電子元器件的認識

一章：基本元件
第一節 電阻器
電阻，英文名resistance，通�？s寫(xiě)為R，它是導體的一種基本性質(zhì)，與導體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。歐姆定律說(shuō)，I=U/R，那么R=U/I，電阻的基本單位是歐姆，用希臘字母"Ω"表示，有這樣的定義：導體上加上一伏特電壓時(shí)，產(chǎn)生一安培電流所對應的阻值。電阻的主要職能就是阻礙電流流過(guò)。事實(shí)上，"電阻"說(shuō)的是一種性質(zhì)，而通常在電子產(chǎn)品中所指的電阻，是指電阻器這樣一種元件。師傅對徒弟說(shuō)："找一個(gè)100歐的電阻來(lái)！"，指的就是一個(gè)"電阻值"為100歐姆的電阻器，歐姆常簡(jiǎn)稱(chēng)為歐。表示電阻阻值的常用單位還有千歐（kΩ），兆歐（MΩ）。
一、電阻器的種類(lèi)
電阻器的種類(lèi)有很多，通常分為三大類(lèi)：固定電阻，可變電阻，特種電阻。在電子產(chǎn)品中，以固定電阻應用最多。而固定電阻以其制造材料又可分為好多類(lèi)，但常用、常見(jiàn)的有ＲＴ型碳膜電阻、ＲＪ型金屬膜電阻、ＲＸ型線(xiàn)繞電阻，還有近年來(lái)開(kāi)始廣泛應用的片狀電阻。型號命名很有規律，Ｒ代表電阻，Ｔ－碳膜，Ｊ－金屬，Ｘ－線(xiàn)繞，是拼音的第一個(gè)字母。在國產(chǎn)老式的電子產(chǎn)品中，�？梢钥吹酵獗硗扛簿G漆的電阻，那就是ＲＴ型的。而紅顏色的電阻，是ＲＪ型的。一般老式電子產(chǎn)品中，以綠色的電阻居多。為什么呢？這涉及到產(chǎn)品成本的問(wèn)題，因為金屬膜電阻雖然精度高、溫度特性好，但制造成本也高，而碳膜電阻特別價(jià)廉，而且能滿(mǎn)足民用產(chǎn)品要求。
電阻器當然也有功率之分。常見(jiàn)的是1/8瓦的"色環(huán)碳膜電阻"，它是電子產(chǎn)品和電子制作中用的最多的。當然在一些微型產(chǎn)品中，會(huì )用到1/16瓦的電阻，它的個(gè)頭小多了。再者就是微型片狀電阻，它是貼片元件家族的一員，以前多見(jiàn)于進(jìn)口微型產(chǎn)品中，現在電子愛(ài)好者也可以買(mǎi)到了（做無(wú)線(xiàn)[違禁關(guān)鍵詞]？）
二、電阻器的標識
這些直接標注的電阻，在新買(mǎi)來(lái)的時(shí)候，很容易識別規格�？墒窃谘b配電子產(chǎn)品的時(shí)候，必須考慮到為以后檢修的方便，把標注面朝向易于看到的地方。所以在彎腳的時(shí)候，要特別注意。在手工裝配時(shí)，多這一道工序，不是什么大問(wèn)題，但是自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上的機器沒(méi)有那么聰明。而且，電阻器元件越做越小，直接標注的標記難以看清。因此，國際上慣用"色環(huán)標注法"。事實(shí)上，"色環(huán)電阻"占據著(zhù)電阻器元件的主流地位。"色環(huán)電阻"顧名思義，就是在電阻器上用不同顏色的環(huán)來(lái)表示電阻的規格。有的是用４個(gè)色環(huán)表示，有的用５個(gè)。有區別么？是的。４環(huán)電阻，一般是碳膜電阻，用３個(gè)色環(huán)來(lái)表示阻值，用１個(gè)色環(huán)表示誤差。５環(huán)電阻一般是金屬膜電阻，為更好地表示精度，用４個(gè)色環(huán)表示阻值，另一個(gè)色環(huán)也是表示誤差。下表是色環(huán)電阻的顏色-數碼對照表：
顏 色
有效數字
乘 數
允許偏差

