对电路进行原理分析的基础上,对怀疑有问题的部分可用正常的模块或元器件来替换。如果故障现象消失了,电路能够正常工作,则说明故障出现在被替换下来的部分,以缩小故障范围,便于进一步查找故障原因和部位。

④ 断路法。在实验电路中断开某一部分电路,可以起到缩小故障范围的作用。例如,直流稳压电源接入一个带有局部短路故障的电路中,其输出电流明显过大,若断开该电路中的某条支路后恢复了正常,则说明故障就是这条支路,进一步查找即可发现故障部位。

值得一提的是,目前有不少仿真软件都能够用于设置各种故障源,为工程人员借助软件仿真来重现故障现象,了解故障产生的原因及后果,直观地认识工程现场,提供了安全、无损和便捷的工具。因此,很好地掌握和利用仿真工具,可以达到事半功倍的效果。

1.3.3 设计性实验的电路调试

一个设计性实验在电路设计、仿真优化、器件选择、电路连接之后,通常要对电路进行调试。调试的方法是,先对单元电路进行局部调试,以满足个体技术指标,然后对各单元构成的总体电路进行调试,最终达到总体指标。电路的调试,通常包括静态调试、动态调试和指标测试。

静态调试是指在没有加入信号的条件下进行的调试,使电路各输入和输出的参数都符合设计要求,所以也称为直流调试。

动态调试是指在静态正常条件的基础上加入信号的调试,使电路各输入和输出的交流参数都符合设计要求。对于模拟电路,主要借助仪器观测参数,包括信号波形、幅值、相位、频率等;对于数字电路,可借助电压(平)表、发光管、数码管和蜂鸣器来判断逻辑功能。

无论是静态调试还是动态调试,如果不符合要求,均应调整甚至更换相应的元器件,直至达到要求。然后进行技术指标测试,它是借助仪器仪表所进行的测试。如果发现测试结果与设计要求存在较大差异,就需要找出原因,及时调整甚至修正设计方案,以得到满意的实验电路以及可靠的数据。

1.4 实验总结

实验的最后阶段是实验总结,即对实验数据进行整理,绘制波形和图表,分析实验现象,撰写实验报告。实验参与者每次都要独立完成一份实验报告。实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度,如果实验结果与理论有较大出入,不得随意修改实验数据和结果,不得用凑数据的方法来向理论靠拢,而是要用理论知识来分析实验数据和结果,解释实验现象,找出引起较大误差的原因。

实验报告的一般格式如下:(1)实验名称。(2)实验任务及目的。(3)实验原理及电路:完成调试后得到的实验电路图,包括标注元器件参数、测试点和对照原理(或原先设计)电路的改动情况。(4)实验仪器及器件:仪器设备和元器件清单,包括仪器设备以及元器件的名称、型号规格和数量等,并对这些设备在实验过程中的使用状况,也要作出说明,便于统计和维修。(5)仿真结果:包括选用的仿真工具和仿真结果(数据、表格和波形等)。(6)实验数据:测试所得到的原始数据和波形等。注意标注数据的单位。(7)测量数据的分析与处理:实验总结的主要工作是对实验原始记录的数据进行处理。此时要充分发挥曲线和图表的作用,其中的公式、图表、曲线应有符号、编号、标题、名称等说明,以保证叙述条理的清晰。为了保证整理后数据的可信度,应有理论计算值、仿真数据和实验数据的比较、误差分析等。对实验数据的处理,要合理取舍有效数字。报告中的所有图表、曲线均按工程化要求绘制。对与预习结果相差较大的原始数据要分析原因,必要时应对实验电路和测试方法提出改进方案以及重新进行实验。(8)存在问题的分析与处理:对于实验过程中发现的问题(包括错误操作、出现故障),要说明现象、查找原因的过程和解决问题的措施,并总结在处理问题过程中的经验与教训。(9)回答思考题

按要求有针对性地回答思考题,它是对实验过程的补充和总结,有助于对实验内容的深入理解。(10)实验的收获和体会:在实验能力和综合素质上有哪些收益,掌握了哪些基本操作技能,对该实验有哪些改进建议以及体会。

总之,一个高质量的实验来自于充分的预习、认真的操作、可靠的数据和全面的实验总结。每个环节都必须认真对待,真实可信,才能达到预期的实验效果。

【思考与练习题】

1-1 电工电子实验在总体上要达到哪些目的和要求?

