《电子产品元件介绍》课件

电子产品元件介绍欢迎参加电子元件基础课程，这是电子科技的核心与基础在当今数字化时代，电子产品已深入我们生活的方方面面，而这些产品的核心正是各种电子元件的巧妙组合课程目标与结构深入理解电子元件基本概念学习识别常见电子元件掌握电子元件的定义、分类及工作原理，建立电子技术通过外观特征、标记符号等方式快速识别各类元件，培的基础认知框架养实际操作能力掌握元件选型与应用方法了解电子元件发展趋势了解不同元件的参数特性及应用场景，提升电路设计能力电子元件的定义概念界定核心特征电子元件是构成电子电路的基本单元，具有独立的电气功能，能够在电•具备独立的电气功能和特性路中实现特定的电气效果这些元件是电子产品的积木，通过它们的•能够参与电路的能量转换或信号处理组合实现复杂的电子系统功能•有标准化的参数和规格每个电子元件都有其独特的物理特性和电气参数，通过合理搭配和连接，•可以被检测和替换可以构建出从简单的信号灯到复杂的计算机等各种电子设备电子元件基本分类按能量关系分类按功能分类有源元件与无源元件基础元件、功能元件、集成电路按信号类型分类按制造工艺分类数字元件、模拟元件、数模混合元分立元件、集成元件、混合集成电件路有源元件简介定义特征常见类型有源元件是能够产生能量增益的•晶体管（三极管、场效应电子元件，它们需要外部电源供管）电才能正常工作这类元件能够•集成电路（）IC控制电路中的电流流向和大小，•电子管实现信号放大、振荡等功能•各类信号源（振荡器）主要作用信号放大••信号转换•电路开关控制•波形产生无源元件简介电阻器限制电流，分压分流电容器储存电荷，滤波耦合电感器储存磁能，阻止电流突变变压器电压变换，电气隔离经典电子产品举例现代电子产品是各类电子元件精密组合的结晶以智能手机为例，其内部集成了微处理器、存储芯片、通信模块、各类传感器等数百种元件电脑主板则是电子元件集成的典范，通过精密的印刷电路板将处理器、内存、各类接口芯片连接为一个统一的系统智能家居设备如智能音箱、智能开关等，则集成了传感器、控制器与无线通信模块，实现远程控制与智能化功能了解这些产品的内部组成，有助于我们更好地理解电子元件在实际应用中的角色电阻器概述基本功能电阻器是最基础的无源电子元件，其主要作用是限制电流大小，在电路中起到分压、分流、限流和保护的作用工作原理基于欧姆定律，电阻器两端电压与通过电流成正U=IR比，比例系数为电阻值关键特性电阻器是无极性元件，可以任意方向安装在电路中，不会因接反而损坏电阻器主要参数Ω标称阻值电阻器的基本参数，单位为欧姆，表示电阻器对电流的阻碍程度Ω±5%允许偏差实际阻值与标称值的允许误差范围，常见有、、±1%±5%±10%

0.25W额定功率电阻器能够长期安全承受的最大功率，超过此值将导致过热损坏250V最大工作电压电阻器能够安全工作的最高电压，超过此值可能导致击穿电阻器常见类型类型结构特点主要用途功率范围碳膜电阻碳膜涂在陶瓷普通电路，低

