电子基础知识

序言：

很多学生在学习电子知识的时候，往往会被茫茫多的电子器件弄得焦头烂额。对于电阻电容等电子器件的工作原理及作用并不是很清楚，本文主要以概念结合实际作用的两个方面来对电阻、电容、二极管、三极管作介绍，目的就是为了梳理思路，从而对深入的学习找到突破口。

电阻：

1、什么是电阻：

电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。

端电压与电流有确定函数关系，体现电能转化为其他形式能力的二端器件，用字母R来表示，单位为欧姆Ω。实际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻器元件。

电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻

2、电阻在电路中有什么作用：

1、 为三极管提供偏置电压：

三极管的基极需要直流工作电压，此时可以用一只电阻接在直流工作电压与该三极管基极之间，电源通过电阻R给基极提供偏置电压，电阻的大小决定了偏置电压的大小，这种电阻在电路中一般称为偏置电阻。

2、 降低电路中某一点的电压：

在电源与电路的某点之间接入电阻时，某点的电压就比电源电压低，可以为发光二极管提供合适的电压。电阻同时限制该条支路的电流，保护发光二极管不会因为电流太大而烧坏，这种电阻在电路中一般称为降压电阻或者是限流电阻。

3、 将电路中两部分子电路隔离：

在电路中的子电路A和子电路B之间接入隔离电阻，就能将这两部分电路隔离，在黑白电视机电路中通常把电源电路和扫描等电路隔离就采用这种电路结构，这种电阻在电路中一般称为隔离电阻。

4、 将电流转换成电压：

当电流流过电阻时，就在电阻两端产生电压，如图集电极负载电阻R2就是起到这个作用的，将流过电阻R2的电流转换成电压从UO输出，这种电阻在电路中一般称为集电极负载电阻。

5、 分压作用：

当一个电压U1太高时，可以用两只电阻构成分压电路，降低电压为U2，U2符合电阻分压公式U2=U1*R2/(R1+R2) ，这种电阻在电路中一般称为分压电阻。

6、 分流作用：

当流过一只元器件的电流太大时，可以用一只电阻与之并联，起到分流作用，符合电流分流公式：I=I1+I2，这种电阻在电路中一般称为分流电阻。

7、 限流保护作用：

电阻R1用来限制电路中电流，防止可变电阻器阻值调到最小时，使得三极管VT1基极电压等于电源电压VCC，那样会因为VT1基极电流太大而损坏VT1，这种电阻在电路中一般称为保护电阻。

8、 退偶作用：

在多级放大器电路中，直流电压供电电路中需要R1和C1这样的退耦电路，他可以防止多级放大器之间的有害低频干扰，这种电阻在电路中一般称为退耦电阻。

9、 消振作用：

在一些性能要求较高的放大器中，采用这样的耦合电路，即在耦合回路中串联一只小电阻R1，可以防止电路可以出现的高频振荡，这种电阻在电路中一般称为消振电阻。

10、 阻尼作用：

在LC谐振电路中接入电阻R1，可以降低Q值，起阻尼作用，这种电阻在电路中一般称为阻尼电阻。

11、 RC电路：

电路中电阻与电容组合在一起的电路称为RC电路，图中R1和C1构成了RC串联电路，R2和C2构成了RC并联电路。

12、 负反馈作用：

电阻器可以构成多种形式的负反馈电路，电路中的电阻R1构成了一种负反馈电路的反馈支路，这种电阻在电路中一般称为反馈电阻。

电容：

1、什么是电容：

电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。

电容与电容器不同。电容为基本物理量，符号C，单位为F(法拉)。

通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d ，电容器电容决定式 C=εS/4πkd

随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视(LCD和PDP)、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。

2、电容在电路中的作用：

1、 隔直流:

组织直流通过而让交流通过。

2.旁路(去偶)：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

3.耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路

用电容做耦合的元件，是为了将前级信号传递到后一级，并且隔断前一级的直流对后一级的影响，使电路调试简单，性能稳定。

如果不加电容交流信号放大不会改变，只是各级工作点需重新设计，由于前后级影响，调试工作点非常困难，在多级时几乎无法实现。

4.滤波：这个对 电路而言很重要，CPU背后的电容基本都是这个作用。

即频率f越大，电容的阻抗Z越小。当低频时，电容C由于阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过;当高频时，电容C由于阻抗Z已经很小了，相当于把高频噪声短路到GND上去了。

5.温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。

分析：由于定时电容的容量决定了行振荡器的振荡频率，所以要求定时电容的容量非常稳定，不随环境湿度变化而变化，这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容释联，进行温度互补。

当工作温度升高时，Cl的容量在增大，而C2的容量在减小，两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和，由于一个容量在增大而另一个在减小，所以总容量基本不变。

同理，在温度降低时，一个电容的容量在减小而另一个在增大，总的容量基本不变，稳定了振荡频率，实现温度补偿目的。

6.计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数

输入信号由低向高跳变时，经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳变，而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时，缓冲2翻转，在输出端得到了一个延迟的由低向高的跳变。

7.调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

因为lc调谐的振荡电路的谐振频率是lc的函数，我们发现振荡电路的最大与最小谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压最小时的电容与反偏电压最大时的电容之比。因而，电路的调谐特征曲线(偏压一谐振频率)基本上是一条抛物线。

8.整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9、 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等.(如今某些电容的储能水平己经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

二极管：

1、什么是二极管：

电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流(Rectifying)”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压)，反向时阻断 (称为逆向偏压)。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

早期的真空电子二极管;它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

早期的二极管包含“猫须晶体("Cat's Whisker" Crystals)”以及真空管(英国称为“热游离阀(Thermionic Valves)”)。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

2、二极管在电路中的作用：

1、 整流：利用二极管单项导电性，可以把方向交替变化的交流电变成单一方向的脉冲直流电。

2、 开关：二极管在正向电压作用之下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关，在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管开关特性，可以组成各种逻辑电路。

3、 限幅：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7v，锗管为0.3v)。利用这一特性，在电路中作为限幅原件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

4、 续流：在开关电源的电感中继电器等感性负载中起续流作用。

5、 检波：在收音机中起检波作用。检波主要将高频信号中的低频信号检出。

6、 变容：可以通过对其施加反向电压来改变其PN结的静电容量，从而达到变容功能，经常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路。

7、 显示：既是发光二极管。经常用于VCD、DVD、计算机显示器上。

8、 稳压：稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管，稳压二极管应用在反向击穿状态。在二极管的制造工艺中，使它有低压击穿特性。稳压二极管的方向击穿电压恒定，在稳压电路中串入限流电阻，使稳压管击穿后电流不超过允许值，因此击穿状态可以长期持续并不会损坏。

9、 触发：触发二极管又称双向触发二极管(DIAC)属于三层结构，具有对称性的二段半导体器件。常用来触发双向可控硅，在电路中作过压保护等用途。

三极管：

1、什么是三极管：

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

2、三极管在电路中有什么作用：

1、 放大作用：

a) 三极管工作在放大状态，即发射结正偏，集电结反偏。

b) 输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。

输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式(输出电压或输出电流)。

2、 开关作用：

a) 基极必须串接电阻，保护基极

b) 基极根据PNP或者NPN管子加上拉电阻或者下拉电阻。

c) 集电极电阻阻值根据驱动电流实际情况调整。

基极和集电极需要串接电阻，作用是在输入呈高阻态时使晶体管可靠截止，负载越重准许的阻值就越大，通常采用10K量级。

防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作，使晶体管截止更可靠!三极管的基极不能出现悬空，当输入信号不确定时(如输入信号为高阻态时)，加下拉电阻，就能使有效接地。

总结：

相信通过上面简单的介绍，同学可以对电子电路有一些初步的感性认识。当然这是远远不够的。学习的确应该从感性的认识开始，建立初步概念，进而激发学习的兴趣。简单的元件中也蕴含着深奥的知识，只有不断的学习，不断的提高自己的思想境界才能对同一个问题进行更加深入的解读。