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第二章 基 础 实 验

实验一　常用电子元器件的识别

一．实验目的

1．了解常用电子元器件的性能、主要技术指标、用途等。
2．掌握用色标法读取色环电阻标称值及其允许偏差的方法。
3．学习使用万用表检测电阻、电容、电感的方法。
4．学习使用万用表判断二极管、三极管的类型和管脚，估测三极管放大倍数的方法。
5．熟悉集成运算放大器管脚的排列。
6．掌握在插件电路板上安装电路的方法

二．预习要求

1．预习本书附录一、二内容。
2．读出待测色环电阻的标称值和允许偏差值。
五色环电阻　　　　棕、绿、黑、棕、棕 蓝、灰、黑、金、红
四色环电阻　　　　棕、黑、红、金 黄、紫、橙、银
3．复习二极管和三极管的工作原理。写出2AP9、2CP10、1N4001、3DG6、3AX81的全称。
4．预习用万用表判断二极管、三极管类型和管脚的方法。

三．实验原理

电子元件是构成电子电路的基本材料，熟悉各种电子元件的性能及其测试方法，了解其用途等对完成电子电路的设计、安装和调试十分重要。
电阻器、电位器、电容器、电感器、二极管、三极管是电子电路中应用最多的元件。

1. 电阻器
(1) 种类：
电阻器的种类较多，按制作的材料不同，可分为合成（实芯）电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器。碳膜电阻器具有较好的稳定性（指电压、温度的变化对阻值的影响较小），而且适用于高频工作；金属膜电阻器各方面的性能均优于碳膜电阻器，其缺点是售价较高；线绕电阻器的最大优点是阻值精确、功率范围大，但是它不适用于高频工作。合成电阻目前已用得较少。
除上述电阻器以外，还有一类特殊用途的电阻器——光敏、气敏、压（力）敏、（电）压敏、热敏电阻器等，它们的阻值随着外界光线的强弱、某种气体浓度的高低、压力的大小、电压的高低、温度的高低而变化。
(2) 性能测量：
电阻器的类别及其主要技术参数的数值一般都标注在它的外表面上。如附录二所述，当其参数标志因某种原因而脱落或欲知道其精确阻值时，就需要进行测量。
对于常用的碳膜电阻器、金属膜电阻器以及线绕电阻器的阻值，可用普通万用电表的电阻档直接测量。
(3)用途
在电路中多用来分压、分流、阻抗匹配、限流、滤波（与电容结合）等。
2．电位器
（1） 种类
根据所用材料的不同，电位器可分为线绕电位器和非线绕电位器两大类；根据结构的不
同，电位器 又可分为单圈电位器、多圈电位器，单连、双连和多连电位器，在这些电位器中，又分为带开关电位器、锁紧和非锁紧型电位器等；根据调节方式的不同，电位器还可分为旋转式电位器和直滑式电位器两种类型。
（2）性能测量
具体检测时，可以先测量一下它的阻值，即两端片之间的阻值应等于其标称值，然后再测量它的中心端片与电阻体的接触情况。这时万用表仍工作在电阻档上，将一只表笔接电位器的中心焊片，另一只表笔接其余两端片中的任意一个。慢慢将其转柄从一个极端位置旋转到另一个极端位置，其阻值应从零（或标称值）连续变化到标称值（或零）。整个旋转过程中，表针不应有任何跳动现象。在电位器转柄的旋转过程中，应感觉平滑，不应有过松或过紧现象，也不应出现响声。
（3）用途
广泛应用于各种电子电路、电子仪器和家用电器产品中。
3． 电容器
(1) 种类
电容器的种类较多，按介质不同可分为纸介电容器、有机薄膜电容器、涤纶电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器等；按结构不同可分为固定电容器、可变电容器、微调（俗称半可变）电容器等。
(2) 电解电容器性能测量
对电解电容器的性能测量，最主要的是容量和漏电流的测量。对正、负极标志脱落的电容器，还应进行极性判别。
