任务一　元件识别与检测

日常生活、工业企业中都离不开电子电路，而由金属导线和电气、电子元件组成的导电回路，称其为电路。直流电通过的电路称为“直流电路”；交流电通过的电路称为“交流电路”。从电路的定义中我们可以知道，构成电路最重要的两大元素是“供电”和“元件”。首先，让我们了解一些常用的电子元件。

一、电源

【任务描述】

电源为电子电气设备提供电能，是整个电回路的“动力之源”。供电质量直接决定电子电气设备的使用寿命和稳定性，在电子电气安装、检修和调试时，首先应保证电源供电正确无误。

【计划与实施】

完成电源任务书，见表1-1。

【任务资讯】

电子电路供电一般可分为交流供电和直流供电。

1.交流供电（Alternating Current，AC）

我国的供电（配电）系统主要包括两大电网：中国国家电网和中国南方电网。由国家电力公司下发在电力系统中执行的《电业安全工作规程》中规定：对地电压在1kV以下时称为“低压”，对地电压在1kV及以上时称为“高压”，但实际上低压电这个概念是相对而言的，低压电和高压电之间没有绝对的界限，根据实际情况划分。

习惯上所说220/380V是低压，高于这个电压都是高压。我国民电同欧洲供电标准一样，为220V单相供电，电压允许偏差为+7%、-10%；额定电压频率为50Hz，系统允许的频率偏差为±0.5Hz。而日本供电标准为110V，60Hz。

我国低压供电一般采用的TN-S系统：保护线与中性线分开。低压供电一直使用三相四线制，再配上一根地线就称为“三相五线制”。

如图1-1（a）TN-S系统所示，有三条火线（A、B、C），一条零线（N，又称中性线），一条保护接地线（PE，又称地线）。家用电气设备一般采用图中单相的供电方式，电源分别接火线和零线，为安全起见，电器的外壳可做保护性接地（PE）。民用电一般“零地”不能混接，因为这样可能导致设备外壳带电，不安全。

工厂电动机工作一般采用三相供电，如“三相设备”所示接法。

低压供电波形如图1-1（b）所示，我们通常所说的交流220V电压是指正弦交流电压的有效值，而电源的峰值为220V（311V），周期T=0.02s，即频率f=1/T=50Hz。交流220V电压为“零地”之间电压（UAN、UBN、UCN），称为“相电压”。而火-火之间的电压（UAB、UAC、UBC）称为线电压，电压=220V=380V。

2.直流供电（Direct Current，DC）

成正弦周期性交变的交流电压信号便于供电公司远距离传输，但在实际电路使用中，往往需要将交流电压转变成24V、5V等不同规格的电压值恒定不变的电源——直流电源。

如图1-2所示，我们使用的手机充电器将AC 100～240V电压转换成DC 5V电压，用于手机电池充电。

那么，手机充电器怎样将输入交流电压转换成电压很低的直流电压呢？交流电源转换成直流电一般分为两种类型：开关式稳压电源和线性稳压电源。市面上的手机充电器采用开关电源。开关电源体积小，效率高，输出功率大，缺点是结构复杂，容易对交流电网形成噪声和谐波干扰，相对使用寿命短。目前市面上的直流稳压电源一般都采用开关电源。

（1）线性稳压电源工作原理　图1-3所示线性稳压电源的组成及各部分的作用。

交流220V电压首先通过变压器转换成低压交流信号，然后通过整流电路和滤波电路将交流信号转换成脉动直流信号（即电压极性一样，但电压值时大时小，变化幅度很大），最后经过精密稳压电路，输出额定直流电压信号。

（2） 开关式稳压电源工作原理　开关式稳压电源主要分为调频式和调宽式两种，图1-4所示为调宽式开关稳压电源的基本原理示意图。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算：

Uo=Um×T1/T　　（1-1）

式中　Um——矩形脉冲最大电压值；

　　　　T——矩形脉冲周期；

　　 　T1——矩形脉冲宽度。

从式（1-1）可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二、电阻元件的识别与检测

【任务描述】

电阻器是电路中最常见的电子元件，简称电阻，在一个电路中往往同时使用多个电阻。掌握电阻元件的选型及检测方法，了解不同类型电阻在电路中的作用。

【计划与实施】

1.完成任务书，见表1-2。

2.利用数字万用表完成插件电阻与贴片电阻的检测，掌握电阻测量的操作规范，并说明电阻测量时的注意事项，影响电阻测量精度几个因素。

【任务资讯】

导体对电流的阻碍称为该导体的电阻，电阻器是电子电路中最常用的元器件之一，简称电阻。电阻器种类很多，通常可以分为3 类：固定电阻器、电位器和敏感电阻器。

1.固定电阻器

（1）图形符号及单位　固定电阻器是一种阻值固定不变的电阻器。固定电阻器的实物外形和图形符号如图1-5所示，从封装上看有贴片电阻（图示有矩形和柱形两类）和插件电阻（碳膜电阻、金属薄膜电阻和绕线电阻）。在图1-5（b）中，上方为国家标准的电阻器图形符号，下方为国外常用的电阻器图形符号，在电路图中固定电阻器的代号为“R”。

电阻单位：电阻单位有欧姆（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）和毫欧（mΩ）、微欧（μΩ）。

单位换算关系：1MΩ=1000kΩ=1000000Ω

　　　　　　　1Ω=1000mΩ=1000000μΩ

（2）应用　电阻的实际应用电路如图1-6所示，图1-6（b）为LED手电筒的电路原理图，其中BT为电池，D1为发光二极管（LED），S1为电筒开关，R1为固定电阻器，阻值为1kΩ。电阻在电路中往往起到限制电流、分支电流、保护电路的作用。在图1-6所示电路中，如果没有固定电阻器R1限制电流，发光二极管会因为电流过大而导致烧毁。

（3）识别方法

① 标称阻值。为了表示阻值的大小，在出厂时会在电阻器表面标注阻值。标注在电阻器上的阻值称为标称阻值。电阻器的实际阻值与标称阻值往往有一定的差距，这个差距称为误差。电阻器是由厂家生产出来的，但厂家不是随意生产任何阻值的电阻器的。为了生产、选购和使用的方便，国家规定了电阻器阻值的系列标称值，该标称值分E-24、E-12、E-6和E-96等系列，见表1-3。

国家标准规定，生产某系列的电阻器，其标称阻值应等于该系列中标称值的10n（n为正整数）倍。如 E-24 系列的误差等级为Ⅰ，允许误差范围为±5%，若要生产 E-24 系列（误差为±5%）的电阻器，厂家可以生产标称阻值为 1.1Ω、11Ω、110Ω、1.1kΩ、11kΩ、110kΩ、11MΩ等的电阻器，而不能生产标称阻值是1.4Ω、14Ω、140Ω等的电阻器。

a.直标法。直标法是指用文字符号（数字和字母）在电阻器上直接标注出阻值和误差的方法。直标法的阻值单位有欧姆（R）、千欧（k）和兆欧（M）。图1-7所示为直标法水泥电阻，功率为10W，阻值330Ω，精度为±5%。

