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中兴通讯_电子元器件正确选择与使用 讲课用.pdf
概 述 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3
目录
1.
1.1
控制电子元器件选择与使用的重要性 ..………………………………………...……...3
1.2
国 内 外 电 子 元 器 件 的 控 制 措 施 … … … … … … … … … … … … … … … . . 3
1.3
元 器 件 选 择 与 控 制 的 基 本 原 则 … … … … … … … . . . … … … … … … . . 3
1.4
元 器 件 的 批 准 … … … … . . … … … … … … … … … … … … … … … … … 4
1.5
关键的元器件 ……………..……………………………………………...………………5
2.
电 阻 器 的 选 择 与 应 用 … . . … … … … … … … … … … … … … … … … … 7
2.1
概 述 … … … … … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … … … . 7
2.2
电 阻 器 的 选 择 指 南 … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … 8
2.3
电 阻 器 的 应 用 指 南 … … … … … … … … . … … … … … … … … … … … 8
3.
电 容 器 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … . … … … … … … … … . . . 1 4
3.1
电 容 器 的 分 类 … … … … … … … … … … … … … … . … … … … … … . . . 1 4
3.2
电 容 器 的 选 择 指 南 … … … … … … … … . … … … … . . . … … … … … … 1 4
3.3
电 容 器 的 应 用 指 南 … … … … … … … … … … … … . . . … … … … … … . 1 6
4.
继 电 器 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … . … … … … . . . … … … … … … . 2 2
4.1
继 电 器 的 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 2 2
4.2
继 电 器 的 应 用 考 虑 … … … … … … … … … … … … . . . … … … … … … . . 2 2
5.
开 关 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 2 3
5.1
开 关 的 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … . . . … … … … … … . . . 2 2
5.2
开 关 的 应 用 … … … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … 2 2
6.
电 连 接 器 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … … . . … … … … … … … 2 3
6.1
电 连 接 器 的 选 择 … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … 2 3
6.2
电 连 接 器 的 应 用 … … … … … … … … … … … … … . … … … … … … … . 2 3
7.
电 缆 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … … . 2 4
7.1
电 缆 的 选 择 … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … … … . 2 4
7.2
电 缆 的 应 用 … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … … … . 2 4
8.
磁 性 元 件 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … . . … … … … … … … … … . 2 5
8.1
磁 性 元 件 的 选 择 … … … … … … … … … … … . … … … … … … … … … . . 2 5
8.2
