項(xiàng)目一：電子電路基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用

［項(xiàng)目描述］汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用給汽車(chē)技術(shù)的概念賦予了新的含義。1958年帶二極管直流發(fā)電機(jī)在汽車(chē)上第一次使用，汽車(chē)電子技術(shù)開(kāi)始逐步發(fā)展。1965年汽車(chē)晶體管點(diǎn)火系的出現(xiàn)標(biāo)志著汽車(chē)技術(shù)進(jìn)入了電子時(shí)代。如今電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的各個(gè)系統(tǒng)部件中，電子系統(tǒng)的價(jià)格從1980年占整車(chē)價(jià)格的0.5%至2010年預(yù)測(cè)可達(dá)24%。因此，我們學(xué)習(xí)并掌握電子電路基礎(chǔ)知識(shí)是為以后學(xué)習(xí)先進(jìn)的汽車(chē)電子技術(shù)打好扎實(shí)的基礎(chǔ)。［技能要點(diǎn)］認(rèn)識(shí)和區(qū)分常用半導(dǎo)體元件；掌握晶體二極管、三極管檢測(cè)方法；掌握電子元件焊接基本方法；學(xué)會(huì)制作簡(jiǎn)單的汽車(chē)晶體管電路。［知識(shí)要點(diǎn)］ 通過(guò)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，了解半導(dǎo)體元件的分類(lèi)；掌握二極管、晶體管的特性；熟悉汽車(chē)常用半導(dǎo)體及特征用途；理解并能分析各晶體管在電路中的應(yīng)用模塊一汽車(chē)常用半導(dǎo)體元件

任務(wù)一認(rèn)識(shí)常用半導(dǎo)體元件

單元目標(biāo)：熟練區(qū)分出無(wú)源元器件和半導(dǎo)體元器件；掌握常用無(wú)源元件的名稱(chēng)；了解電阻的色環(huán)含義；掌握電子元件的焊接方法

圖1-1汽車(chē)收音機(jī)［知識(shí)鏈接］

一、電子元件可分為兩大類(lèi)：無(wú)源元件和半導(dǎo)體元件。無(wú)源元器件有電阻器、電容器、電感等。半導(dǎo)體元件有二極管、晶體管、晶閘管等。

無(wú)源元件

電阻器電阻是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì)，其值與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。電阻器是電氣、電子設(shè)備中最常用的基本元件之一，如圖1-2

圖1-2各種電阻器1、電阻器有不同的分類(lèi)方法。按材料分，有碳膜電阻、水泥電阻、金屬膜電阻和線繞電阻等；按功率分，有1/16W、l/8W、1/4W、l／2W、1W、2W、5W直到500W等額定功率的電阻：按電阻值的精確度分，有精確度為±5％、±10％、±20％等的普通電阻，還有精確度為±0.l％、±0.2％、±0.5％、±1％和±2％等的精密電阻，電阻器類(lèi)別可以通過(guò)外觀的標(biāo)記去識(shí)別。

電阻器的種類(lèi)雖然有很多，但通常可分為三大類(lèi)，即固定電阻、可變電阻、特種電阻。

［小帖示］色環(huán)電阻的色環(huán)代表什么含義？

［小帖示］1電容在電子線路中通過(guò)交流阻隔直流，也用來(lái)儲(chǔ)存和釋放電荷充當(dāng)濾波器，平滑輸出脈沖信號(hào)。2 電解電容有個(gè)鋁殼，里面充滿了電解質(zhì)并引出兩個(gè)電極，即正極（+）和負(fù)極（-），它們的極性不能接錯(cuò)。電容的極性用箭頭表示

3、電感器和電容器一樣，電感也是一種儲(chǔ)能元件如圖1-4所示，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能，并在磁場(chǎng)中儲(chǔ)存能量。與電容的特性相反，電感器具有阻止交流電通過(guò)而讓直流電通過(guò)的特性，它經(jīng)常和電容器一起工作，構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器等。電感器用符號(hào)L表示，它的基本單位是亨利(H)，毫亨（mH)為常用單位。其主要技術(shù)指標(biāo)包括電感量L、品質(zhì)因數(shù)Q、自諧頻率F、直流電阻RDC、額定電流I、絕緣電阻K等。

圖1-4各種電感器

電感器的種類(lèi)較多，按用途可分通用元件和專(zhuān)用元件；按工作原理不同可分為電感線圈和變壓器兩大類(lèi)。其中，通用元件可分固定電感元件(立式、臥式與片狀)、阻流圈(高頻、低頻、工頻)等；專(zhuān)用元件包括各種振蕩線圈(電視與收音機(jī)用)以及電視機(jī)上的校正電感與偏轉(zhuǎn)線圈等。

二、半導(dǎo)體元件

半導(dǎo)體元器件用硅或鍺等半導(dǎo)體材料制成的電子元件。常用的有半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管，發(fā)光二極管，變?nèi)荻O管，光電管，晶體管，可控硅，光敏電阻，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻和各種集成電路等，如圖1-5所示。半導(dǎo)體到底是什么東西呢，我們將在后面的任務(wù)中進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

圖1-5各種半導(dǎo)體元件圖1-6手工焊接工具手工焊接基本步驟：第一步準(zhǔn)備：一手拿焊絲，一手拿烙鐵，看準(zhǔn)焊點(diǎn)，隨時(shí)待焊。第二步加熱：烙鐵尖先送到焊接處，注意烙鐵尖應(yīng)同時(shí)接觸焊盤(pán)和元件引腳，把熱量同時(shí)傳輸?shù)胶附訉?duì)象上。第三步送焊錫：焊盤(pán)和引線被融化的助焊劑所浸濕，除掉表面的氧化層，焊料在焊盤(pán)和引線連接處呈錐狀，形成理想的無(wú)缺憾的焊點(diǎn)。

