電子基礎知識
時間：2018-03-16 來源：電子基礎知識匯總
序言：
很多學生在學習電子知識的時候，往往會被茫茫多的電子器件弄得焦頭爛額。對于電阻電容等電子器件的工作原理及作用并不是很清楚，本文主要以概念結合實際作用的兩個方面來對電阻、電容、二極管、三極管作介紹，目的就是為了梳理思路，從而對深入的學習找到突破口。
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電流與外加瞬時電壓成正比。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個可移金屬觸點。觸點位置確定電阻體任一端與觸點間的阻值。
端電壓與電流有確定函數關系，體現電能轉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，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。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，電流經過它就產生內能。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
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、 降低電路中某一點的電壓：
在電源與電路的某點之間接入電阻時，某點的電壓就比電源電壓低，可以為發光二極管提供合適的電壓。電阻同時限制該條支路的電流，保護發光二極管不會因為電流太大而燒壞，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構，這種電阻在電路中一般稱為隔離電阻。
4、 將電流轉換成電壓：
當電流流過電阻時，就在電阻兩端產生電壓，如圖集電極負載電阻R2就是起到這個作用的，將流過電阻R2的電流轉換成電壓從UO輸出，這種電阻在電路中一般稱為集電極負載電阻。
5、 分壓作用：
當一個電壓U1太高時，可以用兩只電阻構成分壓電路，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：
當流過一只元器件的電流太大時，可以用一只電阻與之并聯，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、 限流保護作用：
電阻R1用來限制電路中電流，防止可變電阻器阻值調到最小時，使得三極管VT1基極電壓等于電源電壓VCC，那樣會因為VT1基極電流太大而損壞VT1，這種電阻在電路中一般稱為保護電阻。
8、 退偶作用：
在多級放大器電路中，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一只小電阻R1，可以防止電路可以出現的高頻振蕩，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構成了RC串聯電路，R2和C2構成了RC并聯電路。
12、 負反饋作用：
電阻器可以構成多種形式的負反饋電路，電路中的電阻R1構成了一種負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。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一，廣泛應用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調諧回路， 能量轉換，控制等方面。定義2：電容器，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體(包括導線)間都構成一個電容器。
電容與電容器不同。電容為基本物理量，符號C，單位為F(法拉)。
通用公式C=Q/U平行板電容器專用公式：板間電場強度E=U/d ，電容器電容決定式 C=εS/4πkd
隨著電子信息技術的日新月異，數碼電子產品的更新換代速度越來越快，以平板電視(LCD和PDP)、筆記本電腦、數碼相機等產品為主的消費類電子產品產銷量持續增長，帶動了電容器產業增長。
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的元件提供低阻抗通路。
3.耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸到下一級電路
用電容做耦合的元件，是為了將前級信號傳遞到后一級，并且隔斷前一級的直流對后一級的影響，使電路調試簡單，性能穩定。
如果不加電容交流信號放大不會改變，只是各級工作點需重新設計，由于前后級影響，調試工作點非常困難，在多級時幾乎無法實現。
4.濾波：這個對 電路而言很重要，CPU背后的電容基本都是這個作用。
即頻率f越大，電容的阻抗Z越小。當低頻時，電容C由于阻抗Z比較大，有用信號可以順利通過;當高頻時，電容C由于阻抗Z已經很小了，相當于把高頻噪聲短路到GND上去了。
5.溫度補償：針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響，而進行補償，改善電路的穩定性。
分析：由于定時電容的容量決定了行振蕩器的振蕩頻率，所以要求定時電容的容量非常穩定，不隨環境濕度變化而變化，這樣才能使行振蕩器的振蕩頻率穩定。因此采用正、負溫度系數的電容釋聯，進行溫度互補。
當工作溫度升高時，Cl的容量在增大，而C2的容量在減小，兩只電容并聯后的總容量為兩只電容容量之和，由于一個容量在增大而另一個在減小，所以總容量基本不變。
