講稿二電子元器件課件

電子電器常用的電子元器件

講義文稿

電子元器件每一臺電子設(shè)備，都由具有一定功能的電路、部件和工藝結(jié)構(gòu)所組成。其個項指標，包括電氣性能、質(zhì)量和可靠性等的優(yōu)劣程度，不僅取決于電路原理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計的水平，還取決于能否正確地選用電子元器件及各種原材料。電子元器件和各種原材料是實現(xiàn)電路原理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計的主要依據(jù)。電子元器件電子儀器，通訊設(shè)備，家用電器，自動控制等產(chǎn)品的電子電路，是由電阻器，電容器，電感器，變壓器以及晶體二極管，三極管，集成電路，傳感器等電子元器件組成的.電子元器件一、電阻器電阻器簡稱電阻，由實驗知，物體電阻的大小與長度L成正比，與其橫截面積S成反比，用公式表示為：R=PL/S電子元器件電阻器是電路元件中應(yīng)用最廣泛的一種，在電子設(shè)備中約占元件總數(shù)的30%以上，其質(zhì)量的好壞對電路工作的穩(wěn)定性有極大影響。它的主要用途是穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，其次還作為分流器分壓器和負載使用。電子元器件在電子電路中常用的電阻器有固定式電阻器和電位器，按制作材料和工藝不同，固定式電阻器可分為：膜式電阻（碳膜RT、金屬膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）、實芯電阻（有機RS和無機RN）、金屬線繞電阻（RX）、特殊電阻（MG型光敏電阻、MF型熱敏電阻）四種。電子元器件電子元器件1.3電阻器的質(zhì)量參數(shù)及選用知識電阻器主要質(zhì)量參數(shù)是電阻標稱值、允許誤差和額定功率.了解電阻器的質(zhì)量參數(shù)，對合理選用電阻器是非常重要的的。電子元器件電位器是電阻器的一個分支，電路上常用符號：“RP”表示.常見的電位器阻值變化規(guī)律有三種，即直線型（X型）、指數(shù)型（Z型）、對數(shù)型（D型）.電子元器件特殊電阻器水泥電阻瓷質(zhì)電阻保險電阻溫度保險敏感電阻電子元器件電容器是一種儲能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時。電容器通常叫做電容。按其結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種。常用的電容器按其介質(zhì)材料可分為電解電容器、云母電容器、瓷介電容器、玻璃釉電容,聚酯電容器等。電子元器件3．命名方法

根據(jù)部頒標準（SJ-73）規(guī)定，電容器的命名由下列四部分組成：第一部分（主稱）；第二部分：（材料）；第三部分（分類特征）；第四部分（序號）。它們的型號及意義見下表。電子元器件4．選用常識

（1）電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候，還要注意正負極不要接反。（2）不同電路應(yīng)該選用不同種類的電容?？窕芈房梢赃x用云母、高頻陶瓷電容，隔直流可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容，濾波可以選用電解電容，旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。

（3）電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象，并且核對它的電容值。安裝的時候，要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到，以便核實。電子元器件二、電容器檢測的一般方法1.固定電容器的檢測.

A檢測10pF以下的小電容。因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)象。測量時，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應(yīng)為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿。B檢測10PF～0.01μF固定電容器是否有充電現(xiàn)象，進而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。應(yīng)注意的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反復調(diào)換被測電容引腳接觸A、B兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。C對于0.01μF以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電過程以及有無內(nèi)部短路或漏電，并可根據(jù)指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。電子元器件3.可變電容器的檢測