利用万用表测量电解电容器的漏电流时，可用万用表电阻档（一般用Ｒ´１k档）测电阻的方法来估测，黑表笔应接电容器的“＋”极，红表笔接电容器的“－”极。此时表针迅速向右摆动，然后慢慢退回。待不动时指示的电阻值越大表示漏电流越小。此时的电阻值就是电容器的漏电阻，一般应大于几百到几千欧。对存放时间很久的电容器，测量时间应大于半分钟，或者采取贮能措施（即先加低电压，经一定时间后，再逐渐加至额定电压）后再进行测量。若指针向右摆动后不再摆回，说明电容器已击穿；若指针根本不向右摆，说明电容器内部断路或电解质已干涸而失去容量。
上述测量电容器漏电的方法，还可以用来鉴别电容器的正、负极和估计其容量大小。对失掉正、负极标志的电解电容器，可先假定某极为“＋”极，让其与万用电表的黑表笔相接，另一个电极与万用电表的红表笔相接，同时观察并记住表针向右摆的幅度；将电容放电后，两只表笔对调重新测量。在两次测量中，若表针最后停留的摆动幅度较小，则说明该次对其正、负极的假设是对的，对某些铝壳电容器来说，其外壳为负极，中间的电极为正极。
一般说来，电解电容器的实际容量与其标称容量差别较大，特别是放置时间较久或使用时间较长的电容器，要用万用电表准确地测量出其电容量，是难以做到的，只能比较出它们的相对大小。方法是测电容器的充电电流，接线方法与测漏电流时相同。表针向右摆动的最大幅度越大，其容量也越大。对相同型号的电解电容器，体积越大，其电容量越大，而且耐压越高。
(3) 用途
电容器是一种储能元件，具有储存电能的作用，在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路及与电感元件组成振荡回路等。
4．电感器
(1)种类
常用的电感器有固定电感器、微调电感器、色码电感器等。变压器、阻流圈、振荡线圈、偏转线圈、天线线圈、中周、继电器以及延迟线和磁头等，都属电感器种类。它们在电路中各起不同的作用，但在通电后都具有储存磁能的特征。
(2) 电感器性能的测量
一般用Q表或电容电感表测电感器的电感量。用万用表电阻档检查线圈的好坏，若电阻无限大则该线圈已断路，不能使用。
(3) 用途
电感器具有阻交流通直流的特性，广泛应用于调谐、振荡、耦合、匹配、滤波等电路中。
5.半导体分立器件
(1) 半导体二极管
1) 分类
半导体二极管（以下简称二极管）是内部具有一个PN结，外部具有两个电极的一种半导体器件。二极管有多种类型，按制作的材料不同，分为锗二极管和硅二极管；按制作工艺不同，分为面结型二极管、点接触型二极管；按用途不同，又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光敏二极管等。
2) 普通二极管的检测
对二极管进行检测，主要是鉴别它的正、负极性及其单向导电性能。
¬测量二极管的正、反向电阻
通常小功率锗二极管的正向电阻值为300~500W，硅管为1kW或更大些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kW以上（大功率二极管的数值要小得多）。正反向电阻的差值越大越好。
­判别二极管极性
根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点可判别二极管的极性。将万用表拨到欧姆档（一般用R´100或R´1k档，不要用R´1档或R´10k档，因为R´1档使用的电流太大，容易烧坏管子，而R´10k档使用的电压太高，可能击穿管子），表棒分别与二极管的两极相连，测出两个阻值，在测得阻值较小的一次测量中，与黑表棒相接的一端就是二极管的正极。同理在测得阻值较大的一次测量中，与黑表棒相接的一端就是二极管的负极。如果测得的反向电阻很小，说明二极管内部已短路；若正向电阻很大，则说明二极管内部已断路。在这两种情况下二极管就不能使用了。
®判别二极管管型
因为硅二极管的一般正向压降一般为0.6~0.7V，锗二极管的正向压降为0.1~0.3V，所以通过测量二极管的正向导通电压，就可以判别被测二极管是硅管还是锗管。方法是：在干电池（1.5V）或稳压电源的一端串一个电阻（约1kW），同时二极管按正向接法与电阻相连接，使二极管正向导通，然后用万用表的直流电压档测量二极管两端的管压降UD，如果测到的UD为0.6~0.7V则为硅管，如果测到的UD为0.1~0.3V就是锗管。