0.125W~2W棒上成本应用金属膜电阻金属合金膜层精密电路，稳

0.125W~1W定性要求高线绕电阻电阻合金丝绕大功率场合，以1W~100W在陶瓷骨架上高精度需求上贴片电阻金属膜涂在陶表面贴装技术，

0.05W~

0.25瓷基板上小型设备SMD W电位器与可调电阻旋转式电位器滑动式电位器微调电位器通过旋转旋钮改变阻值，常用于音量通过线性滑动改变阻值，多用于调音体积小巧，需用螺丝刀调节，主要用控制、音调调节等场合结构为三端台、灯光控制等需要直观显示调节位于电路初始化调试，一旦设定完成通设计，一个滑动触点和两个固定端点，置的场合结构上采用直线导轨设计，常不再改变常见于电子设备内部，能够实现连续的阻值变化操作更为直观用于精细调整电路参数电容器概述储存电荷暂时存储电能，类似小型电池滤波平稳去除电路中的波动和噪声频率选择配合电阻构成高低通滤波器信号耦合传递交流信号，阻隔直流成分电容器结构与原理基本结构充电过程两块导体极板间夹一层绝缘介质，外部电源使极板累积正负电荷，建形成电场存储能量立电场，电流逐渐减小至零容量计算放电过程，与极板面积成正比，与极外电路连通时，储存电荷通过外电εC=S/d板距离成反比，与介质常数成正比路释放能量，电压降低常见电容类型陶瓷电容体积小、容值小、高频特性好，常用于高频滤波、旁路、耦合容量范围几至几pFμF电解电容容值大、体积大、有极性，广泛用于电源滤波、耦合、时间常数电路容量范围至几千1μFμF薄膜电容性能稳定、精度高、可靠性好，多用于要求高精度的电路容量范围几百至几十pFμF钽电容高可靠、大容量、体积小，适用于高端电子设备容量范围至几百

0.1μFμF电容器主要参数容值耐压值损耗角正切基本参数，表示储存电荷能电容能承受的最大电压，超表示电容器的能量损耗程力，单位法拉，常用单过此值将导致击穿损坏度，值越小越好F位有微法、纳法、μF nF实际使用电压应低于额定耐理想电容损耗为零，实际电皮法pF压的容均有损耗60%-70%1F=10^6μF=10^9nF=10^12pF温度特性容值随温度变化的特性，用温度系数表示高精度场合需选用温度系数小的电容电感器简介基本概念主要特性电感器是能够将电能转化为磁能并储存的无源元件，由导线绕制成线圈构成当电•对直流电呈低阻，对交流电呈高阻流通过线圈时，会在其周围产生磁场，储存能量•阻抗随频率升高而增大电感器的基本特性是阻止电流的突变，即当电路中电流试图发生快速变化时，电•能量以磁场形式储存感会产生反电动势来阻止这种变化•具有自感和互感特性电感类型与应用空心电感铁氧体磁芯电感铁粉芯电感没有磁芯材料，仅由导线绕成线圈构使用铁氧体材料作为磁芯，能够显著使用金属粉末压制成的磁芯，具有高成具有良好的高频特性，线性度好，提高电感值磁芯形状多样，常见有饱和磁通密度特性这类电感适合大饱和电流大，但电感值较小主要应环形、型、型等这类电感损耗小，电流应用场合，如电源输入输出滤波E I/用于高频电路中，如射频线路、天线适用于中高频电路，如开关电源、滤器、转换器等功率电子设备中DC-DC谐振电路等波器等二极管简介基本特性二极管是最基础的半导体元件，具有单向导通特性，即只允许电流从正极（阳极）流向负极（阴极），反向电流极小这种单向导通特性使二极管成为电子电路中不可或缺的基础元件工作原理二极管由型半导体和型半导体结合而成，形成结在正向偏置P NPN时（区接正，区接负），结阻碍减小，允许大电流通过；在反P NPN向偏置时，结阻碍增大，几乎不导通PN主要应用二极管在电子电路中有广泛应用，主要用途包括交流电整流、信号检波、过压保护、逻辑门电路、温度补偿等不同类型的二极管针对不同应用场景进行了优化设计二极管常见种类种类特点应用场合普通整流二极管承受电流大、反向击穿电压高电源整流、反向保护稳压二极管反向击穿区电压稳定稳压电路、电压基准快速开关二极管恢复时间短、开关速度快高频整流、逻辑电路发光二极管正向导通时发光指示灯、显示屏、照明LED肖特基二极管正向压降低、开关速度快高频电路、低压降应用发光二极管（）LED工作原理类型与颜色是一种能够将电能直根据半导体材料不同，LED接转换为光能的半导体器可发出红、绿、蓝、LED件当电子与空穴在结黄、白等不同颜色的光PN复合时释放能量，以光子其中白光通常是蓝光LED形式辐射，不同的半导体芯片加荧光粉实现的，已材料能产生不同波长的光广泛应用于照明领域应用场景从简单的电源指示灯到大型显示屏，从手机闪光灯到室内LED照明，已成为现代电子设备中不可或缺的组成部分，具有LED节能环保、寿命长等优势光耦合器基础三极管（晶体管）基础基本结构三极管是由三层不同类型半导体构成的器件，分为和两种类型，具有集电极、基极、发NPN PNPC B射极三个引脚E放大原理基极的小电流变化可以控制集电极和发射极之间的大电流变化，实现电流放大效应开关特性三极管可在截止区和饱和区之间切换，模拟电子开关功能，是数字电路的基础三极管参数与应用参数名称符号含义典型值最大集电极电流集电极允许通过Ic max

