《电子测量与仪器》课程教学资源（PPT课件）第三章 电子元器件的测量（范泽良）

第三章电子元器件的测量 教学目标及要求 了解: (1)阻抗的概念及电阻、电容和电感的等效电路; (2)电阻、电容和电感的种类及参数; (3)半导体器件的特性、参数与种类; (4)晶体管特性图示仪 掌握: (1)电阻的测量方法; (2)电桥法、谐振法测量元件; (3)用万用表检测半导体器件的方法; (4)Q表的组成原理及应用; (5)集成电路的估测

第三章 电子元器件的测量 教学目标及要求： 了解： （1）阻抗的概念及电阻、电容和电感的等效电路； （2）电阻、电容和电感的种类及参数； （3）半导体器件的特性、参数与种类； （4）晶体管特性图示仪。 掌握： （1）电阻的测量方法； （2）电桥法、谐振法测量元件； （3）用万用表检测半导体器件的方法； （4）Q表的组成原理及应用； （5）集成电路的估测

第三章电子元器件的测量 31电阻、电感和电容的测量 31.1阻抗的概念 如图3-1所示,若在一个无源网络(或二端网络)的两输入 端施加一激励电压信号(直流或交流),将产生一个电流。当激励 电压为直流电压E时,对应产生的电流为I,其电压与电流之比 为一个常数,称之为电阻R,即R=E/。当激励电压为交流电压 u(t)时,对应的响应电流为i(t,这时我们将该电压与电流之比称 为阻抗Z。由于响应电流t)与u(t)之间通常会存在一个相位差, 故Z 1=R+X。阻抗Z的实数部分R为电阻,是交流电路中 耗能元器件;虚数部分Ⅹ为电抗,是存储能量的元器件

第三章 电子元器件的测量 3.1 电阻、电感和电容的测量 3.1.1 阻抗的概念 如图 3-1 所示，若在一个无源网络（或二端网络）的两输 入 端施加一激励电压信号（直流或交流），将产生一个电流。当激励 电压为直流电压 E 时，对应产生的电流为 I，其电压与电流之比 为一个常数，称之为电阻 R，即 R = E/I。当激励电压为交流电压 u(t)时，对应的响应电流为 i(t)，这时我们将该电压与电流之比称 为阻抗 Z。由于响应电流 i(t)与 u(t)之间通常会存在一个相位差， 故 Z= ( ) ( ) u t i t =R +jX。阻抗 Z 的实数部分 R 为电阻，是交流电路中 耗能元器件；虚数部分 X 为电抗，是存储能量的元器件

第三章电子元器件的测量 1激励电流 激励源 i(t) 被测 u(t) 元器 件或 负载 图31阻抗的示意图

第三章 电子元器件的测量 图3-1 阻抗的示意图

第三章电子元器件的测量 对于纯电阻性元器件,阻抗表达式中电抗部分为零。对于纯 电感性元器件,阻抗表达式中电阻部分为零,电抗部分为正值。 对于纯电容性元器件,阻抗表达式中电阻部分为零,电抗部分为 负值。 电抗的特性一般都随频率变化而变化。在直流电路中,电感 性元器件的电抗无穷小,电容性元器件的电抗为无穷大。反之, 在高频电路中,电感性元件的电抗无穷大,电容性元件的电抗无 穷小。 图3-2所示为电阻、电感、电容三种基本元器件的理想模型。 实际元器件是复杂的,每一种元器件在高频工作时都会在不同程 度上同时显示电阻、电容和电感三种特性。图3-3所示即为电阻、 电感、电容的实际等效电路

第三章 电子元器件的测量 对于纯电阻性元器件，阻抗表达式中电抗部分为零。对于纯 电感性元器件，阻抗表达式中电阻部分为零，电抗部分为正值。 对于纯电容性元器件，阻抗表达式中电阻部分为零，电抗部分为 负值。 电抗的特性一般都随频率变化而变化。在直流电路中，电感 性元器件的电抗无穷小，电容性元器件的电抗为无穷大。反之， 在高频电路中，电感性元件的电抗无穷大，电容性元件的电抗无 穷小。 图 3-2 所 示为电阻、电感、电容三种基本元器件的理想模型。 实际元器件是复杂的，每一种元器件在高频工作时都会在不同程 度 上同 时显 示电阻、电容和电感三种特性。图 3-3 所示即为电阻、 电感、电容的实际等效电路

第三章电子元器件的测量 o电阻器 o电感器 o电容器 图32理想的电阻、电感、容

第三章 电子元器件的测量 图3-2 理想的电阻、电感、电容

第三章电子元器件的测量 为表征元器件储能与耗能之间的关系,引 入了品质因数Q,同时定义: Q XR (3-1) 对于电感有: 、OL2兀 (3-2) R R 对于电容有: 1/(C R 2T fRC (3-3)