误差大小的表示一般有两种方式：一是用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示误差为±5%、±10%、±20%，如果不标注误差，则误差为±20%；二是用字母来表示，各字母对应的误差见表1-4，如J、K 分别表示误差为±5%、±10%。

例1：12kΩ±10%、12kΩⅡ、12kΩ10%、12kΩK，都表示电阻器的阻值为12kΩ，误差为±10%。

例2：1k2表示1.2kΩ，3M3表示3.3MΩ，3R3（或3Ω3）表示3.3Ω，R33（或Ω33）表示0.33Ω。

例3：标注12kΩ、12k，表示的阻值都为12kΩ，不标注误差，则默认误差为±20%。

b.色环法。插件电阻和柱形贴片电阻一般采用色环法标注阻值，如图1-8所示。

色环法是指在电阻器上标注不同颜色圆环来表示阻值和误差的方法。图1-8（a）中，一只电阻器上有4条色环，称为四环电阻器；另一只电阻器上有 5条色环，称为五环电阻器，五环电阻器的阻值精度较四环电阻器更高。

要正确识读色环电阻器的阻值和误差，需先了解各种色环代表的含义。四环电阻器各色环代表的含义及数值见表1-5。

图1-8（a）电阻标称阻值为：20×102Ω=2kΩ，误差±5%。

图1-8（b）电阻标称阻值为：220×102Ω=22kΩ，误差±1%。

c.数字索位标注法。一般矩形贴片电阻采用此标注法，如图1-9所示。

· 4位数字索位标称法。如图1-9（a）、（b）所示，它的第一、二、三位为有效数字，第四位表示在有效数字后面所加“0”的个数，这一位不会出现字母，阻值精度为±1%。

图1-9（a）中 “5102”表示“51000Ω”；如果是小数，则用“R”表示“小数点”，并占用一位有效数字，其余三位是有效数字。图1-9（b）中“30R0” 表示“30.0Ω”。

· 3位数字索位标称法。如图1-9（c）、（d）所示。它的第一、二位为有效数字，第三位表示在有效数字后面所加“0”的个数，这一位不会出现字母，阻值精度为±5%。

图1-9（c）中 “202”表示“2000Ω”；图1-9（d）中“3R9” 表示“3.9Ω”。

② 额定功率。额定功率是指在一定的条件下元器件长期使用允许承受的最大功率。电阻器额定功率越大，允许流过的电流越大。固定电阻器的额定功率也要按国家标准进行标注，其标称系列有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W和10W等。小电流电路一般采用功率为1/8～1/2W的电阻器，而大电流电路中常采用1W以上的电阻器。

电阻器额定功率识别方法：对于标注了功率的电阻器，可根据标注的功率值来识别功率大小，例如图1-7中电阻的功率为10W；对于没有标注功率的电阻器，可根据长度和直径来判别其功率大小。长度和直径值越大，功率越大。例如一个长度为7mm、直径为2.2mm的金属膜电阻器，其功率为1/8W，而一个长度为8mm、直径为2.6mm的金属膜电阻器，其功率为1/4W；对于贴片电阻，其封装大小决定额定功率，例如0603封装，功率为1/16W，1206封装，功率为1/8W（注：1206封装比0603封装的电阻体积大）。

（4）选用　电子元器件的选用是学习电子技术的一个重要内容。对大多数从事维修、制作和简单设计的电子爱好者来说，只要考虑元器件的一些重要参数就可以解决实际问题。

① 电阻选用举例。在选用电阻器时，主要考虑电阻器的阻值、误差、额定功率和极限电压。

如图1-10所示，一般发光二极管的工作电流为2～20mA， 本例应用中设计为10mA，电阻的选用方法如下。

a.确定阻值。用欧姆定律可求出电阻器的阻值R=U/I=（3-1.7）/0.01=130Ω。

b.确定误差。对于电路来说，误差越小越好，这里对误差要求不高，可选择电阻器误差为±5%。若难以找到误差为±5%的电阻器，也可选择误差为±10%的电阻器。

c.确定功率。根据功率计算公式可求出电阻器的功率大小为P=I2R=0.012×130Ω=0.013W。为了让电阻器能长时间使用，避免电阻器因功率过大发热而烧毁，选择的电阻器功率应在实际功率的两倍以上，这里选择常规电阻器功率为1/8W。

综上所述，为了让图1-10所示电路中的电阻器R能正常工作并满足要求，应选择阻值为130Ω、误差为±5%、额定功率为1/8W 的电阻器。

② 电阻选用技巧。

a.对于要求不高的电路，在选择电阻器时，其阻值和功率应与要求值尽量接近，并且额定功率只能大于要求值，若小于要求值，电阻器容易被烧坏。

b.若无法找到某个阻值的电阻器，可采用多个电阻器并联或串联的方式来解决。电阻器串联时阻值增大，并联时阻值减小。

c.若某个电阻器功率不够，可采用多个大阻值的小功率电阻器并联，或采用多个小阻值的小功率电阻器串联，不管是采用并联还是串联，每个电阻器承受的功率都会变小，并考虑两倍左右的余量。

（5）检测　固定电阻器的常见故障有开路、短路和变值。检测固定电阻器使用数字万用表的欧姆挡。在检测时，先识读出电阻器上的标称阻值，然后开始检测电阻器。

下面以测量一只标称阻值为2kΩ的色环电阻器为例来说明电阻器的检测方法，具体步骤如下。

第1步：将数字万用表的挡位开关拨至“10K”挡。

第2步：进行欧姆校零。将红、黑表笔短路，观察数值是否为0，以确定数字万用表表笔接线良好。

第3步：将红、黑表笔分别接电阻器的两个引脚，再观察显示窗数值是否为“2”。

若万用表测量出来的阻值与电阻器的标称阻值相同，说明该电阻器正常（若测量出来的阻值与电阻器的标称阻值有些偏差，但在误差允许范围内，电阻器也算正常）。

若测量出来的阻值为∞，则说明电阻器开路。

若测量出来的阻值为0Ω，则说明电阻器短路。

若测量出来的阻值大于或小于电阻器的标称阻值，并超出误差允许范围，则说明电阻器变值。

2.其他类型电阻器

（1）电位器　电位器是一种阻值可以通过调节而改变的电阻器，又称可变电阻器。常见电位器的实物外形及电位器的图形符号如图1-11所示。

电位器与固定电阻器一样，都具有降压、限流和分流的功能，不过由于电位器具有阻值可调性，故它可随时调节阻值来改变降压、限流和分流的程度。

电位器检测使用万用表的欧姆挡。在检测时，先测量电位器两个固定端之间的阻值，正常测量值应与标称阻值一致，然后再测量一个固定端与滑动端之间的阻值，同时旋转转轴，正常测量值应在0Ω到标称阻值范围内变化。若是带开关电位器，还要检测开关是否正常。电位器的检测如图1-12所示。

电位器的检测步骤如下。

第1步：测量电位器两个固定端之间的阻值。将数字万用表拨至“200K”挡（该电位器标称阻值为20kΩ），红、黑表笔分别与电位器两个固定端接触，如图1-12（a）所示，然后在显示窗口上读出阻值大小。

若电位器正常，测得的阻值应与电位器的标称阻值相同或相近（在误差允许范围内）。

若测得的阻值为∞，则说明电位器两个固定端之间开路。

若测得的阻值为0Ω，则说明电位器两个固定端之间短路。

若测得的阻值大于或小于标称阻值，则说明电位器两个固定端之间的阻体变值。

第2步：测量电位器一个固定端与滑动端之间的阻值。数字万用表仍置于“200K”挡，红、黑表笔分别与电位器任意一个固定端和滑动端接触，如图1-12（b）所示，然后旋转电位器转轴，同时观察显示窗口。

若电位器正常，表针会发生摆动，指示的阻值应在0～20kΩ范围内连续变化。

若测得的阻值始终为∞，则说明电位器固定端与滑动端之间开路。

若测得的阻值为 0Ω，则说明电位器固定端与滑动端之间短路。

若测得的阻值变化不连续、有跳变，则说明电位器滑动端与阻体之间接触不良。

（2）敏感电阻器　敏感电阻器是指阻值随某些外界条件的改变而变化的电阻器。敏感电阻器种类很多，常见的有热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器、压敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器和磁敏电阻器等，部分敏感电阻器的实物及图形符号如图1-13所示。

敏感电阻种类多，应用广泛。

热敏电阻器具有阻值随温度变化而变化的特点，一般用在与温度有关的电路中。例如，可作为热水器的温度控制器件。

光敏电阻器的功能与固定电阻器一样，不同之处在于它的阻值可以随光线强弱变化而变化，可利用这个特性实现路灯自动开关控制。

压敏电阻器具有过电压时阻值变小的性质，利用该性质可以将压敏电阻器应用在保护电路中。例如作为家用电器保护器，在使用时将它接在220V市电和家用电器之间，当有高电压（雷电干扰）窜入供电回路中时，压敏电阻将瞬时阻值为零，将强电短路掉。

三、电容元件的识别与检测

【任务描述】

电容器是一种可以储存电荷的元件。相距很近且中间隔有绝缘介质（如空气、纸和陶瓷等）的两块导电极板就构成了电容器，如图1-14 所示。掌握电容元件的选型及检测方法，了解不同类型电容在电路中的作用。

【计划与实施】

1.完成任务书，见表1-6。

2.利用数字万用表完成电解电容与钽电阻的检测，掌握电容测量的操作规范，并说明电容测量时的注意事项。

【任务资讯】

电容器是电子电路中最常用的元器件之一，简称电容，在电路中的代号一般为“C”。电容器种类很多，按极性可分为有极性电容和无极性电容；按照封装形式可分为贴片电容和插件电容；按照材料可分为瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等。本书按照结构分为固定电容器和可变电容器。

1.固定电容器

（1）图形符号及单位　电容实物及图形符号如图1-15所示。

电容单位：法拉（F）、毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）。

单位换算关系：1F=1000mF=106μF=109nF=1012pF。

注：法拉是很大的单位，电路中常用的容量单位是微法和皮法。

（2）应用　电容的特性：“通交隔直”。电容器的“隔直”和“通交”是指直流电不能通过电容器，而交流电能通过电容器。电容具有充放电荷的作用，对于直流信号，在通电的瞬间，电容迅速充电，当其内电场同外部直流电源产生的电场相当时（内外电场方向相反），充电结束，电路再无电流通过，相当于“断路”；而交流电流则可以通过电容。

① 电容滤波。电容滤波应用电路如图1-16所示。

电容稳压滤波电路是电子电路中最常用的电路。在实际电子电路中，因为电磁耦合、电源串扰、自扰等多种因素的影响，直流供电电压会产生波动，这会极大地影响电子电路的稳定，造成死机、误动作等问题。把电容并联在供电电路中，当供电电压高于稳压电源时，电容储存电荷，降低回路电压；当供电电压变低时，电容通过释放电荷，升高回路电压。

在图1-16中可以看到，滤波电容一般成对出现，C1为有极性电解电容，容量较大，而C2为无极性电容，容量较小。这二者在电路中的“任务”不同，C1存储电荷容量大，充电时间长，负责滤除低频信号，C2存储电荷容量小，充电快，滤除高频信号效果良好。

② 交流耦合。电容实际结构为两个平行导电极板，对于直流信号来说，相当于“断路”，而对于交流信号则相当于“通路”。实际应用中，有时需要放大有用的交流信号，例如录音笔，需要处理输入的语音信号（交变信号），如图1-17所示。生活中常用的麦克的工作原理是把语言信号转变成交变的电信号，信号在电路后续处理中需要放大有用的交变信号（即声音信号），而隔离直流供电信号，如图1-17（b）电路所示，标号“VCC”“GND”分别代表接电源正负极，R1为麦克直流供电的限流电阻，C1为交流耦合电容，作用是通过交变信号隔离直流分量。

③ 电容在电子电路中应用广泛，其他应用还包括谐振、旁路、积分、微分、补偿和分频等功能。

（3）电容的主要参数　电容器的主要参数有标称容量、允许误差、额定电压和绝缘电阻等。

① 容量与允许误差。电容器能储存电荷，其储存电荷的多少称为容量。电容器容量越大，储存电荷越多。

② 额定电压。额定电压又称电容器的耐压值，它是指在正常条件下电容器长时间使用两端允许承受的最高电压。一旦加到电容器两端的电压超过额定电压，两极板之间的绝缘介质就容易被击穿而失去绝缘能力，造成两极板短路。

③ 绝缘电阻。电容器两极板之间隔着绝缘介质，绝缘电阻用来表示绝缘介质的绝缘程度。绝缘电阻越大，表明绝缘介质的绝缘性能越好。如果绝缘电阻变小，绝缘介质的绝缘性能下降，就会出现一个极板上的电流会通过绝缘介质流到另一个极板上，这种现象称为漏电。若绝缘电阻小的电容器存在漏电，不能继续使用。一般情况下，无极性电容器的绝缘电阻为∞，而有极性电容器（电解电容器）的绝缘电阻很大，但一般达不到∞。

（4）识别方法

① 直标法。直标法是指在电容器上直接标出容量值和容量单位。

电解电容器常采用直标法。图1-18（a）所示电解电容的容量为470μF，耐压为 50V，误差为±20%；图1-18（b）中CBB电容的容量为68nF，J表示误差为±5%（注：用大写字母表示误差的方式同电阻类似）。

② 用字母p、n、μ、m表示法。用2～4位数字和一个字母表示容量，其中的数字表示有效数字，字母为数值量值。p表示pF，μ表示μF，n表示nF，m表示mF，字母有时表示小数点位值。

例如：1p5表示1.5pF；4μ7表示4.7μF；470n表示470nF；1m5表示1500μF。

如果用R表示小数点或不带字母的小数，则单位为μF，如R33表示容量是0.33μF。0.01表示0.01μF。

③ 整数标注法。容量较小的无极性电容器常采用整数标注法，单位为pF。

若整数末位是0，如标“330”则表示该电容器容量为330pF；若整数末位不是0，如标“103”，则表示容量为 10×103pF。

如果整数末位是9，不是表示109，而是表示10-1，如339表示3.3pF。

（5）检测　电容器常见的故障有开路、短路和漏电。

① 无极性电容器的检测。检测时，数字万用表拨至“10k”，测量电容器两引脚之间的阻值。如果电容器正常，则显示数值从有数值跳变到“1”，容量越小跳变得越快。数值变化过程实际上就是万用表内部电池通过表笔对被测电容器充电的过程，被测电容器容量越小充电越快，数值跳变得越快。

若检测时数值无跳变过程，而是始终停在∞处，则说明电容器不能充电，该电容器开路。

若数值有跳变，但最后显示不为“1”，则说明电容器能充电，但绝缘电阻小，该电容器漏电。

若数值显示阻值小或0Ω处不动，则说明电容器不能充电，并且绝缘电阻很小，该电容器短路。

注：对于容量小于0.01μF的正常电容器，在测量时数值可能不发生跳变，故无法用万用表判断其是否开路，但可以判别是否短路和漏电。如果怀疑容量小的电容器开路，万用表又无法检测时，可找相同容量的电容器代换，如果故障消失，就说明原电容器开路。

② 电解电容器的检测。万用表拨至“10K”挡（对于容量很大的电容器，可选择100k），测量电容器正、反向电阻。

如果电容器正常，在测正向电阻（黑表笔接电容器正极引脚，红表笔接负极引脚）时，数字变化，然后慢慢返回“1”；在测反向电阻时，显示数字逐渐变大，但有时不能到“1”。也就是说，正常电解电容器的正向电阻大，反向电阻略小，通过此方法可判别电容正、负极。

电解电容器检测时，若正、反向电阻均为∞，则说明电容器开路。若正、反向电阻都很小，则说明电容器漏电。若正、反向电阻均为0Ω，则说明电容器短路。

（6）选用　电容器是一种较常用的电子元件，在选用时可遵循以下原则。

① 标称容量要符合电路的需要。对于一些对容量大小有严格要求的电路（如定时电路、延时电路和振荡电路等），选用的电容器容量应与要求相同；对于一些对容量要求不高的电路（如耦合电路、旁路电路、电源滤波电路和电源退耦电路等），选用的电容器容量与要求相近即可。

② 工作电压要符合电路的需要。为了保证电容器能在电路中长时间正常工作，选用的电容器的额定电压应略大于电路可能出现的最高电压，约大于10%。

③ 电容器特性尽量符合电路的需要。不同种类的电容器有不同的特性，为了让电路工作状态尽量最佳，可针对不同电路的特点来选择合适种类的电容器。下面是一些电路选择电容器的规律。

a.对于电源滤波、退耦电路和低频耦合、旁路电路，一般选择电解电容器。

b.对于中频电路，一般可选择薄膜电容器和金属化纸介电容器。

c.对于高频电路，应选用高频特性良好的电容器，如瓷介电容器和云母电容器。

d.对于高压电路，应选用工作电压高的电容器，如高压瓷介电容器。

e.对于频率稳定性要求高的电路（如振荡电路、选频电路和移相电路），应选用温度系数小的电容器。

2.可变电容器

可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极片间相对的有效面积或片间距离改变时，它的电容量就相应地变化。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。

可变电容器可分为微调电容器、单联电容器和多联电容器等。实物外形与图形符号如图1-19所示，图1-19（a）为微调电容，图1-19（b）为单联电容，多联电容为两个或两个以上的可变电容器结合。

四、电感元件的识别与检测

【任务描述】

将导线在绝缘支架上绕制一定的匝数（圈数）就构成了电感器。掌握电感元件的选型及检测方法，了解电感在电路中的作用。

【计划与实施】

1.完成任务书，见表1-7。

2.利用数字万用表完成电感和变压器的检测，掌握电感测量的操作规范。

【任务资讯】

（一）电感器

电感器是电子电路中最常用的元器件之一，简称电感，在电路中的代号一般为“L”。

1.电感器图形符号及单位

根据绕制的支架不同，电感器可分为空心电感器（无支架）、磁芯电感器（磁性材料支架）和铁芯电感器（硅钢片支架），它们的图形符号如图1-20所示。

电感单位：亨（H）、毫亨（mH）、微亨（μH）。

单位换算关系：1H=1000mH=106μH。

2.电感器主要参数

电感器的主要参数有电感量、误差、品质因数和额定电流等。

（1）电感量　电感器由线圈组成，当电感器通过电流时就会产生磁场，电流越大，产生的磁场越强，穿过电感器的磁场（又称为磁通量Φ）就越大。实验证明，穿过电感器的磁通量Φ和电感器通入的电流I成正比关系。磁通量Φ与电流I的比值称为自感系数，又称电感量L，用公式表示为：

L=

电感器的电感量大小主要与线圈的匝数（圈数）、绕制方式和磁芯材料等有关。线圈匝数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大；有磁芯的电感器比无磁芯的电感器电感量大；电感器的磁芯磁导率越高，电感量也就越大。

（2）误差　误差是指电感器上标称电感量与实际电感量的差距。对于精度要求高的电路，电感器的允许误差范围通常为±0.2%～±0.5%，一般的电路可采用误差为±10%～±15%的电感器。

（3）品质因数（Q值）　品质因数也称Q值，是衡量电感器质量的主要参数。品质因数是指当电感器两端加某一频率的交流电压时，其感抗XL（XL=2πfL）与直流电阻R的比值，用公式表示为：

Q=　　（1-2）

从式（1-2）可以看出，感抗越大或直流电阻越小，电感器的品质因数就越大。

电感器对通过的交流信号有较大的阻碍，这种阻碍称为感抗。感抗用XL表示，感抗的单位是欧姆（Ω）。电感器的感抗大小与自身的电感量和交流信号的频率有关。感抗大小可以用以下公式计算：

XL=2πfL　　（1-3）

式中　XL——感抗，Ω；

　　 　f ——交流信号的频率，Hz；

　　 　L——电感器的电感量，H。

由式（1-3）可以看出：交流信号的频率越高，电感器对交流信号的感抗越大；电感器的电感量越大，对交流信号的感抗也越大。

（4）额定电流　额定电流是指电感器在正常工作时允许通过的最大电流值。电感器在使用时，流过的电流不能超过额定电流，否则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至会因过电流而烧坏。

3.电感器标识方法

（1）直标法　电感器采用直标法标注时，一般会在外壳上标注电感量、误差和额定电流值。

在标注电感量时，通常会将电感量值及单位直接标出。在标注误差时，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 表示±5%、±10%、±20%。在标注额定电流时，用A、B、C、D、E分别表示50mA、150mA、300mA、0.7A和1.6A。

例：AⅡ100μH表示电感量μH，误差±10%，额定电流50mA。

（2）色标法　色标法是采用色点或色环标在电感器上来表示电感量和误差的方法。色码电感器采用色标法标注，其电感量和误差标注方法同色环电阻器，单位为μH。色码电感器的各种颜色的含义及代表的数值与色环电阻器相同，读法参照电阻色环识别法。

4.电感器应用

电感器的主要性质：“通直阻交”和“阻碍变化的电流”。电感器的“通直阻交”是指电感器对通过的直流信号阻碍很小，直流信号可以很容易地通过电感器，而电感对于交流信号通过时存在感抗，交流信号会受到较大的阻碍。

利用电感器的特性，主要应用有以下几点。

（1）直流电源稳压滤波　把电感器串联到直流电源输入回路中，利用电感“通直阻交”特性，可阻碍交流干扰信号进入供电回路，起到同电容类似的滤波作用，如图1-21（a）所示。

在实际应用电路，往往电感、电容相结合用于电源滤波，效果更显著，如图1-21（b）所示，此滤波电路也称为“π”形滤波电路。

（2）谐振　可变电感器用于无线信号的发射和接收谐振电路。可调电感器是通过调节磁芯在线圈中的位置来改变电感量的，磁芯进入线圈内部越多，电感器的电感量越大。如果电感器没有磁芯，可以通过减少或增多线圈的匝数来降低或提高电感器的电感量。另外，改变线圈之间的疏密程度也能调节电感量。

（3）高频扼流圈　高频扼流圈又称高频阻流圈，它是一种电感量很小的电感器，高频扼流圈在电路中的作用是“阻高频，通低频”。如图1-22所示，当高频扼流圈输入高、低频信号和直流信号时，高频信号不能通过，只有低频和直流信号能通过。

（4）低频扼流圈　低频扼流圈又称低频阻流圈，是一种电感量很大的电感器，常用在低频电路（如音频电路和电源滤波电路）中，低频扼流圈是用较细的漆包线在铁芯（硅钢片）或铜芯上绕制很多匝数制成的。低频扼流圈在电路中的作用是“通直流，阻低频”。如图1-23所示，当低频扼流圈输入高、低频和直流信号时，高、低频信号均不能通过，只有直流信号才能通过。

5.电感器检测

电感器的电感量和Q值一般用专门的电感测量仪和Q表来测量，一些功能齐全的万用表也具有电感量测量功能。

电感器常见的故障有开路和线圈匝间短路。电感器实际上就是线圈，由于线圈的电阻一般比较小，所以测量时一般用万用表的200Ω挡。线径粗、匝数少的电感器电阻小，接近于0Ω；线径细、匝数多的电感器阻值较大。在检测电感器时，用万用表可以很容易地检测出是否开路（开路时测出的电阻为∞），但很难判断它是否匝间短路，因为电感器匝间短路时电阻减小很少，解决方法是：当怀疑电感器匝间有短路，万用表又无法检测出来时，可更换新的同型号电感器，故障排除则说明原电感器已损坏。

6.电感器选用

在选用电感器时，要注意以下几点。

① 选用电感器的电感量必须与电路要求一致，额定电流选大一些不会影响电路。

② 选用电感器的工作频率要适合电路。低频电路一般选用硅钢片铁芯或铁氧体磁芯的电感器，而高频电路一般选用高频铁氧体磁芯或空心的电感器。

③ 对于不同的电路，应该选用相应性能的电感器。在检修电路时，如果遇到损坏的电感器，并且该电感器功能比较特殊，通常需要用同型号的电感器更换。

④ 对于色码电感器或小型固定电感器，当电感量相同、额定电流相同时，一般可以代换。

⑤ 对于有屏蔽罩的电感器，在使用时需要将屏蔽罩与电路地连接，以提高电感器的抗干扰性。

（二）变压器

在远距离输电回路中，为提供效率往往采用几十千伏高压输电，而我国民用电器的供电标准为工频220V，在日常生活中，常常需要更小的电压，如9V、5V等，通过变压器可以灵活改变交流电压或交流电流的大小。常见变压器的实物外形及图形符号如图1-24所示。

（1）变压器结构　两组相距很近又相互绝缘的线圈就构成了变压器。变压器的结构如图1-25所示，从图中可以看出，变压器主要由绕组和铁芯组成。绕组通常由漆包线（在表面涂有绝缘层的导线）或纱包线绕制而成，与输入信号连接的绕组称为一次绕组（或称为初级绕组），输出信号的绕组称为二次绕组（或称为次级绕组）。

（2）工作原理　变压器是利用电-磁和磁-电转换原理工作的。下面以图1-25所示电路来说明变压器的工作原理。

当交流电压U1送到变压器的一次绕组L1两端时（L1的匝数为N1），有交流电流I1流过L1，L1马上产生磁场，磁场的磁感线沿着导磁良好的铁芯穿过二次绕组L2（其匝数为N2），有磁感线穿过L2，L2上马上产生感应电动势，此时L2相当于一个电源。由于L2与电阻R连接成闭合电路，L2就有交流电流I2输出并流过电阻R，R两端的电压为U2。

变压器的一次绕组进行电-磁转换，而二次绕组进行磁-电转换。

（3）功能　变压器可以改变交流电压的大小，也可以改变交流电流的大小。

① 改变交流电压。变压器既可以升高交流电压，也可以降低交流电压。在忽略电能损耗的情况下，变压器一次电压U1、二次电压U2与一次绕组匝数N1、二次绕组匝数N2的关系为：

==n　　（1-4）

式中　n——匝数比或电压比。

由上面的式（1-4）可知以下几点。

a.当二次绕组匝数N2多于一次绕组的匝数N1时，二次电压U2就会高于一次电压U1，即n<1时，变压器可以提升交流电压，故电压比n<1的变压器称为升压变压器。

b.当二次绕组匝数N2少于一次绕组的匝数N1时，变压器能降低交流电压，故n>1的变压器称为降压变压器。

c.当二次绕组匝数N2与一次绕组的匝数N1相等时，变压器不会改变交流电压的大小，即一次电压U1与二次电压U2相等。这种变压器虽然不能改变电压大小，但能对一、二次电路进行电气隔离，故n=1的变压器常用作隔离变压器。

② 改变交流电流。变压器不但能改变交流电压的大小，而且能改变交流电流的大小。由于变压器对电能损耗很少，所以可忽略不计，故变压器的输入功率P1与输出功率P2相等，即：

P1=P2

U1I1=U2I2

=　　（1-5）

从上面的式子可知，变压器的一、二次电压与一、二次电流成反比。若提升了二次电压，就会使二次电流减小；降低二次电压，二次电流会增大。

综上所述，对于变压器来说，匝数越多的绕组两端电压越高，流过的电流越小。

例如，某个电源变压器上标注“输入电压220V，输出电压6V”，那么该变压器的一、二次绕组匝数比n=220/6≈37，当将该变压器接在电路中时，二次绕组流出的电流是一次绕组流入电流的37倍。

五、二极管的识别与检测

【任务描述】

二极管又称为半导体二极管。导电性能介于导体与绝缘体之间的材料称为半导体，常见的半导体材料有硅、锗和硒等。利用半导体材料可以制作各种各样的半导体元器件，如二极管、三极管、场效应管和晶闸管等都是由半导体材料制作而成的。掌握二极管元件的选型及检测方法，了解二极管在电路中的作用。

【计划与实施】

1.完成任务书，见表1-8。

2.利用数字万用表完成二极管1N4007的检测，并通过网络搜索参数，并说明此型号的二极管能不能作为交流220V，功率50W电源的整流二极管，为什么？

【任务资讯】

1.二极管结构、图形符号和实物外形

二极管的代号一般为“D”，二极管的内部结构、图形符号和实物外形如图1-26所示。

如图1-26（a）所示，当P型半导体（由半导体材料中掺入磷、砷和锑等五价杂质，含有大量的正电荷）和N型半导体（由半导体材料中掺入如硼、铝和镓三价杂质，含有大量的电子）结合在一起时，P型半导体中的正电荷向N型半导体中扩散，N型半导体中的电子向P型半导体中扩散，于是在P型半导体和N型半导体中间就形成一个特殊的薄层，这个薄层称为PN结，从含有PN结的P型半导体和N型半导体两端各引出一个电极并封装起来就构成了二极管。与P型半导体连接的电极称为正极（或阳极），用“+”或“A”表示；与N型半导体连接的电极称为负极（或阴极），用“-”或“K”表示。如图1-26（b）所示，图形左侧为“+”或“A”，阳极；图形右侧为“-”或“K”，负极。

2.二极管性质

（1）“正向导通”“反向截止”——二极管的单向导电性　下面通过分析图1-27所示的两个电路来说明二极管的性质。

在图1-27（a）所示电路中，当闭合开关S后，发现灯泡会发光，表明有电流流过二极管，二极管导通；而在图1-27（b）所示电路中，当开关S闭合后灯泡不亮，说明无电流流过二极管，二极管不导通。

由此可以得出这样的结论：当二极管正极与电源正极连接，负极与电源负极相连时，即二极管加正向电压时二极管能导通，反之二极管加反向电压时不能导通。二极管这种单方向导通的性质称为二极管的单向导电性。

（2）伏-安特性曲线　在电子工程技术中，常采用伏-安特性曲线来说明元器件的性质。伏-安特性曲线又称为电压-电流特性曲线，用来说明元器件两端电压与通过电流的变化规律。

二极管的伏-安特性曲线用来说明加到二极管两端的电压U与通过电流I之间的关系。二极管的伏-安特性曲线如图1-28所示。

在图1-28所示的坐标图中，第一象限内的曲线表示二极管加正向电压时的特性，即正向特性，第三象限内的曲线表示二极管的反向特性。下面从两方面来分析伏-安特性曲线。

① 正向特性。电压U很低，流过二极管的电流极小，可认为二极管没有导通，只有当正向电压达到图1-28所示的电压UA时，流过二极管的电流急剧增大，二极管才导通。这里的电压UA称为正向导通电压，又称门电压（或阈值电压）。不同材料的二极管，其门电压是不同的，硅材料二极管的门电压为0.5～0.7V，锗材料二极管的门电压为0.2～0.3V。从上面的分析可以看出，二极管的正向特性是：当二极管加正向电压时不一定能导通，只有正向电压达到门电压时，二极管才能导通。

② 反向特性。反向电压不高时，没有电流流过二极管，二极管不能导通。当反向电压达到图1-28所示UB电压时，流过二极管的电流急剧增大，二极管反向导通了。这里的电压UB称为反向击穿电压，反向击穿电压一般很高，远大于正向导通电压。不同型号的二极管反向击穿电压不同，低的有十几伏，高的有几千伏。普通二极管反向击穿导通通常是损坏性的，所以反向击穿导通的普通二极管一般不能再使用，但稳压二极管是利用反向击穿后电压稳定的特性制造的。

3.二极管参数

二极管参数包括最大整流电流IF、最高反向工作电压UR、最大反向电流IR和最高工作频率fM，二极管在使用时注意不要超过额定参数指标，否则可能导致元件损坏。

4.二极管应用

① 整流。电厂采用交流供电，我们往往需要使用低压直流电源供电，交流高压可通过变压器转换成需要的交流低压电源，而交流电压可通过二极管整流电路转换成直流电压，其工作原理如图1-29所示。

交流220V电压经变压器变换成8V左右的交流低压信号，经D1～D4四个二极管组成的全波整流电路整流后变成脉动的直流信号，最后经电容滤波后变成10V左右的直流信号，此直流信号仍含有交流脉动信号，需经更精确的直流稳压电路进一步处理。

全波整流的过程如下：当交流信号为正半周输入时，因为二极管的单向导电性，电压信号经过变压器从a点经二极管D1，电流方向从左至右流过负载RL，最后经二极管D4流回电源；当交流信号为负半周输入时，电压信号经过变压器从b点经二极管D2，电流方向从左至右流过负载RL，最后经二极管D3流回电源。正负半周交流信号流经负载的电流方向一样，所以说交流变成了直流。

全波整流电路又称为全波“桥式”整流电路，是电源电路中常见的应用电路。

② 其他二极管的作用还包括电子开关、钳位等。

5.二极管检测

二极管的常见故障有开路、短路和性能不良。

在检测二极管时，可将万用表拨至挡，用红黑表笔测量二极管的两管脚，交换红黑表笔接触的管脚后再次测量。当两次测量结果：一次无数值，显示“1”，另一次显示600～800（硅二极管，锗二极管显示100～300），说明二极管正常。当测量有数值时，红表笔对应管脚为二极管正极，则另一脚为负极（注：二极管的正负极一般可通过观察元件外观辨别，有标记的一端为负极）。

