村田：使用SiC/GaN功率半导体，提高功率转换效率，<span style='color:red'>无源元件</span>的技术进步很重要！
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村田：使用SiC/GaN功率半导体，提高功率转换效率，无源元件的技术进步很重要！

　　世界各国政府以及各行各业的企业正在共同努力，推进迈向碳中和的举措。人们正在从能够想到的多个角度实施脱碳措施，例如使用太阳能发电等可再生能源，让迄今为止燃烧化石燃料的设备实现电气化，降低家用电器、IT设备和工业电机等现有设备的功耗等等。随着越来越多的脱碳举措得到实施，有一个半导体领域的技术创新正在迅速加速。它就是功率半导体。　　各个国家和地区已经开始将碳定价机制作为制度引入，以将与业务活动相关的温室气体排放转嫁到成本。因此，脱碳举措不仅具有为社会做贡献的重要意义，而且会对企业经营的成绩单——财务报表也会产生明显的数字影响。　　脱碳举措对电子行业产生深远的影响，催生出势不可挡的新一轮半导体技术更替和成长，特别是在功率半导体领域，以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带材料替代传统硅基器件。　　人类为了能在未来减少温室气体排放，时隔半个世纪，半导体材料正面临全面变革!　　进一步降低功耗，硅基器件遭遇瓶颈　　功率半导体是起到对电气和电子设备运行所需的电力进行管理、控制和转换作用的半导体元件。它被嵌入功率电子电路当中，这些电路包括为家用电器和IT设备稳定提供驱动电力的电源电路、无浪费地传输和分配电力的电力转换电路以及通过可自由控制的扭矩和转速高效率地驱动电机的电路等。　　功率半导体有MOSFET、IGBT、二极管等各种元件结构，根据用途分别使用。其中，　　MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)　　即金属氧化物半导体场效应晶体管是一种起到电气开关作用的场效应晶体管。它由3层组成：金属、氧化物和半导体，通过向称为栅极的电极施加电压来进行打开和关闭电流的动作。　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)　　即绝缘栅双极晶体管，是具有将MOSFET和双极晶体管组合后的结构的晶体管。其特点是同时具有MOSFET的高速动作和双极晶体管的高耐电压、低导通电阻的特点。　　尽管结构不同，半个多世纪以来一直使用硅(Si)作为元件材料。这是因为Si具有良好的电气特性，同时具有易于加工成多种元件结构的特性。　　然而，目前Si基功率半导体已无法满足进一步降低多种电气和电子设备功耗所需的高水平技术要求。为了克服这一瓶颈况，比Si更适合作为功率半导体材料的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等新材料的使用范围正在不断扩大。　　SiC和GaN在击穿电场强度(影响耐电压)、迁移率(影响动作速度)和热导率(影响可靠性)等多个物理特性上具有适合功率半导体的特点。如果能够开发出发挥其出众特性的器件，就能制造出具有更高性能的功率半导体。　　今天，基于SiC的MOSFET和二极管已经实现了产品化，并已用于电动汽车电机驱动逆变器和太阳能发电功率调节器中的DC/AC转换器等。　　基于GaN的HEMT(High Electron Mobility Transistor)也已实现产品化。HEMT是一种高电子迁移率的场效应晶体管，能通过连接不同性质的半导体并诱导高迁移率电子来实现高速开关。目前，氮化镓HEMT已用于超小型PC的AC转换器和智能手机充电器等。　　然而，要充分发挥出SiC/GaN的潜力，离不开电容器和电感器等无源元件的同步发展。　　发挥SiC/GaN潜力，无源元件不可或缺　　仅通过单纯地替换现有电力电子电路中的Si基元件无法充分发挥基于新材料制造的功率半导体的潜力。这是因为组成电力电子电路的其他半导体IC、无源元件甚至控制软件都是在以使用Si基功率半导体为前提的情况下开发和选择的。为了有效利用基于新材料的功率半导体，这些周边元件也需要重新开发和重新选择。　　例如，在采用了为降低数据中心服务器的功耗而引进的GaN HEMT的AC/DC 转换器电路中，使用了多个GaN HEMT(上图)。　　利用GaN HEMT可以在高电压时进行高速开关的特性，可以提高功率电子电路的开关频率(动作频率)。在动作频率较高的电路中，电路中内置的电容器和电抗器信号处理电路中的电感器的电抗值可以很小。一般来说，低电抗元件的尺寸较小，因此可以让电路板更小并提高功率密度。同样，在驱动电动汽车的电机的逆变器电路等当中也可以通过引入SiC MOSFET实现周边元件小型化，进而实现逆变器电路整体的小型化和轻量化。　　另一方面，在高电压时进行高速开关的电源会产生高水平的噪声，这可能会对周边设备的动作产生不利影响。采用SiC或GaN功率半导体构建的电源在更高频率下进行开关，所以进一步增加了风险。因此，需要比使用以前的电力电子电路时更加严格的噪声对策。在这种情况下，需要使用设计用于高电压、大电流和高频电路的静噪元件，而不是用于以前的电路的静噪元件。　　