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探秘十大常用电子元器件:背后隐藏的门道全解析

出处:网络整理 发布于:2025-07-23 10:29:37

电子行业的广阔领域中,电子元器件宛如一颗颗璀璨的星辰,各自发挥着独特而重要的作用。对于电子工程师们而言,这些元器件是他们日常工作中不可或缺的伙伴。然而,尽管天天与之打交道,但其中蕴含的诸多门道,并非每位工程师都能深入了解。下面,我们将一同详细列举工程师们常用的十大电子元器件,并深入探讨相关的基础概念和知识。


一、电阻


电阻,无疑是电子行业中为人熟知的元器件之一,其重要性不言而喻。在电子电路的广阔世界里,电阻堪称使用为频繁的元件。从物理学的角度来看,电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。不同的导体,其电阻一般不同,这是导体本身的一种固有特性。电阻元件作为对电流呈现阻碍作用的耗能元件,其电阻值大小通常与温度密切相关。衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,它的定义为温度每升高 1℃时电阻值发生变化的百分数。


在电路中,电阻通常用 “R” 加数字来表示,例如 R1 就表示编号为 1 的电阻。电阻在电路中扮演着多种重要角色,主要包括分流、限流、分压、偏置等。当电流通过电阻时,电阻会对电流产生阻碍,从而改变电子的流通量。电阻越小,电子流通量越大;反之,电阻越大,电子流通量则越小。没有电阻或电阻很小的物质被称为电导体,简称导体;而不能形成电流传输的物质则称为电绝缘体,简称绝缘体。


二、电容


电容,又称电容量,指的是在给定电位差下的电荷储藏量,用符号 C 表示,国际单位是法拉(F)。一般情况下,电荷在电场中会受到力的作用而移动。当导体之间存在介质时,介质会阻碍电荷的移动,使得电荷在导体上累积,从而实现电荷的储存。常见的例子就是两片平行金属板,这也是电容器的典型结构。


在电路中,电容通常用 “C” 加数字来表示,例如 C13 表示编号为 13 的电容。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。其主要特性是隔直流通交流,即电容能够阻止直流电流通过,但允许交流电流通过。电容容量的大小表示其能够贮存电能的多少,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量密切相关。容抗 XC = 1 / (2πfc),其中 f 表示交流信号的频率,C 表示电容容量。在电话机中,常用的电容种类包括电解电容、电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。电容的识别方法与电阻基本相同,主要分为直标法、色标法和数标法 3 种。电容的基本单位是法拉(F),此外还有毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)等单位。

三、晶体二极管


晶体二极管是固态电子器件中的半导体两端器件,其主要特征是具有非线性的电流 - 电压特性。随着半导体材料和工艺技术的不断发展,人们利用不同的半导体材料、掺杂分布和几何结构,研制出了种类繁多、功能各异的多种晶体二极管。其制造材料主要有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管在电路中具有广泛的应用,可以用来产生、控制、接收、变换、放大信号以及进行能量转换等。


在电路中,晶体二极管常用 “D” 加数字表示,例如 D5 表示编号为 5 的二极管。二极管的主要特性是单向导电性,即在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下,导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有这一特性,在无绳电话机中,它常被用于整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为整流二极管(如 1N4004)、隔离二极管(如 1N4148)、肖特基二极管(如 BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。二极管的识别相对简单,小功率二极管的 N 极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示 P 极(正极)或 N 极(负极),还有些采用符号标志为 “P”、“N” 来确定二极管极性。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。在使用数字式万用表测量二极管时,需要注意红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

四、稳压二极管


稳压二极管,又称齐纳二极管,是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在电路中,稳压二极管常用 “ZD” 加数字来表示,例如 ZD5 表示编号为 5 的稳压管。其稳压原理在于,当稳压二极管击穿后,其两端的电压基本保持不变。因此,当把稳压管接入电路后,如果由于电源电压发生波动,或者其他原因导致电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持稳定。


