第1章 电子元器件

《电子产品源自文库造技术》
第1章 电子元器件 1
1.1.2电子元器件的质量参数
例如：电阻高频特性
• 电阻等效电路 Z= R+i( ωL–1/（ωC）)
• 电阻的阻抗
• 低频时电阻的阻抗是R，然 而当频率升高并超过一定值 时，寄生电容的影响成为主 要的，它引起电阻阻抗的下 降。当频率继续升高时，由 于引线电感的影响，总的阻 抗上升，引线电感在很高的 频率下代表一个开路线或无 限大阻抗。
早期失效、偶然失效、老化失效。
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PCB板上字母 标志 R
(RN/RP) C
L
T D或CR
Q
U X或Y
F S或SW
J或P B或BJT
元件名称 电阻
电容
电感
变压器 二极管
三极管 集成电路IC 晶振crystal 保险丝fuse 开关switch
连接器 电池
基本电子元件特性一览表
• SMT：（Surface Mounted Technology ）表面安装元 器件
• SMD （Through Hole device ）通孔插装有源元器件 • SMC （Through Hole component ）通孔插装无源器件
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电子元器件概述
• 电子产品整机都由具有一定功能的电路、 部件和工艺结构组成。
• 发展趋势：集成化、微型化、高性能、 结构改进，从通孔插装（THT-Through Hole Technology ）全面转向表面安装 （SMT-Surface Mounted Technology ）
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电子元器件概述
一、按功能分类
• 电子元器件分类：有源器件、无源器件 • 有源器件（device）：指在工作时其输出不仅依靠输入信号，还要依靠电源，在
特性
极性or方向
计量单位
有色环 有SIP/DIP/SMD封装
色彩明亮、标有 DC/VDC/pF/uF等
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1.1电子元器件的主要参数
1.1.1电子元器件的特性参数 1.1.2电子元器件的规格参数 1.1.3电子元器件的质量参数
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1.1.1电子元器件的特性参数
• 特性参数用于描述电子元器件的电器功 能。通常可以用该元件的名称来表示。
异型电子元件(Odd-form)：其几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。因 此必须用手工安装，其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的，例如：许多 变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块，等。
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电子元器件概述
一、按安装技术分类
• 电子元器件分类：通孔插装元器件、表面安装元器件 • THT：（Through Hole Technology ）通孔插装元器件， • SMT：（Surface Mounted Technology ）表面安装元器件。
《电子产品制造技术》（王卫平主编） 第1章 电子元器件
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常用术语
THT：（Through Hole Technology ）通孔插装技术 SMT：（Surface Mounted Technology ）表面安装技术 PTH：穿孔元件（Pin Through Hole,引脚能穿过 PCB板的元件） SIP： （Single In-line Package）单列直插（一排引脚） DIP： （Dual Inline-pin Package）双列直插（两排引脚）
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1.1.2电子元器件的质量参数
• 4.机械强度与可焊性 • 5.可靠性与失效率
失效：电子元器件工作寿命结束。 失效率（故障率）： λ（t）=失效数/（使用总数×使用时间）； 单位：Fit=10-9/小时，它是指某电子元器件工作 到时间t之后，在单位时间△t内发生失效的概率 。 失效分为：
• 电子产品各项指标：电气性能、质量、 可靠性等
• 整机性能：取决于电路原理设计、结构 设计、工艺设计、电子元器件、各种原 材料
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电子元器件概述
• 电子元器件：电路中具有独立电气功能 的基本单元
• 电子元器件要求：可靠性、精度、体积、 性能符合使用环境要求。
• 1.温度系数
电子元器件的特性及规格参数会随使用环境温度的变化而变化，温 度每变化1 0C，其数值变化的百分数叫做温度系数，单位为1／℃。 湿 度系数描述了元器件的数值稳定性，温度系数越小，它的数值越稳定， 反之则数值稳定性越差。温度系数还有正负之分，正温度系数表示，当 环境温度升高时元器件的数值增加；负温度系数表示，当环境温度升高 时元器件的数值减少。电子元器件的温度系数主要取决于元器件的制作 材料，例如碳膜电阻器的温度系数较大，为1500×10 -6／℃，而精密线 绕电阻器的温度系数却很小，仅为10×10 - 6／ ℃ 。除了制作材料外，元 器件的结构及制作工艺等因素也会对温度系数产生影响。
• 3高频特性
一切电子元器件工作在高频状态时都将表现出电抗特性，这 种性质成为电子元器件的高频特性。
在高频电路中，导线连同基本的电阻、电容和电感这些基本 的无源器件的性能明显与理想元件特征不同。低频时恒定的电阻 值，到高频时显示出具 有谐振点的二阶系统相应；在高频时，电 容中的电介质产生了损耗，造成电容起呈现的阻抗特征只有低频 时才与频率成反比；在低频时电感的阻抗响应随频率的增加 而线 形增加，达到谐振点前开始偏离理想特征，最终变为电容性。这 些无源元件在高频的特性都可以通过前面提到的品质因数描述， 对于电容和电感来说，为了调谐 的目的，通常希望的到尽可能高 的品质因数。
• 注意：额定值与极限值并不相等、之间也没有固定关系、 超过额定值其参数指标要降低、可能定义几种额定值与 极限值。
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1.1.2电子元器件的质量参数
• 质量参数:用它来描述元器件特性参数和规格参数随环境因素变化的规律。 电子元器件的质量参数包括温度系数、噪声电动势、高频特性、机械强 度、可焊性及可靠性等，