除此之外，对于在无源元件当中也属于特别笨重的元件的变压器，也需要在更高频率下工作的小型变压器。现在已经开发出了以使用基于SiC和GaN的功率半导体为前提的薄型平面变压器等，并且已经投入市场。　　迄今为止，多种类型的半导体(不仅仅是功率半导体)都是使用以Si为基础制成的。因此，许多现有的电子元件都默认是以与Si基半导体组合使用为前提进行开发的。为了充分发挥采用新材料制成的功率半导体的效果，不仅需要在现有元件中寻找更好的元件，而且可能需要开发满足新技术要求的新元件。　　一般来说，在Si基功率半导体中，呈现可以应对更高电压和更大电流的元件的动作速度更低的趋势(上图)。因此，能够应对高电压和大电流的小型电容器和电抗器并不齐全。　　此外，在能够在高温下稳定工作的SiC基功率半导体当中，有将散热系统简化以减小尺寸和重量并降低成本的趋势。在这些情况下，无源元件在高温环境下也需要确保高可靠性。　　在功率半导体领域引入新材料是对半个多世纪以来针对Si材料进行优化的电气电子生态系统进行根本性变革的重大动向。针对新材料进行优化的周边电子元件的进步也非常值得关注。
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发布时间：2023-12-06 16:22 阅读量：1745 继续阅读>>
什么是<span style='color:red'>无源元件</span> <span style='color:red'>无源元件</span>有哪些
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什么是无源元件 无源元件有哪些

　　在电子学和电路理论中，我们经常听到关于"无源元件"的概念。无源元件是指在电路中不依赖于电源提供能量或信号放大的元件。它们起着连接、传输和调节电路信号的作用，但本身不会产生能量或信号的增益。本文AMEYA360电子元器件采购网将介绍无源元件的定义、分类以及各种常见的无源元件。　　一、无源元件的定义和特点　　无源元件是指在电路中不直接提供能量或功率放大的器件。它们不需要外部电源来工作，并且不能对输入信号进行放大。相比之下，主动元件则能够通过内部的能量来源提供能量或功率放大的功能。无源元件通常具有以下特点：　　1、不依赖外部电源　　无源元件不需要连接外部电源才能正常工作。它们仅仅依靠输入信号的能量来进行操作。这使得无源元件在一些特殊场合下更易于应用，因为不需要考虑电源供应和相关的电源管理问题。　　2、无放大功能　　无源元件没有内置的能量或功率放大机制。它们不能对输入信号进行放大，只能传递、调节或转换信号的特性。因此，无源元件在电路设计中通常用于连接和匹配信号，而不是用于信号放大。　　二、无源元件的分类　　1、电阻元件　　电阻元件是最常见的无源元件之一。它们通过阻碍电流流动来消耗电能，并改变电路中的电压和电流。电阻器的电阻值可以根据具体需求来选择，从而实现对电路参数的调节和控制。　　2、电感元件　　电感元件是指由线圈或绕组构成的无源元件。它们具有抵抗电流变化的特性，并且可以存储和释放电能。电感器通常用于滤波、调节电压和频率，以及抑制电磁干扰等应用。　　3、电容元件　　电容元件是由两个导体板之间的绝缘材料(即电介质)构成的无源元件。它们能够存储电荷，并且具有对电流和电压变化敏感的特性。电容器常用于储存能量、平滑电压、滤波和时序控制等电路应用中。　　4、变压器　　变压器是一种特殊的无源元件，由两个或多个线圈通过磁耦合相连。它们能够将交流电信号从一个电路传递到另一个电路，并且可以实现电压或电流的升降变换。变压器广泛应用于电力输配系统、电子设备和通信系统中。　　无源元件在电子学和电路理论中起着重要的作用。它们不依赖外部电源提供能量或信号放大，而是通过调节、传递和转换电路信号来完成各种功能。常见的无源元件包括电阻器、电感器、电容器和变压器等。
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发布时间：2023-09-05 10:28 阅读量：1914 继续阅读>>
有源元件有哪些 有源元件和<span style='color:red'>无源元件</span>的区别
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有源元件有哪些 有源元件和无源元件的区别

