電子元器件是元件和器件的總稱。是電子元件和小型機(jī)器、儀器的組成部分,其本身常由若干零件構(gòu)成,可以在同類產(chǎn)品中通用。常指電器、無線電、儀表等工業(yè)的某些零件,如電容、晶體管、游絲、發(fā)條等子器件的總稱。
電子元器件組成
電子元器件由兩大部分構(gòu)成:電子器件和電子元件。
電子器件
指在工廠生產(chǎn)加工時(shí)不改變分子成分的成品。如電阻器、電容器、電感器。因?yàn)樗旧聿划a(chǎn)生電子,它對(duì)電壓、電流無控制和變換作用,所以又稱無源器件。
電子元件
指在工廠生產(chǎn)加工時(shí)改變了分子結(jié)構(gòu)的成品。例如晶體管、電子管、集成電路。因?yàn)樗旧砟墚a(chǎn)生電子,對(duì)電壓、電流有控制、變換作用(放大、開關(guān)、整流、檢波、振蕩和調(diào)制等),所以又稱有源器件。按分類標(biāo)準(zhǔn),電子器件可分為12個(gè)大類,可歸納為真空電子器件和半導(dǎo)體器件兩大塊。
常用電子元器件介紹
常用的電子元器件有:電阻、電容、電感、電位器、變壓器、二極管、三極管、mos管、集成電路等等。
下面就來介紹幾個(gè)常用的元器件。
電阻
導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻。
電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體,簡(jiǎn)稱導(dǎo)體。
電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體,簡(jiǎn)稱絕緣體。
在物理學(xué)中,用電阻(resistance)來表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大,表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體,電阻一般不同,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。
導(dǎo)體的電阻通常用字母R表示,電阻的單位是歐姆(ohm),簡(jiǎn)稱歐,符號(hào)是Ω。比較大的單位有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)(兆=百萬,即100萬)。
電容
電容(或稱電容量)是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。
我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量,叫做電容器的電容。
電容器從物理學(xué)上講,它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)(就像一只水桶一樣,你可以把電荷充存進(jìn)去,在沒有放電回路的情況下,刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯,可能電荷會(huì)永久存在,這是它的特征),它的用途較廣,它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、隔直流等電路中,電容的符號(hào)是C。
C=εS/4πkd=Q/U
在國(guó)際單位制里,電容的單位是法拉,簡(jiǎn)稱“法”,符號(hào)是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等,換算關(guān)系是:
1法拉(F)=1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
1微法(μF)=1000納法(nF)=1000000皮法(pF)
電感
電感(Inductor)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來的元件。
電感器的結(jié)構(gòu)類似于變壓器,但只有一個(gè)繞組。
電感器具有一定的電感,它只阻止電流的變化。如果電感器在沒有電流通過的狀態(tài)下,電路接通時(shí)它將試圖阻止電流流過它。如果電感器在有電流通過的狀態(tài)下,電路斷開時(shí)它將試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動(dòng)態(tài)電抗器。
電位器
電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。
電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí),在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。
電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。
電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸點(diǎn)之間外加一個(gè)電壓時(shí),通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置,在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器,這時(shí)電位器是一個(gè)四端元件。電位器基本上就是滑動(dòng)變阻器,有幾種樣式,一般用在音箱音量開關(guān)和激光頭功率大小調(diào)節(jié)。
變壓器
變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯(磁芯)。
主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。
變壓器常用作升降電壓、匹配阻抗、安全隔離等。
二極管
二極管(Diode)是一種具有兩個(gè)電極的裝置,只允許電流由單一方向流過的電子元件。許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。
而變?nèi)荻O管(VaricapDiode)則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。
大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流(Rectifying)”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓),反向時(shí)阻斷(稱為逆向偏壓)。
因此,二極管可以想成電子版的逆止閥。然而實(shí)際上二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開與關(guān)的方向性,而是較為復(fù)雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。二極管使用上除了用做開關(guān)的方式之外還有很多其他的功能。
三極管
三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管。是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào),也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。
晶體三極管,是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。
三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種。
mos管
mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。
MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的,他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。