黑 色
0
10的0次方
棕 色
1
10的1次方
+/- 1%

紅 色
2
10的2次方
+/- 2%

橙 色
3
10的3次方
-----

黃 色
4
10的4次方
-----

綠 色
5
10的5次方
+/- 0.5%

藍 色
6
10的6次方
+/- 0.2%

紫 色
7
10的7次方
+/- 0.1%

灰 色
8
10的8次方
-----

白 色
9
10的9次方
+5~-20%

無(wú) 色
-----
-----
+/- 20%

銀 色
-----
-----
+/- 10%

金 色
-----
-----
+/- 5%

色環(huán)電阻的規則是最后一圈代表誤差，對于四環(huán)電阻，前二環(huán)代表有效值，第三環(huán)代表乘上的次方數。不要怕，記住顏色和數碼就行啦，其他的不用記。有一個(gè)秘訣：面對一個(gè)色環(huán)電阻，找出金色或銀色的一端，并將它朝下，從頭開(kāi)始讀色環(huán)。例如第一環(huán)是棕色的，第二環(huán)是黑色的，第三環(huán)是紅色的，第四環(huán)是金色的，那么它的電阻值是1、0，第三環(huán)是添零的個(gè)數，這個(gè)電阻添2個(gè)零，所以它的實(shí)際阻值是1000Ω，即1kΩ。
三、可變電阻
可變電阻又稱(chēng)為電位器，電子設備上的音量電位器就是個(gè)可變電阻。但是一般認為電位器都是可以被手動(dòng)調節的，而可變電阻一般都較小，裝在電路板上不經(jīng)常調節�？勺冸娮栌腥齻�(gè)引腳，其中兩個(gè)引腳之間的電阻值固定，并將該電阻值稱(chēng)為這個(gè)可變電阻的阻值。第三個(gè)引腳與任兩個(gè)引腳間的電阻值可以隨著(zhù)軸臂的旋轉而改變。這樣，可以調節電路中的電壓或電流，達到調節的效果。
四、特種電阻
光敏電阻 是一種電阻值隨外界光照強弱（明暗）變化而變化的元件，光越強阻值越小，光越弱阻值越大。其外形和電路符號如圖2所示。如果把光敏電阻的兩個(gè)引腳接在萬(wàn)用表的表筆上，用萬(wàn)用表的R×1k擋測量在不同的光照下光敏電阻的阻值：將光敏電阻從較暗的抽屜里移到陽(yáng)光下或燈光上，萬(wàn)用表讀數將會(huì )發(fā)生變化。在完全黑暗處，光敏電阻的阻值可達幾兆歐以上（萬(wàn)用表指示電阻為無(wú)窮大，即指針不動(dòng)），而在較強光線(xiàn)下，阻值可降到幾千歐甚至1千歐以下。
利用這一特性，可以制作各種光控的小電路來(lái)。事實(shí)上街邊的路燈大多是用光控開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制的，其中一個(gè)重要的元器件就是光敏電阻（或者是光敏三級管，一種功能相似的帶放大作用的半導體元件）。光敏電阻是在陶瓷基座上沉積一層硫化鎘（CdS）膜后制成的， 實(shí)際上也是一種半導體元件。新村里聲控樓道燈在白天不會(huì )點(diǎn)亮，也是因為光敏電阻在起作用。我們可以用它制作電子報曉雞，清晨天亮時(shí)喔喔叫。
熱敏電阻是一個(gè)特殊的半導體器件，它的電阻值隨著(zhù)其表面溫度的高低的變化而變化。它原本是為了使電子設備在不同的環(huán)境溫度下正常工作而使用的，叫做溫度補償。新型的電腦主板都有CPU測溫、超溫報警功能，就是利用了的熱敏電阻。
這是常用的電阻：
這是音響用音量電位器：
這是收音機用音量電位器，帶開(kāi)關(guān)：

