电子材料与电子元器件讲解

电子产品装接工艺
第3章 电子材料与电子元器件
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3.1.2 绝缘材料
1．绝缘材料的特性 （1）绝缘材料（电介质）的漏导电流。绝缘材料并不是绝对不导电，当 对绝缘材料施加一定的直流电压后，绝缘材料中会有极其微弱的电流通过， 并随时间而减小，最后逐渐趋近于一个常数，这个常数就是电介质的漏导电 流。 （2）体积电阻和表面电阻。在固体绝缘材料中，漏导电流电流有两个流 通途径，一部分电流穿过固体介质内部，称为体积漏导电流，另一部分沿介 质表面流过，称为表面漏导电流。
1/4W
1/2W
1W
2W
5W
10W
图 3-4 电阻额定功率的图形符号
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第3章 电子材料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电子元器件
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3）电阻的识别 （1）直标法。用阿拉伯数字表示和单位符号（Ω、kΩ、MΩ）在电阻体 表面直接标出阻值，用百分数标出允许偏差的方法称为直标法。例如：24KΩ， ±10%。 （2）文字符号法。用阿拉伯数字和文字符号有规律的组合起来，表示标 称值和允许偏差的方法称为文字符号法。标称阻值的单位标志符号见表 3.2， 单位符号的位置则代表标称阻值有效数字中小数点所在位置。
②五色环。精密电阻大多用五色环色标法来标注。五色环的前三条色环 表示阻值的有效数字，第四条色环表示阻值倍率，第五条色环表示阻值允许 偏差范围。如图 3-5(b)所示。
（a）24×103Ω±10%
（b）270×101Ω±1%
图 3-5 固定电阻器的色标示例
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2．可变电阻器 1）可变电阻器的种类
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12 3
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
图 3-7 可变电阻器常见外形图
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2）电位器的结构及工作原理 以旋转式电位器为例，电位器由电阻体、滑动片、转动轴、外壳有焊片 构成，如图 3-8 所示。转动轴旋转时，滑动片紧帖着电阻体转动，这样 A、B 或 B、C 引出端的阻值会随着轴的转动而变化。由于转动轴旋转时可能会引 起干扰 ，使用时，将外壳接地，以抑制干扰 。
图 3-8 所示电位器的结构
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3．敏感电阻器 敏感电阻器是指其阻值对某些物理量表现敏感的电阻元件。
(a)热敏电阻
(b)压敏电阻
(c) 光敏电阻
(c)磁敏电阻
(d)
湿敏电阻
图 3-9 常见敏感电阻器的电路符号
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(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
图 3-14 电容器在电路中的符号
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(a)
(b)
(c)
(d)
图 3-15 可变电容器外形图
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4．电容器的识别 （1）直标法识别。在产品表面直接标出，其容量的有效值用阿拉伯数字 表示，单位则以文字符号（pF、μF、F）标出，允许偏差用百分数表示。 （2）文字符号法识别。将容量、允许偏差用文字、数字两者有规律的组 合起来，单位符号的位置则代表标称容量有效数字中小数点所在位置。 例：p33—0.33pF，5p1—5.1pF，3n3—3.3nF，5μ1—5.1μF，33m—33×103μF。 （3）色标法。电容色标法也与电阻器相似，在产品表面用不同颜色来表 示各种参数的不同数值，单位为 pF。 （4）数码表示法。电容器数码表示法基本上与电阻器数码表示法相同， 但当第三位数为 9 时表示 10-1，单位为皮法，在微法容量中，小数点是用 R 字母表示。例如：471J—47×101pF，误差为±5%；339 K—33×10-1pF，误差为 ±10%，5R1K—5.1μF，误差为±10%。
