电子工艺实习笔记

电子工艺实训是根据电子信息类高级人才所需的能力结构而规划的，是技术基础能力的训练，也就是为了培养学生基础能力而开设的。具有良好的职业素质和较高的职业技能是构成二十一世纪，面向现代化企业生产、管理一线的高素质技术人员的两个基本要素。职业素质的提高与职业技能的掌握都具有养成教育的特征，应该贯穿到教育的整个过程。
实验时间地点
实验目的
实验内容
1. 几种元器件的基本知识
2. 示波器和万用表的使用
3. 焊接方法
4. 实验过程
5. 万用表电路及功能实现
实验心得
电阻
电阻器(Resistor)，泛指所有用以产生电阻的电子或电机配件。电阻器的运作跟随欧姆定律，其电阻值定义为其电压与电流相除所得的商数。
电阻器的主要用途包括：
? 控制某一部份电路的电压和电流比例。分配电路不同部份的电压比例。
? 限制流经某一段电路的电流。
? 放热能。发热线便是根据电阻器的这个特性而产生出来的。
释根据构造，电阻可分为以下几类
? 定值电阻：以带电阻物质或线圈构成、且不会因任何环境或人为因素而变量的电阻。
? 可变电阻：泛指所有可以手动改变电阻值的电阻器。
? 光敏电阻：跟随光线的强弱而改变电阻值。
? 热敏电阻：跟随温度的高低而改变电阻值。
? 压敏陶瓷：一种跟随电压的高低而改变电阻值的配件。
? 除超导体以外的所有导电体均带有一定电阻。
定值电阻读数
电阻色环色码识别：
1. 首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。
2. 再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数位。
3. 如果第三条倍数色环为金色，则将小数点往左移一位。
4. 如果第三条倍数色环为银色，则将小数点往左移两位。
普通电阻的选用常识
a.正确选有电阻器的阻值和误差:
b.注意电阻器的极限参数:
c.要首选通用型电阻器
d.根据电路特点选用
e.根据电路板大小选用电阻


电容器（Capacitor）是两金属板之间存在绝缘介质的一种电路元件。其单位为法拉，符号为F。电容器利用二个导体之间的电场来储存能量，二导体所带的电荷大小相等，但符号相反。
因此电容器中始终保持为电中性。
电容器的电容(C)是量测当电容器两端的电位差或电压(V)为特定值时，储存在电容器电极的电荷量(Q)：
电容量和电极的面积成正比，和二电极之间的距离成反比。电容量也和二电极间介电质的相对电容率成正比。
平行板电容器的电容量如下式
储能（储存能量）
。储存在电容器的能量等于建立电容两端的电压和电场所需要的能量。
计算电容

器储存的能量的公式如下：
V 是电容两端的电差。
电路与直流源
由于电容器中有绝缘的界电材料阻隔，电子很难直接穿过电容器。简单来说，当有电流流过电容器时，电容器的一端会累积电子,另一端会流失电子，电容器则维持电中性，这样的过程称为充电。
其数学式如下：
其中
I 是流过电容器的电流，
是电压对时间的微分，
C 是电容器，
在一个使用固定直流电压源的电路中，电容器不允许直流电流通过。
电路及交流源
若电流由交流电压或交流电流源产生，由于电流会周期性的变换方向，交流电流会轮流对电容器的两极充电，电容器两极的电荷会周期性的变化，因此在一个周期内，除了电流由正变负（或由负变正）的那一瞬间之外，通过电容器的电流均不为零。因此电容器可允许交流电流通过。
电容器两极的电压和电流的积分成正比，所以若电容器通入交流的信号，相角为90度，亦即电流领先电压90度。电压的大小和电流成正比，和频率和电容量C的乘积成反比。
电容网络
[编辑] 串联或并联配置
并联的数个电容有相同的电压。其总电容(Ceq)如下：

一般而言，电容并联的目的是增加储存的总能量。电容储存的能量如下：
串联的数个电容会流过相同电流，但各个电容的电位差（电压）可能不同，而电容的电压的和会等于总电压，电容串联后的电容值如下：
电容器在电子电机系统中有许多种用途。
[编辑] 能量储存
当电容器和其充电线路分离后，电容器会储存能量，因此可作为电池，提供短时间的电力。
[编辑] 功率因数更正
电容器可使用在需要功率因数更正的场合中，在这种情形时，常常是三个电容器配合三相的负载使用。
[编辑] 过滤、滤波
[编辑] 信号耦合
[编辑] 信号处理
[编辑] 其他应用
电容一般的选用
低频中使用的范围较宽，如可以使用高频特性比较差的；但是在高频电路中就有了很大的限制了，一旦选择不当会影响电路的整体工作状态；
一般的电源里用的有电解电容、和瓷片电容、但是在高频中就要使用云母等电容，就不可以使用绦纶的电容，和电解的电容，因为它们在高频情况下会形成电感，以致影响电路的工作精度。




三极管
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种， 从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
三极管放大时管子内部的工作原理
1