第四步去焊錫：當(dāng)焊絲融化到一定量后，迅速移開(kāi)焊錫絲。第五步完成：當(dāng)焊料完全浸潤(rùn)焊點(diǎn)后迅速移開(kāi)電烙鐵。任務(wù)二半導(dǎo)體的基本知識(shí)

單元目標(biāo)：了解半導(dǎo)體的發(fā)展歷史；掌握半導(dǎo)體的基本知識(shí)

活動(dòng)一了解半導(dǎo)體的歷史發(fā)展物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱(chēng)為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱(chēng)為導(dǎo)體?？梢院?jiǎn)單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱(chēng)為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以追溯到很久以前，1833年，英國(guó)巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。1839年法國(guó)的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體和電解質(zhì)接觸形成的結(jié)，在光照下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，這就是后來(lái)人們熟知的光生伏特效應(yīng)，這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個(gè)特征。

1873年，英國(guó)的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的光電導(dǎo)效應(yīng)，這是半導(dǎo)體又一個(gè)特有的性質(zhì)。

1874年，德國(guó)的布勞恩觀察到某些硫化物的導(dǎo)電與所加電場(chǎng)的方向有關(guān)，即它的導(dǎo)電有方向性，在它兩端加一個(gè)正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過(guò)來(lái)，它就不導(dǎo)電，這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)，也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應(yīng)。

半導(dǎo)體的這四個(gè)效應(yīng)，雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了，但半導(dǎo)體這個(gè)名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個(gè)特性一直到1947年12月才由貝爾實(shí)驗(yàn)室完成。很多人會(huì)疑問(wèn)，為什么半導(dǎo)體被認(rèn)可需要這么多年呢？主要原因是當(dāng)時(shí)的材料不純。沒(méi)有好的材料，很多與材料相關(guān)的問(wèn)題就難以說(shuō)清楚。在早期，半導(dǎo)體還用來(lái)做整流器、光伏電池、紅外探測(cè)器等，半導(dǎo)體的四個(gè)效應(yīng)都用到了。二戰(zhàn)時(shí)英國(guó)就利用紅外探測(cè)器多次偵探到了德國(guó)的轟炸機(jī)。

1947年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制出了晶體管，這年的12月23日成為晶體管的正式發(fā)明日。研究人員用了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的裝置，就是在一塊鍺晶體上，用兩個(gè)非常細(xì)的金屬針尖扎在鍺的表面，在一個(gè)針上加正電壓，在另外一個(gè)探針上加一個(gè)負(fù)電壓，我們現(xiàn)在分別稱(chēng)為發(fā)射極和集電極，N型鍺就變成了一個(gè)基極，這樣就形成了一個(gè)有放大作用的PNP晶體管，這就是晶體三極管。

晶體管的發(fā)明不僅引起了電子工業(yè)的革命，從而徹底的改變了我們?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)、生活方式。我們今天日常所用的電器幾乎沒(méi)有一樣不用晶體管，如通信、電腦、電視、航天、航空等，特別是近三十年在汽車(chē)技術(shù)上的應(yīng)用和發(fā)展更為迅猛。

［小實(shí)驗(yàn)］實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：電池一節(jié)、小燈泡一個(gè)、二極管一個(gè)、開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。按下圖連接，觀察燈泡是否亮，如果調(diào)換二極管接線方向，情況又如何？思考一下，為什么？我們將在下一活動(dòng)中進(jìn)一步來(lái)探討……半導(dǎo)體既不屬于導(dǎo)體也不屬于絕緣體，半導(dǎo)體材料的原子外層軌道上只有四個(gè)電子。鍺和硅是兩種典型的半導(dǎo)體材料，它們都沒(méi)有自由電子來(lái)形成電流。但是，如果在鍺和硅中加入另外的物質(zhì)提供電子運(yùn)動(dòng)所必需的條件，這些半導(dǎo)體材料就可以用來(lái)傳導(dǎo)電流。將其他材料以很小的比例添加到半導(dǎo)體里的過(guò)程稱(chēng)為半導(dǎo)體摻雜，摻人的微量物質(zhì)叫做雜質(zhì)。在加了另外的微量物質(zhì)后，鍺和硅就不再是純凈材料。添加到純凈硅或鍺中的雜質(zhì)原子數(shù)占純凈硅或鍺材料原子的億分之一被用來(lái)提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。因?yàn)殡娮拥臄?shù)量依然與混合材料中的質(zhì)子的數(shù)量相等，摻雜后的原子依然是電中性的。根據(jù)兩種材料結(jié)合部位的電子數(shù)量不同，這些混合材料被分為兩類(lèi)：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。如圖1-7（a）、（b）所示。

圖1-7（a）N型半導(dǎo)體材料

N型半導(dǎo)體：在硅或鍺中摻入像磷等元素。每種摻雜元素在原子外層軌道上都有五個(gè)電子，這五個(gè)電子與硅或鍺的四個(gè)電子混合成總共九個(gè)電子。然而在半導(dǎo)體材料和摻雜元素的結(jié)合處只能容納八個(gè)電子，這樣就產(chǎn)生一個(gè)多余電子。

圖1-7（b）P型半導(dǎo)體材料P型半導(dǎo)體：P型半導(dǎo)體是在硅和鍺中摻人雜質(zhì)硼等材料所產(chǎn)生的。硼的原子外層軌道上只有三個(gè)電子，與硅或鍺結(jié)合后，總共有七個(gè)電子，比在原子結(jié)合時(shí)所需要的少一個(gè)電子。因而盡管混