基本電子學與常見名詞

第一節 電阻器

電阻,英文名 resistance,通常縮寫為 R,它是導體的一種基本性質,與導體的尺寸、材料、溫度有關。歐姆定律說,I=U/R,那麼 R=U/I,電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母“Ω ”表示,有這樣的定義: 導體上加上一伏特電壓時,產生一安培電流所對應的阻值。電阻的主要職能就是阻礙電流流過。事實上 “電阻”說的是一種性質,而通常在電子產品中所指的電阻,是指電阻器這樣一種元件。師傅對徒弟說:“找一個 100 歐的電阻來!”,指的就是一個“電阻值”為 100 歐姆的電阻器,歐姆常簡稱為歐。表示電阻阻值的常用單位還有千歐(kΩ ),兆歐(MΩ )。

 

一、電阻器的種類

 

電阻器的種類有很多,通常分為三大類:固定電阻,可變電阻,特種電阻。在電子產品中,以固定電阻應用最多。而固定電阻以其製造材料又可分為好多類,但常用、常見的有RT型碳膜電阻、RJ型金屬膜電阻、RX型線繞電阻,還有近年來開始廣泛應用的片狀電阻。型號命名很有規律,R代表電阻,T-碳膜,

J-金屬,X-線繞,是拼音的第一個字母。在國產老式的電子產品中,常可以看到外表塗覆綠漆的電阻, 那就是RT型的。而紅顏色的電阻,是RJ型的。一般老式電子產品中,以綠色的電阻居多。為什麼呢? 這涉及到產品成本的問題,因為金屬膜電阻雖然精度高、溫度特性好,但製造成本也高,而碳膜電阻特別價廉,而且能滿足民用產品要求。

? ? 電阻器當然也有功率之分。常見的是 1/8 瓦的“色環碳膜電阻”,它是電子產品和電子製作中用的最多的。當然在一些微型產品中,會用到 1/16 瓦的電阻,它的個頭小多了。再者就是微型片狀電阻,它是貼片元件家族的一員,以前多見於進口微型產品中,現在電子愛好者也可以買到了(做無線竊聽器?)

 

二、電阻器的標識

這些直接標注的電阻,在新買來的時候,很容易識別規格。可是在裝配電子產品的時候,必須考慮到為以後檢修的方便,把標注面朝向易於看到的地方。所以在彎腳的時候,要特別注意。在手工裝配時,多這一道工序,不是什麼大問題,但是自動生產線上的機器沒有那麼聰明。而且,電阻器元件越做越小,直接標注的標記難以看清。因此,國際上慣用“色環標注法”。事實上,“色環電阻”佔據著電阻器元件的主流地位。“色環電阻”顧名思義,就是在電阻器上用不同顏色的環來表示電阻的規格。有的是用4個色環表示,有的用 5個。有區別麼?是的。4環電阻,一般是碳膜電阻,用3個色環來表示阻值,用 1個色環表示誤差。5環電阻一般是金屬膜電阻,為更好地表示精度,用4個色環表示阻值,另一個色環也是表示誤差。下表是色環電阻的顏色-數碼對照表:

 

四環電阻色碼計算器與表格| DigiKey Electronics

 

色環電阻的規則是最後一圈代表誤差,對於四環電阻,前二環代表有效值,第三環代表乘上的次方數。不要怕,記住顏色和數碼就行啦,其他的不用記。有一個秘訣:面對一個色環電阻,找出金色或銀色的一端, 並將它朝下,從頭開始讀色環。例如第一環是棕色的,第二環是黑色的,第三環是紅色的,第四環是金色的,那麼它的電阻值是 1、0,第三環是添零的個數,這個電阻添 2 個零,所以它的實際阻值是 1000Ω ,即 1kΩ 。

 

三、可變電阻

 

可變電阻又稱為電位器,電子設備上的音量電位器就是個可變電阻。但是一般認為電位器都是可以被手動調節的,而可變電阻一般都較小,裝在電路板上不經常調節。可變電阻有三個引腳,其中兩個引腳之間的電阻值固定,並將該電阻值稱為這個可變電阻的阻值。第三個引腳與任兩個引腳間的電阻值可以隨著軸臂的旋轉而改變。這樣,可以調節電路中的電壓或電流,達到調節的效果。

 

四、特種電阻

 