第二節 電容器

電子制作中需要用到各種各樣的電容器，它們在電路中分別起著(zhù)不同的作用。與電阻器相似，通常簡(jiǎn)稱(chēng)其為電容，用字母C表示。顧名思義，電容器就是"儲存電荷的容器"。盡管電容器品種繁多，但它們的基本結構和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(zhì)（固體、氣體或液體）所隔開(kāi)，就構成了電容器。兩片金屬稱(chēng)為的極板，中間的物質(zhì)叫做介質(zhì)。電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見(jiàn)的是固定容量的電容，最多見(jiàn)的是電解電容和瓷片電容。 ? ?
不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。規定把電容器外加1伏特直流電壓時(shí)所儲存的電荷量稱(chēng)為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉（F）。但實(shí)際上，法拉是一個(gè)很不常用的單位，因為電容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱(chēng)微微法）等，它們的關(guān)系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF） 1微法（μF）= 1000納法（nF）= 1000000皮法（pF）
在電子線(xiàn)路中，電容用來(lái)通過(guò)交流而阻隔直流，也用來(lái)存儲和釋放電荷以充當濾波器，平滑輸出脈動(dòng)信號。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機、發(fā)射機和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個(gè)特點(diǎn)，一般1μF以上的電容均為電解電容，而1μF以下的電容多為瓷片電容，當然也有其他的，比如獨石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。電解電容有個(gè)鋁殼，里面充滿(mǎn)了電解質(zhì)，并引出兩個(gè)電極，作為正（+）、負（-）極，與其它電容器不同，它們在電路中的極性不能接錯，而其他電容則沒(méi)有極性。
把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負極上，過(guò)一會(huì )兒即使把電源斷開(kāi)，兩個(gè)引腳間仍然會(huì )有殘留電壓（學(xué)了以后的教程，可以用萬(wàn)用表觀(guān)察），我們說(shuō)電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲存的電荷向電路釋放的過(guò)程，稱(chēng)為電容器的放電。
舉一個(gè)現實(shí)生活中的例子，我們看到市售的整流電源在拔下插頭后，上面的發(fā)光二極管還會(huì )繼續亮一會(huì )兒，然后逐漸熄滅，就是因為里面的電容事先存儲了電能，然后釋放。當然這個(gè)電容原本是用作濾波的。至于電容濾波，不知你有沒(méi)有用整流電源聽(tīng)隨身聽(tīng)的經(jīng)歷，一般低質(zhì)的電源由于廠(chǎng)家出于節約成本考慮使用了較小容量的濾波電容，造成耳機中有嗡嗡聲。這時(shí)可以在電源兩端并接上一個(gè)較大容量的電解電容（1000μF，注意正極接正極），一般可以改善效果。發(fā)燒友制作HiFi音響，都要用至少1萬(wàn)微法以上的電容器來(lái)濾波，濾波電容越大，輸出的電壓波形越接近直流，而且大電容的儲能作用，使得突發(fā)的大信號到來(lái)時(shí)，電路有足夠的能量轉換為強勁有力的音頻輸出。這時(shí)，大電容的作用有點(diǎn)像水庫，使得原來(lái)洶涌的水流平滑地輸出，并可以保證下游大量用水時(shí)的供應。
電子電路中，只有在電容器充電過(guò)程中，才有電流流過(guò)，充電過(guò)程結束后，電容器是不能通過(guò)直流電的，在電路中起著(zhù)"隔直流"的作用。電路中，電容器常被用作耦合、旁路、濾波等，都是利用它"通交流，隔直流"的特性。那么交流電為什么能夠通過(guò)電容器呢？我們先來(lái)看看交流電的特點(diǎn)。交流電不僅方向往復交變，它的大小也在按規律變化。電容器接在交流電源上，電容器連續地充電、放電，電路中就會(huì )流過(guò)與交流電變化規律一致的充電電流和放電電流。
電容器的選用涉及到很多問(wèn)題。首先是耐壓的問(wèn)題。加在一個(gè)電容器的兩端的電壓超過(guò)了它的額定電壓，電容器就會(huì )被擊穿損壞。一般電解電容的耐壓分檔為6.3V，10V，16V，25V，50V等。