、发射区向基区发射电子
电源Ub经过电阻Rb加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子(自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。
2、基区中电子的扩散与复合
电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。
3、集电区收集电子
由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。

a.按材质分: 硅管、锗管
b.按结构分: NPN 、 PNP。如图所示
c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.
d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管
e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管
f.按结构工艺分：合金管、平面管
g.按安装方式:插件三极管、贴片三极管

　三极管基极的判别：
将多用电表调至电阻挡的R×1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。如果还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。这样最多没量12次，总可以找到基极。
三极管类型的判别： 三极管只有两种类型，即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用多用电表R×1k挡时，黑表笔代表电源正极，如果黑表笔接基极时导通，则说明三极管的基极为P型材料，三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通，则说明三极管基极为N型材料，三极管即为PNP型。
二极管

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置

时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
1. 正向特性。
在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门坎电压”，又称“死区电压”以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变，称为二极管的“正向压降”。
2. 反向特性。
在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。
示波器（英语：oscilloscope）是一种能够显示电压信号动态波形的电子测量仪器。它能够将时变的电压信号, 转换为时间域上的曲线，原来不可见的电气信号, 就此转换为在二维平面上直观可见光信号，因此能够分析电气信号的时域性质。更高级的示波器, 甚至能够对输入的时间信号, 进行频谱分析，反映输入信号的频域特性。
（一）示波器的组成
普通示波器有五个基本组成部分：显示电路、垂直（Y轴）放大电路、水平（X轴）放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。
1．显示电路
显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。示波管

由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。
　1．显示电路
显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。
　2．垂直（Y轴）放大电路
　一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，以得到垂直方向的适当大小的图形。
3．水平（X轴）放大电路
接入示波管水平偏转板的电压也要先经过水平放大电路的放大以后，再加到示波管的水平偏转板上，以得到水平方向适当大小的图形。
4．扫描与同步电路
扫描电路产生一个锯齿波电压。使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移，即形成时间基线。这样，才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。
5．电源供给电路
电源供给电路供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。
示波器的测试应用
（一）电压的测量
利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。
1．直接测量法
所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。
　2．比较测量法
比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值。
　（二）时间的测量
将示波器的扫速开关“t/div”的“微调”装置转至校准位置时，显示的波形在水平方向刻度所代表的时间可按“t/div”开关的指示值直读计算，从而较准确地求出被测信号的时间参数。
（三）相位的测量
利用示波器测量两个正弦电压之间的相位差具有实用意义，用计数器可以测量频率和时间，但不能直接测量正弦电压之间的相位关系。
　1．双踪法
2．李沙育图形法测相位
（四）频率的测量

1．周期法
对于任何周期信号，可用前述的时间间隔的测量方法，先测定其每个周期的时间T，再用下式求出频率f ：f=1/T

　2．李沙育图形法测频率
将示波器置X-Y工作方式，被测信号输入Y轴，标准频率信号输入“X外接”，慢慢改变标准频率，使这两个信号频率成整数倍时则在荧光屏上会形成稳定的李沙育图形。
焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程。
焊接是两种或两种以上同

种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类.
1． 热板及推板式热板传导回流焊：
这类回流焊炉依靠传送带或推板下的热源加热，通过热传导的方式加热基板上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3）基板厚膜电路的单面组装，
2． 红外线辐射回流焊：
此类回流焊炉也多为传送带式，但传送带仅起支托、传送基板的作用，其加热方式主要依红外线热源以辐射方式加热，
3． 红外加热风（Hot air）回流焊：
这类回流焊炉是在IR炉的基础上加上热风使炉内温度更均匀，而克服吸热差异及阴影不良情况
4． 充氮（N2）回流焊：
随着组装密度的提高，精细间距（Fine pitch）组装技术的出现，产生了充氮回流焊工艺和设备，改善了回流焊的质量和成品率，已成为回流焊的发展方向。
5． 双面回流焊
6． 通孔回流焊
通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。

波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
万用表又叫多用表、三用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）。
1．万用表的结构（500型）
万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。
（1）表头：它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。
（2）测量线路
测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成
（3）转换开关
其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程。

3．万用表的使用
（2）进行机械调零。
（3）根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线。
（4）选择表笔插孔的位置。
（5）a交流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关

置于交流电压的合适量程上，万用表两表笔和被测电路或负载并联即可。
b直流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“+”表笔（红表笔）接到高电位处，“-”表笔（黑表笔）接到低电位处，即让电流从“+”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针。
（6）测电流：测量直流电流时，将万用表的一个转换开关置于直流电流挡，另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出其读数方法如下：
实际值＝指示值×量程/满偏
（7）测电阻：用万用表测量电阻时，应按下列方法*作：
a选择合适的倍率挡。万用表欧姆挡的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，且指针越接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3间。
b欧姆调零。测量电阻之前，应将2个表笔短接，同时调节“欧姆（电气）调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位，说明电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡，都要再次进行欧姆调零，以保证测量准确。
c读数：表头的读数乘以倍率，就是所测电阻的电阻值。