1.2　常用元器件简介

任何电路都是由元器件构成的。熟悉和掌握各类元器件的性能、特点和适用范围对于完成实验有着十分重要的作用。本节将对电阻器、电容器、电感器、二极管和晶体管等常用元器件作简单介绍。

1.2.1　电阻器

电阻器简称电阻，是电工电子电路中应用最广泛的元器件之一。它在电路中主要是稳定和调节电路中的电压和电流，作放大器的负载，起限流、分流、降压和匹配等作用。

1.电阻器的符号和种类

电阻器在电路图中用字母R表示，基本单位是Ω（欧），辅助单位有mΩ（毫欧）和kΩ（千欧）等。部分常用电阻器的图形符号如图1.1所示。

电阻器的种类很多，从原理上分为固定电阻器、可调电阻器和敏感电阻器；从制作工艺上分为线绕电阻器、陶瓷电阻器、水泥电阻器、薄膜电阻器、厚膜电阻器和玻璃釉电阻器等；从材料上分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器和合成膜电阻器；从用途上分为通用电阻器、高压电阻器、高阻电阻器、高频电阻器、精密电阻器和无感电阻器等。

电位器是一种具有3个端头且电阻值可调整的电阻器。在使用中，通过调节电位器的转轴，不但能使电阻值在最大与最小之间变化，而且还能调节滑动端头与两个固定端头之间的电压。在电路中，电位器常用作可调电阻器或分压器。

电位器的种类较多，并各有特点。按所使用的电阻材料分为碳膜电位器、碳质实芯电位器、玻璃釉电位器和线绕电位器等。

部分常用电阻器的外形图如图1.2所示。

2.电阻器的参数及识别方法

电阻器的主要性能参数包括额定功率、标称阻值、阻值允许偏差、最高工作电压、温度特性、最高工作温度和高频特性等。

电阻器阻值的标志方法有以下几种：

（1）直标法：在电阻器的表面，将材料类型和主要参数以文字、数字或字母直接标出，阻值的整数部分标在阻值单位符号的前面，阻值的小数部分标在阻值单位符号的后面。

（2）色标法：又称色环表示法，即用不同颜色的色环涂在电阻器上，用来表示电阻器的阻值及误差等级。色环法有两种表示法：一种是阻值为3位有效数字，共5个色环；另一种是阻值为2位有效数字，共4个色环。右侧最后环表示误差，右侧第二环表示倍率，即在有效数字后面乘倍率10n。五环电阻器各色标颜色所代表的含义如表1.1所示。

续表

四环电阻器与五环电阻器的色环表示实例分别如图1.3和图1.4所示。

图1.3所示的电阻阻值为61×103Ω，误差为±0.5％；图1.4所示的电阻阻值为160×103Ω，误差为±2％。

3.电阻器的测量

测量电阻器的阻值，通常用万用表的欧姆挡。用指针式万用表欧姆挡时，首先要进行调零，选择合适的挡位，使指针尽可能指示在表盘中部，以提高测量精度。如果用数字万用表测量电阻器的阻值，其测量精度要高于指针式万用表。

需要注意的是相同标称值的电阻器，其额定功率和允许误差可能不尽相同。因此，要根据实际要求来选择最合适的电阻器。

1.2.2　电容器

1.电容器的符号和种类

电容器是一种储能元器件。在电路中，电容器担负着隔直流、储存电能、旁路、耦合、滤波、谐振和调谐等任务。电容器用符号C表示，基本单位是法[拉]（F），此外还有mF（毫法）、μF（微法）、nF（纳法）和pF（皮法）。它们之间的具体换算关系如下：

1F=1000mF=106μF，1μF=1000nF=106pF

电容器按结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器；按介质材料可分为无机固体介质电容器、有机固体介质电容器、电解电容器、气体介质电容器和液体介质电容器。

电容器接入交流电路中时，由于电容器的不断充放电，电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用，物理学上把这种阻碍作用称为容抗，用字母XC表示，单位为欧[姆]，且XC=1/2πfC。

2.电容器的标注方法

（1）电解电容器。电解电容器有正负极，引脚短的为负极、引脚长的为正极。从电容器侧面可以读出电容器的容值和耐压值。

（2）其他电容器。

①直接标称法。即用文字、数字和符号直接打印在电容器上，用2～4位数字表示电容量的有效数字，再用字母表示数值的量级，带小数点为μF。

例如，1p2表示1.2pF，3μ3表示3.3μF，0.22表示0.22μF。

②数码表示法。一般用3位数字，前2位为容量有效数字，第3位是倍率，若第3位是9，表示×10-1，单位一律是pF。例如，103表示10×103=104pF=0.01μF，479表示47×10-1=4.7pF。该表示法往往用于陶瓷电容器，并且还带有表示偏差的字母K（±10％）和J（±5％）。

图1.5所示为实验室最常见的电解电容器和陶瓷电容器外形图。标有470μF的电解电容器容量为470μF；标有102K的陶瓷电容器容量为10×102pF（±10％），即0.001μF。

3.电容器的测量

利用万用表欧姆挡可以检查电容器是否有短路、断路或漏电等情况。目前，质量较好的数字万用表都有测量电容器的功能，可以方便地检测电容器。若要准确地测量电容器，则需要采用专用测量电容器的电桥。

4.电容器在使用时应注意的问题

（1）电容器在使用前应先进行外观检查，检查电容器引线是否折断，表面有无损伤，型号和规格是否符合要求，电解电容器引线根部有无电解液渗漏等。

（2）电容器两端的电压不能超过电容器本身的工作电压。电解电容器必须注意正、负极性，不能接反。

（3）检测0.022μF以下的小容量电容器，因其容量太小，用指针万用表R×10kΩ挡，只能定性地检查其是否有漏电、内部短路或击穿现象。测试时表针有轻微摆动，说明良好。

电容器的主要指标包括标称值、耐压大小和允许误差。相同标称值的电容器，其耐压大小和允许误差可能不尽相同。因此，要根据实际要求来选择最合适的电容器。

1.2.3　电感器

电感器简称电感，依照电磁感应原理由绝缘导线（如漆包线或纱包线）绕制而成，是电子电路中常用的元器件之一。电感元件可分为两大类：一类是应用自感作用的电感线圈；另一类是应用互感作用的变压器和互感器等。

1.电感器的符号和种类

电感器在电路中用字母L表示，常用的图形符号如图1.6所示。

电感器的种类很多，按电感量是否可调，可分为固定电感器和可调电感器；按工作频率不同，可分为高频电感器、中频电感器和低频电感器；按工作性质可分为振荡电感器、扼流电感器、偏转电感器、补偿电感器、隔离电感器和滤波电感器等。

常见的几种电感器的外形图如图1.7所示。

2.电感器的主要性能参数

电感器的主要性能参数有电感量、感抗、品质因数和额定电流等。

（1）电感量。标注的电感量（L）大小表示线圈本身固有特性，主要取决于线圈的匝数、结构及绕制方法。

（2）感抗XL。电感器对交流电流阻碍作用的大小称为感抗XL，单位是欧[姆]。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL。

（3）品质因数。品质因数也称Q值，是衡量电感器质量的一个物理量，Q为感抗XL与其消耗电能的等效电阻的比值，即Q=XL/R。电感器的Q值越高，回路的损耗越小。

（4）额定电流。对于高频电感器和大功率电感器而言，额定电流是指允许通过电感器的最大直流电流。

3.电感器的测量

准确地测量电感器的电感量L和品质因数Q，需要用专门测量电感的电桥来进行。一般可用万用表欧姆挡测量电感器的阻值rL，并与其技术指标相比较，阻值比规定的阻值小很多，说明存在有局部短路或严重短路的情况；若阻值很大，则表示电感器断路。

相同标称值的电感器，其品质因数、固有电容和额定电流可能不尽相同。因此，要根据实际要求来选择最合适的电感器。

1.2.4　二极管

1.二极管的结构和特性

二极管是用一个PN结作为管芯，在PN结的两端加上接触电极引出线封装而成的半导体元器件。

二极管具有单向导电性，可以用于整流、检波、限幅、元器件保护以及在数字电路中作为开关元件等。部分常用二极管外形图如图1.8所示。

2.二极管的种类

二极管按材料不同分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管；按结构不同分为点接触型二极管和面接触型二极管；按用途分为整流二极管、检波二极管、变容二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、压敏二极管、肖特基二极管、快恢复二极管和激光二极管等；按封装形式分为玻璃封装二极管、塑料封装二极管和金属封装二极管等；按工作频率分为高频二极管和低频二极管。

3.二极管的主要性能参数

二极管主要性能参数有最大整流电流IF、最高反向工作电压UR、反向电流IR以及最高工作频率fM等。实际应用中，应根据电路具体情况，选择满足要求的二极管。

4.二极管的性能检测

根据二极管单向导电性，通过万用表的二极管挡或者电阻挡（R×1kΩ或R×100Ω），分别用红表笔与黑表笔碰触二极管的两个极，表笔经过两次对二极管的交换测量，测量阻值较小，表明为正向电阻，此时黑表笔所接电极为二极管的正极，另一端为负极。通常小功率锗二极管的正向电阻为300～1500Ω，硅管为几千欧或更大些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管在500kΩ以上（大功率二极管的数值要大得多）。正反向电阻差值越大越好。

1.2.5　晶体管

1.晶体管的结构和特性

晶体管也是重要的半导体元器件，是由2个PN结，3个电极（发射极、基极和集电极）构成。晶体管放大作用和开关作用的应用促进了电子技术的飞跃发展。

2.晶体管的种类

晶体管按材料可分为硅管和锗管；按PN结的不同构成，可分为NPN型和PNP型；按结构可分为点接触型和面接触型；按工作频率可分为高频晶体管（fT>3MHz）和低频晶体管（fT<3MHz）；按功率大小可分为大功率晶体管（PC>1W）、中功率晶体管（PC在0.7～1W）、小功率晶体管（PC<0.7W）；按封装形式可分为金属封装、塑料封装、玻璃封装和陶瓷封装等形式；按用途可分为放大管、开关管、低噪声管和高反压管等。

部分常用晶体管的外形图如图1.9所示。

3.晶体管的极性判别

（1）直读法。晶体管有NPN型和PNP型之分，一般管型可从管壳上标注的型号来辨别。依照部颁标准，晶体管型号的第二位（字母），其中A代表PNP锗管，C代表PNP硅管；其中B代表NPN锗管，D代表NPN硅管。

常用中小功率晶体管有金属圆壳和塑料封装（半柱型）等外形，其中部分晶体管管极排列方式如图1.10所示。

（2）用万用表电阻挡判别。

①基极（B）的判别。晶体管的结构可看作两个背靠背的PN结，对NPN型管基极是两个PN结的公共阳极，对PNP型管基极是两个PN结的公共阴极。基极与集电极、基极与发射极分别是两个PN结，它们的反向电阻都很大，而正向电阻都很小，所以用万用表（R×1kΩ或R×100Ω挡）测量时，先将任一表笔接到假定为B的引脚上，另一表笔分别接到其余两个引脚上，如果测得阻值都很大（两大）、换表笔反过来测得阻值都较小（两小），则可断定所认定的引脚是基极；若不符合上述结果，应另换一个引脚重新测试，直到符合上述结果为止。与此同时，根据表笔带电极性判别晶体管的极性：当黑表笔接在基极，红表笔分别接在其他两极测得的电阻值小时，可确定该晶体管为NPN型，反之为PNP型。

②集电极（C）及发射极（E）的判别。为使晶体管具有电流放大作用，发射结需加正向偏置，集电结加反向偏置（见图1.11），以测量引脚在不同接法时的电流放大系数的大小来比较。引脚接法正确时的β较接法错误时的β大，则可判断出C和E。以NPN型管为例，如图1.12所示，应以黑表笔接认定的C，红表笔接认定的E（若为PNP型则反之），将C、B两极用大拇指和二拇指捏住（注意：勿使C、B短路，此时人体电阻作为RB，IB>0）和断开（相当于RB→∞，IB=0），观察在上述两种情况下，若差值变化较大，说明集电极电流IC=βIB较大，具有放大作用，则假定的C、E是正确的；若差值变化较小，说明所假定的C、E不正确，则要将表笔调换位置重新测试一次。