這是電解電容：

這是瓷片電容：

這是獨石電容：

這是可變電容：

第三節 電感器

電感器在電子制作中雖然使用得不是很多，但它們在電路中同樣重要。我們認為電感器和電容器一樣，也是一種儲能元件，它能把電能轉變?yōu)榇艌?chǎng)能，并在磁場(chǎng)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。它經(jīng)常和電容器一起工作，構成LC濾波器、LC振蕩器等。另外，人們還利用電感的特性，制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。
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(guò)而讓直流電通過(guò)的特性。
小小的收音機上就有不少電感線(xiàn)圈，幾乎都是用漆包線(xiàn)繞成的空心線(xiàn)圈或在骨架磁芯、鐵芯上繞制而成的。有天線(xiàn)線(xiàn)圈（它是用漆包線(xiàn)在磁棒上繞制而成的）、中頻變壓器（俗稱(chēng)中周）、輸入輸出變壓器等等。

實(shí)物圖和電路符號見(jiàn)圖

變壓器 是由鐵芯和繞在絕緣骨架上的銅線(xiàn)圈線(xiàn)構成的。絕緣銅線(xiàn)繞在塑料骨架上，每個(gè)骨架需繞制輸入和輸出兩組線(xiàn)圈。線(xiàn)圈中間用絕緣紙隔離。繞好后將許多鐵芯薄片插在塑料骨架的中間。這樣就能夠使線(xiàn)圈的電感量顯著(zhù)增大。變壓器利用電磁感應原理從它的一個(gè)繞組向另兒個(gè)繞組傳輸電能量。變壓器在電路中具有重要的功能：耦合交流信號而阻隔直流信號，并可以改變輸入輸出的電壓比；利用變壓器使電路兩端的阻抗得到良好匹配，以獲得最大限度的傳送信號功率。
電力變壓器就是把高壓電變成民用市電，而我們的許多電器都是使用低壓直流電源工作的，需要用電源變壓器把220V交流市電變換成低壓交流電，再通過(guò)二極管整流，電容器濾波，形成直流電供電器工作。電視機顯象管需要上萬(wàn)伏的電壓來(lái)工作，是由"行輸出變壓器"供給的。
當然，電源變壓器也有其不少缺點(diǎn)，例如功率與體積成正比，笨重、效率低等，現在正在被新型的"電子變壓器"所取代。電子變壓器一般是"開(kāi)關(guān)電源"，電腦工作需要的幾組電壓就是開(kāi)關(guān)電源供給的，彩電、顯示器中更是無(wú)一例外地使用了開(kāi)關(guān)電源。

繼電器 就是電子機械開(kāi)關(guān)，它是用漆包銅線(xiàn)在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當線(xiàn)圈中流過(guò)電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場(chǎng)，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之斷開(kāi)第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。當線(xiàn)圈斷電時(shí)，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開(kāi)鐵芯，恢復與第一個(gè)觸點(diǎn)的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開(kāi)關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料或有機玻璃防塵罩保護著(zhù)，有的還是全密封的，以防觸電氧化。

第二章：半導體器件

第一節 二極管

半導體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導體一樣能夠完全導電，又不像絕緣體那樣不能導電，它介于兩者之間，所以稱(chēng)為半導體。半導體最重要的兩種元素是硅（讀"gui"）和鍺（讀"zhe"）。我們常聽(tīng)說(shuō)的美國硅谷，就是因為起先那里有好多家半導體廠(chǎng)商。

