当前位置：首页 > news >正文

【PCB电路设计】常见元器件简介（电阻、电容、电感、二极管、三极管以及场效应管）

news 2025/10/8 7:31:07

1. 电阻

1.1 什么是电阻

1.2 主要作用

1.2.1 限流

1.2.2 分压

1.3 常见电阻

2. 电容

2.1 读值方法

2.2 种类

3. 电感

4. 二极管

4.1 单向导电性

4.1.1 正向偏置

4.1.2 反向偏置

4.2 种类

4.2.1 普通二极管

4.2.2 肖特基二极管

4.2.3 发光二极管

4.2.4 稳压二极管（齐纳二极管）

5. 三极管

5.1 工作状态

5.1.1 截止状态

5.1.2 放大状态

5.1.3 饱和状态

6. 场效应管

1. 电阻

1.1 什么是电阻

电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。

想象水流通过一根水管。水管越细、越长、内部越粗糙，水流通过就越困难。电阻在电路中的作用就类似于这种“阻碍”。

公式: V = I × R

其中：

V 代表电压，单位是伏特（V）。—— 可以理解为“推动”电流的动力。

I 代表电流，单位是安培（A）。—— 可以理解为实际流动的电子数量。

R 代表电阻，单位是欧姆（Ω）。—— 可以理解为对电流的“阻力”。

1.2 主要作用

1.2.1 限流

防止过大的电流烧毁其他元件（如LED灯）。这是最常见的作用。

举例：一个LED通常只需要20mA的电流，如果直接连接到5V电源上，会因电流过大而立即烧毁。串联一个合适的电阻，就可以将电流限制在安全范围内。

1.2.2 分压

利用电阻串联，可以从一个较高的电压中得到一个较低的电压。

举例：两个电阻串联，根据欧姆定律，它们会按比例分配总电压。这种电路被称为“分压器”，应用极其广泛。

1.3 常见电阻

其中对于碳膜电阻的读数，可以根据色环：

对于贴片电阻，一般封装上面都有数字，根据数组进行读数，规则如下：

3位读数：前2位为有效数字，第3位表示10的n次幂(也可以理解为0的个数)。精度为±5%
4位读数：前3位为有效数字，第4位表示10的n次幂（也可以理解为0的个数）。读法和3位的原理一样，精度为±1%
阻值小于10的读数：通常在两个数之间插入一个字母尺，用字母尺来代替小数点。

举个例子：

104的电阻：104 = 10 + 0000 = 10 0000 Ω = 100KΩ

R33的电阻：R33 = 0.33 Ω

30R9的电阻：30R9 = 30.9 Ω

4K7的电阻：4K7 = 4.7KΩ = 4700 Ω

2. 电容

电容，顾名思义，就是“储存电荷的容器”。其单位为：法拉，简称法，符号是 F。

毫法（mF） = 10⁻³ F
微法（μF） = 10⁻⁶ F （最常见）
纳法（nF） = 10⁻⁹ F
皮法（pF） = 10⁻¹² F

2.1 读值方法

贴片电容的读法有如下几种办法：

数字代码法：

代码	计算	容量值
104	10 × 10⁴ pF = 10 × 10000	100,000 pF 或 100 nF 或 0.1 μF
102	10 × 10² pF = 10 × 100	1,000 pF 或 1 nF
473	47 × 10³ pF = 47 × 1000	47,000 pF 或 47 nF 或 0.047 μF
101	10 × 10¹ pF = 10 × 10	100 pF

数字字母混编法：

代码	含义	容量值
1R5	1.5 pF	1.5 pF
R47	0.47 pF	0.47 pF
3R9	3.9 pF	3.9 pF

2.2 种类

按照焊接方式，可将电容的种类划分为贴片和插件两种：

其中一部分需要区分正负极，首先杜宇贴片的来说陶瓷电容不需要区分，对于钽电容和铝电解电容：

钽电容是颜色比较深的为正极，其计算方法类似电阻：

对于钽电容的耐压，可以根据字母对照表查看：

E	G	J	A	C	D	E	V	T
2.5V	4V	6.3V	10V	16V	20V	25V	35V	50V

贴片的铝电解电容是黑色部分代表负极：

然后对于插件的电容：

首先这里需要注意一下，插件的铝电解电容白色部分所代表的是负极：

3. 电感

电感，顾名思义，就是“阻碍电流变化”的元件。它利用电流产生磁场，并将能量储存在这个磁场中。电感的工作过程可以概括为“抗拒变化”：

当电流试图增大时：流过电感的电流开始增大，产生的磁场也随之增强。这个增强的磁场会感应出一个反向的电动势（电压），来阻碍原始电流的增大。此时，电感将电能转化为磁能储存起来。