1-2 一个完整的实验过程包含几部分?

1-3 写出基础验证实验的预习内容及步骤,写出设计性实验的预习内容及步骤。

1-4 实验操作应分几步进行?每步要注意什么问题?

1-5 对于实验中遇到的故障现象,应如何检查和处理?

1-6 一份实验报告应包含哪些内容?

第2章 常用电子元器件

2.1 电阻器和电位器

电阻器(简称电阻)是电子电路中最常用的电子元件,它在电路中起分压、分流、限流、阻抗匹配等作用。根据其阻值在电路中的特性,可分为固定电阻器、可变电阻器(电位器)和敏感电阻器。按组成材料,可分为碳膜电阻器(RT)、金属膜电阻器(RJ)、线绕电阻器(RX)和敏感电阻器。

2.1.1 电阻器与电位器的类型与符号

国家标准规定电阻器图形及符号如图2.1.1所示。固定电阻器用字母R(Resistor)表示,电位器用R或R表示,敏感电阻器则根据PW其敏感性能在R下方加英文字母来表示,如热敏电阻器用R来表示。T2.1.1 电阻器的符号

1.固定电阻器

固定电阻器的种类很多,按组成材料可分为线绕电阻器和非线绕电阻器。常用的主要有线绕电阻器、碳膜电阻器和金属膜电阻器。

① 线绕电阻器(RX型)。线绕电阻器是用金属丝绕制在陶瓷或其他绝缘材料制成的骨架上,表面涂以保护漆或玻璃釉膜制作而成的。其优点是:阻值准确(5Ω~56kΩ),功率范围大,噪声小,耐热性好,工作稳定可靠。其缺点是:成本高,体积大,高频性能差。因此,线绕电阻器主要应用于精密和大功率场合,不适用于高频电路。

② 碳膜电阻器(RT型)。碳膜电阻器是以小磁棒或磁管作为骨架,在真空和高温下,沉积一层碳膜作为导电膜,磁管两端加上金属帽盖和引线,并外涂保护漆制作而成的。其外形如图2.1.2所示。碳膜电阻器的特点是:稳定性好(指电压、温度的变化对阻值的影响小),噪声低,阻值范围宽(10Ω~10MΩ),价格低。适用于高频电路。

③ 金属膜电阻器(RJ型)。金属膜电阻器的结构与碳膜电阻器相似,只是导电膜为由合金粉蒸发而成的金属膜。其外形如图2.1.3所示。它各方面的性能优于碳膜电阻器,且体积远小于同功率的碳膜电阻器,是应用最广泛的一种电阻器。

2.电位器(可变电阻器)

电位器依靠一个电刷在电阻体上移动而获得变化的电阻值,在一定范围内连续可调。按电阻体材料可分为薄膜电位器和线绕电位器两种。图2.1.2 碳膜电阻器的外形图2.1.3 金属膜电阻器的外形

常用的薄膜电位器有:小型碳膜电位器(WTX型)、合成碳膜电位器(WTH型)、有机实心电位器(WS)等类型。薄膜电位器体积小,阻值范围宽,误差小(不大于2%)。其阻值、误差和型号均标在电位器上。

线绕电位器的代号为WX型,电阻体由金属线绕制而成,能承受较高的温度。线绕电位器的额定功率范围大(一般为0.25~50W),阻值范围为10~100Ω,误差不大于10%。线绕电位器按用途可分为普通线绕电位器、精密线绕电位器、功率线绕电位器和微调线绕电位器。按照阻值变化规律可分为线性和非线性两种。

电位器按其结构还可分为单圈、多圈、单联、双联和多联电位器,也可根据有无开关分为带开关型和不带开关型。几种常用电位器的外形如图2.1.4所示。

电位器的基本结构及符号如图2.1.5所示,它有三个引出端,其中B是滑动端,旁边A、C是固定端。图2.1.4 几种常用电位器的外形图2.1.5 电位器外形结构及图形符号