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1．固定电阻器 固定电阻器是指阻值固定不变的电阻器，通常简称为电阻。 1）电阻的分类 电阻按其材料结构，可分为合金型、薄膜型和合成型三类。 常用电阻有： （1）碳膜电阻。其特点是电阻阻值范围宽，稳定性好，受电压和频率的 影响很小，温度系数为负值，可靠性较高，体积小，价格低廉。但其单位负 荷功率较小，使用环境温度较低，主要用作通用型电阻器。 （2）金属膜电阻。其特点是工作范围广（-55℃～+125℃），温度系数小， 噪声低，体积小。在稳定性要求较高的电路中广泛应用。
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色环电阻第一条色环的判别： ① 第一条色环紧靠端面，如图 3-5 所示。 ② 末尾环与其它环间距要稍大一些，如图 3-5 所示。 ③ 金、银、黑不为首环，如表 3.4 所示。 ④ 橙、黄及灰色不为末尾环，如表 3.4 所示。 ⑤ 实测比较。将首尾难分、色彩难辨的色环电阻的读数与万用表实际测 量值进行比较。 （4）数码表示法。用三位数码表示电阻器标称值的方法称为数码表示法。 数码是从左向右的。第一、二位数字为有效数，第三位是乘数(或为零的个数)， 单位为 Ω。其允许偏差通常用文字符号表示。例如：473J—47×103Ω，误差 为±5%；512K—51×102Ω，误差为±10%。
表 3.2 标称阻值的单位标志符号
标称阻值
标称阻值
标志符号
单位及进位
标志符号
单位及进位
Ω
Ω(100Ω)
G
GΩ(109Ω)
k
kΩ(103Ω)
T
TΩ(1012Ω)
M
MΩ(106Ω)
例 ： Ω51—51Ω ， 3Ω3—3.3Ω ， 5k1—5.1kΩ ， 3M3—3.3MΩ ， 3T3—3.3×106MΩ。
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3.2.3 电容器
电容器的电容量，用符号 C 表示，是表征电容器储存电荷的能力，其基 本单位是法拉，以 F 表示。常用单位有微法(μF)、纳法（nF）和皮法(pF)， 其关系为：1F=106 μF=109nF=1012pF。
1．电容器分类 电容器可分为固定电容器、可变电容器两大类。按照电容器的介质材料， 又可分为固体有机介质电容器、固体无机介质电容器、电解电容器和气体电 容器等。按照电容器有无极性又可分为极性电容器和无极性电容器。
图 3-10 电感线圈在电路图中的图形符号
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电感线圈的识别 （1）直标法。电感线圈的直标法与电阻的直标法相似，用阿拉伯数字表 示和单位符号（Ｈ、mH、μH）在电感体表面直接标出，用百分数标出允许 偏差。例如：1 mH，±10%。 （2）色标法。
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3.2.2 电感器
1．电感线圈 1）电感线圈的分类 电感线圈按工作特征分成固定和可变两种。按磁导体性质分成单层、蜂 房式、有骨架式或无骨架式。在电路图中对各种不同的电感线圈的图形符号， 见图 3-10 所示。
电感线圈 有抽头的电感线圈 磁芯线圈 可调磁芯线圈 微调磁芯线圈 微 调金属芯线圈
一般二极管 发光二极管 变容二极管 稳压二极管 隧道二极管 双向二极管 图 3-16 部分二极管图形符号
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常见敏感电阻器有： （1）热敏电阻器。热敏电阻器的阻值是随着环境和电路工作温度变化而 变化的。它有两种类型，一种是正温度系数型（PTC），另一种是负系数型 （NTC）。 （2）光敏电阻。光敏电阻是应用半导体光电效应原理制成的一种器件。 其阻值随入射光的强弱而改变，当光敏电阻受到光照时，半导体产生大量载 流子，使光敏电阻的电阻率减少；而当光敏电阻无光照射时，光敏电阻呈高 阻状态。 （3）压敏电阻器。压敏电阻器其伏安特性是非线性的，对外加电压非常 敏感，当电阻器两端电压增加到某一特定值时，其电阻值即急剧减小。 （4）气敏电阻器。气敏电阻器是利用半导体表面吸附某种气体分子之后 电阻率发生变化的特性制成的敏感元件。 （5）力敏电阻器。某些金属和半导体材料的电阻率会随外加应力而改变， 这种现象称为压力电阻效应，利用压力电阻效应制成的电阻器称为力敏电阻 器。
表 3.1 通用电阻的标称阻值系列和允许偏差
系列
允许偏 差
电阻
的标称值
1.0；1.1；1.2；1.3；1.5；1.6；1.8；2.0；2.2；2.4；2.7；3.0；3.3；3.6；3.9；