A用手輕輕旋動轉(zhuǎn)軸，應(yīng)感覺十分平滑，不應(yīng)感覺有時松時緊甚至有卡滯現(xiàn)象。將載軸向前、后、上、下、左、右等各個方向推動時，轉(zhuǎn)軸不應(yīng)有松動的現(xiàn)象。B用一只手旋動轉(zhuǎn)軸，另一只手輕摸動片組的外緣，不應(yīng)感覺有任何松脫現(xiàn)象。轉(zhuǎn)軸與動片之間接觸不良的可變電容器，是不能再繼續(xù)使用的。C將萬用表置于R×10k擋，一只手將兩個表筆分別接可變電容器的動片和定片的引出端，另一只手將轉(zhuǎn)軸緩緩旋動幾個來回，萬用表指針都應(yīng)在無窮大位置不動。在旋動轉(zhuǎn)軸的過程中，如果指針有時指向零，說明動片和定片之間存在短路點；如果碰到某一角度，萬用表讀數(shù)不為無窮大而是出現(xiàn)一定阻值，說明可變電容器動片與定片之間存在漏電現(xiàn)象。電子元器件2.5電感器電感線圈是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成的元件，通常分為兩類：一類是應(yīng)用自感作用，的電感線圈。另一類是應(yīng)用互感作用的變壓器。電子元器件電感在電路中常用字母L表示，電感量的單位是亨利，簡稱為亨，以字母H表示。1H=103mH(毫亨)=106uH(微亨)電感線圈的種類電感受線圈有固定電感，微調(diào)電感，色碼電感。電感線圈的檢測與注意事項普通二極管

1、二極管的基本結(jié)構(gòu)

二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的半導體器件，即將一個PN結(jié)加一兩條電極引線做成管芯，并用管殼封裝而成。P型區(qū)的引出線稱為正極或陽極，N型區(qū)的引出線稱為負極或陰極，如圖所示。

部分二極管的外型圖普通二極管點接觸二極管

面接觸二極管點接觸型二極管的金屬絲和半導體的接觸面很小，難以通過較大的電流，但因其結(jié)電容較小，可以在較高的頻率下工作。點接觸型二極管可用于檢波、變頻、開關(guān)等電路及小電流整流電路中。面接觸二極管

如圖所示，面接觸二極管是利用擴散、多用合金及外延等摻雜方法，實現(xiàn)P型半導體和N型半導體直接接觸而形成PN結(jié)的。

普通二極管

面接觸二極管PN結(jié)的接觸面積大，可以通過較大的電流，適用于大電流整流電路或在脈沖數(shù)字電路中作開關(guān)管。因其結(jié)電容相對較大，故只能在較低的頻率下工作，在集成電路中可作電容用。

普通二極管面接觸二極管PN結(jié)的接觸面積大，可以通過較大的電流，適用于大電流整流電路或在脈沖數(shù)字電路中作開關(guān)管。因其結(jié)電容相對較大，故只能在較低的頻率下工作，在集成電路中可作電容用。

晶體二極管主要參數(shù)及檢測方法

二極管的主要參數(shù)

正向電流IF：在額定功率下，允許通過二極管的電流值。

正向電壓降VF：二極管通過額定正向電流時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。

最大整流電流（平均值）IOM：在半波整流連續(xù)工作的情況下，允許的最大半波電流的平均值。

反向擊穿電壓VB：二極管反向電流急劇增大到出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象時的反向電壓值。

正向反向峰值電壓VRM：二極管正常工作時所允許的反向電壓峰值，通常VRM為VP的三分之二或略小一些

電子元器件1．ＰＮ結(jié)的形成

（1）當Ｐ型半導體和Ｎ型半導體結(jié)合在一起時，由于交界面處存在載流子濃度的差異，這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴散。但是，電子和空穴都是帶電的，它們擴散的結(jié)果就使Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)中原來的電中性條件破壞了。Ｐ區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動的負離子，Ｎ區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子通常稱為空間電荷，它們集中在Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區(qū)，這就是我們所說的ＰＮ結(jié)。

電子元器件

（2）在這個區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子已擴散到對方并復合掉了，或者說消耗殆盡了，因此，空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。（3）Ｐ區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)負電荷，Ｎ區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)正電荷，因此空間電荷區(qū)出現(xiàn)了方向由Ｎ區(qū)指向Ｐ區(qū)的電場，由于這個電場是載流子擴散運動形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為

內(nèi)電場

。

電子元器件（4）內(nèi)電場是由多子的擴散運動引起的，伴隨著它的建立將帶來兩種影響：一是內(nèi)電場將阻礙多子的擴散，二是P區(qū)和N區(qū)的少子一旦靠近PN結(jié)，便在內(nèi)電場的作用下漂移到對方，使空間電荷區(qū)變窄

