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1、项目一：电子电路基础知识应用 项目描述 汽车电子技术的应用给汽车技术的概念赋予了新的 含义。1958年带二极管直流发电机在汽车上第一次 使用，汽车电子技术开始逐步发展。1965年汽车晶 体管点火系的出现标志着汽车技术进入了电子时代 。如今电子技术广泛应用于汽车的各个系统部件中 ，电子系统的价格从1980年占整车价格的0.5%至 2010年预测可达24%。因此，我们学习并掌握电子 电路基础知识是为以后学习先进的汽车电子技术打 好扎实的基础。 技能要点 认识和区分常用半导体元件；掌握晶体二极管、三 极管检测方法；掌握电子元件焊接基本方法；学会 制作简单的汽车晶体管电路。 知识要点 通过本项目学习，
2、了解半导体元件的分类；掌 握二极管、晶体管的特性；熟悉汽车常用半导体及 特征用途；理解并能分析各晶体管在电路中的应用 模块一 汽车常用半导体元件任务一 认识常用半导体元件单元目标：熟练区分出无源元器件和半导体元器 件；掌握常用无源元件的名称；了解电阻的色环 含义； 掌握电子元件的焊接方法 活动一：从汽车收音机的电子线路板上认识元器件 汽车收音机的电子线路板上插满了各种电器元件，请你说说看哪 些是电阻、哪些是电容器，还有一些是什么？如图1-1所示。安全提示接触电电子线线路板时请时请 注意ESD ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro -Static discharge 的缩写
3、,静电是一种客观的自然现 象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的特点 是高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。 人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或 感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电足 以损害电子元器件。一个典型的静电值可表现为： 如果能感觉到，至少3000V；如果能听到，至少 5000V；如果能看到，至少10000V。 为阻止静电对电 子元件的损害可按如下操作：1、电电 子元件放在保护护性包装袋内 2、触摸电电子元件时请时请 带带好能释释放静电电的静电环电环 3、不要用手直接接触元 件端子图 1-1汽车收音机知识链接一、 电子元件可分为两大类：无源元件和半导体元件
4、。无源 元器件有电阻器、电容器、电感等。半导体元件有二极管、晶体 管、晶闸管等。 无源元件 电阻器 电阻是导体的一种基本性质，其值与导体的尺寸、材料、 温度有关。电阻器是电气、电子设备中最常用的基本元件之一，如图1-2 图 1-2 各种电阻器 1、电阻器有不同的分类方法。按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻 、金属膜电阻和线绕电阻等；按功率分，有1/16W、l/8W、1/4W 、 l2W、1W、2W、5W直到500W等额定功率的电阻：按电阻 值的精确度分，有精确度为5、10、20等的普通电阻， 还有精确度为0.l、0.2、0.5、1和2等的精密电阻 ，电阻器类别可以通过外观的标记去识别。 电阻器的种
5、类虽然有很多，但通常可分为三大类，即固定电阻、可变电阻、特种电阻。 小帖示色环电环电 阻的色环环代表什么含义义？2、电容器 简称电容，是一种基本的电子元件，在电路中用符号“C”表示，如图1-3。 电容的种类很多，但它们的基本结构和原理是相同的，两片相 距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开，就构 成了电容器。两片金属称为极板，中间的物质叫做介质。电容是一种储存电能的元件，它的基本功能是存储电荷(电能) 。在电路中，电容用得十分广泛，王要用作交流耦合、隔离直 流、滤波、交流旁路、RC定时、LC谐振选频等。电容按其容量是否可调分为固定与可变电容器两大类。 图 1-3 各种电容器 小帖示