0.1A-10A的最大电流集电极发射极三极管导通时的-Vcesat

0.2V-

0.5V饱和电压压降直流电流放大系集电极电流与基βhFE50-300数极电流之比转换频率电流放大倍数为数十至数fT MHz时的频率1GHz三极管在电子电路中有极其广泛的应用在模拟电路中，常用作信号放大器，如音频放大、射频放大等；在数字电路中，用作开关元件，构成逻辑门电路；在振荡电路中，可产生特定频率的振荡信号；在电源电路中，用于稳压、电流控制等场效应管（）FET基本特性主要类型场效应管是一种电压控制型半导体器件，利用电场效应控制电流，具有输入阻抗高、•结型场效应管控制反向偏置的结宽度来调节电流JFET PN噪声小、功耗低等特点•绝缘栅场效应管利用金属氧化物半导体结构控制电流MOSFET--与三极管（电流控制型）不同，几乎不消耗控制信号的能量，更适合制作高密度•枯竭型无栅压时导通，需施加栅压使其关断FET集成电路，是现代数字芯片的基础•增强型无栅压时关断，需施加栅压使其导通可控硅与晶闸管结构与符号工作原理应用场景晶闸管是一种四层结构的当阳极相对于阴极为正电压，且在控晶闸管因其能控制大功率负载且体积SCR PNPN半导体开关器件，具有阳极、阴极制极施加正向触发电流时，晶闸管从小、效率高的特点，广泛应用于电力A和控制极三个端子其特点是截止状态转变为导通状态导通后，电子领域常见应用包括交流调压器、K G一旦导通，即使撤除控制信号也会保器件呈低阻状态，允许大电流从阳极调光器、电机软启动器、不间断电源持导通状态，直到主电路电流降至保流向阴极关断则需要使主电路电流以及各类大功率开关电源中UPS持电流以下才会关断降至零或反向传感器概述湿度传感器温度传感器检测空气湿度，应用于气象监测、测量环境或物体温度，如热电偶、空调控制等热敏电阻、集成温度传感器光电传感器检测光线变化，包括光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等位置运动传感器/压力传感器检测位置、速度、加速度等，如霍尔传感器、加速度计测量压力变化，广泛用于工业控制和医疗设备热敏压敏电阻/继电器基础工作原理类型与特点应用优势继电器是利用电磁感应原理工作按结构分为电磁式、固态式、热继电器最大优点是能实现电气隔的开关元件当控制回路通电敏式等电磁继电器动作可靠，离，控制回路与被控回路完全分时，电磁铁产生磁场吸引衔铁，控制能力强，但体积较大；固态离，提高安全性此外，小电流带动触点动作，实现开关功能；继电器无机械部件，寿命长，但即可控制大电流，广泛应用于自当控制电流消失时，衔铁在弹簧散热要求高动控制、保护电路等场合作用下复位变压器简介基本原理主要应用变压器是基于电磁感应原理工作的静止电气设备，由初级线圈、次级线圈变压器在电子设备和电力系统中有广泛应用，主要用途包括和铁芯组成当交流电流通过初级线圈时，在铁芯中产生交变磁通，次级•电源变压将市电转换为设备所需电压线圈在交变磁通的作用下感应出电动势，从而实现能量传输•电气隔离防止危险电压传导•升压变压器次级匝数大