第1部分 常用电子元件的种类、功能特点、标注方法
1.1 电阻器的种类、功能特点、标注方法
电阻器是电子产品中最基本、最常用的电子元件之一。它是利用物体对所通过的电流产生阻碍作用制成的电子元件,简称电阻。
电阻器主要是由具有一定阻值的材料构成的。外部由绝缘层包裹。电阻器两端的引线用来与电路板焊接。为了便于识别,在绝缘层上标注了该电阻器的阻值。
1.1.1 电阻器的种类
电阻器在电子产品中的应用十分广泛。它的图形符号是“”,用字母“R”表示。根据功能和应用领域的不同,电阻器主要可以分为普通电阻器、熔断电阻器、敏感电阻器及可变电阻器。
1. 普通电阻器
普通电阻器具有固定的阻值,常见的有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、玻璃釉电阻器、水泥电阻器、排电阻器及实心电阻器等。
(1)碳膜电阻器(R)
碳膜电阻器是将碳在真空高温条件下分解的结晶碳蒸镀沉积在陶瓷骨架上制成的。这种电阻器的电压稳定性好,造价低,在普通电子产品中应用非常广泛。图1-1为碳膜电阻器的实物外形。
图1-1 碳膜电阻器的实物外形
(2)金属膜电阻器(R)
金属膜电阻器是将金属或合金材料在真空高温条件下加热蒸镀沉积在陶瓷骨架上,或将合金材料采用化学沉积和高温分解等方法制成的电阻器。图1-2为金属膜电阻器的实物外形。
图1-2 金属膜电阻器的实物外形
(3)金属氧化膜电阻器(R)
金属氧化膜电阻器就是将锡和锑的金属盐溶液进行高温喷雾沉积在陶瓷骨架上制成的电阻器。图1-3为金属氧化膜电阻器的实物外形。
图1-3 金属氧化膜电阻器的实物外形
金属氧化膜电阻器采用高温喷雾技术,因此膜层均匀,与陶瓷骨架结合得结实且牢固,比金属膜电阻器更为优越,具有抗氧化、耐酸、抗高温等特点。
(4)合成碳膜电阻器(R)
合成碳膜电阻器是将碳黑、填料及一些有机黏合剂调配成悬浮液喷涂在绝缘骨架上,再进行加热聚合而成的电阻器。图1-4为合成碳膜电阻器的实物外形。合成碳膜电阻器是一种高压、高阻电阻器。通常其外层用玻璃壳封死。
图1-4 合成碳膜电阻器的实物外形
(5)玻璃釉电阻器(R)
玻璃釉电阻器就是将银、铑、钌等金属氧化物和玻璃釉黏合剂调配成浆料喷涂在绝缘骨架上,再进行高温聚合而成的电阻器。图1-5为玻璃釉电阻器的实物外形。玻璃釉电阻器具有耐高温、耐潮湿、稳定、噪声小、阻值范围大等特点。
图1-5 玻璃釉电阻器的实物外形
(6)水泥电阻器(R)
水泥电阻器的电阻丝与焊脚引线之间采用压接方式,外部采用陶瓷、矿质材料包封的电阻器。图1-6为水泥电阻器的实物外形。
图1-6 水泥电阻器的实物外形
水泥电阻器具有良好的绝缘性能。通常,水泥电阻器主要应用在大功率电路中,当负载短路时,水泥电阻器的电阻丝与焊脚间的压接处会迅速熔断,对整个电路起限流保护作用,
(7)排电阻器(R)
排电阻器简称排阻,是将多个分立的电阻器按照一定规律排列集成为一个组合型电阻器,也成集成电阻器或电阻器网络。图1-7为排电阻器的实物外形。
图1-7 排电阻器的实物外形
(8)实心电阻器(R)
实心电阻器是由有机导电材料或无机导电材料及一些不良导电材料混合并加入黏合剂后压制而成的电阻器。图1-8为实心电阻器的实物外形。
图1-8 实心电阻器的实物外形
实心电阻器的阻值误差较大,稳定性较差,因此目前电路中已经很少采用。
有些排电阻器和熔断电阻器可采用贴片的形式安装在电路板上。其实物外形如图1-9所示。
图1-9 贴片式电阻器
2. 熔断电阻器(R)
熔断电阻器又叫保险丝电阻器,具有电阻器和过流保护熔断丝的双重作用,在电流较大的情况下熔化断裂从而保护整个设备不受损坏。其图形符号为“”。图1-10为熔断电阻器的实物外形。
3. 敏感电阻器
阻值敏感电阻器是指阻值可以随外界环境的变换而变化。常见的阻值敏感电阻器有压敏电阻器、热敏电阻器、湿敏电阻器、光敏电阻器及气敏电阻器。
(1)压敏电阻器(R或MY)
图1-10 熔断电阻器的实物外形