光敏電阻 是一種電阻值隨外界光照強弱(明暗)變化而變化的元件,光越強阻值越小,光越弱阻值越大。其外形和電路符號如圖 2 所示。如果把光敏電阻的兩個引腳接在萬用表的表筆上,用萬用表的 R×1k 擋測量在不同的光照下光敏電阻的阻值:將光敏電阻從較暗的抽屜裡移到陽光下或燈光上,萬用表讀數將會發生變化。在完全黑暗處,光敏電阻的阻值可達幾兆歐以上(萬用表指示電阻為無窮大,即指針不動),而在較強光線下,阻值可降到幾千歐甚至 1 千歐以下。

 

利用這一特性,可以製作各種光控的小電路來。事實上街邊的路燈大多是用光控開關自動控制的,其中一個重要的元器件就是光敏電阻(或者是光敏三級管,一種功能相似的帶放大作用的半導體元件)。光敏電阻是在陶瓷基座上沉積一層硫化鎘(CdS)膜後製成的, 實際上也是一種半導體元件。新村裡聲控樓道燈在白天不會點亮,也是因為光敏電阻在起作用。我們可以用它製作電子報曉雞,清晨天亮時喔喔叫。

熱敏電阻是一個特殊的半導體器件,它的電阻值隨著其表面溫度的高低的變化而變化。它原本是為了使電子設備在不同的環境溫度下正常工作而使用的,叫做溫度補償。新型的電腦主機板都有 CPU 測溫、超溫報警功能,就是利用了的熱敏電阻。

 

第二節 電容器

電子製作中需要用到各種各樣的電容器,它們在電路中分別起著不同的作用。與電阻器相似,通常簡稱其為電容,用字母 C 表示。顧名思義,電容器就是“儲存電荷的容器”。儘管電容器品種繁多,但它們的基本結構和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(固體、氣體或液體)所隔開,就構成了電容器。兩片金屬稱為的極板,中間的物質叫做介質。電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見的是固定容量的電容,最多見的是電解電容和瓷片電容。 ? ?

不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。規定把電容器外加 1 伏特直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉(F)。但實際上,法拉是一個很不常用的單位,因為電容器的容量往往比 1 法拉小得多,常用微法(μ F)、納法(nF)、皮法(pF)(皮法又稱微微法)等,它們的關係是:1 法拉(F)= 1000000 微法(μ F) 1 微法(μ F)= 1000 納法(nF)= 1000000 皮法(pF)

在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來存儲和釋放電荷以充當濾波器,平滑輸出脈動信號。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機、發射機和振盪器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個特點,一般 1μ F 以上的電容均為電解電容,而 1μ F 以下的電容多為瓷片電容,當然也有其他的,比如獨石電容、滌綸電容、小容量的雲母電容等。電解電容有個鋁殼,裡面充滿了電解質,並引出兩個電極,作為正(+)、負(-)極,與其它電容器不同,它們在電路中的極性不能接錯,而其他電容則沒有極性。

把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓(學了以後的教程,可以用萬用表觀察),我們說電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓, 積蓄起電能,這個過程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為電容器的放電。

舉一個現實生活中的例子,我們看到市售的整流電源在拔下插頭後,上面的發光二極體還會繼續亮一會兒,然後逐漸熄滅,就是因為裡面的電容事先存儲了電能,然後釋放。當然這個電容原本是用作濾波的。至於電容濾波,不知你有沒有用整流電源聽隨身聽的經歷,一般低質的電源由於廠家出於節約成本考慮使用了較小容量的濾波電容,造成耳機中有嗡嗡聲。這時可以在電源兩端並接上一個較大容量的電解電容

(1000μ F,注意正極接正極),一般可以改善效果。發燒友製作 HiFi 音響,都要用至少 1 萬微法以上的電容器來濾波,濾波電容越大,輸出的電壓波形越接近直流,而且大電容的儲能作用,使得突發的大信號到來時,電路有足夠的能量轉換為強勁有力的音訊輸出。這時,大電容的作用有點像水庫,使得原來洶湧的水流平滑地輸出,並可以保證下游大量用水時的供應。

電子電路中,只有在電容器充電過程中,才有電流流過,充電過程結束後,電容器是不能通過直流電的,在電路中起著“隔直流”的作用。電路中,電容器常被用作耦合、旁路、濾波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那麼交流電為什麼能夠通過電容器呢?我們先來看看交流電的特點。交流電不僅方向往復交變,它的大小也在按規律變化。電容器接在交流電源上,電容器連續地充電、放電,電路中就會流過與交流電變化規律一致的充電電流和放電電流。

電容器的選用涉及到很多問題。首先是耐壓的問題。加在一個電容器的兩端的電壓超過了它的額定電壓,電容器就會被擊穿損壞。一般電解電容的耐壓分檔為 6.3V,10V,16V,25V,50V 等。