于初级匝数，输出电压高于输入电压•阻抗匹配实现最大功率传输•降压变压器次级匝数小于初级匝数，输出电压低于输入电压•信号耦合传输交流信号，阻隔直流成分互感器与互感作用结构与原理互感器是专为测量目的设计的特殊变压器，分为电流互感器和电压互感器CT其工作原理基于法拉第电磁感应定律，一个线圈中电流变化产生的磁场PT在另一线圈中感应电流功能与特点互感器可将大电流高电压转换为标准低量程信号，便于测量仪表使用电流/互感器将一次侧大电流转换为二次侧标准或电流；电压互感器将高电压5A1A转换为标准电压100V保护与隔离互感器不仅用于测量，还提供电气隔离功能，保护测量设备和操作人员安全二次侧电路与高压大电流一次侧完全隔离，有效防止危险/应用领域互感器广泛应用于电力系统、工业自动化和能源计量领域在变电站、配电柜中用于电能计量、过流保护、电能质量监测等集成电路（）发展IC年1958-19631小规模集成电路，集成度个元件，基本逻辑SSI100门电路年1964-19702中规模集成电路，集成度个元件，复杂MSI100-1000逻辑功能年1971-19803大规模集成电路，集成度万个元件，首个LSI1000-10微处理器诞生年1980-20004超大规模集成电路，集成度万万个元VLSI10-1000件，个人电脑普及年至今20005特大规模集成电路，集成度万个元件，多ULSI1000核处理器时代常见功能举例IC类型功能描述典型应用代表型号IC运算放大器高增益电压放大器信号处理、滤波器LM358,LM741微控制器集成、存储器、接口嵌入式控制系统MCU CPUI/O STM32,Arduino存储芯片数据存储与读写计算机内存、存储设备DDR4,NAND Flash逻辑芯片实现基本逻辑运算数字电路、信号处理系列74HC电源管理芯片电压转换、稳压、保护电源电路、充电器LM317,MP1584主板与简介PCB结构主板功能设计与制造PCB PCB印刷电路板是电子元器件的支撑主板是计算机系统最核心的电路板，设计涉及元器件布局、走线规划、PCB PCB体，由覆铜基板经过蚀刻形成导线图集成了插槽、内存插槽、各类总阻抗匹配等多方面考量制造工艺包CPU形，再经过钻孔、镀通孔、阻焊等工线接口和基本控制电路主板上的括基板制备、图形转移、蚀刻、钻孔、I/O艺制成现代通常是多层结构，芯片组控制着各部件间的数据交换，电镀、表面处理等多个复杂步骤，对PCB包含电源层、地层和信号层，能实现是电脑硬件的神经中枢精度和质量要求极高复杂的电路连接芯片封装类型双列直插封装DIP双列引脚垂直于封装本体，用于插件组装特点是安装拆卸方便，散热性好，但占用空间大，不适合高密度设计典型应用于开发板、低频电路和一些传统设备中小外形封装SOP/SOIC引脚从封装两侧水平伸出，用于表面贴装比占用面积小约，适合中等密度电DIP50%路广泛应用于各类消费电子产品中，是最常见的贴片封装之一方形扁平封装QFP引脚从封装四周伸出，引脚数可达几十到数百个适合高引脚数芯片，如微控制器、等引脚间距通常为，需专业设备焊接FPGA