稳压二极管的故障主要表现为开路、短路和稳压值不稳定。当出现开路故障时,电源电压会升高;而当出现短路或稳压值不稳定故障时,电源电压会变低到零伏或输出不稳定。

五、电感


电感是当通过电流后,在线圈中形成磁场感应,而感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流的一种现象。这种电流与线圈的相互作用关系被称为电的感抗,单位是 “亨利”(H),我们也可以利用这一性质制成电感元件。


在电路中,电感常用 “L” 加数字表示,例如 L6 表示编号为 6 的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成的。对于直流电流,它可以顺利通过线圈,此时的直流电阻就是导线本身的电阻,电压降很小;而当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,其方向与外加电压的方向相反,从而阻碍交流的通过。因此,电感的特性是通直流阻交流,并且频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路,实现特定的功能。电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似,例如棕、黑、金、金表示 1uH(误差 5%)的电感。电感的基本单位为亨(H),换算单位有 1H = 103mH = 10?uH。

六、变容二极管


变容二极管,又称可变电抗二极管,是一种利用 PN 结电容(势垒电容)与其反向偏置电压 Vr 的依赖关系及原理制成的特殊二极管。它是根据普通二极管内部 “PN 结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的。


在无绳电话机中,变容二极管主要用于手机或座机的高频调制电路上,其作用是将低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态下,变容二极管的调制电压一般加到负极上,使得其内部结电容容量随调制电压的变化而变化。当变容二极管发生故障时,主要表现为漏电或性能变差。如果发生漏电现象,高频调制电路将无法正常工作或调制性能变差;如果变容性能变差,高频调制电路的工作将不稳定,导致调制后的高频信号发送到对方被接收后产生失真。一旦出现上述情况,就需要更换同型号的变容二极管。

七、晶体三极管


晶体三极管是半导体基本元器件之一,具有重要的电流放大作用,是电子电路的元件。它是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结,这两个 PN 结将整个半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分分别是发射区和集电区,其排列方式有 PNP 和 NPN 两种。


在电路中,晶体三极管常用 “Q” 加数字表示,例如 Q17 表示编号为 17 的三极管。晶体三极管内部含有 2 个 PN 结,并且具有放大能力。它分为 NPN 型和 PNP 型两种类型,这两种类型的三极管在工作特性上可以相互补充。在 OTL 电路中,常常将 PNP 型和 NPN 型三极管配对使用。在电话机中,常用的 PNP 型三极管有 A92、9015 等型号;常用的 NPN 型三极管有 A42、9014、9018、9013、9012 等型号。晶体三极管主要用于放大电路中,起到放大信号的作用,在常见电路中有三种接法,分别适用于不同的应用场景。

八、场效应管


场效应晶体管,简称场效应管,由多数载流子参与导电,也被称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件,具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等诸多优点,如今已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争对手。


场效应晶体管具有较高的输入阻抗和低噪声等优势,因此被广泛应用于各种电子设备中。特别是将场效应管作为整个电子设备的输入级时,可以获得一般晶体管很难达到的性能。场效应管主要分成结型和绝缘栅型两大类,尽管它们的结构有所不同,但控制原理是相同的。与晶体管相比,场效应管具有以下特点:首先,场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,则应选用晶体管。其次,场效应管是利用多数载流子导电,所以被称为单极型器件;而晶体管既有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称为双极型器件。此外,有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,具有更好的灵活性。,场效应管能够在很小电流和很低电压的条件下工作,而且其制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

九、传感器


传感器是一种能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官的物理装置或生物器官。国家标准 GB7665 - 87 对传感器的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器作为一种检测装置,能够感受到被测量的信息,并将检测到的信息按照一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。在新韦式大词典中,传感器被定义为 “从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。从这个定义可以看出,传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式,因此不少学者也用 “换能器 - Transducer” 来称谓 “传感器 - Sensor”。

十、变压器


变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,其主要构件包括初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,变压器有着广泛的应用,主要用于升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。


在发电机中,无论是线圈运动通过磁场,还是磁场运动通过固定线圈,都会在线圈中感应出电势。这两种情况虽然磁通的值不变,但与线圈相交链的磁通数量会发生变动,这就是互感应的原理。变压器正是利用电磁互感应来变换电压、电流和阻抗的器件。其功能主要包括电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离以及稳压(磁饱和变压器)等。

关键词:电子元器件

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