磁 性 元 件 的 应 用 … … … … … … … … … … . … … … … … … … … … … . . 2 5
二 极 管 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 6
9.
9.1
二 极 管 的 分 类 及 一 般 选 择 要 求 … … … … . … … … … … … … … … … . . 2 6
9.2
各 种 二 极 管 的 应 用 考 虑 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 6
10. 晶 体 管 的 选 择 与 使 用 … … . … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 9
10.1
晶 体 管 的 一 般 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 2 9
1
10.2
各 种 晶 体 管 的 选 择 要 求 和 应 用 考 虑 … … … … … … … … … … … … … 2 9
11. 微 电 路 的 选 择 与 应 用 … … … . … … … … … … … … … … … … … … … … . 3 1
11.1 微电路选择的一般要求 ………………………………………………..……………….31
11.2 微电路应用的一般考虑 ………………………………………………..……………….33
11.3 数字微电路选择的一般要求 ……………………..…………………………………….35
11.4 数字微电路应用考虑 ………………………..………………………………………….36
11.5 模拟电路的选择与应用 ………………………….……………………………………..40
11.6 接口微电路的选择与应用 ………………………….…………………………………..63
11.7 微处理器、微控制器与存储存储电路的选择与应用 ……………………….………75
11.8 混合微电路的选择与应用 ………………………………………………….…………..79
12. 其 它 元 器 件 的 选 择 与 应 用 … … … … . … … … … … … … … … … … … … . . 8 0
12.1
熔 断 器 的 选 择 与 应 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . 8 0
12.2
晶 体 的 选 择 与 应 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 0
12.3
指 示 灯 的 选 择 与 应 用 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 0
13. 电 子 元 器 件 的 静 电 防 护 … … … … … … … . … … … … … … … … … … … … 8 1
13.1
静 电 放 电 损 伤 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 8 1
13.2
静 电 损 伤 的 失 效 模 式 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 8 1
13.3
静 电 放 电 敏 感 度 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 8 1
13.4
静 电 损 伤 的 防 护 措 施 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 8 1
14. 热 设 计 指 南 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 2
14.1
概 述 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 2
14.2
温 度 对 集 成 电 路 的 影 响 … … … . . . … … … … … … … … … … … … … … … … 8 2
14.3
热 设 计 指 南 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 3
15. 保 险 丝 的 选 择 与 使 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 8
15.1
概 述 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 8 8
15.2
保 险 丝 的 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 9
2
电子元器件正确选择与使用
1. 概述
1.1 控制电子元器件选择与使用的重要性
一个系统由多个组件、部件组成，而每一个部件、组件均由元器件组成，因此，元器