0.4-

0.8mm球栅阵列封装BGA底部分布球形焊点，可实现极高连接密度特点是散热好，电气性能优，但需要光检X测焊接质量，维修困难主要用于高性能处理器、内存等器件连接器与接插件连接器是电子设备中不可或缺的元件，用于实现电路间的可靠连接与分离根据应用场景，连接器可分为电源连接器、信号连接器、连接器等多种类型常RF见的连接器包括排针排母、杜邦线、接口、接口、网络接口等/USB HDMIRJ45选择连接器时需考虑多项因素额定电流电压、接触电阻、插拔次数寿命、防水防尘等级、机械强度等高质量连接器能确保长期可靠连接，而劣质连接器则/可能导致接触不良、信号干扰甚至安全隐患在高频电路中，连接器的阻抗匹配也是关键考量因素开关与按钮开关类型主要参数•按结构分类拨动开关、摇臂开关、旋转开关、按钮开•额定电压电流开关能安全切换的最大电压和电流/关、触摸开关等•接触电阻开关闭合时的电阻值，越低越好•按触点组合分类单刀单掷、单刀双掷、SPST SPDT•机械寿命开关可操作的总次数双刀双掷等DPDT•电气寿命开关在额定负载下的操作次数•按功能分类电源开关、控制开关、功能选择开关、编•防护等级防尘防水能力，常用等级表示IP码开关等显示器件简述数码管显示由七段组成，可显示数字和简单字母早期广泛用于计算器、时钟等设LED备，结构简单但功能有限液晶显示LCD利用液晶分子在电场作用下改变光的偏振方向，实现显示功耗低，分辨率高，但需背光源且响应速度较慢有机发光二极管OLED有机材料在电流驱动下发光，自发光无需背光对比度高，响应速度快，可实现柔性显示，但寿命较短微型显示LED4微缩版无机阵列，结合半导体显示与技术优势高亮度，高对比LED LED度，低功耗，但技术尚在发展中电声元件蜂鸣器扬声器麦克风简单的电声转换器件，将电信号转换更复杂的电声转换器件，能够还原各声电转换器件，将声音转换为电信号为声音分为压电式和电磁式两种种频率的声音工作原理是音频电流常见类型有驻极体麦克风、动圈麦克压电式蜂鸣器利用压电陶瓷在电场作通过音圈在磁场中产生力，带动纸盆风、电容麦克风等驻极体麦克风成用下形变产生声音；电磁式则通过电振动发出声音根据频率范围分为高本低、体积小，广泛用于消费电子；磁铁驱动膜片振动发声主要用于报音、中音和低音扬声器，广泛应用于电容式麦克风灵敏度高，多用于专业警提示、简单音效等场合各类音频设备中录音领域振荡器与晶振晶体振荡器原理典型参数应用场景晶体振荡器利用压电晶体（通常是石英•标称频率晶振设计的中心频率•时钟源为微处理器提供基准时钟晶体）的机械振动特性来产生高度稳定•频率稳定度实际频率相对标称值的•频率基准通信设备中的参考频率的电频率信号当施加电压于晶体两端偏差•定时器精确计时、定时触发时，其会以特定频率振动，这种机械振•温度系数温度变化对频率的影响程•滤波器构成精确带通滤波器动反过来产生同频率的电信号，形成持度续的振荡•老化率随时间推移引起的频率漂移电源模块简介电源管理IC高度集成的电源控制芯片转换器DC-DC2高效率电压升降模块转换器AC-DC3将交流电转换为直流电线性稳压器4基础直流电压稳定保护元件总览保险丝压敏电阻热敏电阻最基础的过流保护元件，过压保护元件，正常工型热敏电阻温度升PTC当电流超过额定值时熔作时呈高阻态，当电压高时阻值增大，用作自断，切断电路有普通超过阈值时阻值急剧下恢复保险丝；型则NTC熔断型和自恢复型两种降，吸收过压能量主用于浪涌电流限制和温常见规格有快断型和慢要用于防雷击、瞬态过度检测能在设备启动断型，适用于不同场景压保护，保护敏感电子时限制浪涌电流，防止的过流保护设备免受电压冲击元件损坏二极管TVS瞬态电压抑制二极管，响应速度快，能在纳秒级响应过压事件主要用于保护敏感元件、通信接口和数据线路，防止静电放电和感应雷等干扰常用元件丝印与识别元件类型丝印标记含义说明识别技巧PCB电阻表示通常是矩形元R1,R