　　在电子电路中，有源元件和无源元件是两个重要的概念。它们在电路中起到不同的作用，具有不同的特点和工作原理。本文AMEYA360电子元器件采购网将介绍有源元件和无源元件的定义、特点以及常见的有源元件。　　一、有源元件的定义和特点　　1、定义　　有源元件是指在电路中能够主动产生或增强信号的元件。它们能够将外部能量(如电源)转化为电流或功率输出，从而对电路的性能起到积极的作用。　　2、特点　　有源元件具有以下几个特点：　　能量放大：有源元件能够通过内部的能量转换机制，将输入信号放大，输出更强的信号。　　主动性：有源元件能够主动地产生或增强信号，使其能够主导整个电路的行为。　　复杂性：由于有源元件内部包含能量转换机制，所以其结构和操作相对复杂。　　二、无源元件的定义和特点　　1、定义　　无源元件是指在电路中不能主动产生或增强信号的元件。它们不能够将外部能量转化为电流或功率输出，只能对输入信号进行限制、调节、传输等 passively。　　2、特点　　无源元件具有以下几个特点：　　能量消耗：无源元件没有内部的能量转换机制，因此无法提供额外的能量输出。　　被动性：无源元件只能对输入信号进行限制、调节、传输等，无法主动地产生或放大信号。　　简单性：由于无源元件不涉及能量转换，其结构和操作相对简单。　　三、常见的有源元件　　1、晶体管(Transistor)　　晶体管是一种常见的有源元件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。它可以放大输入信号，并将其转换为更大幅度的输出信号。晶体管具有高增益、快速响应和可靠性好的特点。　　2、运算放大器(Operational Amplifier)　　运算放大器是一种高增益、差分输入的电子放大器。它通常用于信号放大、滤波、比较和数学运算等应用。运算放大器具有良好的线性特性和稳定性，广泛应用于模拟电路中。　　3、集成电路(Integrated Circuit)　　集成电路是将多个有源元件和无源元件集成在一起的微小芯片。它可以实现复杂的功能，如逻辑运算、存储、通信等。集成电路具有体积小、功耗低和可靠性高的特点，广泛应用于各个领域。　　四、有源元件和无源元件的区别　　1、能量转换性质不同　　有源元件能够主动地将外部能量转化为电流或功率输出，从而增强信号的强度;而无源元件没有内部能量转换机制，只能对输入信号进行限制、调节、传输等，无法提供额外的能量输出。　　2、功能不同　　有源元件可以主动地产生、放大或调节信号，对电路的行为起到主导作用;而无源元件只能对输入信号进行限制、调节或传输，无法主动地产生或放大信号。　　3、复杂性和简单性　　由于有源元件内部包含能量转换机制，其结构和操作相对复杂;而无源元件不涉及能量转换，因此其结构和操作相对简单。　　有源元件和无源元件在电子电路中扮演着不同的角色。有源元件能够主动地产生或增强信号，拥有能量放大和复杂性的特点，如晶体管、运算放大器和集成电路。无源元件则是对输入信号进行限制、调节或传输，具有能量消耗和简单性的特点，如电阻、电容和电感等。
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发布时间：2023-09-04 13:27 阅读量：1872 继续阅读>>
有源元件和<span style='color:red'>无源元件</span>的区别和应用
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有源元件和无源元件的区别和应用

简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能（电）源的器件就是无源器件。有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。容、阻、感都是无源器件，IC、模块等都是有源器件。（通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件，如三极管。而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件） 无源器件的简单定义 如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源器件。 从电路性质上看，无源器件有两个基本特点： （1）自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。 （2）只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。 有源器件的基本定义 如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。 从电路性质上看，有源器件有两个基本特点： （1）自身也消耗电能。 （2）除了输入信号外，还必须要有外加电源才可以正常工作。 由此可知，有源器件和无源器件对电路的工作条件要求、工作方式完全不同，这在电子技术的学习过程中必须十分注意。 常见的无源电子器件 电子系统中的无源器件可以按照所担当的电路功能分为电路类器件、连接类器件。 1、电路类器件 （1）二极管（diode） （2）电阻器（resistor） （3）电阻排（resistor network） （4）电容器（capacitor） （5）电感（inductor） （6）变压器（transformer） （7）继电器（relay） （8）按键（key） （9）蜂鸣器、喇叭（speaker） （10）开关（switch） 2、连接类器件 （1）连接器（connector） （2）插座（shoket） （3）连接电缆（line） （4）印刷电路板（pcb） 常见的有源电子器件 有源器件是电子电路的主要器件，从物理结构、电路功能和工程参数上，有源器件可以分为分立器件和集成电路两大类。 