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電子基礎(chǔ)知識(shí)
時(shí)間：2018-03-16 來源：電子基礎(chǔ)知識(shí)匯總
序言：
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)電子知識(shí)的時(shí)候，往往會(huì)被茫茫多的電子器件弄得焦頭爛額。對(duì)于電阻電容等電子器件的工作原理及作用并不是很清楚，本文主要以概念結(jié)合實(shí)際作用的兩個(gè)方面來對(duì)電阻、電容、二極管、三極管作介紹，目的就是為了梳理思路，從而對(duì)深入的學(xué)習(xí)找到突破口。
電阻：
1、什么是電阻：
電阻器(Resistor)在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個(gè)限流元件，將電阻接在電路中后，電阻器的阻值是固定的一般是兩個(gè)引腳，它可限制通過它所連支路的電流大小。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的，即通過電阻器的瞬時(shí)電流與外加瞬時(shí)電壓成正比。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個(gè)可移金屬觸點(diǎn)。觸點(diǎn)位置確定電阻體任一端與觸點(diǎn)間的阻值。
端電壓與電流有確定函數(shù)關(guān)系，體現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能力的二端器件，用字母R來表示，單位為歐姆Ω。實(shí)際器件如燈泡，電熱絲，電阻器等均可表示為電阻器元件。
電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。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)生內(nèi)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
2、電阻在電路中有什么作用：
1、 為三極管提供偏置電壓：
三極管的基極需要直流工作電壓，此時(shí)可以用一只電阻接在直流工作電壓與該三極管基極之間，電源通過電阻R給基極提供偏置電壓，電阻的大小決定了偏置電壓的大小，這種電阻在電路中一般稱為偏置電阻。
2、 降低電路中某一點(diǎn)的電壓：
在電源與電路的某點(diǎn)之間接入電阻時(shí)，某點(diǎn)的電壓就比電源電壓低，可以為發(fā)光二極管提供合適的電壓。電阻同時(shí)限制該條支路的電流，保護(hù)發(fā)光二極管不會(huì)因?yàn)殡娏魈蠖鵁龎�，這種電阻在電路中一般稱為降壓電阻或者是限流電阻。
3、 將電路中兩部分子電路隔離：
在電路中的子電路A和子電路B之間接入隔離電阻，就能將這兩部分電路隔離，在黑白電視機(jī)電路中通常把電源電路和掃描等電路隔離就采用這種電路結(jié)構(gòu)，這種電阻在電路中一般稱為隔離電阻。
4、 將電流轉(zhuǎn)換成電壓：
當(dāng)電流流過電阻時(shí)，就在電阻兩端產(chǎn)生電壓，如圖集電極負(fù)載電阻R2就是起到這個(gè)作用的，將流過電阻R2的電流轉(zhuǎn)換成電壓從UO輸出，這種電阻在電路中一般稱為集電極負(fù)載電阻。
5、 分壓作用：
當(dāng)一個(gè)電壓U1太高時(shí)，可以用兩只電阻構(gòu)成分壓電路，降低電壓為U2，U2符合電阻分壓公式U2=U1*R2/(R1+R2) ，這種電阻在電路中一般稱為分壓電阻。
6、 分流作用：
當(dāng)流過一只元器件的電流太大時(shí)，可以用一只電阻與之并聯(lián)，起到分流作用，符合電流分流公式：I=I1+I2，這種電阻在電路中一般稱為分流電阻。
7、 限流保護(hù)作用：
電阻R1用來限制電路中電流，防止可變電阻器阻值調(diào)到最小時(shí)，使得三極管VT1基極電壓等于電源電壓VCC，那樣會(huì)因?yàn)閂T1基極電流太大而損壞VT1，這種電阻在電路中一般稱為保護(hù)電阻。
8、 退偶作用：
在多級(jí)放大器電路中，直流電壓供電電路中需要R1和C1這樣的退耦電路，他可以防止多級(jí)放大器之間的有害低頻干擾，這種電阻在電路中一般稱為退耦電阻。
9、 消振作用：
在一些性能要求較高的放大器中，采用這樣的耦合電路，即在耦合回路中串聯(lián)一只小電阻R1，可以防止電路可以出現(xiàn)的高頻振蕩，這種電阻在電路中一般稱為消振電阻。
10、 阻尼作用：
在LC諧振電路中接入電阻R1，可以降低Q值，起阻尼作用，這種電阻在電路中一般稱為阻尼電阻。
11、 RC電路：
電路中電阻與電容組合在一起的電路稱為RC電路，圖中R1和C1構(gòu)成了RC串聯(lián)電路，R2和C2構(gòu)成了RC并聯(lián)電路。
12、 負(fù)反饋?zhàn)饔茫?/p>
電阻器可以構(gòu)成多種形式的負(fù)反饋電路，電路中的電阻R1構(gòu)成了一種負(fù)反饋電路的反饋支路，這種電阻在電路中一般稱為反饋電阻。
電容：
1、什么是電容：
電容器，通常簡稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母C表示。定義1：電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納電荷的器件。英文名稱：capacitor。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。定義2：電容器，任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體(包括導(dǎo)線)間都構(gòu)成一個(gè)電容器。