电位器根据其用途可分为精密电位器、普通电位器、功率电位器、微调电位器、高频电位器、高压电位器、耐热电位器、快速电位器等。

3.敏感电阻器

敏感电阻器是由半导体材料制成的。根据制作材料和工艺的不同,分为光敏电阻(其阻值随光线的强度变化)、热敏电阻(其阻值随温度的高低变化)和压敏电阻(其阻值随压力的大小变化)等。敏感电阻器一般在工业控制中作为传感器使用。

2.1.2 电阻器与电位器的命名方法

国家标准规定,电阻器的命名由四部分组成,其各部分意义如表2.1.1所示。表2.1.1 电阻器的命名方法

2.1.3 电阻器与电位器的技术指标

线性电阻器的主要技术指标是额定功率和标称阻值。

1.额定功率

额定功率是指在规定的环境温度和湿度下,假设周围空气不流通,在长期连续工作而不损坏和不改变电阻器性能的情况下,允许消耗的最大功率。当超过其额定功率范围时,电阻器的阻值及性能会发生变化,甚至发热烧毁。所以选择额定功率时要留有余量(大1~2倍)。常用电阻器的额定功率系列如表2.1.2所示。表2.1.2 电阻器的功率系列

需要注意的是,电位器的额定功率是两个固定端上允许消耗的最大功率,不等于中间抽头与固定端之间的功率。

2.标称阻值系列

标记在电阻器上的阻值称为标称值。通用电阻的标称值系列和允许误差如表2.1.3所示。(该标称值系列也适用于电位器和电容器。)表2.1.3 电阻器的标称值系列n注:实际数值为表中数值再乘以10,其中n为正整数或负整数。

3.精度

实际阻值与标称阻值的相对误差为电阻的精度。普通电阻的精度可分为±5%、±10%、±20%三种,精密电阻的精度可分为±2%、±1%、±0.5%、±0.1%、±0.05%等几种。在电子产品设计中,可根据电路的不同要求选用不同精度的电阻。精度越高,电阻的价格越贵。

4.阻值和误差的标注法

① 直标法

将电阻器的主要参数和性能指标用数字或字母直接标注在电阻器上。

② 文字符号法

将电阻器的主要参数和性能指标用文字、数字符号有规律地组合起来标注在电阻器上。例如,0.1Ω标记为Ω1,3.3Ω标记为3Ω3,3.3kΩ标记为3k3。其允许误差用字母表示:J为±5%、K为±10%、M为±20%等。

③ 色标法

用不同颜色的色环表示电阻器的阻值及误差等级。用色环标记的电阻器,其颜色醒目、标记清晰、不易褪色,从每个方向都能看得清电阻器的阻值和允许误差,给安装、调试和维修带来极大的方便,已被广泛采用。普通电阻器采用四色环表示法,精密电阻器采用五色环表示法。各色环颜色代表的含义见表2.1.4。色环法表示的电阻值单位一律是Ω(欧姆)。表2.1.4 色标的基本色码及意义

色标电阻(色环电阻)可分三环、四环、五环、六环等标法。常用的三、四、五环含义如图2.1.6所示。为避免混淆,第五环的宽度是其他色环的1.5~2倍。图2.1.6 电阻色环含义

例如阻值为27kΩ,精度为±5%的色环如图2.1.7(a)所示,而阻值为220kΩ,精度为±1%的色环如图2.1.7(b)所示。图2.1.7 色环电阻示例

2.1.4 电阻器与电位器的选择和应用

1.固定电阻器的选择和应用

① 选择电阻器的方法

首先根据电路的具体要求确定电阻器的标称值和误差等级;然后选择电阻器的额定功率,要注意额定功率必须大于实际承受功率的两倍。还要根据电路中电阻的用途和工作频率选择电阻器的类型。

② 电阻器的使用

在使用前应先检查外观有无损坏,用万用表测量其阻值是否与标称值相符合。在安装时,应先将其引线刮光镀锡,以保证焊接可靠,不会产生虚焊。装配时应使电阻器的标记部分朝上,以便调试和维修查对。安装精密电子设备时,非线绕电阻器必须经过老化处理,以提高其稳定性。

2.电位器的选择和应用

根据需要选择不同结构形式和调节方式的电位器,如旋转式开关电位器(动接点对电阻体有磨损)或推拉式开关电位器(动接点对电阻体无磨损),还要根据电路要求选择不同技术性能的电位器。