当电流试图减小时：流过电感的电流开始减小，磁场也随之减弱。这个减弱的磁场会感应出一个同向的电动势（电压），来阻碍原始电流的减小。此时，电感将储存的磁能释放，转化为电能。

总结为一句口诀：通直流，阻交流；通低频，阻高频。

其读值方法：

4. 二极管

二极管是用半导体材料（硅、硒、锗等）制成的一种电子器件。二极管有两个电极，正极，又叫阳极；负极，又叫阴极，给二极管两极间加上正向电压时，二极管导通，加上反向电压时，二极管截止。二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。它就像一个电子电路中的 “单向阀” 或 “止回阀”。

二极管具有单向导电性能，导通时电流方向是由阳极通过管子流向阴极。

4.1 单向导电性

4.1.1 正向偏置

阳极接电源正极，阴极接电源负极。

当正向电压超过某个临界值（死区电压，硅管约0.5-0.7V，锗管约0.2-0.3V）时，二极管导通。导通后，二极管像一个很小的电阻，电流可以顺利通过，其两端电压降基本维持在一个固定值（硅管约0.7V）。

4.1.2 反向偏置

阳极接电源负极，阴极接电源正极。二极管截止，相当于一个极大的电阻。只有极其微弱的反向饱和电流 通过，在理想情况下可视为断路。

不过需要注意，当反向电压过高，超过反向击穿电压时，二极管会被击穿而导通，大量电流通过，通常会导致永久性损坏。但有一种二极管（齐纳二极管）专门工作在这个区域。

第一象限：正向电压下，电压超过门槛值后，电流急剧上升。

第三象限：反向电压下，电流几乎为零；当电压达到击穿电压时，电流陡增。

4.2 种类

列举一些比较常见的种类：

4.2.1 普通二极管

具有单向导电性，也就是电流只可以从二极管一个方向流过，差用于整流电路，检波电路，稳压电路等各种调制电路。

4.2.2 肖特基二极管

反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅为0.4V左右，多用于高频、低压、大电流时的整流、续流、保护，检波使用。

4.2.3 发光二极管

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，多用于照明、平板显示、医疗器件等。

4.2.4 稳压二极管（齐纳二极管）

利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，起稳压作用的二极管。

5. 三极管

三极管，全称是“半导体三极管”，也叫“晶体三极管”。它是一种利用输入的小电流（或电压）来控制输出的大电流的元件，本质上是一个电流控制开关或电流放大器。

其物理结构，由两个背靠背的PN结构成，形成三层三区的结构。根据排列方式不同，分为两种类型：

NPN型：两层N型半导体夹着一层P型半导体。
PNP型：两层P型半导体夹着一层N型半导体。

有很多人时间久，就不知道如何区分二者，我们可以像一下，我们有一个名词PN结，我们在看三极管的封装有一个箭头，我们可以理解为这一个箭头就是由P指向N（P→N），那么我们箭头尾部所对应的位置就是P，带入下图看一下，是不是很容易区分NPN和PNP：

对于其组成：

集电极c：收集载流子。
基极b：控制载流子。
发射极e：发射载流子。

5.1 工作状态

先看一下三极管的输出特性曲线：

5.1.1 截止状态

加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。

5.1.2 放大状态

当三极管发射结正偏，集电结反偏时，三极管就会进入放大状态。即当我们逐渐打开水龙头时，水会开始流出，这就相当于三极管进入了放大状态。

5.1.3 饱和状态

当三极管发射结正偏，集电结正偏时，三极管工作在饱和状态。饱和状态下的三极管基极电流即使变大，集电极电流也不会增大，相当于水龙头完全打开时，水流已经最大。

6. 场效应管

场效应晶体管( Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。它是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。场效应管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、安全工作区域宽等优点。场效应管主要有两种类型: