声光控制楼道灯开关的设计 - 图文(2)

机电工程系 机械制造与自动化专业毕业论文

第一章 元件的介绍

1.1 电阻的定义及分类

电阻是电路中一个限流元件。一般电阻可分为固定电阻、可变电阻、特种电阻。将电阻接在电路后，电阻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电流大小。阻值可变的称为可变电阻。电阻用字母R来表示，单位为欧姆，符号Ω。 欧姆定律公式为

I=U/R

电阻值的大小一般与电阻元件的材料、温度、长度及横截面积有关。电阻的主要物理特征是把电能变为热能，也可以说它是一个耗能元件，当有电流经过它就会产生内能。电阻在电路中通常起分压、限流的作用。对于信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

光敏电阻：是一种电阻值随着外界光照的强弱的变化而发生着变化的元件。光线越强阻值越小；反之，光线越弱阻值越大。又称光感电阻。其工作原理是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光线的强弱而改变的电阻器。可以将光的变化转换为电的变化。变阻如图1-1所示，固定电阻如图1-2所示，光敏电阻如图1-3所示。

图1-1

声光控制楼道灯开关的设计

图1-2

图1-3

1.2 电容的分类及选用

所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件，用字母C表示。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。电容的用途非常多，主要有如下几种： 纸介电容

用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。 云母电容

用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。

陶瓷电容

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用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。 薄膜电容

结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。 金属化纸介电容

结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。 半可变电容

也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。 可变电容

它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。

1.3二极管的定义及分类

二极管，电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

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早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。二极管如下图2-1所示。

图2-1

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

1.4三极管

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触

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点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。以下为三极管NPN（图a）和PNP（图b）的工作原理图。

1.5晶闸管

晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。本次课题主要涉及到光控晶闸管。

光控晶闸管，又称光触发晶闸管。国内也称GK型光开关管，是一种光敏器件。

1.5.1光控晶闸管的结构

通常晶闸管有三个电极：控制极G、阳极A和阴极K。而光控晶闸管由于其控制信号来自光的照射，没有必要再引出控制极，所以只有两个电极（阳极A和阴极K）。但它的结构与普通可控硅一样，是由四层PNPN器件构成。

从外形上看，光控晶闸管亦有受光窗口，还有两条管脚和壳体，酷似光电二极管。

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