(2) 半导体三极管
1) 分类
　　三极管的种类较多，按使用的半导体材料不同，可分为锗三极管和硅三极管两类。目前国产锗三极管多为PNP型，硅三极管多为NPN型；按制作工艺不同，可分为扩散管、合金管等；按功率不同，可分为小功率管、中功率管和大功率管；按工作频率不同，可分为低频管、高频管和超高频管；按用途不同，又可分为放大管和开关管等。另外，每一种三极管中，又有多种型号，以区别其性能。在电子设备中，比较常用的是小功率的硅管和锗管。
2) 用万用表判别管脚和管型的方法
用万用表判别管脚的根据是：把晶体管的结构看成是两个背靠背的PN结，如图1所示， 对NPN管 来说，基极是两个结的公共阳极， 对PNP管来说，基极是两个结的公共阴极。
NPN管： c e PNP管： c e
b b
图 1
¬判断三极管的基极
对于功率在1W以下的中小功率管，可用万用表的R´100或R´1k档测量，对于功率在1W以上的大功率管，可用万用表的R´1或R´10档测量。
用黑表棒接触某一管脚，用红表棒分别接触另两个管脚，如表头读数都很小，则与黑表棒接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管为NPN型。若用红表棒接触某一管脚，而用黑表棒分别接触另两个管脚，表头读数同样都很小时，则与红表棒接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管为PNP型。用上述方法既判定了晶体三极管的基极，又判别了三极管的类型。
­判断三极管发射极和集电极
以NPN型三极管为例，确定基极后，假定其余的两只脚中的一只是集电极，将黑表棒接到此脚上，红表棒则接到假定的发射极上。用手指把假设的集电极和已测出的基极捏起来（但不要相碰），看表针指示，并记下此阻值的读数。然后再作相反假设，即把原来假设为集电极的脚假设为发射极。作同样的测试并记下此阻值的读数。比较两次读数的大小，若前者阻值较小，说明前者的假设是对的，那么黑表棒接的一只脚就是集电极，剩下的一只脚便是发射极。
若需判别是PNP型晶体三极管，仍用上述方法，但必须把表棒极性对调一下。
3) 用万用表估测电流放大系数b
将万用表拨到相应电阻档按管型将万用表表棒接到对应的极上（对NPN型管，黑笔接集电极，红笔接发射极，对PNP型管黑笔接发射极，红笔接集电极）。测量发射极和集电极之间的电阻，再用手捏着基极和集电极，观察表针摆动幅度大小。摆动越大，则b越大。手捏在极与极之间等于给三极管提供了基极电流Ib，Ib的大小和手的潮湿程度有关。也可接一只50~100kW的电阻来代替手捏的方法进行测试。
一般的万用表具备测b的功能，将晶体管插入测试孔中就可以从表头刻度盘上直读b值。若依此法来判别发射极和集电极也很容易，只要将e、c脚对调一下，在表针偏转较大的那一次测量中，从万用表插孔旁的标记就可以直接辨别出晶体管的发射极和集电极。
6.集成运算放大器
集成电路是在半导体晶体管制造工艺的基础上发展起来的新型电子器件，它将晶体管和电阻、电容等元件同时制作在一块半导体硅片上，并按需要连接成具有某种功能的电路，然后加外壳封装成一个电路单元。集成运算放大器是集成电路中常见的器件，是一个具有两个不同相位的输入端、高增益的直流放大器。现已广泛应用于收录机、电视机、扩音机及精密测量、自动控制领域中。常用的集成运算放大器有单运放mA741（LM 741、CP741等均属同一型号产品）、双运放mA747、四运放mA324等不同型号的运放。不同型号的管脚功能是不一样的，使用时需根据产品说明书，查明各管脚的具体功能。附录二附有本书所编实验项目中所使用的几种集成电路管脚的功能图。集成运放的管脚编号一般是：从正面左下端参考标志开始按逆时针顺序依次为1、2、3¼¼，如图2所示。