同理，在溫度降低時，一個電容的容量在減小而另一個在增大，總的容量基本不變，穩定了振蕩頻率，實現溫度補償目的。
6.計時：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時間常數
輸入信號由低向高跳變時，經過緩沖1后輸入RC電路。電容充電的特性使B點的信號并不會跟隨輸入信號立即跳變，而是有一個逐漸變大的過程。當變大到一定程度時，緩沖2翻轉，在輸出端得到了一個延遲的由低向高的跳變。
7.調諧：對與頻率相關的電路進行系統調諧，比如手機、收音機、電視機。
因為lc調諧的振蕩電路的諧振頻率是lc的函數，我們發現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的電容與反偏電壓最大時的電容之比。因而，電路的調諧特征曲線(偏壓一諧振頻率)基本上是一條拋物線。
8.整流：在預定的時間開或者關半閉導體開關元件。
9、 儲能：儲存電能，用于必須要的時候釋放。例如相機閃光燈，加熱設備等等.(如今某些電容的儲能水平己經接近鋰電池的水準，一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。
二極管：
1、什么是二極管：
電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管(Varicap Diode)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。
早期的真空電子二極管;它是一種能夠單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴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，這也是常態下的二極管特性。
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)”)。現今最普遍的二極管大多是使用半導體材料如硅或鍺。
2、二極管在電路中的作用：
1、 整流：利用二極管單項導電性，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：二極管在正向電壓作用之下電阻很小，處于導通狀態，相當于一只接通的開關，在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態，如同一只斷開的開關。利用二極管開關特性，可以組成各種邏輯電路。
3、 限幅：二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變(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，可以把信號幅度限制在一定范圍內。
4、 續流：在開關電源的電感中繼電器等感性負載中起續流作用。
5、 檢波：在收音機中起檢波作用。檢波主要將高頻信號中的低頻信號檢出。
6、 變容：可以通過對其施加反向電壓來改變其PN結的靜電容量，從而達到變容功能，經常用于電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路。
7、 顯示：既是發光二極管。經常用于VCD、DVD、計算機顯示器上。
8、 穩壓：穩壓二極管實質上是一個面結型硅二極管，穩壓二極管應用在反向擊穿狀態。在二極管的制造工藝中，使它有低壓擊穿特性。穩壓二極管的方向擊穿電壓恒定，在穩壓電路中串入限流電阻，使穩壓管擊穿后電流不超過允許值，因此擊穿狀態可以長期持續并不會損壞。
9、 觸發：觸發二極管又稱雙向觸發二極管(DIAC)屬于三層結構，具有對稱性的二段半導體器件。常用來觸發雙向可控硅，在電路中作過壓保護等用途。
三極管：
1、什么是三極管：
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，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 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，兩側部分是發射區和集電區，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，即發射結正偏，集電結反偏。
b) 輸入回路的設置應當使輸入信號耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產生三極管的電流控制關系，變成集電極電流的變化。
輸出回路的設置應該保證將三極管放大以后的電流信號轉變成負載需要的電量形式(輸出電壓或輸出電流)。
2、 開關作用：
a) 基極必須串接電阻，保護基極
b) 基極根據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驅動電流實際情況調整。
基極和集電極需要串接電阻，作用是在輸入呈高阻態時使晶體管可靠截止，負載越重準許的阻值就越大，通常采用10K量級。
防止三極管受噪聲信號的影響而產生誤動作，使晶體管截止更可靠!三極管的基極不能出現懸空，當輸入信號不確定時(如輸入信號為高阻態時)，加下拉電阻，就能使有效接地。
總結：
相信通過上面簡單的介紹，同學可以對電子電路有一些初步的感性認識。當然這是遠遠不夠的。學習的確應該從感性的認識開始，建立初步概念，進而激發學習的興趣。簡單的元件中也蘊含著深奧的知識，只有不斷的學習，不斷的提高自己的思想境界才能對同一個問題進行更加深入的解讀。