1、分立器件 （1）双极型晶体三极管（bipolar transistor），一般简称三极管，bjt （2）场效应晶体管（field effecTIve transistor） （3）晶闸管（thyristor），也叫可控硅 （4）半导体电阻与电容——用集成技术制造的电阻和电容，用于集成电路中。 2、模拟集成电路器件 模拟集成电路器件是用来处理随时间连续变化的模拟电压或电流信号的集成电路器件。 基本模拟集成电路器件一般包括： （1） 集成运算放大器（operaTIon amplifier），简称集成运放 （2） 比较器（comparator） （3） 对数和指数放大器 （4） 模拟乘/除法器（mulTIplier/divider） （5） 模拟开关电路（analog switch） （6） pll电路（phase lock loop），即锁相环电路 （7） 集成稳压器（voltage regulator） （8） 参考电源（reference source） （9） 波形发生器（wave-form generator） （10） 功率放大器（power amplifier） 3、数字集成电路器件 （1） 基本逻辑门（logic gate circuit） （2） 触发器（flip-flop） （3） 寄存器（register） （4） 译码器（decoder） （5） 数据比较器（comparator） （6） 驱动器（driver） （7） 计数器（counter） （8） 整形电路 （9） 可编程逻辑器件（pld） （10） 微处理器（microprocessor，mpu） （11） 单片机（microcontroller，mcu） （12） dsp器件（digital signal processor，dsp） 无源元件主要是电阻类、电感类和电容类元件，它的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。 1、电阻 电流通过导体时，导体内阻阻碍电流的性质称为电阻。在电路中起阻流作用的元器件称为电阻器，简称电阻。电阻器的主要用途是降压、分压或分流，在一些特殊电路中用作负载、反馈、耦合、隔离等。 电阻在电路图中的符号为字母R。电阻的标准单位为欧姆，记作R。常用的还有千欧KΩ，兆欧MΩ。 IKΩ=1000Ω 1MΩ=1000KΩ 2、电容 电容器也是电子线路中最常见的元器件之一，它是一种存储电能的元器件。电容器由两块同大同质的导体中间夹一层绝缘介质构成。当在其两端加上电压时，电容器上就会存储电荷。一旦没有电压，只要有闭合回路，它又会放出电能。电容器在电路中阻止直流通过，而允许交流通过，交流的频率越高，通过的能力越强。因此，电容在电路中常用耦合，旁路滤波、反馈、定时及振荡等作用。 电容器的字母代号为C。电容量的单位为法拉（记作F）， 常用有μF（微法）、PF（即μμF、微微法）。 1F=1000000μF 1μF=1000000PF 电容在电路中表现的特性是非线性的。对电流的阻抗称为容抗。容抗与电容量和信号的频率反比。 3、电感 电感与电容一样，也是一种储能元器件。电感器一般由线圈做成，当线圈两端加上交流电压时，在线圈中产生感应电动势，阻碍通过线圈的电流发生变化。这种阻碍称作感抗。感抗与电感量和信号的频率成正比。它对直流电不起阻碍作用（不计线圈的直流电阻）。所以电感在电子线路中的作用是：阻流、变压、耦合及与电容配合用作调谐、滤波、选频、分频等。 电感在电路中的代号为L。电感量的单位是亨利（记作H），常用的有毫亨（mH），微亨（μH）。 1H=1000mH 1mH=1000μH 电感是典型的电磁感应和电磁转换的元器件，最常见的应用是变压器。 有源器件 有源元器件是电子线路的核心，一切振荡、放大、调制、解调，以及电流变换都离不开有源元器件。 电子管 电子管又名真空管，所以又称为电真空器件。 电子管不论二极还是多极，它都有阳极和阴极，阴极在外加电源的作用下，发射电子向阳极流动。外加电源可以直接加在阴极上，也可以加在另外的加热灯丝上。就是因为这个外加电源的存在，而统称为有源器件。 电子管是最早的有源电子元件，分二极管、三极管与多极管。随着电子技术的发展，电子管因其体积大、重量重、耗电大等等缺点，而先后让位给晶体管和集成电路。但是，在许多场合电子管继续发挥作用不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独立表现出其外特性的器件就是无源器件。之外就是有源器件。 所谓“外特性”就是描述器件的某种关系量，尽管是使用了电压或电流，电场或磁场压力或速度等等量来描述其关系。 无源器件的外特性却与他们是否作为策动源而存在没有关系。 无源与有源的概念不仅仅在电学元件中有，在机械，流体，热力，声学等领域均有这种概念。
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发布时间：2017-07-26 00:00 阅读量：1394 继续阅读>>

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