二極管應該算是半導體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機來(lái)收聽(tīng)無(wú)線(xiàn)電廣播，這種礦石后來(lái)就被做成了晶體二極管。

二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向導電特性，就是說(shuō)電流只能從一邊過(guò)去，卻不能從另一邊過(guò)來(lái)（從正極流向負極）。我們用萬(wàn)用表來(lái)對常見(jiàn)的1N4001型硅整流二極管進(jìn)行測量，紅表筆接二極管的負極，黑表筆接二極管的正極時(shí)，表針會(huì )動(dòng)，說(shuō)明它能夠導電；然后將黑表筆接二極管負極，紅表筆接二極管正極，這時(shí)萬(wàn)用表的表針根本不動(dòng)或者只偏轉一點(diǎn)點(diǎn)，說(shuō)明導電不良。（萬(wàn)用表里面，黑表筆接的是內部電池的正極）

常見(jiàn)的幾種二極管如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。圖2是二極管的電路符號，像它的名字，二極管有兩個(gè)電極，并且分為正負極，一般把極性標示在二極管的外殼上。大多數用一個(gè)不同顏色的環(huán)來(lái)表示負極，有的直接標上"-"號。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個(gè)螺帽以便固定在散熱器上。

利用二極管單向導電的特性，常用二極管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟�，即只讓交流電的正半周（或負半周）通過(guò)，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實(shí)上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來(lái)做檢波器，把高頻信號中的有用信號"檢出來(lái)"，老式收音機中會(huì )有一個(gè)"檢波二極管"，一般用2AP9型鍺管。

二極管的類(lèi)型也有好幾種，對于電子制作來(lái)說(shuō)，常常用到以下的二極管：用于穩壓的穩壓二極管，用于數字電路的開(kāi)關(guān)二極管，用于調諧的變容二極管，以及光電二極管等，最�？匆�(jiàn)的是發(fā)光二極管。

發(fā)光二極管在日常生活電器中無(wú)處不在，它能夠發(fā)光，有紅色、綠色和黃SE等，有直徑3mm、5mm和2×5mm長(cháng)方型的的。與普通二極管一樣，發(fā)光二極管也是由半導體材料制成的，也具有單向導電的性質(zhì)，即只有接對極性才能發(fā)光。發(fā)光二極管符號比一般二極管多了兩個(gè)箭頭，示意能夠發(fā)光。通常發(fā)光二極管用來(lái)作電路工作狀態(tài)的指示，它比小燈泡的耗電低得多，而且壽命也長(cháng)得多。用發(fā)光二極管，還可以構成電子顯示屏，證券交易所里的顯示屏就是由發(fā)光二極管點(diǎn)陣構成的，只是因為各種色彩都是由紅綠藍構成，而藍色發(fā)光二極管在以前還未大量生產(chǎn)出來(lái)，所以一般的電子顯示屏都不能顯示出真彩色。

發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它本身的顏色相同，但是近年來(lái)出現了透明色的發(fā)光管，它也能發(fā)出紅黃綠等顏色的光，只有通電了才能知道。辨別發(fā)光二極管正負極的方法，有實(shí)驗法和目測法。實(shí)驗法就是通電看看能不能發(fā)光，若不能就是極性接錯或是發(fā)光管損壞。

注意發(fā)光二極管是一種電流型器件，雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光，但容易損壞，在實(shí)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3OmA。另外，由于發(fā)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(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣，一般萬(wàn)用表的R×1檔到R×1K檔均不能測試發(fā)光二極管，而R×10K檔由于使用15V的電池，能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。

用眼睛來(lái)觀(guān)察發(fā)光二極管，可以發(fā)現內部的兩個(gè)電極一大一小。一般來(lái)說(shuō)，電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管的正極，電極較大的一個(gè)是它的負極。若是新買(mǎi)來(lái)的發(fā)光管，管腳較長(cháng)的一個(gè)是正極。

這是常用的整流二極管1N4001：

這是數字電路中常用的1N4148：

這是發(fā)光二極管：