6、 1 电容在电子线路中通过交流阻隔直流，也用来储存和释放电荷 充当滤波器，平滑输出脉冲信号。 2电解电容有个铝壳，里面充满了电解质并引出两个电极 ，即正极（+）和负极（-），它们的极性不能接错。电容的极性用箭头表示 3、电感器和电容器一样，电感也是一种储能元件如图 1-4所示，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存 能量。与电容的特性相反，电感器具有阻止交流电 通 过而让直流电通过的特性，它经常和电容器一起工作 ，构成LC滤波器、LC振荡器等。电感器用符号L表示 ，它的基本单位是亨利(H)，毫亨（mH)为常用单位。 其主要技术指标包括电感量L、品质因数Q、自谐频率 F、直流电阻RDC、额定电流
7、I、绝缘电阻K等。图 1-4各种电感器电感器的种类较多，按用途可分通用元件和专 用元件；按工作原理不同可分为电感线圈和变压器两 大类。其中，通用元件可分固定电感元件(立式、卧式 与片状)、阻流圈(高频、低频、工频)等；专用元件包 括各种振荡线圈(电视与收音机用)以及电视机上的校正电感与偏转线圈等。 二、半导体元件 半导体元器件用硅或锗等半导体材料制成的电子元件 。常用的有半导体二极管，稳压管，发光二极管，变 容二极管，光电管，晶体管，可控硅，光敏电阻，负 温度系数的热敏电阻和各种集成电路等，如图1-5所示 。半导体到底是什么东西呢，我们将在后面的任务中进一步认识。 图 1-5 各种半导体元件
8、活动二电子元件焊接 从收音机的电子线路板上我们认识了元器件，同时可 以看到元件通过焊接固定在电子线路板的铜触点上。 任何电子产品，无论是由几个元件构成的单元电路， 还是复杂的由成千上万个零部件构成的电子系统，都 是将电子元器件和功能部件按照电路的工作原理，用 一定的工艺方法装配而成的。在电子产品的装配中， 使用最广泛的方法是焊接。生产过程使用的焊接方法 主要有浸焊、波峰焊与再流焊，同时，手工焊接也是 必不可少的。接下来，请你来学习手工焊接的一些基 本常识。 手工焊接的常用工具有电烙铁、焊丝、助焊剂、起子、镊子等等，如图1-6所示。 图 1-6 手工焊接工具 手工焊接基本步骤：第一步 准备：一手
9、拿焊丝，一手拿 烙铁，看准焊点，随时待焊。 第二步 加热：烙铁尖先送到焊接处，注 意烙铁尖应同时接触焊盘和元件引脚， 把热量同时传输到焊接对象上。 第三步 送焊锡：焊盘和引线被融 化的助焊剂所浸湿，除掉表面的氧 化层，焊料在焊盘和引线连接处 呈锥状，形成理想的无缺憾的焊点 。 第四步 去焊锡：当焊丝融化到一定量后 ，迅速移开焊锡丝。 第五步 完成：当焊料完全浸润焊点 后迅速移开电烙铁。 小帖示几种应应避免的焊焊接缺陷 任务二 半导体的基本知识 单元目标：了解半导体的发展历史；掌握半导体的基本知识 活动一 了解半导体的历史发展物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等 离子体等等。我们通常把导
10、电性和导热性较差或不 好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等 ，称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如 金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的 把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温 度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属 的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材 料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现 象的首次发现。 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光 照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这 是被发现的半导体的第二个特征。 187
11、3年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电 导效应，这是半导体又一个特有的性质。 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的导电与所加电场的方 向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是 导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的 整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发 现了铜与氧化铜的整流效应。 半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导 体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结 出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。 很多人会疑问，为什么半导体被认可需要这么多年呢？主要原