压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性原理制成的电阻器。图形符号为“”。图1-11为压敏电阻器的实物外形。当外加电压施加到某一临界值时,压敏电阻器的阻值就会急剧减小。
图1-11 压敏电阻器的实物外形
(2)热敏电阻器(R或MS)
热敏电阻器大多是由单晶、多晶半导体材料制成的电阻器。图形符号为“”。图1-12为热敏电阻器的实物外形。热敏电阻器的阻值会随温度的变化而变化。
图1-12 热敏电阻器的实物外形
热敏电阻器可以分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种。
当温度升高时,电阻器的阻值会明显增大;当温度降低时,阻值会显著减小。这种热敏电阻器被称为正温度系数(PTC)热敏电阻器。
当温度升高时,电阻器的阻值会明显减小;当温度降低时,阻值会显著增大。这种热敏电阻器被称为负温度系数(NTC)热敏电阻器。
(3)湿敏电阻器(R或MS)
湿敏电阻器是由感湿层(或湿敏膜)、引线电极及具有一定强度的绝缘基体组成的电阻器。其图形符号为“”。图1-13为湿敏电阻器的实物外形。湿敏电阻器的阻值特性是随着湿度的变化而变化的,常作为传感器检测湿度。
图1-13 湿敏电阻器的实物外形
湿敏电阻器可分为正系数湿敏电阻器和负系数湿敏电阻器两种。
当湿度增加时,阻值明显增大;当湿度减少时,阻值会显著减小。这种湿敏电阻器被称为正系数湿敏电阻器。
当湿度增加时,阻值会明显减小;当湿度减小时,阻值会显著增大。这种湿敏电阻器被称为负系数湿敏电阻器。
(4)光敏电阻器(R或MG)
光敏电阻器是一种由半导体材料制成的电阻器。它的图形符号为“”。图1-14为光敏电阻器的实物外形。
图1-14 光敏电阻器的实物外形
光敏电阻器具有光导电特性,使电阻器的电阻值随入射光线的强弱发生变化。当入射光线增强时,它的阻值会明显减小;当入射光线减弱时,它的阻值会显著增大。
(5)气敏电阻器(R或MQ)
气敏电阻器是利用金属氧化物半导体表面吸收某种气体分子时,发生氧化反应或还原反应而使电阻值改变的特性而制成电阻器。它的图形符号为“”。图1-15为气敏电阻器的实物外形。
图1-15 气敏电阻器的实物外形
4. 可变电阻器(RP)
可变电阻器是阻值可以变化调整的电阻器。这种电阻器有3 个引脚。其中,有两个定片引脚和一个动片引脚,还有一个调整旋钮,可以通过它改变动片,从而改变可变电阻器的阻值。图形符号为“”。图1-16为可变电阻器的实物外形。
图1-16 可变电阻器的实物外形
可变电阻器的阻值是可以调整的,通常包括最大阻值、最小阻值和可变阻值三个阻值参数。最大阻值和最小阻值都是可变电阻器的调整旋钮旋转到极端时的阻值。最大阻值与可变电阻器的标称阻值十分相近;最小阻值就是该可变电阻器的最小阻值,一般为0Ω,也有的可变电阻器的最小阻值不是0Ω;可变阻值是对可变电阻器的调整旋钮进行随意的调整后测得的阻值,该阻值在最小阻值与最大阻值之间随调整旋钮的变化而变化。
电位器实际上是一种可变电阻器。其结构适用于阻值经常调整且要求阻值稳定可靠的场合。在电子设备中,电位器也是使用较多的元件之一,多用在收音机、VCD/DVD操作面板上。图1-17为VCD/DVD操作电路板上的电位器,用于调整音量的大小。
图1-17 VCD/DVD操作电路板上的电位器
1.1.2 电阻器的功能特点
电阻器利用其自身对电流的阻碍作用,可以通过限流电路为其他电子元器件提供所需的电流,通过分压电路为其他电子元器件提供所需的电压。此外,电阻器也可以与电容器构成滤波电路制成电路模块。
1. 由电阻器构成的限流电路
电阻器阻碍电流的流动是它最基本的功能。根据欧姆定律,当电阻器两端的电压固定时,电阻值越大,流过它的电流越小,因而电阻器常用做限流器件。图1-18为由电阻器构成的限流电路。鱼缸加热器仅需很小的电流,适度加热即可满足鱼缸水温的加热需求。电路中设置一个较大的电阻器即可将加热器的电流控制为小电流。
图1-18 由电阻器构成的限流电路
2. 由电阻器构成的分压电路
电流流过电阻器会在电阻器上产生电压降,将电阻器串联起来接在电路中就可以组成分压电路,为其他电子元件提供所需要的电压。