线绕电位器接触电阻低、精度高,温度系数小,其缺点是分辨率较差,可靠性差,不宜应用于高频电路。其标称阻值一般低于100Ω,既有小功率型也有大功率型。

实心电位器体积小、耐温耐磨、分辨率高。

合成碳膜电位器分辨率高、阻值范围宽、可靠性高,但阻值的稳定性及耐温耐湿性差。

金属膜电位器耐湿性能好、分辨率高,但阻值范围窄。

电阻器和电位器的好坏及阻值可用万用表检查:万用表置相应的欧姆挡位置,调零后用表笔分别接电阻器两端,即可测量其阻值。电位器在安装前先要用万用表的欧姆挡测量电位器的最大阻值是否与标称值相符,然后再测量中心滑动端到电位器任意固定端的电阻值。测量时,旋转转轴并观察万用表指针,应平稳移动、阻值变化连续且没有跳动现象。转动转轴时,如果感到内触点滑动灵活、松紧适中,听不到“咝咝”的噪声,则表示电位器的电阻体良好,动接点接触可靠。使用时,应紧固零件将电位器安装牢靠,特别是带开关的电位器,开关常常与电源线相接,若安装不牢固,电位器在调节时易引起松动而发生短路的危险。还要注意电位器的端子应正确连接。

【思考与练习题】

2-1-1 电阻器的主要参数有哪些?

2-1-2 电阻器的主要标记方法有哪几种?

2-1-3 色环电阻器上哪一端是第一环?电路图中标出的电阻值是电阻器的实际值还是标称值?

2-1-4 碳膜电阻有1/8W、1/4W、1/2W等多种不同的功率。在阻值相同的前提下,用额定功率大的电阻,其消耗的功率是否也会增大?

2-1-5 用四色环标注出电阻:6.8kΩ±5%,47Ω±5%。

2-1-6 用五色环标注出电阻:200kΩ±1%,39Ω±1%。

2.2 电容器

电容器(简称电容)也是电子电路中常用的电子元件之一,它是一种储能元件,在电路中常用于滤波、隔直、交流旁路和能量转换等。

2.2.1 电容器的类型及符号

电容器由两块金属板中间隔一层绝缘介质所构成。根据绝缘介质的种类可分为纸介、有机薄膜、瓷介、云母、电解容器等。按其结构特点又可分为固定、可变式和半可变(微调)电容器等。电路中,电容器的符号用C(Capacitor)来表示。

如图2.2.1所示为常用电容器的外形及符号表示方法。图(a)为瓷介质固定电容器,用于振荡、高频等电路中;图(b)为电解电容器,常用在电源滤波、去耦、耦合、旁路等电路中,电解电容器为极性电容器,使用时应注意正极性端接高电位;图(c)为聚酯薄膜电容器;图(d)为可变电容器,此类电容器常用于经常改变电容量的场合,如收音机的调谐、电子仪器的调频等;图(e)为半可变电容器,用于电容量需要进行微调,调好后一般不需要再变动的场合,如振荡器等。图2.2.1 电容器形状及图形符号

国家标准规定,电容器的命名方法由四部分组成,其各部分意义如表2.2.1所示。表2.2.1 电容器的命名方法

2.2.2 电容器的参数

电容器的主要参数有电容器的标称容量、允许误差和耐压等。

1.电容器的标称容量

容量表示电容器储存电荷的能力。常用单位是F(法拉),μF(微法)或pF(皮法)。标称容量是标印在电容器上的名义电容量,常用标称值容量系列表示。实际电容器的容量与标称容量之间的误差称为允许误差,用精度表示。常用电容器的标称值容量系列和精度见表2.2.2。表2.2.2 各类电容器标称容量标准系列和精度n注:标称容量为表中数值或表中数值乘以10,其中n为正整数或负整数。

电容器的电容量常按下列规则标印在电容器上。

电容量小于10000pF的电容器,一般采用直标法,只标注数值而省去单位,如330表示330pF;电容量在10000~1000000pF之间的电容器,以μF为单位,以小数点为标记,也只标注数值而省去单位,如0.1表示0.1μF,0.022表示0.022μF;电解电容量以μF为单位直接标印在电容器上,如100μF/16V,表示标称容量为100μF,耐压为16V。