。（5）因此，

擴散運動使空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散；而漂移運動使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場減弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。

當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即

ＰＮ結(jié)處于動態(tài)平衡s。

電子元器件2．ＰＮ結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）外加正向電壓（正偏）

在外電場作用下，多子將向ＰＮ結(jié)移動，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移，擴散運動起主要作用。結(jié)果，Ｐ區(qū)的多子空穴將源源不斷的流向Ｎ區(qū)，而Ｎ區(qū)的多子自由電子亦不斷流向Ｐ區(qū)，這兩股載流子的流動就形成了ＰＮ結(jié)的正向電流。電子元器件（2）

外加反向電壓

（反偏）

在外電場作用下，多子將背離ＰＮ結(jié)移動，結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場被增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散，漂移運動起主要作用。漂移運動產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反，稱為反向電流。

因少子濃度很低，反向電流遠小于正向電流

。

當溫度一定時，少子濃度一定，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱為

反向飽和電流

3.二極管的基本應(yīng)用電路（1）限幅電路---利用二極管的單向?qū)щ娦院蛯ê髢啥穗妷夯静蛔兊奶攸c組成。（2）箝位電路---將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。

三極管

晶體管：最常用的有三極管和二極管兩種。三極管以符號BG（舊）或（T）表示，二極管以D表示。按制作材料分，晶體管可分為鍺管和硅管兩種。按極性分，三極管有PNP和NPN兩種，而二極管有P型和N型之分。多數(shù)國產(chǎn)管用xxx表示，其中每一位都有特定含義：如3AX31，第一位3代表三極管，2代表二極管。第二位代表材料和極性。A代表PNP型鍺材料；B代表NPN型鍺材料；C為PNP型硅材料；D為NPN型硅材料。第三位表示用途，其中X代表低頻小功率管；D代表低頻大功率管；G代表高頻小功率管；A代表高頻大功率管。最后面的數(shù)字是產(chǎn)品的序號，序號不同，各種指標略有差異。注意，二極管同三極管第二位意義基本相同，而第三位則含

固定式三端集成穩(wěn)壓集成電路

聲表面濾波器簡稱SAWF或SAW，是利用壓電陶瓷、鈮酸鋰、石英等壓電晶體振蕩器材料的壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性制成的一種換能式無源帶通濾波器，它用于電視機和錄像機的中頻輸入電路中作選頻元件，取代了中頻放大器的輸入吸收回路和多級調(diào)諧回路。

聲表面濾波器在電路中用字母“Z”或“ZC”（舊標準用“X”、“SF”、“CF”）表示。

可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個PnP管和一個NPN管所組成

由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。

陶瓷濾波器壓電陶瓷濾波器是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)和諧振特性制成的濾波器。它與LC濾波器相比較，其體積小、重量輕、矩形系數(shù)好；與晶體濾波器及機械濾波器比較，制作容易，相對帶寬可做到千分之九到百分之十九。集成電路的定義集成電路就是把一個單元電路或一些功能電路制作在一個晶體片或瓷片上，再封裝到一個便于安裝、焊接的外殼中。英語IC(integratedcircuit)集成電路就是利用半導體工藝或厚膜、薄膜工藝，將電阻、電容、二極管、三極管、場效應(yīng)管等元器件按照設(shè)計要求連接起來，制作在同一硅片上，成為具有特定功能的電路。什么是IC？廣義的講,IC就是半導體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,包括:

1.集成電路(integratedcircuit,縮寫:IC)

2.二三極管.

3.特殊電子元件.

再廣義些講還涉及所有的電子元件,象電阻,電容,電路版/PCB版,等許多相關(guān)產(chǎn)品.