若两次测量均为“1”，则说明二极管开路。

若两次测量都有数值，则说明二极管性能不良。

6.其他二极管

其他二极管的图形符号如图1-30所示。

① 稳压二极管又称齐纳二极管或反向击穿二极管，利用二极管的反向击穿特性在电路中起稳压作用。

② 变容二极管在电路中可以相当于电容，并且容量可调。

③ 发光二极管是一种电-光转换器件，能将电信号转换成光，简称“LED”。LED工作电流2～30mA，工作电压1.6～3.6V，亮度高，节能，目前广泛应用于照明系统。

④ 瞬态电压抑制二极管又称瞬态抑制二极管，简称 TVS。可抑制瞬态高电压，尖脉冲，抑制电源干扰。

六、三极管的识别与检测

【任务描述】

三极管又称晶体三极管，是一种具有放大功能的半导体器件。掌握三极管元件的选型及检测方法，了解三极管电路中的作用。

【计划与实施】

1.完成任务书，见表1-9。

2.利用数字万用表完成三极管8550、8050的检测，测量放大倍数hFE。掌握用万用表识别b、c、e极的测试方法。

【任务资讯】

1.三极管结构、图形符号和实物外形

三极管又称晶体三极管，是一种具有放大功能的半导体器件。

三极管有PNP型和NPN型两种。

（1）PNP三极管结构、图形符号和实物外形　将两个P型半导体和一个N型半导体按图1-31（b）所示的方式结合在一起，构成PNP型三极管。在两个P型半导体和一个N型半导体上通过连接导体各引出一个电极，然后封装起来就构成了三极管。三极管的3个电极分别称为集电极（用c或C表示）、基极（用b或B表示）和发射极（用e或E表示）。

（2）NPN三极管结构、图形符号和实物外形　NPN型三极管的构成与PNP型三极管类似，它是由两个N型半导体和一个P型半导体构成的，具体如图1-32所示。

2.三极管三种状态

三极管的状态有3种：截止、放大和饱和。三极管内部有两个PN结，见图1-33，PN结的特性即为二极管基本特性：“正向导通，反向截止”。

当三极管处于不同状态时，集电结和发射结也有相对应的特点。不论NPN型或PNP型三极管，在3种状态下的发射结、集电结和电路都有以下特点。

（1）处于放大状态时，发射结正偏导通，集电结反偏。此时：基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE存在如下关系：IC=βIB，IE=IC+IB=（1+β）IB。式中，β为三极管的直流电流放大倍数（也可用hFE表示）。

（2）处于饱和状态时，发射结正偏导通，集电结也正偏。此时：IC<βIB，集电极和发射极之间的电压UCE极小，为0.1～0.3V。

（3）处于截止状态时，发射结反偏或正偏但不导通，集电结反偏。此时：IE=IC=IB=0，电路截止，无电流通过任何一极。

正偏是指PN结的P端电压高于N端电压。正偏导通除了要满足PN结的P端电压大于N端电压外，还要求电压要大于门电压（0.2～0.3V或0.5～0.7V），这样才能让PN结导通。反偏是指PN 结的N端电压高于P端电压。

3.三极管的主要参数

三极管的主要参数有以下几个。

（1）电流放大倍数　三极管的电流放大倍数分直流电流放大倍数和交流电流放大倍数。三极管集电极电流Ic与基极电流Ib的比值称为三极管的直流电流放大倍数（用β或hFE表示）。

三极管的β值过小，电流放大作用小；β值过大，三极管的稳定性会变差。在实际使用时，选用 β在40～80的管子较为合适。

（2）穿透电流ICEO　穿透电流又称集电极-发射极反向电流，它是指在基极开路时，给集电极与发射极之间加一定的电压后，由集电极流往发射极的电流。穿透电流的大小受温度的影响较大，三极管的穿透电流越小，热稳定性越好，通常锗管的穿透电流较硅管要大些。

（3）集电极最大允许电流ICM　三极管用作放大时，电流Ic不能超过ICM。

（4）击穿电压UBR（CEO）　击穿电压UBR（CEO）是指基极开路时，允许加在集-射极之间的最高电压。击穿的三极管属于永久损坏，故选用三极管时要注意其击穿电压不能低于电路的电源电压，一般三极管的击穿电压应是电源电压的两倍。

（5）集电极最大允许功耗PCM　集电极最大允许功耗PCM可用下面的式子计算：

PCM=IcUce　　（1-6）

三极管的电流Ic过大或电压Uce过高，都会导致功耗过大而超出PCM，三极管会因发热而损坏。

（6）特征频率fT　在工作时，三极管的放大倍数β会随着信号频率的升高而减小。信号频率大于fT时，三极管将不能正常工作。

4.三极管的应用

（1）信号放大　三极管经常用于简单的放大电路，例如话筒，三极管放大麦克信号后经喇叭输出，如图1-34所示。

C1为交流耦合，将麦克信号输入到后级三极管放大电路，隔离直流信号，信号放大后经电容C2耦合输出到喇叭。三极管Q1为NPN型，电阻R1为麦克提供直流供电，R2、R3为三极管提供直流工作点，保证提供发射结正偏，集电结反偏。

（2）电子开关　当三极管分别处于饱和截止状态时，电流体现“通”“断”两种状态，可看作一个开关，如图1-35所示。

Q1为PNP型三极管，当按键K1未按时，Q1基极为3.6V，发射结反偏，Q1处于截止状态，没有电流通过，发光二极管不亮，当按键K1按下时，Q1基极为0V，发射结正偏，Q1处于饱和导通状态，发光二极管亮（电子开关在实际应用中，按键K1给出的低电平一般为电子信号）。

例：如图1-35所示，发光二极管的导通电压为1.8V，求发光二极管的工作电流。

解：Q1饱和导通时UCE约为0V，则电阻两端的电压UR=3.6-1.8=1.8V。

则根据欧姆定律I=U/R可得：

I=（3.6-1.8）÷1000=0.0018A=1.8mA

5. 三极管检测

三极管检测一般可用数字万用表的“hFE”三极管放大倍数来测量，当测量数值明显偏离额定参数时，三极管损坏。

三极管因为有两个PN结，也可以利用二极管的测量方式进行b、c、e三个极的判断和好坏的判断。

七、其他电子元件

1.光电器件

（1）红外线发光二极管和红外线接收二极管　红外线发光二极管通电后会发出人眼无法看见的红外光，红外线接收二极管又称红外线光敏二极管，简称红外线接收管，它能将红外光转换成电信号，为了减少可见光的干扰，其常采用黑色树脂材料封装。家用电器的遥控器采用红外线发光二极管发射遥控信号。红外线发光二极管的实物外形与图形符号如图1-36所示，红外线接收二极管的实物外形与图形符号如图1-37所示。

