電子元器件是元件和器件的總稱。是電子元件和小型機器、儀器的組成部分,其本身常由若干零件構成,可以在同類產品中通用。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成:電子器件和電子元件。
電子器件
指在工廠生產加工時不改變分子成分的成品。如電阻器、電容器、電感器。因為它本身不產生電子,它對電壓、電流無控制和變換作用,所以又稱無源器件。
電子元件
指在工廠生產加工時改變了分子結構的成品。例如晶體管、電子管、集成電路。因為它本身能產生電子,對電壓、電流有控制、變換作用(放大、開關、整流、檢波、振蕩和調制等),所以又稱有源器件。按分類標準,電子器件可分為12個大類,可歸納為真空電子器件和半導體器件兩大塊。
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。
下面就來介紹幾個常用的元器件。
電阻
導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻。
電阻小的物質稱為電導體,簡稱導體。
電阻大的物質稱為電絕緣體,簡稱絕緣體。
在物理學中,用電阻(resistance)來表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大,表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體,電阻一般不同,電阻是導體本身的一種性質。
導體的電阻通常用字母R表示,電阻的單位是歐姆(ohm),簡稱歐,符號是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的物理量。
我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量,叫做電容器的電容。
電容器從物理學上講,它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(就像一只水桶一樣,你可以把電荷充存進去,在沒有放電回路的情況下,刨除介質漏電自放電效應/電解電容比較明顯,可能電荷會永久存在,這是它的特征),它的用途較廣,它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、隔直流等電路中,電容的符號是C。
C=εS/4πkd=Q/U
在國際單位制里,電容的單位是法拉,簡稱“法”,符號是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)是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。
電感器的結構類似于變壓器,但只有一個繞組。
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,電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動態(tài)電抗器。
電位器
電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調節(jié)的電阻元件。
電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當電刷沿電阻體移動時,在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓。
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。
電位器是一種可調的電子元件。它是由一個電阻體和一個轉動或滑動系統(tǒng)組成。當電阻體的兩個固定觸點之間外加一個電壓時,通過轉動或滑動系統(tǒng)改變觸點在電阻體上的位置,在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關系的電壓。它大多是用作分壓器,這時電位器是一個四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器,有幾種樣式,一般用在音箱音量開關和激光頭功率大小調節(jié)。
變壓器
變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(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。許多的使用是應用其整流的功能。
而變容二極管(VaricapDiode)則用來當作電子式的可調電容器。
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。然而實際上二極管并不會表現(xiàn)出如此完美的開與關的方向性,而是較為復雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術決定的。二極管使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。
三極管
三極管,全稱應為半導體三極管,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體器件。其作用是把微弱信號放大成輻值較大的電信號,也用作無觸點開關。
晶體三極管,是半導體基本元器件之一,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體基片上制作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側部分是發(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)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。
MOS管的source和drain是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。
在多數情況下,這個兩個區(qū)是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
MOS管最顯著的特性是開關特性好,所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中,常見的如開關電源和馬達驅動,也有照明調光。
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體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,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、引出線和焊接點少、壽命長、可靠性、性能好等優(yōu)點,同時成本低,便于大規(guī)模生產。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用,同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。
用集成電路來裝配電子設備,其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍,設備的穩(wěn)定工作時間也可大大提高。
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:電路和相關電路圖
電路與電路板是所有電源設備的基礎,經過工程師的設計成為方便人們生活的電源產品。
電路
由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路,稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產生電勢差,電路即可工作。電路由電源、負載和中間環(huán)節(jié)組成。電源是可將其他形式的能量轉換成電能、向電路提供電能的裝置。負載是可將電能轉換成其它形式的能量、在電路中接受電能的設備。中間環(huán)節(jié)是電源和負載之間不可缺少的連接、控制和保護部件統(tǒng)稱為中間環(huán)節(jié),如導線、開關及各種繼電器等。
一個簡單電路圖
電路圖
是通過電路元件符號繪制的電子元件連線走向圖,它詳細的描繪了各個元件的連線和走向,各個引腳的說明,和一些檢測數據。用圖形符號表示并按工作順序排列,詳細表示電路、設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系,而不考慮其實際位置的一種簡圖。目的是便于詳細理解電路的作用原理,分析和計算電路特性。
電流與電阻
電流指某段時間內通過導體某橫截面的電荷量與時間的比值叫電流,通常用I代表電流,表達式電磁感應現(xiàn)象,單位是“安培”,簡稱“安”,符號“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)定以正電荷移動的方向為電流的真實方向。列寫電路方程時,電壓、電流的正、負是以電流圖上預先假定的參考方向為依據的,若計算結果為正值,說明電壓、電流的真實方向與參考方向相符,否則相反。
導體對電流的阻礙作用就叫導體的電阻。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,也可說它是一個耗能元件,電流經過它就產生熱能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用,對信號來說,交流與直流信號都可以通過電阻。
電阻都有一定的阻值,它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆,用符號“Ω”表示。歐姆是這樣定義的:當在一個電阻器的兩端加上1伏特的電壓時,如果在這個電阻器中有1安培的電流通過,則這個電阻器的阻值為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、電動勢
電壓U:反應電場力做功本領的物理量,是產生電流的根本原因,電壓的正方向規(guī)定由“高”電位指向“低”電位。
電位V:相對于參考點的電壓,參考點的電位。
電動勢E:只存在于電源內部,其大小反映了電源力做功的本領,其方向規(guī)定由電源“負極”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,先熟悉幾個電路名詞,以便大家理解。
支路 :電路中流過同一電流的幾個元件串聯(lián)的分支。
結點:三條或三條以上支路的匯集點(連接點)。
回路:由支路構成的、電路中的任意閉合路徑。
網孔:指不包括任何支路的單一回路。網孔是回路,回路不一定是網孔。平面電路的每個網眼都是一個網孔。
基爾霍夫電流定律(KCL)
也稱為結點電流定律,是用來確定聯(lián)結在同一結點上的各支路電流之間的關系。根據電流連續(xù)性原理,電荷在任何一點均不能堆積(包括結點)。故有:在任一瞬間,流向某一節(jié)點電流的代數和恒等于零。
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系的電路定律。根據電位的單值性原理,繞回路一周,電位升高的數值必定等于電位降低的數值。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和恒等于零。
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