12、因 是当时的材料不纯。没有好的材料，很多与材料相关的问题就难 以说清楚。在早期，半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探 测器等，半导体的四个效应都用到了。二战时英国就利用红外探测器多次侦探到了德国的轰炸机。 1947年，美国贝尔实验室的研究人员研制出了晶体管，这年的12 月23日成为晶体管的正式发明日。研究人员用了一个非常简单的 装置，就是在一块锗晶体上，用两个非常细的金属针尖扎在锗的 表面，在一个针上加正电压，在另外一个探针上加一个负电压， 我们现在分别称为发射极和集电极，N型锗就变成了一个基极， 这样就形成了一个有放大作用的PNP晶体管，这就是晶体三极管 。 晶体管的发明不仅引起了电子工业
13、的革命，从而彻底的改 变了我们人类的生产、生活方式。我们今天日常所用的电器几乎 没有一样不用晶体管，如通信、电脑、电视、航天、航空等，特别是近三十年在汽车技术上的应用和发展更为迅猛。 小实验实验 实验 准备：电池一节、小灯泡一个、二极管一个、开关一个、导线 若干。 按下图连 接，观察灯泡是否亮，如果调换 二极管接线方向，情况又如何？ 思考一下，为什么？我们将在下一活动中进一步来探讨 活动二、半导体基本知识 我们在上一活动中做了一个小实验，小灯泡在调换二 极管接线方向时出现了亮和不亮两种情况，这就要从 二极管的特性来探讨一下。1、P型半导体和N型半导体 半导体元件在汽车上的应用种类很多，半导体二
14、极管 和晶体管最为常见。导体的原子外层轨道上的电子数 量少于四个，电子在该材料中的定向运动形成电流； 绝缘体原子外层轨道上的电子数量多于四个，它们的 原子结构是稳定的(没有自由电子)，因而不能传导电流 。 半导体既不属于导体也不属于绝缘体，半导体材料的 原子外层轨道上只有四个电子。锗和硅是两种典型的 半导体材料，它们都没有自由电子来形成电流。但是 ，如果在锗和硅中加入另外的物质提供电子运动所必 需的条件，这些半导体材料就可以用来传导电流。将 其他材料以很小的比例添加到半导体里的过程称为半 导体掺杂，掺人的微量物质叫做杂质。在加了另外的 微量物质后，锗和硅就不再是纯净材料。添加到纯净 硅或锗中的
15、杂质原子数占纯净硅或锗材料原子的亿分 之一被用来提高半导体的导电性。因为电子的数量依 然与混合材料中的质子的数量相等，掺杂后的原子依 然是电中性的。根据两种材料结合部位的电子数量不 同，这些混合材料被分为两类：N型半导体和P型半导体。如图1-7（a）、（b）所示。 图1-7（a）N型半导体材料 N型半导体：在硅或锗中掺入像磷等元素。每种掺杂 元素在原子外层轨道上都有五个电子，这五个电子 与硅或锗的四个电子混合成总共九个电子。然而在 半导体材料和掺杂元素的结合处只能容纳八个电子 ，这样就产生一个多余电子。 图1-7（b）P型半导体材料 P型半导体：P型半导体是在硅和锗中掺人杂质硼等材 料所产生的
16、。硼的原子外层轨道上只有三个电子，与 硅或锗结合后，总共有七个电子，比在原子结合时所 需要的少一个电子。因而尽管混合后材料仍呈电中性 却可以吸引电子，这样就产生了空穴。混合半导体由 于缺少电子而试图吸引材料外部的其他电子来填充空 穴。2、PN结及单向导电性： 图1-8 二级管的PN结 一块P型或N型半导体，虽具有较强的导电能力，但将 它接入电路中只起电阻作用，不能成为半导体元件。 如果将P型与N型半导体采取一定方法合成一体，在它 们的交界面处产生一个特殊结构，即PN结，如图5-8所 示。在外电场的作用下，交界处的电子从一个原子移 动到另一个原子，N型材料中自由电子移动填充了P型 半导体的空穴。由于空穴被电子所填充，没有被填充 的空穴以与电子流动相反的方向移动。空穴移动的方 向与电子移动的方向相反，这样形成了半导体定向导 电，即单向导电性，空穴移动的概念被称为电流流动 的空穴理论。PN结是制造半导体元器件的基本结构，其特性十分重要。 单元思考与练习 1、电子元件可分为哪两大