（2）光电二极管和光电三极管　光电二极管和三极管都是光-电转换器件，能将光转换成电信号。光电三极管同光电二极管相比，除了对光敏感，还具有放大能力。光电转换在工业和商业的应用广泛，例如可用于路灯的自动控制，生产流水线上对物件的计数等。图1-38所示是一些常见的光电二极管的实物外形和图形符号，图1-39所示为光电三极管的实物外形和图形符号。

（3） 光电耦合器（简称“光耦”）　光电耦合器是将发光二极管和光电三极管组合在一起并封装起来构成的。图1-40（a）所示是一些常见的光电耦合器的实物外形，图1-40（b）所示为光电耦合器的图形符号。

光电耦合器通过光来传递信号，从而达到隔离信号的功能。当需要弱电控制强电时，可采用光耦隔离电路。

2.电声器件

（1）扬声器　扬声器又称喇叭，是一种最常用的电-声转换器件，其功能是将电信号转换成声音。扬声器的实物外形和图形符号如图1-41所示。

（2）蜂鸣器　蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中用作发声器件。蜂鸣器主要有压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器的实物外形和图形符号如图1-42所示，蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。

（3）传声器　传声器又称麦克风、话筒，是一种声-电转换器件，其功能是将声音转换成电信号。话筒的实物外形和图形符号如图1-43所示。

3.晶闸管

晶闸管是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为可控硅。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。图1-44所示为单向晶闸管的实物外形和图形符号。

4.场效应管（MOS管）

场效应管是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，又称场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET），它与三极管一样，具有放大能力。场效应管有漏极（D极）、栅极（G极）。场效应管可分为结型和绝缘栅型，图1-45所示为结型场效应管的实物外形和图形符号。

同三极管电流控制型不同，场效应管属于电压控制，栅极（G极）电压控制漏极（D极）和源极（S极）的导通。在其输入端基本不取电流或电流极小，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点，在大规模和超大规模集成电路中被应用。

5.继电器

继电器是一种利用电磁原理来控制触点通、断的器件。图1-46所示是一些常见继电器的实物外形和图形符号。

继电器一般被用于控制输出，当作隔离开关使用，应用极其广泛，例如生产线、机器人、电梯、控制面板、自动取款机、运动控制系统、照明、建筑系统、太阳能、暖通空调以及一系列安全性至关重要的应用。

6.显示器件

显示器件可将电信号转换成能看见的字符图形。显示器件种类很多，包括LED数码管、LED点阵显示器、真空荧光显示器和液晶显示屏，见图1-47。

LED数码管将LED做成段状，通过让不同段发光来组合成各种数字；LED点阵显示器是将 LED做成点状，通过让不同点发光来组合成各种字符或图形；真空荧光显示器是将有关电极做成各种形状并涂上荧光粉，通过让灯丝发射电子轰击不同电极上的荧光粉来显示字符或图形；液晶显示屏是通过施加电压使特定区域的液晶变得透明或不透明来显示字符图形。

7.传感器

传感器是一种将非电量（如温度、湿度、光线、磁场和声音等）信号转换成电信号的器件。

传感器种类很多，主要可分为物理传感器和化学传感器。物理传感器可将物理变化（如压力、温度、速度和磁场的变化）转换成变化的电信号，化学传感器主要依据化学吸附、电化学反应等原理，将被测量的微小变化转换成变化的电信号。如果将人的眼睛、耳朵和皮肤看作是物理传感器，那么舌头、鼻子就是化学传感器。常见的传感器有热释电人体红外线传感器、霍尔传感器和热电偶等。

八、集成电路

将许多电阻、二极管和三极管等元器件以电路的形式制作在半导体硅片上，然后接出引脚并封装起来，就构成了集成电路（IC）。集成电路简称为集成块，又称芯片。LM324就是一种常见的放大集成电路，图1-48（a）所示是LM324的两种外部封装形式，集成电路封装形式多样，但贴片类封装体积小，应用更广泛。其内部电路如图1-49所示。

由于集成电路内部结构复杂，对于大多数人来说，可不用了解其内部电路的具体结构，只需知道集成电路的用途和各引脚的功能。单个集成电路是无法工作的，需要加接相应的外围元器件并提供电源它才能工作。

1.分类

集成电路的种类很多，其分类方式也很多，这里介绍几种主要分类方式。

（1）按集成电路所体现的功能来分　可分为模拟集成电路、数字集成分类电路、接口电路和特殊电路4类。

（2）按有源器件类型分　可分为双极型、单极型及双极-单极混合型3种。

双极型集成电路内部主要采用二极管和三极管。单极型集成电路内部主要采用MOS管。它又可分为PMOS、NMOS和CMOS电路。单极型集成电路输入阻抗高、功耗小、工艺简单、集成密度高，易于大规模集成。

（3）按集成电路的集成度来分　可分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。

对于数字集成电路来说，小规模集成电路是指集成度为1～12门/片或10～100个元器件/ 片的集成电路，它主要是逻辑单元电路，如各种逻辑门电路、集成触发器等。

中规模集成电路是指集成度为13～99门/片或100～1000个元器件/片的集成电路，它是逻辑功能部件，如编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、计数器、寄存器、算术逻辑运算部件、A/D和D/A转换器等。

大规模集成电路是指集成度为100～1000门/片或1000～100000个元器件/片的集成电路，它是数字逻辑系统，如微型计算机使用的CPU、存储器（ROM、RAM）和各种接口电路（PIO、CTC）等。

超大规模集成电路是指集成度大于1000门/片或105个元器件/片的集成电路，它是高集成度的数字逻辑系统，如各种型号的单片机，就是在一处硅片上集成了一个完整的微型计算机。

对于模拟集成电路来说，由于工艺要求高，电路又复杂，故通常将集成50个以下元器件的集成电路称为小规模集成电路，集成50～100个元器件的集成电路称为中规模集成电路，集成100个以上元器件的集成电路称为大规模集成电路。

2.管脚识别方法

集成电路的引脚很多，少则几个，多则几百个，各个引脚的功能不一样，所以在使用时一定要对号入座，否则会造成集成电路不工作甚至烧坏。

不管什么集成电路，它们都有一个标记指出①脚，常见的标记有小圆点、小凸起、缺口、缺角，找到该脚后，逆时针依次为②、③、④等脚，如图1-50（a）所示。对于单列或双列引脚的集成电路，若表面标有文字，可让文字正对着读者，文字左下角为①脚，然后逆时针依次为②、③、④等脚，如图1-50（b）所示。

【任务评估】

1.掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管的识读方法。

2.掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管的代号、单位和图形符号。

3.掌握典型应用电路。

4.掌握数字万用表的测量方法。

5.掌握集成电路的管脚识别。