2.允许偏差和精度等级 • 用百分数表示的电子元器件实际数值与标称数值的偏
差，
例如电阻常用允许偏差有±5%、 ±10%、 ±20%，并分别用J、K、M 表示其精度等级。
• 偏差分为：单向偏差、双向偏差
对于可能引起不良效果的数值，大多取单向偏差。例如：电容容量、额 定电压等
• 精度等级越高允许偏差范围越小，器件越精密
参数特性曲线图
图c半导体二极管伏安特性曲线
图d半导体三极管伏安特性曲线
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1.1.1电子元器件的特性参数
• 图（d）三极管的电 流放大系数：
• 电容伏安特性：
Ic
Ib
ic
c
duc (t) dt
或
uc
(t)
1 C
ic (t)dt
注意线性元件与非线性元件：线性元件是指那些主要特性参数为一常量的器件
例如：电阻特性、电容特性、二极管特 性、三极管的特性。
• 一般用伏安特性表示。不同测试条件下 一条直线、曲线、折线或一组曲线。
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1.1.1电子元器件的特性参数
• 参数特性曲线图
图a 线性电阻伏安特性曲线
图b非线性电阻伏安特性曲线
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1.1.2电子元器件的规格参数
• 描述电子元器件特性参数的数量称为规 格参数。 1.标称值和标称值系列 2.允许偏差和精度等级 3.额定值与极限值
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1.1.2电子元器件的规格参数
1.标称值和标称值系列 • 标称值分为特性标称值与尺寸标称值，
除了热噪声之外，各种电子元器件由于制造材料、产品结构及生产 工艺的不同，还会产生其他类型的噪声，例如：碳膜电阻因碳粒之间的 放电而产生的噪声，半导体管内部载流子产生的散粒噪声等。
• 有源器件用“信噪比”参数，无源器件“噪声系数”参数作为描述噪声 指标。
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1.1.2电子元器件的质量参数
轴向元件：元件两引脚从元件两端伸出 径向元件：元件引脚从元件同一端伸出 PCB： （Printed Circuit Board）印刷电路板，没有插元件的电路板 PCP： （Printed Circuit Pack）成品电路板 ，插好元件的印刷电路板 IC： （ integrated circuit ） 集成电路，一种微型电子器件或部件 引脚：元件的一部分，用于把元件焊在电路板上
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1.1.2电子元器件的质量参数
1.温度系数
任何电子元器件都存在温度系数，而温度系数又会影响整机 工作的稳定性，因而它对整机工作的环境温度范围形成了约束。 当整机工作环境温度范围较大时，就应当选用温度系数较小的电 子元器件，这样才能保证整机工作的可靠性。
在电子元器件中还有一些热敏元件，它是人们利用某些材料 对温度特别敏感的特性而制成的，如热敏电阻、铜电阻、铂电阻 等。这些元件的温度系数比较大，且温度在很大范围内变化时温 度系数是一个常数。
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1.1.2电子元器件的额定参数
3.电子元器件的额定值与极限值 • 额定值是电子元器件能够长期正常工作（完成
电气功能）的允许值（一般为最大形式）。
额定值一般包括：电压、电流、功耗、温度等。
• 极限值电子元器件能够正常工作的限度值（通 常为最大）。
例如：最大工作电流、电压、温度
• 别用于描述电器功能和机械结构。
电器功能标称值，例如：电阻阻值、额定功率、精度等 机械结构标称值，例如：电阻本体及引线直径、长度等
• 一组有序列的标称值称为标称值系列
例如电阻、电容、电感特性值通项公式：
an (E 10)n1
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1.1.2电子元器件的规格参数
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1.1.2电子元器件的质量参数
1.噪声电动势和噪声系数
内部噪声主要是由各种电子元器件产生的。我们知道，导体内部的 自由电子在一定的温度范围内总是处于无规则的热运动状态之中，从而 在导体内部形成了方向及大小都随时间不断变化的“无规则”的电流， 并在导体的等效电阻两端产生噪声电动势。噪声电动势是随机变化的， 它在很宽的频率范围内都起作用。由于这种噪声是自由电子的热运动产 生的，通常把它叫做热噪声。
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元器件常用术语
• 按电子元器的安装技术分：
• THT：（Through Hole Technology ）通孔插装元器件
• THD （Through Hole device ）通孔插装有源元器件 • THC （Through Hole component ）通孔插装无源器件
电路中起到能量转换作用。如：晶体管、集成电路。 • 无源器件（component）：指在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的
电子元件。分为：耗能原件（电阻）、储能原件（电容、电感）、结构元件（接 插件、开关）。
连接件(Interconnect)：提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成， 将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过 表面贴装型接触。
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1.1.2电子元器件的质量参数
• 2.噪声电动势和噪声系数
在电子设备中，放大器的输出端除输出有用的信号外， 还同时输 出有害的干扰信号。这种干扰信号有的是从电子设备外部产生的，如 雷电、工业设备的打火放电都会通过电礅波辐射，由电子设备接收、 放大后形成干扰信号。有的干扰信号是由电子设备内部产生的，电子 元器件和电路本身都会产生干扰信号，如收音机中的“沙沙”声和电 视机荧光屏上的雪花点等。由电子设备内部产生的这种干扰信号通常 叫做内部噪声。在一般情况下，有用信号比电路内部产生的噪声信号 大得多，内部噪声对电路的有害影响很小，可以忽略不计。但在有用 信号非常微弱时，噪声信号有可能将有用信号“淹没”，噪声信号的 干扰会造成电子设备无法正常工作，这时对噪声的有害作用就应给予 重视了。