数码表示法用3位数码表示容量大小,前两位数字是电容量的有效数字,第3位是零的个数,单位为pF。例如,103表示10×3410=10000pF,224表示22×10=220000pF=0.22μF,如果第3位是9,-1-1则乘以10,如339表示33×10=3.3pF。

色表法电容器的色标法与电阻器色标法大致相同。

2.电容器的额定工作电压

电容器长期连续可靠工作时,两电极间能够承受的最高电压,称为电容器的额定工作电压,简称耐压值。固定电容器的直流额定工作电压等级分为:6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、500V、630V、1000V等,见表2.2.3。表2.2.3 电容器工作电压等级 单位:V

2.2.3 电容器的选择及使用

1.电容器的选择

首先,要根据电路要求选用电容器合适的类型和精度。一般在低频耦合或旁路、电气特性要求较低时,可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中,应选用云母电容器或瓷介质电容器;在电源滤波和去耦电路中,可选用电解电容器。然后,通过估算选择电容器的容量和耐压值。

2.使用注意事项

① 电容器在使用前应先检查外观是否完好无损,引线是否松动或折断,型号规格是否符合要求,然后用万用表检查电容器是否击穿短路或漏电电流过大。0.1μF以下的电容器用万用表×1k或×10k挡,1μF以上的电容器用×100或×10挡测量电容两引线之间的电阻值。如果表笔接触瞬间,指针摆动一下后立即回到“∞”位置,将表笔对调再测其阻值,表针出现同一现象,则说明电容器是好的。容量越大,表针摆动的角度也越大。1000pF以下的电容几乎看不到表针的摆动。若表针根本不动(小容量电容器除外),则说明电容器已断路。若表针一直停在“0”位置,则说明电容器短路。若表针摆动后,虽然向“∞”位置回摆,但始终不能到达“∞”位置(大容量电解电容器不能完全回到“∞”位置),则说明电容器漏电,阻值越小,漏电越严重。断路、短路、漏电的电容器均不能使用。

② 若现有的电容器和电路要求的容量或耐压不相合,可采用串联或并联的方法来解决。注意:两个工作电压不同的电容器并联时,耐压值由低的那只决定;两个容量不同的电容器串联时,容量小的那只所承受的电压高于容量大的那只。一般不宜用多个电容器并联的方法来增大等效容量,因为电容器并联后,损耗也随着增大。

③ 电解电容器一般工作在直流电路中,在使用时不能将正、负极接反,否则不能正常工作或损坏电容器。

④ 可变电容器在安装时一般应将动片接地,这样可以避免人手转动电容器转轴时引入干扰。

⑤ 安装电容器时,其引线不能从根部弯曲。焊接时间不应太长,以免引起性能变差,甚至损坏。

【思考与练习题】

2-2-1 电容器的作用是什么?

2-2-2 电容器的主要标记方法有哪几种?

2-2-3 电容器有哪些技术参数?哪种电容器的稳定性较好?

2-2-4 电容器的额定工作电压是其允许的最大直流电压吗?

2-2-5 电容器如何命名?如何分类?

2-2-6 常用电容器有哪几种?各有何特点?应该怎样合理选用电容器?

2-2-7 如何判别电容器的好坏?

2-2-8 电容器的容量常用数字表示,试说明103、333、229、682表示的电容量是多少?

2-2-9 指出下列电容器的数值大小、允许偏差和标称方法:

5nl 103J 2p2 339K p56K

2-2-10 电解电容器极性的识别方法有哪几种?与普通电容相比,有何不同?

2-2-11 怎样用万用表判断失去极性标记的电解电容器的正、负极?

2-2-12 怎样用万用表测量电解电容器的漏电流大小?

2-2-13 如何判断较大容量的电容器是否出现断路、击穿及漏电故障?