2...R Resistor件，无极性电容表示电解电容有极性C1,C

2...C标记Capacitor电感表示通常为线圈形状L1,L

2...LInductor二极管表示有条纹标记阴极D1,D

2...D Diode三极管表示三个引脚，有Q1,Q

2...Q标记Transistor B/C/E集成电路或表示芯多引脚元件，有U1,IC

1...U IC片缺口标角元件的极性与安装极性识别方法安装错误危害安装检查方法电解电容通常有负极标记条纹或凹槽；二极管极性元件安装错误可能导致元件损坏、电路失安装前仔细核对元件极性标记与丝印；PCB有条纹标记阴极；长脚为阳极短脚为阴效、甚至引发安全事故电解电容反接可能爆使用万用表测量确认关键元件极性；首次通电LED极；有缺口或凹点标记引脚位置；三极管炸；二极管和反接无法工作；反插可能前全面检查极性元件安装情况；低电压预先测IC1LED IC管脚排列可查数据手册确认烧毁芯片和相关电路试，避免高压直接加载电路焊接基础焊接工艺比较防静电措施•佩戴防静电手腕带，确保接地工艺类型适用元件特点•使用防静电工作台和防静电垫通孔插装THT DIP封装元件牢固可靠，手工可操作•敏感元件使用防静电包装保存•控制工作环境湿度（）40%-60%表面贴装封装元件高密度，自动化程度高SMT SMD•避免合成纤维衣物产生静电混合工艺混合封装元件结合两种工艺优点•焊接前先接触接地物体释放静电元件选型方法功能需求分析明确电路功能要求，确定关键参数指标包括电压电流范围、频率特性、功率要/求、信号类型、精度要求等基本参数，以及特殊工作条件如温度范围、湿度要求、抗干扰性等元件规格筛选根据功能需求确定元件类型和关键参数参考元件数据手册，关注额定值（须留余量）、精度等级、温度系数、封装尺寸等指标注意极限参数与典型参数的区别供应链与成本评估考虑元件的市场供应情况、价格、生命周期评估是否有稳定货源，避免选用即将停产的元件；对比不同品牌同规格元件的价格和质量；考虑批量采购可能的折扣可靠性与兼容性验证测试元件在实际电路中的表现，验证与其他组件的兼容性进行环境适应性测试，如温度循环、湿热试验；检查电磁兼容性；必要时做加速老化测试评估长期可靠性电子元件质量检测新兴元件及趋势微机电系统柔性电子元件宽禁带半导体MEMS技术结合了微电子和机械系统，柔性电子技术使电子电路可以在弯曲、碳化硅和氮化镓等宽禁带半MEMS SiCGaN实现传感和执行功能的微型化典型产折叠或拉伸状态下正常工作采用特殊导体材料，能在高温、高压、高频环境品包括加速度计、陀螺仪、微型麦克风基板材料（如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸下稳定工作相比传统硅材料，具有更等，广泛应用于智能手机、可穿戴设乙二醇酯等）和导电材料，实现电路的高的击穿电场强度和热导率主要用于备、汽车电子等领域器件具有柔性化广泛应用于可穿戴设备、柔性高效电源转换、电动车驱动系统、通MEMS5G体积小、功耗低、集成度高的特点显示屏、电子皮肤等创新产品信等领域，推动高功率密度设计典型电路结构举例3-5×放大电路由三极管或运算放大器构成，对输入信号进行放大1%滤波电路通过、或组合，实现特定频率信号的选择RC RLLC±

0.1%精密电源稳压器、滤波电容等组成，提供稳定电压位8数模转换将数字信号转换为模拟量，或反向转换电子元件发展与生态总结与课程答疑元件基础知识元件识别技能掌握电子元件定义、分类和基本特培养快速识别各类元件的实用能力性发展趋势认知电路搭建能力了解电子元件技术的未来方向学习元件选型与电路组装的方法。