件是一个系统的基础。如果将一个系统比作金字塔的话，那么元器件则是这个金字塔的塔
基。从可靠性角度出发，如果没有可靠的元器件，则没有可靠的系统。元器件的可靠性通
常从两个方面来理解：一方面是元器件本身所固有的由设计和生产过程中所确定的质量、
可靠性特性，即固有可靠性；另一方面是元器件在使用过程中实际所展现出来的可靠性特
性，称之为使用可靠性。
当前，国内外电子设备所用元器件的使用可靠性问题比较突出，我公司也不例外，从
失效分析数据可以看出，80％左右损坏的元器件是由于使用不当造成的。从 80 年代国外资
料看由于元器件使用不当，造成设备或系统故障占总故障数的一半以上。由于公司目前采
用的元器件有一定数量的国产元器件（另外为进口元件），国产元器件在质量和可靠性方
面有一定差距，进口元器件也没有非常明确的可靠性要求。因此，为了达到国外电子设备
的整机可靠性水平，我们公司必须下大力抓元器件的使用可靠性。元器件的使用可靠性工
作是一项涉及方面非常广的工作，它始终贯穿于元器件的选取、采购到生产的全过程。本
企标 《电子元器件的正确选择与使用》，从元器件的可靠性工作的主要环节，元器件的选
择与正确使用入手，详细阐述了不同种类元器件的正确选择与正确使用应注意的事项。
1.2 国内外电子元器件的控制措施
表征元器件可靠性的主要参数为：元器件的基本失效率（λb）、质量等级及质量系数
（πQ）、工作失效率。元器件的基本失效率λb：表明某一大类元器件的失效率。质量等级：
表明元器件在使用之前，在制造、试验及筛选过程中其质量的控制等级。质量系数πQ ：是
指不同质量等级对元器件工作失效率的影响。工作失效率λp ＝λb ·πQ，国内外元器件质
量的控制措施基本上是通过不同的筛选来达到不同的质量等级。公司的开发人员针对元器
件在系统中的重要程度选择不同的质量等级，即选择了不同的筛选措施，选择了不同的失
效率。目前，国内电子部已有相应的标准出台，国外也有相应的标准，选择时可作为依据。
1.3 元器件选择与控制的基本原则
元器件控制活动占元器件选择、应用和采购等全部工作的一大部分。控制任务包括的
工作项目有：满足设计性能、可靠性及其他要求的元器件标准化、制定规范、合格鉴定和
审批。
3
元器件选择的一般规则是尽量采用优选元器件。这种优选元器件是指在某些特定电、
机械和环境限制范围内具有持续执行功能能力的产品。在设备设计和研制计划中使用优选
元器件可以节约大量时间和大大减少编制文件的工作量。此外，还可以提高设备性能和可
靠性，并能降低后勤保障费用。表 1.1 是元器件选择和控制的基本原则。
元器件控制的目标是：实现按费用设计，以节省寿命周期费用。达到此目标的方法是：
①帮助设备或系统管理者按照要求选择元器件；②尽量减少新设计中所使用的元器件的种
类；③提高设备及其备件的互换性；④节省资源。
表 1.1 元器件选择和控制基本原则
(a) 确定执行规定功能所需的元器件类型及其预期所处的工作环境
(b) 确定元器件的关键性
• 元器件是否执行关键的功能，即安全性或关键任务？
• 元器件的寿命是否是有限的？
• 元器件的设计至实际投产间的时间是否长？
• 元器件的可靠性是否易受影响？
• 元器件是否是贵重产品或者它是否需要正规的鉴定试验？
(c) 确定元器件的可获性
• 元器件是否是优选的？
• 元器件是否是可以从鉴定合格的厂家买到的标准产品？
• 元器件的正常交货周期是多长？
• 元器件在设备整个寿命周期内是否可以不断获得？
• 是否有合格的元器件采购规范？
• 是否有多渠道可利用的货源？
(d) 估计元器件在使用中将会受到的应力
(e) 确定元器件在使用中所需要的可靠性水平
(f) 适用的筛选方法及是否需二次筛选
(g) 编写准确和明了的元器件采购规范。为保证适当的可靠性，规范应当包括特定的筛选或质量一致性检验措施。
(h) 确定元器件在其预期的应用中的实际应力水平
(i) 使用与可靠性预计相一致的降额参数
(j) 确定对非优选元器件的要求
1.4 元器件的批准
尽管应采用优选的电子和机电器件，但是，有时也会有不可能或不适用于应用现有的
优选元器件的情况。在这种情况下，就要求把元器件及采购规范提交批准，这包括编写文
件和对系统中使用的元器件进行认可等活动。
1.4.1 元器件的合理性
所有元器件的采用都应按相应的标准证明其合理性。另外还需要：
4
① 提供足够的数据，以详细说明拟采用的元器件为什么是需要的，其中包括优点和缺
点。对新技术器件、常规的混合电路和单片微型电路应当特别详细地提供，并且应当在系
统研制周期的早期阶段提供；
② 提供证实电性能特性与长寿命可靠性保证准则相一致的数据；
③ 如果所需元器件受尺寸、费用或重量的限制时，应详细地说明对长期使用设备可靠
性的影响。
1.4.2 元器件的应用
当打算把元器件应用在高于推荐的器件参数范围的场合时，应当补充证明其合理性。
例如，如果把钽电容器用于超过一般应用的频率范围时，应当如实提供试验数据，以表明
在系统或设备预期的寿命周期内工作时，电容器能够执行预期的电路功能而不致使可靠性