第三章 电子元器件的测量 为表征元器件储能与耗能之间的关系，引 入了品质因数 Q， 同时定义： X Q R = （3-1） 对于电感有： 2 L L fL Q R R   = = （3-2） 对于电容有： 1/( ) 1 2 C C Q R fRC   = = （3-3）

第三章电子元器件的测量 3.1.2电阻的特性与测量 1.电阻的参数和种类 电阻是电路中应用最多的元器件之一, 常应用于限流、降压、分流、分压等。电 阻最主要的参数是标称值和额定功率。标 称值是指电阻的标准值,一般根据其精密 度的不同,会有一定的误差。额定功率是 指电阻在一定条件下长期工作而不损坏的 情况下,所允许承受的最大功率。电阻的 参数还有精度、最高工作电压、最高工作 温度、噪声系数以及高频特性等

第三章 电子元器件的测量 3.1.2 电阻的特性与测量 1. 电阻的参数和种类 电阻是电路中应用最多的元器件之一， 常应用于限流、降压、分流、分压等。电 阻最主要的参数是标称值和额定功率。标 称值是指电阻的标准值，一般根据其精密 度的不同，会有一定的误差。额定功率是 指电阻在一定条件下长期工作而不损坏的 情况下，所允许承受的最大功率。电阻的 参数还有精度、最高工作电压、最高工作 温度、噪声系数以及高频特性等

第三章电子元器件的测量 电阻的类别和主要技术指标可以直接标注 在电阻的表面,这种标示方法叫做直标法 如图3-5(a)所示电阻为碳膜电阻,阻值为 100Ω,精度为1%。图3-5(b)所示为电阻 额定功率的直标法。 电阻 碳膜 图3-5 (a) R 100g1

第三章 电子元器件的测量 电阻的类别和主要技术指标可以直接标注 在电阻的表面，这种标示方法叫做直标法。 如图3-5（a）所示电阻为碳膜电阻，阻值为 100 Ω，精度为1%。图3-5（b）所示为电阻 额定功率的直标法。 图3-5 （a） 100  1% R T 0.5 W (a) (b) (c) 电阻 碳膜 第一位数 第二位数 倍乘 允许误差

第三章电子元器件的测量 第一位数 第二位数 倍乘 允许误差 0.5W (b) (c) 图3-5电阻的标注

第三章 电子元器件的测量 100  1% R T 0.5 W (a) (b) (c) 电阻 碳膜 第一位数 第二位数 倍乘 允许误差 100  1% R T 0.5 W (a) (b) (c) 电阻 碳膜 第一位数 第二位数 倍乘 允许误差 （b） （c） 图3-5 电阻的标注

第三章电子元器件的测量 电阻还有一类常见的标示方法一一色标法,即将电阻的类别和主 要技术参数的数值用不同的颜色表示,标注在电阻上,如图3-5 (c)所示,称为色环电阻。其中第一、第二色环表示电阻倍乘的 数量值,第三环表示倍乘的幂值,若将第一、第二、第三色环分 别用x、y、z表示,则该电阻的阻值为:R=(10x+y)×10z,第 四色环表示电阻值允许的误差。各种颜色代表的量值如表3-1所 表31色码电阻色环对应数值 颜色黑棕 橙黄绿|蓝紫灰|白|金 银无色 表示0 4|5678910-110-2 数值 表示±1%±2%±3%±4% ±5%±109%±20% 例如,四环电阻的颜色依次为黄、紫、橙、金,根据表3-1可得 R=(4×10+7)×103=47k9,误差为±5%。常见的色环电阻有 三色环、四色环和五色环三种,其中三色环的电阻没有误差位(第 色环为幂),误差为±20%

第三章 电子元器件的测量 电阻还有一类常见的标示方法— —色标法，即将电阻的类别和主 要技术参数的数值用不同的颜色表示，标注在电阻上，如图 3-5 （c）所示，称为色环电阻。其中第一、第二色环表示电阻倍乘的 数量值，第三环表示倍乘的幂值，若将第一、第二、第三色环分 别 用 x、y、z 表示，则该电阻的阻值为：R=（10x+y） ×1 0z， 第 四色环表示电阻值允许的误差。各种颜色代表的量值如表 3-1 所 示 。 表3-1 色码电阻色环对应数值 颜 色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银 无 色 表 示 数 值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0-1 1 0-2 表 示 误 差  1 %  2 %  3 %  4 %  5 %  10%  20% 例如，四环电阻的颜色依次为黄、紫、橙、金，根据表 3-1 可 得 R=（4×1 0＋7）×1 03 = 47kΩ，误差为  5 %。常见的色环电阻有 三色环、四色环和五色环三种，其中三色环的电阻没有误差位（第 三色环为幂），误差为  20 %