2.3 电感器

电感器又称电感线圈,是用导线(漆包线、纱包线、裸铜线、镀金铜线等)绕制在绝缘管或铁心、磁心上的一种常用电子元件,常用在滤波、振荡、调谐、扼流等电子电路中。

2.3.1 电感器的分类

电感器的种类很多,根据电感量是否可调可分为固定电感器、可变电感器和微调电感器。按导磁体性质来分,又可分为带磁心的电感器和不带磁心的电感器。按绕线结构来分,有单层线圈、多层线圈和蜂房式线圈。

2.3.2 电感器的参数

电感器的参数有电感量L、品质因数Q、分布电容C、额定电流I等。

电感量L:表示线圈储存磁场能量的能力,与线圈的结构有关。常用单位为H(亨利)、mH(毫亨)、μH(微亨)、nH(纳亨)。

品质因数Q:是电感线圈无功功率与有功功率的比值。Q值越高,电感损耗越小,效率越高。

分布电容C:是指电感线圈匝与匝之间、线圈与地之间、线圈与屏蔽盒之间存在的寄生电容。

额定电流:是指电感器长时间工作所允许通过的最大电流。

电感量参数一般都直接标注在电感器上,在中、高频电路中的电感器均是特制的,它们的参数以某种型号所代替,如电视机高频调谐器中的电感器。

2.3.3 电感器的选择和应用

在选择电感器时,首先应明确其使用频率范围,选择合适的电感。铁心线圈只能用于低频,铁氧体线圈和空心线圈可以用于高频。用万用表的欧姆“Ω”挡只能测量电感器的直流电阻值,若要测量电感器的电感量和Q值,则需要用专用电子设备,如高频Q表或电桥等。

【思考与练习题】

2-3-1 电感器有哪些基本参数?

2-3-2 电感器的主要标记方法有哪几种?

2-3-3 如何用万用表判别电感器的好坏?

2.4 半导体分立器件

半导体器件的种类很多,通常分为二极管、三极管、晶闸管(SCR)、场效应管(FET)等几大类。

我国半导体器件的型号由5个部分组成,各部分符号及意义见表2.4.1。表2.4.1 半导体器件的型号命名

例如,2CP12表示:硅材料普通二极管,序号为12;

3DG6表示:NPN型硅材料,高频小功率三极管,序号为6。

2.4.1 晶体二极管

1.晶体二极管的分类及电路符号

二极管种类很多,按制造材料分类,可以分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等;按制作工艺可分为点接触型和面接触型二极管;按用途可分为整流、检波、稳压、变容、光电、开关二极管等;按封装形式可分为塑封、玻封、金属封装等。晶体二极管有正、负两根电极引线,其结构及外形示意图如图2.4.1所示,各类二极管的电路符号如图2.4.2所示。图2.4.1 晶体二极管结构及外形示意图图2.4.2 各类二极管的电路符号

2.普通二极管的参数

不同类型的二极管有不同的参数指标。普通二极管的主要参数有:最大整流电流I,反向击穿电压U,反向电流I,最高工作频率FBRR等。这些参数直接影响晶体二极管在电路中能否正常工作。各种型号的二极管参数可以查阅相关的手册。部分常用二极管型号和参数见表2.4.2。表2.4.2 部分常用二极管型号和参数

3.稳压二极管

稳压二极管又称齐纳二极管,也是由一个PN结组成的。当它的反向电压大到一定数值(即稳压值)时,PN结被击穿,反向电流突然增大,而反向电压基本不变,从而实现稳压功能。稳压管的主要参数有稳定电压U、稳定电流I和最大耗散功率P。不同型号的稳压ZZZM管具有不同的稳压范围,即使是同一型号,其稳压值也不尽相同,使用时一定要测量它的实际稳压值。稳压管常在电子电路中起稳压、限幅等作用。部分常用稳压二极管型号和参数见表2.4.3。表2.4.3 部分常用稳压管型号和参数

4.发光二极管

发光二极管同样具有单向导电特性,它在正向导通时会发光,发光的颜色与其材料有关,强度与流过它的正向电流有关。发光二极管作为各类显示器件及光电传感器件,在实际电路中得到了越来越广泛的应用。

5.二极管的选择和使用

首先,根据二极管的用途选择合适的类型;然后,根据它的工作电压、电流值查手册,选参数,选择合适的型号,确保在使用时不能超过它的极限参数,并应留有一定的余量。

二极管在使用前,一定要进行性能指标的测试。可以用专门的测试仪器测试,但最常见的是用万用表测试。根据二极管的单向导电性能,用万用表欧姆挡可判别二极管的极性和性能。将万用表置×100Ω或×1kΩ挡,两表笔分别接二极管两电极,再将两表笔对调测量一次,如果两次测量的电阻值一次很大,一次很小,则说明二极管是好的。若两次测量的阻值均为无穷大,则说明二极管开路。若两次测量的阻值均为零,则说明二极管短路。若两次测量的阻值相差不大,则说明二极管的性能不佳。