降低。
1.4.3 元器件的参数
当打算把元器件应用在性能受某一基本元器件参数的影响的电路中时，如果该参数不受指
定规范的控制，那么就应有充分的数据来证明该参数将保持稳定，另外，为了保证关键参
数始终处于规定范围之内，或保证规范不具有致使费用增加过高或影响可用性的附加参数
限制，还应有大量的数据证明相关参数被控制在所需的程度。
1.5 关键的元器件
元器件控制工作包括根据下述观点确认所有关键元器件、设备或部件及其被认为是关
键的产品。
① 任务和安全性易受影响的（故障影响任务成功）产品；
② 可靠性易受影响的产品（根据早期的可靠性研究、分配等）；
③ 高费用产品；
④ 从设计到投产过程的时间很长的产品；
⑤ 要求进行正式的统计鉴定试验的产品。
能满足上述大多数或所有关键性要求的一些元器件种类，包括定做的大规模集成电路
及混合电路均是关键元器件。这些元器件的关键性不仅涉及可靠性，也涉及费用和可用性。
这些元器件应当分成三类：
① 以前从未生产过的独特的元器件；
② 通过以前的系统使用已经鉴定合格的元器件；
③ 按用户要求制作的元器件。
5
在大多数情况下，所谓独特的元器件是指那些遇到的不可预计的费用和进度总是最多
的元器件，因为它们需要在研制系统的同时进行研制，因此，可能出现问题。使用第二种
元器件没有那么大风险，除非这种元器件是由独家生产的，并且生产方决定中断生产线并
且对可能发生的严重问题又没有发出适当的警告。选用最后一种元器件风险是最小的，因
为它是按用户要求定做的，但是也要注意，如果当定做的元器件已准备用于生产，而可靠
性特性尚不完善，则会影响系统可靠性，因而也会影响费用和进度。
总之，最好是实行严格的元器件控制措施，限制使用独特的、定做的大规模集成电路
或混合器件。这就要求在把元器件设计进系统之前履行详细的技术审查和批准手续。此外，
必须要求系统规范把这些类型的元器件确定为可靠性的关键产品来控制。
6
2. 电阻器的选择与应用考虑
2.1 概述
2.1.1 电阻器的分类
电阻器从功能上可分为固定式和可变式（电位器）两大类。从结构上可分为合成型、
薄膜型和线绕型三大类。
a. 合成电阻器
优点：体积小，过载能力强，价格低廉。
缺点：阻值稳定性差，热噪声和电流噪声大，电压系数和温度系数大。
主要用于初始容差不严于±5%，长期稳定性要求不高于±15%的电路中。我公司产
品中几乎不采用这种电阻器。
b. 薄膜电阻器
薄膜电阻器包括金属膜、金属氧化膜和碳膜电阻器。
优点：高频性能好，电流噪声小，温度系数小，阻值范围宽，性能稳定。
缺点：功率较小。
主要用于要求高稳定、高精度、高频率、长寿命的场合。我公司的产品大量采用这
种电阻器。
c. 线绕电阻器
优点：精度高，电流噪声小，温度系数和电压系数小，稳定性好，工作可靠，功率
型的额定功率大。
缺点：体积大，不能用于高频（50KHz 以上）。
主要用于要求高稳定、高精度、功率较大的场合。
d. 电阻器网络
电阻器网络是用薄膜或厚膜工艺在一个绝缘陶瓷芯片上采用金属蒸发或金属、玻璃
组合高温烧结加工而成，最常用的是固定薄膜电阻器网络。
电阻器网络装配密度高，各元件间的匹配性能和跟踪温度系数好，对时间、温度的
稳定性好。
电阻器网络用于要求稳定、长寿命、可靠性和精度要求高的关键电路，也很适用于
那些电路中需要大量阻值相同的电阻器的场合。
e. 电位器
7
电位器从用途上可分为普通、精密、微调、功率及专用电位器，从结构上又可分为
合成电位器、薄膜电位器和线绕电位器。
2.2 电阻器的选择指南
2.2.1 电阻器、电位器类型的选择原则
a. 弄清楚设计电路对电阻器性能和质量等级的要求，了解各种类型电阻器、电位器的
特点；
b. 从公司的《元器件优选目录》中选择合适的类型。
2.2.2 额定功率值的确定
确定电阻器电位器工作时的额定功耗，并考虑电阻器工作的环境温度对其的影响（按
元件负荷特性的曲线要求）已及降额使用的要求；
2.2.3 最大工作电压的确定；
允许加到电阻器上的最大连续工作电压（DC 或 AC）称为最大工作电压。工作中，
若实际电压超过这个规定值，电阻内部可能会产生火花，引起噪声，最后导致热损坏或击
穿。
2.2.4 环境条件的影响
a. 热应力影响。
最高工作环境温度；
电阻器的最大温升；
b. 湿度的影响。在潮湿的环境中工作的电阻器应选择绝缘性能良好的电阻器并采取防
潮湿措施；
c. 高频特性：应注意电阻值随频率的变化。
c. 机械应力（振动、冲击、加速度等）的影响。注意正确合理的安装固定，尤其是大
的电阻器，并通过有关环境试验的考核，一般不采用 1/8W 以下的电阻器。
2.2.5 电位器输出特性的选择
电位器按照其输出特性的函数关系可分为线性和非线性两类。而非线性电位器又分为
指数式、对数式和特殊函数式。作分压器用的电位器应选直线式；作音量控制用的电位器
应选用指数式；作音调控制用的电位器应选对数式。
2.3 电阻器的应用指南
在电阻器的应用中，应严格遵守降额使用的有关要求。详见《元器件降额准则》Q/ZX04
001-1997。
2.3.1 电阻器的安装
8