在多數(shù)情況下,這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的,即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱的。
MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好,所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中,常見的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng),也有照明調(diào)光。
集成電路
集成電路(integratedcircuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu);其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。
集成電路具有體積小、重量輕、引出線和焊接點(diǎn)少、壽命長(zhǎng)、可靠性、性能好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)成本低,便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用,同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應(yīng)用。
用集成電路來裝配電子設(shè)備,其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍,設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。
電路及電路圖
上面說到集成電路就不得不說起電子元器件的另一部分重要知識(shí):電路和相關(guān)電路圖
電路與電路板是所有電源設(shè)備的基礎(chǔ),經(jīng)過工程師的設(shè)計(jì)成為方便人們生活的電源產(chǎn)品。
電路
由金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件組成的導(dǎo)電回路,稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產(chǎn)生電勢(shì)差,電路即可工作。電路由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組成。電源是可將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能、向電路提供電能的裝置。負(fù)載是可將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量、在電路中接受電能的設(shè)備。中間環(huán)節(jié)是電源和負(fù)載之間不可缺少的連接、控制和保護(hù)部件統(tǒng)稱為中間環(huán)節(jié),如導(dǎo)線、開關(guān)及各種繼電器等。
一個(gè)簡(jiǎn)單電路圖
電路圖
是通過電路元件符號(hào)繪制的電子元件連線走向圖,它詳細(xì)的描繪了各個(gè)元件的連線和走向,各個(gè)引腳的說明,和一些檢測(cè)數(shù)據(jù)。用圖形符號(hào)表示并按工作順序排列,詳細(xì)表示電路、設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系,而不考慮其實(shí)際位置的一種簡(jiǎn)圖。目的是便于詳細(xì)理解電路的作用原理,分析和計(jì)算電路特性。
電流與電阻
電流指某段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量與時(shí)間的比值叫電流,通常用I代表電流,表達(dá)式電磁感應(yīng)現(xiàn)象,單位是“安培”,簡(jiǎn)稱“安”,符號(hào)“A”。
電流的單位及換算:安培(A)=庫侖(C)/秒(s)1A=103mA=106μA=109nA
電流是一個(gè)有方向的物理量,僅指出大小是不夠的,規(guī)定以正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼鎸?shí)方向。列寫電路方程時(shí),電壓、電流的正、負(fù)是以電流圖上預(yù)先假定的參考方向?yàn)橐罁?jù)的,若計(jì)算結(jié)果為正值,說明電壓、電流的真實(shí)方向與參考方向相符,否則相反。
導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就叫導(dǎo)體的電阻。電阻是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能,也可說它是一個(gè)耗能元件,電流經(jīng)過它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用,對(duì)信號(hào)來說,交流與直流信號(hào)都可以通過電阻。
電阻都有一定的阻值,它代表這個(gè)電阻對(duì)電流流動(dòng)阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆,用符號(hào)“Ω”表示。歐姆是這樣定義的:當(dāng)在一個(gè)電阻器的兩端加上1伏特的電壓時(shí),如果在這個(gè)電阻器中有1安培的電流通過,則這個(gè)電阻器的阻值為1歐姆。除了歐姆外,電阻的單位還有千歐KΩ,兆歐(MΩ)等。
電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)
電壓U:反應(yīng)電場(chǎng)力做功本領(lǐng)的物理量,是產(chǎn)生電流的根本原因,電壓的正方向規(guī)定由“高”電位指向“低”電位。
電位V:相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓,參考點(diǎn)的電位。
電動(dòng)勢(shì)E:只存在于電源內(nèi)部,其大小反映了電源力做功的本領(lǐng),其方向規(guī)定由電源“負(fù)極”指向電源“正極”,即電位升高的方向。
電路中的基本定律
電路中的基本定律主要分為兩大類,基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。
在正式介紹之前,先熟悉幾個(gè)電路名詞,以便大家理解。
支路 :電路中流過同一電流的幾個(gè)元件串聯(lián)的分支。
結(jié)點(diǎn):三條或三條以上支路的匯集點(diǎn)(連接點(diǎn))。
回路:由支路構(gòu)成的、電路中的任意閉合路徑。
網(wǎng)孔:指不包括任何支路的單一回路。網(wǎng)孔是回路,回路不一定是網(wǎng)孔。平面電路的每個(gè)網(wǎng)眼都是一個(gè)網(wǎng)孔。
基爾霍夫電流定律(KCL)
也稱為結(jié)點(diǎn)電流定律,是用來確定聯(lián)結(jié)在同一結(jié)點(diǎn)上的各支路電流之間的關(guān)系。根據(jù)電流連續(xù)性原理,電荷在任何一點(diǎn)均不能堆積(包括結(jié)點(diǎn))。故有:在任一瞬間,流向某一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。
基爾霍夫電壓定律(KVL)
也稱為回路電壓定律(KVL),是用來確定回路中各段電壓之間關(guān)系的電路定律。根據(jù)電位的單值性原理,繞回路一周,電位升高的數(shù)值必定等于電位降低的數(shù)值。故有:任一瞬間,沿任一回路參考繞行方向,回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。
評(píng)論