8 7 6 5 8 7 6 5

1 2 3 4 1 2 3 4

图2　集成运放管脚的排列顺序
7．插件电路板（面包板）的功能和使用方法请查阅第一章第八节有关的内容。

四.实验设备
名 称
型 号 或 规 格
数 量
万用表
YX—960TR或其它型号
1
晶体管稳压电源
JWD－２
1
元件、面包板

五．实验内容

1. 电阻器和电位器的识别
（1）在元件盒中分别取出一个5色环电阻和一个4色环电阻，记下色标并读出该色环电阻的标称阻值及允许偏差，记录于表1中。用万用表测量其阻值。
表1
色环
标称值
允许偏差
测量值
相对误差

　 （2）在元件盒中取出一个电位器，读出其标称值。用万用表测量其阻值并观测其最大阻值Rmax和最小阻值Rmin。
思考题：为什么每次测量电阻值之前需调好万用表的零点？测量电阻值时为什么不能用双手同时捏住电阻器两端？
2． 电容器识别
（1）在元件盒中取出10mF和100mF两只电解电容，记下其耐压值和容量标称值。
（2）用万用表判定电解电容的极性、漏电阻及质量。
按实验原理中的检测方法，判断电解电容的极性及质量，把测量结果记于表2中。
注意在交换表笔进行第二次测量时，应先将电容两极短路一下，然后再测，防止电容器内积存的电荷经万用表放电，烧坏表头。
表2
电容值
万用表档位
耐压值
漏电电阻值
质量

3． 电感器的识别
（1）在元件盒中取出电感器，读出该电感的标称值及允许偏差。
（2）用万用表电阻档测量电感器的损耗电阻， 把以上识别与测量的结果填入表3中。
表3
色环
电感标称值
允许偏差
损耗电阻

4. 二极管极性、正、反向电阻的测量、管型和质量的识别
（1）在元件盒中取出两只不同型号的二极管，用万用表鉴别二极管的极性。
（2）将万用表拨到R´10或R´1k电阻档，测量上列二极管的正、反向电阻，并判断其性能好坏，把以上测量结果填入表4中。
（3）按图3接线，稳压电源输出调至1.5V，判别二极管的管型（硅管或锗管）。　
R 1k

1.5V V
S
图3　二极管管型判别接线图 图4
表4
　　　阻值
型号

正向电阻

反向电阻

正向压降

管型

质量差别

5. 三极管类型、管脚的判别与b值估测
　　在元件盒中取出3DG6B和3AX31B型三极管，根据实验原理介绍的方法进行如下测量：
（1）类型判别（判别三极管是PNP型还是NPN型），并确定基极b。
（2）判断三极管集电极c和发射极e，估测三极管的b值大小。
把以上测量结果填入表5中，在图4中标出管脚名称。　　
表5
三极管
类型
b值
3DG6B

3AX31B

6.熟悉集成运算放大器管脚排列
在元件盒中取出集成运算放大器LM741，按实验原理中介绍的方法，掌握集成运算放大器管脚的排列。（画图表示）

六. 实验报告要求

1. 列出各组实验数据表格，回答思考题。
2. 写出判别、测量常用电子元件中出现的问题和解决的办法。
3. 通过本次实验，掌握了什么实验技能？将你感受最深的一点总结出来。