一、基本元器件
1、电阻
电阻的大小由导体 的材料、长度、横截面积和温度共同决定。
1.1相关计算公式
导体的电阻R可通过以下公式计算:
R=ρ.L/A
ρ:电阻率(材料特性,单位Ω·m) l:导体长度(单位m) A:导体横截面积(单位m²)
串联电阻:总阻值为各电阻之和: R_总 = R_1 + R_2 + ... + R_n
并联电阻:总阻值的倒数为各电阻倒数之和: 1/R_总 = 1/R_1 + 1/R_2 + ... + 1/R_n
1.2电阻分类
固定电阻
碳膜电阻:成本低,精度一般,用于普通电路 通过色环颜色和位置表示阻值与精度
4 环电阻:前两环为有效数字,第三环为倍乘,第四环为误差。
5 环电阻:前三环为有效数字,第四环为倍乘,第五环为误差。
金属膜电阻:精度高,温度稳定性好,适用于精密仪器。
3 位读数:前2位为有效数字,第3位表示10的n次幂(也可以理解为0的个数)。 精度为±5%
4 位读数:前3位为有效数字,第4位表示10的n次幂(也可以理解为0的个数)。读法 和3位的原理一样,精度为±1%
阻值小于10的读数:通常在两个数之间插入一个字母R,用字母R来代替小数点。
线绕电阻:功率大,耐高温,用于大电流场合。
可变电阻
电位器:阻值可手动调节,用于音量控制等。
热敏电阻:阻值随温度变化,分为PTC(正温度系数)和NTC(负温度系数)。
光敏电阻:阻值随光照强度变化,用于光控电路。
2、电容
电容是电子元件中存储电荷的能力,单位为法拉(F),由两个导体及其间的绝缘介质构成
作用:"通交隔直,通高阻低"电容能近似通交流电,因为是开路所以直流电无法通过,频率高的电源可以近似同过,频率低的就近似无法通过。
2.1相关计算公式
电容计算公式为:C = Q/U 其中C为电容,Q为存储电荷量,U为导体间电压。
并联电容:总容量等于所有电容容量之和。
C 总=C1+C2+C3+⋯+Cn
串联电容:总容量的倒数等于各电容容量倒数之和。
1/C_总 = 1/C_1 + 1/C_2 + ... + 1/C_n
2.2电容的充放电
充电:
放电:
2.3电容的基本作用
3、电感
3.1基本特性
“通直流,阻交流”
3.2基本特性
电源电路:储能、滤波(如DC-DC转换器)。
射频/通信:阻抗匹配、谐振(如天线匹配)。
EMI 抑制:吸收高频噪声(如磁珠)。
信号调理:限流、延时(如高速信号线串联电感)
4、PN结
4.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体,具有很弱、但可控的导电性
4.2 掺杂
向纯净的本征半导体(如硅Si)中,人为地、有控制地掺入微量的特定杂质 原子,从而永久性、革命性地改变其导电类型和导电能力的过程。掺杂后的半导体称为 “杂 质半导体” ,主要分为两大类:N型 和 P型。
N型掺杂
掺入最外层有5个电子的杂质原子,如 磷(P)、砷 (As)、锑 (Sb)
P 型掺杂
掺入最外层有3个电子的杂质原子,如 硼(B)、镓(Ga)、铟 (In)
4.3PN结
扩散运动
由于P区空穴浓度极高,N区电子浓度极高,载流子会自然而然地从高浓度区域向低浓 度区域运动。空穴越过边界扩散到N区,电子越过边界扩散到P区。
漂移运动
由于载流子的扩散,P区一侧因电离受主而呈现负空间电荷,N区一侧因电离施主而呈 现正空间电荷。这些不可移动的空间电荷在结区形成了从N区指向P区的内建电场。在该 电场作用下,P区内的少数载流子(电子) 将沿电场反方向(即从P区向N区)作漂移运动。
内建电场与动态平衡
最终,由浓度差驱动的多数载流子扩散流,与由内建电场驱动的少数载流子漂移流,大小相等、方向相反,达到动态平衡,净电流为零,耗尽层宽度稳定,我们将这个区域称之为 PN结