项目一、1模块一：常用半导体元件

［小帖示］色环电阻的色环代表什么含义？
2、电容器 简称电容，是一种基本的电子元件，在电路中用符号
“C”表示，如图1-3。
图 1-3 各种电容器
电容的种类很多，但它们的基本结构和原理是相同的，两片相 距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开，就构 成了电容器。两片金属称为极板，中间的物质叫做介质。 电容是一种储存电能的元件，它的基本功能是存储电荷(电能)。 在电路中，电容用得十分广泛，王要用作交流耦合、隔离直流、 滤波、交流旁路、RC定时、LC谐振选频等。电容按其容量是 否可调分为固定与可变电容器两大类。
［小帖示］ 1 电容在电子线路中通过交流阻隔直流，也用来储存和释放电荷 充当滤波器，平滑输出脉冲信号。 2 电解电容有个铝壳，里面充满了电解质并引出两个电极， 即正极（+）和负极（-），它们的极性不能接错。电容的极性用
箭头表示
3、电感器和电容器一样，电感也是一种储能元件如图 1-4所示，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存 能量。与电容的特性相反，电感器具有阻止交流电 通 过而让直流电通过的特性，它经常和电容器一起工作， 构成LC滤波器、LC振荡器等。电感器用符号L表示， 它的基本单位是亨利(H)，毫亨（mH)为常用单位。其 主要技术指标包括电感量L、品质因数Q、自谐频率F、 直流电阻RDC、额定电流I、绝缘电阻K等。
［单元思考与练习］ 1、电子元件可分为哪两大类？ 2、色环电阻上的色环代表了什么? 3、请简单描述半导体PN结的导电原 理。 4实践操作：练习使用手工焊接工具 进行电子元器件的焊接
镊子等等，如图1-6所示。
图 1-6 手工焊接工具
手工焊接基本步骤：
第一步 准备：一手拿焊丝，一手拿 烙铁，看准焊点，随时待焊。
第二步 加热：烙铁尖先送到焊接处，注 意烙铁尖应同时接触焊盘和元件引脚， 把热量同时传输到焊接对象上。
第三步 送焊锡：焊盘和引线被融化 的助焊剂所浸湿，除掉表面的氧化 层，焊料在焊盘和引线连接处呈锥 状，形成理想的无缺憾的焊点。
1、P型半导体和N型半导体
半导体元件在汽车上的应用种类很多，半导体二极管 和晶体管最为常见。导体的原子外层轨道上的电子数 量少于四个，电子在该材料中的定向运动形成电流； 绝缘体原子外层轨道上的电子数量多于四个，它们的 原子结构是稳定的(没有自由电子)，因而不能传导电流。
半导体既不属于导体也不属于绝缘体，半导体材料的 原子外层轨道上只有四个电子。锗和硅是两种典型的 半导体材料，它们都没有自由电子来形成电流。但是， 如果在锗和硅中加入另外的物质提供电子运动所必需 的条件，这些半导体材料就可以用来传导电流。将其 他材料以很小的比例添加到半导体里的过程称为半导 体掺杂，掺人的微量物质叫做杂质。在加了另外的微 量物质后，锗和硅就不再是纯净材料。添加到纯净硅 或锗中的杂质原子数占纯净硅或锗材料原子的亿分之 一被用来提高半导体的导电性。因为电子的数量依然 与混合材料中的质子的数量相等，掺杂后的原子依然 是电中性的。根据两种材料结合部位的电子数量不同， 这些混合材料被分为两类：N型半导体和P型半导体。
模块一 汽车常用半导体元件 任务一 认识常用半导体元件
单元目标：熟练区分出无源元器件和半导体元器 件；掌握常用无源元件的名称；了解电阻的色环 含义； 掌握电子元件的焊接方法
活动一：从汽车收音机的电子线路板上认识元器件 汽车收音机的电子线路板上插满了各种电器元件，请你说说看哪 些是电阻、哪些是电容器，还有一些是什么？如图1-1所示。
项目一：电子电路基础知识应用
［项目描述］ 汽车电子技术的应用给汽车技术的概念赋予了新的 含义。1958年带二极管直流发电机在汽车上第一次 使用，汽车电子技术开始逐步发展。1965年汽车晶 体管点火系的出现标志着汽车技术进入了电子时代。 如今电子技术广泛应用于汽车的各个系统部件中， 电子系统的价格从1980年占整车价格的0.5%至 2010年预测可达24%。因此，我们学习并掌握电子 电路基础知识是为以后学习先进的汽车电子技术打 好扎实的基础。 ［技能要点］ 认识和区分常用半导体元件；掌握晶体二极管、三 极管检测方法；掌握电子元件焊接基本方法；学会 制作简单的汽车晶体管电路。 ［知识要点］ 通过本项目学习，了解半导体元件的分类；掌 握二极管、晶体管的特性；熟悉汽车常用半导体及 特征用途；理解并能分析各晶体管在电路中的应用
如图1-7（a）、（b）所示。
图1-7（a）N型半导体材料
N型半导体：在硅或锗中掺入像磷等元素。每种掺杂 元素在原子外层轨道上都有五个电子，这五个电子 与硅或锗的四个电子混合成总共九个电子。然而在 半导体材料和掺杂元素的结合处只能容纳八个电子， 这样就产生一个多余电子。
图1-7（b）P型半导体材料
［安全提示］接触电子线路板时请注意ESD ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文： Electro-Static discharge 的缩写,静电是一种客观的自 然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的 特点是高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。 人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或 感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电足以 损害电子元器件。一个典型的静电值可表现为：如果 能感觉到，至少3000V；如果能听到，至少5000V； 如果能看到，至少10000V。 为阻止静电对电子元件的损害可按如下操作：1、电 子元件放在保护性包装袋内 2、触摸电子元件时请带 好能释放静电的静电环 3、不要用手直接接触元件端 子