集成電路的優(yōu)點這種器件打破了電路的傳統(tǒng)概念，實現(xiàn)了材料、元件、電路的三位一體，與分立元器件組成的電路相比具有體積小、功耗低、性能好，重量輕、可靠性高、成本低適合與大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，同時縮短了連線，減少了焊點，提高了產(chǎn)品的可靠性與一致性。幾十年來，集成電路制作、生產(chǎn)技術(shù)迅速發(fā)展，集成電路得到了極其廣泛的應(yīng)用。集成電路的具體內(nèi)容集成電路外型種類多、命名方法不一樣、廠家型號多，識別方法也不一樣，封裝形式等多注意在《電子測量技術(shù)》與實踐中學習。集成電路的分類1、制造工藝分類：半導體集成電路、薄膜集成電路、厚膜集成電路、混合集成電路。2、功能和性質(zhì)分類：數(shù)字集成電路、模擬集成電路、微波集成電路。3、集成規(guī)模分類：小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模等。集成電路的分類1、小規(guī)模集成電路：少于10個門電路或者少于100個元件的。2、中規(guī)模集成電路：集成度在10---100個門電路之間，或者元件數(shù)在100—1000個之間的。3、大規(guī)模集成電路：集成度在100個門電路以上或1000個元件以上。4、超大規(guī)模集成電路：集成度在1萬個門電路以上或10萬個元件以上。數(shù)字集成電路簡介數(shù)字集成電路：對數(shù)字信號進行運算、存儲、傳輸、轉(zhuǎn)換；構(gòu)成特定的電路如數(shù)字電路技術(shù)中的觸發(fā)器、計數(shù)器、寄存器、譯碼器等，與模擬電路相比，工作形式簡單，種類少，通用性強，對元件的精度要求不高，廣泛應(yīng)用于計算機、自動控制、和數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。雙極型與MOS型54XX74XX74LSXX400074HCXX等模擬集成電路介紹1、模擬集成電路：以電壓、電流為模擬量進行的放大、轉(zhuǎn)換、調(diào)制的集成電路。數(shù)字信號以外的集成電路都可以稱為模擬集成電路。精度高、種類多、通用性小。2、線形集成電路：輸入與輸出是線形關(guān)系。型號多、功能多。常見的各類運算放大器。應(yīng)用在測量、控制、電視、收音機、通信、雷達等。3、非線形集成電路：輸入與輸出不是線形關(guān)系，但也不是開關(guān)性質(zhì)的集成電路。非線形集成電路大多是專用集成電路。模擬集成電路類型與應(yīng)用有?！獢?shù)、交流—直流、高頻—低頻、正—負極性信號的混合等。應(yīng)用于通信設(shè)備、工業(yè)檢測、各種家用電器。例如混頻器、振蕩器、檢波器、鑒頻器、鑒相器、穩(wěn)壓電源、交—直流變換器，各種家用集成電路等。微波集成電路簡介微波集成電路：工作在100Mhz以上的集成電路。利用半導體、薄膜、厚膜技術(shù)，在絕緣基片上將有源器件、無源器件、微帶傳輸線及其它特種微型波導聯(lián)系成一個整體構(gòu)成的微波電路。特點體積小、重量輕、性能好、可靠性高、成本低等優(yōu)點。應(yīng)用在微波測量、微波地面通信、導航、雷達、電子對抗、導彈制導、宇宙航行等。世界IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化及其發(fā)展歷程一、世界集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化及其發(fā)展歷程

自1958年美國德克薩斯儀器公司(TI)發(fā)明集成電路（IC）后，隨著硅平面技術(shù)的發(fā)展，二十世紀六十年代先后發(fā)明了雙極型和MOS型兩種重要的集成電路，它標志著由電子管和晶體管制造電子整機的時代發(fā)生了量和質(zhì)的飛躍，創(chuàng)造了一個前所未有的具有極強滲透力和旺盛生命力的新興產(chǎn)業(yè)集成電路產(chǎn)業(yè)。從電路集成到系統(tǒng)集成回顧集成電路的發(fā)展歷程，我們可以看到，自發(fā)明集成電路至今40多年以來，"從電路集成到系統(tǒng)集成"這句話是對IC產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路（SSI）到今天特大規(guī)模集成電路（ULSI）發(fā)展過程的最好總結(jié)，即整個集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)（System-on-board）到片上系統(tǒng)（System-on-a-chip）的過程。在這歷史過程中，世界IC產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。IC產(chǎn)業(yè)的第一次變革第一次變革：以加工制造為主導的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段。