图1-19为由电阻器构成的分压电路。将两个电阻器串联起来组成分压电路为晶体管的基极提供基极偏压,使该电路构成一个典型的交流放大器。可以看到,该电路的电源供电是9V,放大器中晶体管的基极需要一个2.8V的电压,使用两个电阻器串联很容易获得这个电压。
图1-19 由电阻器构成的分压电路
3. 由电阻器与电容器组成的滤波电路
电阻器与电容器组合还可构成滤波电路。图1-20 是一个发光二极管显示供电电路,交流220 V电压经变压器变成6 V交流电压,再经整流二极管整流成直流电压,直流电压是波动较大的电压。在整流二极管的输出端接上一个电阻器和两个电解电容器C1、C2就可以起到滤波的作用,可以使直流电压的波动减小。同时,电阻器还可以起到限流的作用,为发光二极管提供适当的供电电压。
图1-20 RC滤波电路
1.1.3 电阻器的识别标注方法
电阻器的种类很多,所用材料及功率也各不相同,标记方法也多种多样。
不同的电阻器都有不同的阻值。通常,电阻器将其阻值和相关参数通过色环标注法或直接标注法标注在电阻器的外壳上。
1. 电阻器的色环标注法
电阻器的色环标注法是将电阻器的参数用不同颜色的色环或色点标注在电阻体表面上。常见的色环标注有4环标注和5环标注两种。具体的标注原则如图1-21所示。
图1-21 电阻器4环标注和5环标注的原则
不同颜色的色环代表的意义不同,相同颜色的色环排列在不同位置上的意义也不同,见表1-1。
表1-1 色标法的含义表
图1-22为有5 条色环标识的电阻器。其色环颜色依次为“橙、蓝、黑、棕、金”。“橙色”表示有效数字3;“蓝色”表示有效数字6;“黑色”表示有效数字0;“棕色”表示倍乘数101;“金色”表示允许偏差± 5%。因此该阻值标识为3.6kΩ ± 5%。
图1-22 电阻器色环标注的应用实例
2. 电阻器的直接标注法
电阻器的直接标注法是将电阻器的类别、标称电阻值及允许偏差、额定功率及其他主要参数的数值等直接标注在电阻器外表面上。
如图1-23所示,该电阻器的标注为“6 K8 J”。其中,“6 K8”表示阻值大小(通常电阻器的直标采用的是简略方式,也就是说只标识出重要的信息,而不是所有的都被标识出来);“J”表示允许偏差± 5%。也就是说,该电阻器的阻值大小为6.8kΩ ± 5%。
图1-23 电阻器直标法命名实例
标称阻值的单位符号有R、K、M、G、T几个符号,各自表示的意义如下:
R=Ω
K=kΩ=103 Ω
M=MΩ=106 Ω
G=GΩ=109 Ω
T=TΩ=1012 Ω
在电阻器上标注时,单位符号代替小数点进行描述。表1-2为电阻器允许误差的符号、意义对照表。
表1-2 电阻器允许误差的符号、意义对照表
3. 贴片电阻器的标注
一些小型电子产品均采用贴片式电阻器。由于贴片式电阻器很小,故在命名时往往采用由字母或数字组合而成的标识。常见的贴片式电阻器有两种表示方法。
(1)全数字标记的方法
全数字标记的方法即电阻器表面的标识文字全部为数字,如图1-24所示,R213电阻器的表面标识为“220”。在这种标识方法中,前两位数字为有效数字,第三位数字则表示倍乘数。也就是说,第一位和第二位的“2”表示该电阻器阻值的有效值为“22”,第三位的“0”,表示该电阻器有效值的倍乘数为100。因此该电阻器真实的阻值为22Ω(22 × 100 =22Ω)。
图1-24 全数字标注形式
(2)数字与字母的混合标记方法
在数字与字母的混合标记方法中,前两位数字指标识电阻值的代号,并非实际的有效值,第三位字母表示有效阻值的倍乘数。如图1-25所示,电阻器表面标识为“22 A”中的“22”对应电阻器的有效值为165,“A”则对应倍乘数为100,因此该电阻器真实的阻值为165Ω(165 × 100 =165Ω)。
图1-25 数字与字母混合标注形式
表1-3为数字与字母混合标记中前两位数字标识所对应的电阻有效值。
表1-3 数字与字母混合标记中前两位数字标识所对应的电阻有效值
表1-4为字母与倍乘的对应关系。
表1-4 字母与倍乘的对应关系