1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光 照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这 是被发现的半导体的第二个特征。 1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电 导效应，这是半导体又一个特有的性质。 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的导电与所加电场的方 向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是 导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的 整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发 现了铜与氧化铜的整流效应。 半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导 体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结 出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。 很多人会疑问，为什么半导体被认可需要这么多年呢？主要原因 是当时的材料不纯。没有好的材料，很多与材料相关的问题就难 以说清楚。在早期，半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探 测器等，半导体的四个效应都用到了。二战时英国就利用红外探 测器多次侦探到了德国的轰炸机。
图 1-1汽车收音机
［知识链接］ 一、 电子元件可分为两大类：无源元件和半导体元件。无源 元器件有电阻器、电容器、电感等。半导体元件有二极管、晶体 管、晶闸管等。 无源元件 电阻器 电阻是导体的一种基本性质，其值与导体的尺寸、材料、 温度有关。电阻器是电气、电子设备中最常用的基本元件之一，
如图1-2
图 1-4各种电感器 电感器的种类较多，按用途可分通用元件和专 用元件；按工作原理不同可分为电感线圈和变压器两 大类。其中，通用元件可分固定电感元件(立式、卧式 与片状)、阻流圈(高频、低频、工频)等；专用元件包 括各种振荡线圈(电视与收音机用)以及电视机上的校正
电感与偏转线圈等。
二、半导体元件 半导体元器件用硅或锗等半导体材料制成的电子元件。 常用的有半导体二极管，稳压管，发光二极管，变容 二极管，光电管，晶体管，可控硅，光敏电阻，负温 度系数的热敏电阻和各种集成电路等，如图1-5所示。 半导体到底是什么东西呢，我们将在后面的任务中进 一步认识。
图 1-5 各种半导体元件
活动二 电子元件焊接 从收音机的电子线路板上我们认识了元器件，同时可 以看到元件通过焊接固定在电子线路板的铜触点上。 任何电子产品，无论是由几个元件构成的单元电路， 还是复杂的由成千上万个零部件构成的电子系统，都 是将电子元器件和功能部件按照电路的工作原理，用 一定的工艺方法装配而成的。在电子产品的装配中， 使用最广泛的方法是焊接。生产过程使用的焊接方法 主要有浸焊、波峰焊与再流焊，同时，手工焊接也是 必不可少的。接下来，请你来学习手工焊接的一些基 本常识。 手工焊接的常用工具有电烙铁、焊丝、助焊剂、起子、
［小实验］ 实验准备：电池一节、小灯泡一个、二极管一个、开关一个、导线若干。 按下图连接，观察灯泡是否亮，如果调换二极管接线方向，情况又如何？ 思考一下，为什么？我们将在下一活动中进一步来探讨……
活动二、半导体基本知识 我们在上一活动中做了一个小实验，小灯泡在调换二 极管接线方向时出现了亮和不亮两种情况，这就要从 二极管的特性来探讨一下。
第四步 去焊锡：当焊丝融化到一定量后， 迅速移开焊锡丝。
第五步 完成：当焊料完全浸润焊点 后迅速移开电烙铁。
［小帖示］几种应避免的焊接缺陷
任务二 半导体的基本知识 单元目标：了解半导体的发展历史；掌握半导体的基
本知识
活动一 了解半导体的历史发展 物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等 离子体等等。我们通常把导电性和导热性较差或不 好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等， 称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、 银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介 于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。 半导体的发现实际上可以追溯到很久以前， 1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温 度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属 的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材 料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现 象的首次发现。
1947年，美国贝尔实验室的研究人员研制出了晶体管，这年的12 月23日成为晶体管的正式发明日。研究人员用了一个非常简单的 装置，就是在一块锗晶体上，用两个非常细的金属针尖扎在锗的 表面，在一个针上加正电压，在另外一个探针上加一个负电压， 我们现在分别称为发射极和集电极，N型锗就变成了一个基极， 这样就形成了一个有放大作用的PNP晶体管，这就是晶体三极管。 晶体管的发明不仅引起了电子工业的革命，从而彻底的改 变了我们人类的生产、生活方式。我们今天日常所用的电器几乎 没有一样不用晶体管，如通信、电脑、电视、航天、航空等，特 别是近三十年在汽车技术上的应用和发展更为迅猛。