電容與電容器不同。電容為基本物理量，符號(hào)C，單位為F(法拉)。
通用公式C=Q/U平行板電容器專用公式：板間電場強(qiáng)度E=U/d ，電容器電容決定式 C=εS/4πkd
隨著電子信息技術(shù)的日新月異，數(shù)碼電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快，以平板電視(LCD和PDP)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品為主的消費(fèi)類電子產(chǎn)品產(chǎn)銷量持續(xù)增長，帶動(dòng)了電容器產(chǎn)業(yè)增長。
2、電容在電路中的作用：
1、 隔直流:
組織直流通過而讓交流通過。
2.旁路(去偶)：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。
3.耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路
用電容做耦合的元件，是為了將前級(jí)信號(hào)傳遞到后一級(jí)，并且隔斷前一級(jí)的直流對(duì)后一級(jí)的影響，使電路調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定。
如果不加電容交流信號(hào)放大不會(huì)改變，只是各級(jí)工作點(diǎn)需重新設(shè)計(jì)，由于前后級(jí)影響，調(diào)試工作點(diǎn)非常困難，在多級(jí)時(shí)幾乎無法實(shí)現(xiàn)。
4.濾波：這個(gè)對(duì) 電路而言很重要，CPU背后的電容基本都是這個(gè)作用。
即頻率f越大，電容的阻抗Z越小。當(dāng)?shù)皖l時(shí)，電容C由于阻抗Z比較大，有用信號(hào)可以順利通過;當(dāng)高頻時(shí)，電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了，相當(dāng)于把高頻噪聲短路到GND上去了。
5.溫度補(bǔ)償：針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。
分析：由于定時(shí)電容的容量決定了行振蕩器的振蕩頻率，所以要求定時(shí)電容的容量非常穩(wěn)定，不隨環(huán)境濕度變化而變化，這樣才能使行振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。因此采用正、負(fù)溫度系數(shù)的電容釋聯(lián)，進(jìn)行溫度互補(bǔ)。
當(dāng)工作溫度升高時(shí)，Cl的容量在增大，而C2的容量在減小，兩只電容并聯(lián)后的總?cè)萘繛閮芍浑娙萑萘恐�，由于一個(gè)容量在增大而另一個(gè)在減小，所以總?cè)萘炕静蛔儭?/p>
同理，在溫度降低時(shí)，一個(gè)電容的容量在減小而另一個(gè)在增大，總的容量基本不變，穩(wěn)定了振蕩頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償目的。
6.計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)
輸入信號(hào)由低向高跳變時(shí)，經(jīng)過緩沖1后輸入RC電路。電容充電的特性使B點(diǎn)的信號(hào)并不會(huì)跟隨輸入信號(hào)立即跳變，而是有一個(gè)逐漸變大的過程。當(dāng)變大到一定程度時(shí)，緩沖2翻轉(zhuǎn)，在輸出端得到了一個(gè)延遲的由低向高的跳變。
7.調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。
因?yàn)閘c調(diào)諧的振蕩電路的諧振頻率是lc的函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)振蕩電路的最大與最小諧振頻率之比隨著電容比的平方根變化。此處電容比是指反偏電壓最小時(shí)的電容與反偏電壓最大時(shí)的電容之比。因而，電路的調(diào)諧特征曲線(偏壓一諧振頻率)基本上是一條拋物線。
8.整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。
9、 儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等.(如今某些電容的儲(chǔ)能水平己經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn)，一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。
二極管：
1、什么是二極管：
電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻䴓O管(Varicap Diode)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。