在实际使用时要注意,硅管和锗管不能互相代替,低频管不能代替高频管。在整流电路中,只要反向耐压和正向电流不低于原来管子的参数就可代替。发光二极管必须选择合适的限流电阻,流过发光二极管中的电流一般不超过10mA。在稳压电路中,稳压管必须串接一个合适的限流调整电阻器。

2.4.2 晶体三极管

1.晶体三极管的结构分类及符号

晶体三极管又称双极型晶体管(BJT),内含两个PN结,3个导电区域。从3个导电区引出3根电极,分别为集电极(C)、基极(B)和发射极(E),它的基本结构示意图及电路符号如图2.4.3所示,图(a)为NPN型三极管,图(b)为PNP型三极管。图2.4.3 晶体管的结构示意图和图形符号图2.4.4 三极管的外形图

三极管的种类很多,按半导体材料不同可分为锗型和硅型三极管;按功率不同可分为小功率、中功率和大功率三极管;按工作频率不同可分为低频管、高频管和超高频管;按用途不同可分为放大管、开关管、阻尼管、达林顿管等。我国半导体三极管型号命名方法见表2.4.1。三极管的封装形式有玻璃封装、金属封装和塑料封装。三极管的外形如图2.4.4所示。三极管的用途非常广泛,主要用于各类放大、开关、限幅、恒流、有源滤波等电路中。

2.三极管的参数

三极管的参数是用来表征管子性能优劣和适应范围的,同时也是选用的依据。三极管的参数较多,最常用到的参数如下。(1)电流放大系数β

电流放大系数是三极管在共发射极接法时的电流放大系数,有直流电流放大系数和交流电流放大系数之分。在工程设计时,常用β表示;在产品手册中用h表示。β值的离散性很大,一般在20~1000范fe围之内。β值大,电路增益大,但容易产生自激,所以必须根据电路参数恰当选择β值,一般选择在50~120范围内较好。(2)极间反向电流I、ICBOCEO

集电极-基极反向饱和电流I表示发射极开路,C、B间加上一CBO定反向电压时的反向电流;集电极-发射极反向饱和电流I表示基CEO极开路,C、E间加上一定反向电压时的集电极电流,又称穿透电流。这两个电流要求越小越好。(3)集电极最大允许电流ICM

I是指三极管的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电CM流。电路工作时,集电极的最大工作电流不能大于I,否则三极管CM的性能将显著下降,甚至烧坏管子。(4)集电极最大允许功耗PCM

P表示集电极上允许损耗功率的最大值,超过此值就会使管子CM性能变差甚至烧坏。有时为了提高P或者避免集电极上的损耗功率CM超过P,常加装散热装置。CM(5)反向击穿电压U、U、U(BR)EBO(BR)CBO(BR)CEO

三极管的反向击穿电压包括:集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压U、发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电(BR)EBO压U、基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压U(BR)CBO(BR)。在实际使用时,电路中各极之间的反向工作电压都必须小于上CEO述反向击穿电压值,否则将使三极管造成永久性损坏。

三极管的其他参数可以查手册得到。部分常用三极管型号和参数见表2.4.4。表2.4.4 部分常用三极管型号和参数

3.三极管的选择和使用

首先根据三极管的用途选择合适的类型,确定型号,确保在使用时不能超过它的极限参数,并应留有一定的余量。

三极管在使用前,一定要进行性能指标的测试。可以用专门的测试仪器测试,也可以用万用表测试。三极管在安装时,首先要正确地判断3个引脚。注意电源的极性,NPN管的发射极对其他两极是负电位,而PNP管则应是正电位。三极管的型号和引脚排列可通过有关手册和管子的标志来确定,但有时管子上的标志没了,就需要用万用表来判别三极管的类型和区分三个电极。方法如下:

将万用表置于R×100Ω或×1kΩ挡,红表笔任意接触一个电极,黑表笔依次接另外两个电极,分别测量它们之间的电阻值。当红表笔接触某一电极时,其余两电极与该电极间均为几百欧姆,则该管为PNP型三极管,红表笔所接触的为B极。若以黑表笔为基准,则将两只表笔对调后,重复上述测量方法。若同时出现低电阻的情况,则该管为NPN型三极管,黑表笔所接触的为B极。若不能出现上述测量结果,或者电极之间正反相测量均为无穷大或很小,则表明三极管电极之间断路或短路。

在判别出三极管的类型和基极B之后,再任意假定一个电极为E极,另一个为C极。对于PNP型管,用红表笔接C极,黑表笔接E极,同时用手捏住管子的B、C极观察万用表指针摆动的幅度,按此法对调红、黑表笔,比较两次测量表针摆动的幅度,摆动较大的那一次,红表笔接的是C极,黑表笔接的是E极。对于PNP型管,摆动较大的那次,黑表笔接的是C极,而红表笔接的是E极。用这种方法也能初步判断三极管电流放大系数β值的大小,摆动越大,三极管的β值也越大。特殊类型三极管,如阻尼管、达林顿管,不能按上述方法来判断类型及引脚,必须根据其内部结构特点去判断。

设计、安装、维修电子电路,选用和更换三极管时,必须注意以下几个方面的问题。

① 小功率管不能代替中、大功率管,反向击穿电压低的管子不能代替高反压管,低频管不能代替高频管,不同类型的三极管不能互换。

② 在高频电路中,有的三极管有4个引脚,除B、E、C三个电极外,第4个是“地线”,起屏蔽作用。

③ 安装、拆卸三极管,焊接速度要快,防止时间太长,温度过高而把三极管烧坏。

④ 一些和三极管外形完全相同的特殊半导体器件,如单结晶体管、晶闸管、三端稳压管、场效应管等,不能简单地混为晶体三极管,也不能用万用表测量三个电极之间电阻的方法来判断其好坏。此时,必须用专用仪器或通过管子上的标志来鉴别是何种类型的晶体管。

2.4.3 场效应管

场效应晶体管简称为场效应管(FET),是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件。场效应管是通过改变半导体的内电场,利用电场效应来控制PN结中载流子的运动,从而实现用电压控制电流的器件。

场效应管的主要优点是输入阻抗极高、噪声系数低、温度稳定性好、抗辐射能力强,同时还具有与双极型晶体管相同的特点,如体积小、重量轻、寿命长、工艺简单等。

它与半导体晶体管的主要区别是:晶体管是两种载流子(电子和空穴)参与导电,称为双极型晶体管;场效应管只靠一种载流子导电,称为单极型晶体管。

1.场效应管的结构分类及符号

按结构的不同,场效应管分为结型和绝缘栅型两大类。由于绝缘栅型场效应管制造工艺简单,便于集成,且性能优于结型场效应管,因而获得了更加广泛的应用。

绝缘栅型场效应管又称为金属-氧化物-半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor FET,MOSFET),简称MOS管。按其工作方式分为增强型和耗尽型两类,每类按其导电类型又分N沟道(电子导电)和P沟道(空穴导电)两种。4种MOS管的图形符号见表2.4.5。表2.4.5 MOS管的图形符号

2.场效应管的参数

场效应晶体管的参数是用来表征管子性能优劣和适应范围的,也是选用的依据。场效应管的参数较多,主要包括直流参数、交流参数和极限参数。(1)直流参数

增强型MOS管开启电压u:u是在u一定时,使GS(th)GS(th)DSi>0的微小电流(通常规定i=5μA)时,所需u的值。DDGS

耗尽型MOS管的夹断电压u:u是在u一定时,GS(off)GS(off)DS使i为规定的微小电流(通常规定i=5μA)时,所需u的值。DDGS

饱和漏极电流I:对于耗尽型场效应管,在u=0情形下,产DSSGS生预夹断时的漏极电流称为饱和漏极电流。

栅源输入直流电阻R:R为栅源直流电压u与栅极直流电GSGSGS9流之比。绝缘栅型场效应管R大于10Ω。GS(2)交流参数

低频跨导g∶g是反映场效应管在恒流区u对i的控制能力mmGSD(即放大能力)的一个微变等效参数。定义为:在u一定时,i的微DSD小变化量Δi与u的微小变化量Δu的比值。DGSGS

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