E24
±5﹪
4.3；4.7；5.1；5.6；6.2；6.8；7.5；8.2；9.1
E12
±10﹪
1.0；1.2；1.5；1.8；2.2；2.7；3.3；3.9；4.7；5.6；6.8；8.2
金属膜电阻的符号是RJ
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2）电阻的主要参数 （1）电阻的标称阻值和允许偏差。电阻的标称值是指在电阻体上所标示 阻值。常用的标称值有 E6、E12、E24 系列，电阻的标称阻值为表 3.1 所列 数值的 10n 倍（n 为正整数、负整数或零）。例如，表中 E24 系列的“1.0”包括 0.1Ω；1.0Ω；10Ω；100Ω；1kΩ；1MΩ 等阻值。
图 3-11 电感线圈的色标法
图 3-11(b)中的电感线圈标称值为 560±10%μH，图 3-11(c)中的电感线圈 标称值为 10±20%μH，图 3-11(d)中的电感线圈标称值为 6.8±10%μH，图 3-11(e) 中的电感线圈标称值为 1.8±5%μH。
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（3）色标法。在产品表面用不同颜色来表示各种参数的不同数值，见 表 3.4。
表 3.4 色标符号
颜色
有效数字
银色
－
乘数 10-2
允许偏差(%) ±10
金色
－
10-1
±5
黑色
0
100
－
棕色
1
101
±1
红色
2
102
±2
橙色
3
103
－
黄色
4
104
－
绿色
5
105
±0.5
蓝色
6
106
±0.2
紫色
7
107
±0.1
灰色
8
108
－
白色
9
109
+50 －20
无色
－
－
±20
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①四色环。普通电阻大多用四色环色标法来标注。四色环的前两条色环 表示阻值的有效数字，第三条色环表示阻值的倍率，第四条色环表示阻值的 允许偏差范围。如图 3-5(a)所示。
E6
±20﹪
1.0；1.5；2.2；3.3；4.7；6.8
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（2）电阻的额定功率 电流流过电阻时会使电阻产生热量，当流过电流过大，电阻温升过高时 就会将其烧坏。在规定的温度下，电阻在电路中长期连续工作而不损坏或不 显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为额定功率。
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例题
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常用绝缘材料按照化学性质的不同分为： 有机绝缘材料、无机和混合材料三类绝缘 材料
磁性材料分为：软磁材料、硬磁材料、前 者用于导磁、后者由于各种电声器件
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3.2 RLC 元件
3.2.1 电阻器
当电流流经导体时，导体对电流的阻力作用称为电阻。在电路中具有电 阻作用的元件称为电阻器。加在电阻两端的电压与通过电阻器的电流之比， 称为电阻器的阻值，用 R 表示，单位为 Ω（欧姆）。电阻器可分为固定电阻 器、可变电阻器和敏感电阻器三大类。
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3.1 电子材料
电子材料按其导电性可分为绝缘体、导体和半导体三类。
3.1.1 导电材料
1．导电材料的特性 （1）电阻特性。在外电场的时，金属中的自由电子作定向运动时，不断 与晶格结点上做热振动的正离子相碰撞，使电子运动受到阻碍，因而金属具 有一定的电阻。 （2）接触电位差。接触电位差是指在两种不同金属或合金接触时，它们 之间即产生的电位差，称为接触电位差。 （3）温差电势。两种不同的金属接触，如果两个触点间有一定温度差时， 则产生温差电势。
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3.3 半导体器件
3.3.1 二极管
1．二极管的分类 二极管的种类繁多，按采用的材料的不同可分为硅二极管、锗二极管、 砷二极管等；按结构的不同又可分为点接触和面接触二极管；按用途分为整 流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和光敏二极管等；按工作原理分有隧道 二极管、变容二极管、雪崩二极管、双基极二极管等。