早期的真空電子二極管;它是一種能夠單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導(dǎo)性。一般來講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。
早期的二極管包含“貓須晶體("Cat's Whisker" Crystals)”以及真空管(英國稱為“熱游離閥(Thermionic Valves)”)�，F(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用半導(dǎo)體材料如硅或鍺。
2、二極管在電路中的作用：
1、 整流：利用二極管單項(xiàng)導(dǎo)電性，可以把方向交替變化的交流電變成單一方向的脈沖直流電。
2、 開關(guān)：二極管在正向電壓作用之下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)，在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。
3、 限幅：二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔?硅管為0.7v，鍺管為0.3v)。利用這一特性，在電路中作為限幅原件，可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。
4、 續(xù)流：在開關(guān)電源的電感中繼電器等感性負(fù)載中起續(xù)流作用。
5、 檢波：在收音機(jī)中起檢波作用。檢波主要將高頻信號(hào)中的低頻信號(hào)檢出。
6、 變?nèi)荩嚎梢酝ㄟ^對(duì)其施加反向電壓來改變其PN結(jié)的靜電容量，從而達(dá)到變?nèi)莨δ�，�?jīng)常用于電視機(jī)高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路。
7、 顯示：既是發(fā)光二極管。經(jīng)常用于VCD、DVD、計(jì)算機(jī)顯示器上。
8、 穩(wěn)壓：穩(wěn)壓二極管實(shí)質(zhì)上是一個(gè)面結(jié)型硅二極管，穩(wěn)壓二極管應(yīng)用在反向擊穿狀態(tài)。在二極管的制造工藝中，使它有低壓擊穿特性。穩(wěn)壓二極管的方向擊穿電壓恒定，在穩(wěn)壓電路中串入限流電阻，使穩(wěn)壓管擊穿后電流不超過允許值，因此擊穿狀態(tài)可以長期持續(xù)并不會(huì)損壞。
9、 觸發(fā)：觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬于三層結(jié)構(gòu)，具有對(duì)稱性的二段半導(dǎo)體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅，在電路中作過壓保護(hù)等用途。
三極管：
1、什么是三極管：
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，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(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。
2、三極管在電路中有什么作用：
1、 放大作用：
a) 三極管工作在放大狀態(tài)，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。
b) 輸入回路的設(shè)置應(yīng)當(dāng)使輸入信號(hào)耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關(guān)系，變成集電極電流的變化。
輸出回路的設(shè)置應(yīng)該保證將三極管放大以后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成負(fù)載需要的電量形式(輸出電壓或輸出電流)。
2、 開關(guān)作用：
a) 基極必須串接電阻，保護(hù)基極
b) 基極根據(jù)PNP或者NPN管子加上拉電阻或者下拉電阻。
c) 集電極電阻阻值根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流實(shí)際情況調(diào)整。
基極和集電極需要串接電阻，作用是在輸入呈高阻態(tài)時(shí)使晶體管可靠截止，負(fù)載越重準(zhǔn)許的阻值就越大，通常采用10K量級(jí)。
防止三極管受噪聲信號(hào)的影響而產(chǎn)生誤動(dòng)作，使晶體管截止更可靠!三極管的基極不能出現(xiàn)懸空，當(dāng)輸入信號(hào)不確定時(shí)(如輸入信號(hào)為高阻態(tài)時(shí))，加下拉電阻，就能使有效接地。
總結(jié)：
相信通過上面簡單的介紹，同學(xué)可以對(duì)電子電路有一些初步的感性認(rèn)識(shí)。當(dāng)然這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。學(xué)習(xí)的確應(yīng)該從感性的認(rèn)識(shí)開始，建立初步概念，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。簡單的元件中也蘊(yùn)含著深?yuàn)W的知識(shí)，只有不斷的學(xué)習(xí)，不斷的提高自己的思想境界才能對(duì)同一個(gè)問題進(jìn)行更加深入的解讀。