70年代，集成電路的主流產(chǎn)品是微處理器、存儲器以及標準通用邏輯電路。這一時期IC制造商（IDM）在IC市場中充當主要角色，IC設(shè)計只作為附屬部門而存在。這時的IC設(shè)計和半導體工藝密切相關(guān)。IC設(shè)計主要以人工為主，CAD系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)處理和圖形編程之用。IC產(chǎn)業(yè)僅處在以生產(chǎn)為導向的初級階段。IC產(chǎn)業(yè)的第二次變革第二次變革：Foundry公司與IC設(shè)計公司的崛起。

80年代，集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器（MPU）、微控制器（MCU）及專用IC（ASIC）。這時，無生產(chǎn)線的IC設(shè)計公司（Fabless）與標準工藝加工線（Foundry）相結(jié)合的方式開始成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式。

IC產(chǎn)業(yè)的第二次變革

隨著微處理器和PC機的廣泛應(yīng)用和普及（特別是在通信、工業(yè)控制、消費電子等領(lǐng)域），IC產(chǎn)業(yè)已開始進入以客戶為導向的階段。一方面標準化功能的IC已難以滿足整機客戶對系統(tǒng)成本、可靠性等要求，同時整機客戶則要求不斷增加IC的集成度，提高保密性，減小芯片面積使系統(tǒng)的體積縮小，降低成本，提高產(chǎn)品的性能價格比，從而增強產(chǎn)品的競爭力，得到更多的市場份額和更豐厚的利潤；另一方面，由于IC微細加工技術(shù)的進步，軟件的硬件化已成為可能，為了改善系統(tǒng)的速度和簡化程序，故各種硬件結(jié)構(gòu)的ASIC如門陣列、可編程邏輯器件（包括FPGA）、標準單元、全定制電路等應(yīng)運而生，其比例在整個IC銷售額中1982年已占12％；其三是隨著EDA工具（電子設(shè)計自動化工具）的發(fā)展，PCB設(shè)計方法引入IC設(shè)計之中，。

IC產(chǎn)業(yè)的第二次變革如庫的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等，設(shè)計開始進入抽象化階段，使設(shè)計過程可以獨立于生產(chǎn)工藝而存在。有遠見的整機廠商和創(chuàng)業(yè)者包括風險投資基金（VC）看到ASIC的市場和發(fā)展前景，紛紛開始成立專業(yè)設(shè)計公司和IC設(shè)計部門，一種無生產(chǎn)線的集成電路設(shè)計公司（Fabless）或設(shè)計部門紛紛建立起來并得到迅速的發(fā)展。同時也帶動了標準工藝加工線（Foundry）的崛起。全球第一個Foundry工廠是1987年成立的臺灣積體電路公司，它的創(chuàng)始人張忠謀也被譽為"晶芯片加工之父"IC第三次變革："四業(yè)分離"的IC產(chǎn)業(yè)第三次變革："四業(yè)分離"的IC產(chǎn)業(yè)

90年代，隨著INTERNET的興起，IC產(chǎn)業(yè)跨入以競爭為導向的高級階段，國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉(zhuǎn)向人才知識競爭、密集資本競爭。以DRAM為中心來擴大設(shè)備投資的競爭方式已成為過去。如1990年，美國以Intel為代表，為抗爭日本躍居世界半導體榜首之威脅，主動放棄DRAM市場，大搞CPU，對半導體工業(yè)作了重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，又重新奪回了世界半導體霸主地位。這使人們認識到，越來越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，"分"才能精，"整合"才成優(yōu)勢。

IC第三次變革："四業(yè)分離"的IC產(chǎn)業(yè)于是，IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度專業(yè)化轉(zhuǎn)化成為一種趨勢，開始形成了設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨立成行的局面（如下圖所示），近年來，全球IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越顯示出這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。如臺灣IC業(yè)正是由于以中小企業(yè)