​常见电子元器件的特点及作用

　　电子产品已成为我们生活中不可或缺的一部分。它们使我们的生活更加舒适和方便。从航空到医疗保健行业，电子产品在现代世界中有着广泛的应用。事实上，电子革命和计算机革命齐头并进。

　　大多数小工具都有可以控制机器和处理信息的微型电子电路。简单地说，电子电路是各种电器的生命线。

　　在本文中，ameya360电子元器件采购网简单介绍7种不同类型的电子元器件。对于每种类型，将整理它们的组成、特点及作用。

　　元件 1：电容器

　　电容器广泛用于构建不同类型的电子电路。电容器是一种无源两端电气元件，可以在电场中静电存储能量。简单来说，它就像一个可以储存电力的小型可充电电池。然而，与电池不同的是，它可以在瞬间充电和放电。

　　A. .组成

　　电容器有各种形状和尺寸，但它们通常具有相同的主要组件。有两个电导体或电板，由它们之间堆叠的电介质或绝缘体隔开。板由导电材料组成，例如金属或铝箔薄膜。另一方面，电介质是一种非导电材料，例如玻璃、陶瓷、塑料薄膜、空气、纸或云母。您可以插入从板突出的两个电气连接，以将电容器固定在电路中。

　　B. 它是如何工作的？

　　当您在两个板上施加电压或将它们连接到电源时，绝缘体上会产生电场，导致一个板积聚正电荷，而负电荷则收集在另一个板上。即使您将其与电源断开，电容器仍会继续保持其电荷。将其连接到负载的那一刻，存储的能量将从电容器流向负载。

　　电容是存储在电容器中的能量。电容越高，它可以存储的能量就越多。您可以通过将板彼此靠近或增加其尺寸来增加电容。或者，您也可以提高绝缘质量以增加电容。

　　C、作用和意义

　　尽管电容器看起来像电池，但它们可以在电路中执行不同类型的功能，例如阻止直流电，同时允许交流电通过或平滑电源的输出。它们还用于电力传输系统以稳定电压和功率流。交流系统中电容器最重要的功能之一是功率因数校正，没有它，您将无法为单相电机提供足够的启动扭矩。

　　滤波电容应用

　　如果您在电路中使用微控制器来运行特定程序，您不希望其电压下降，因为这会重置控制器。这就是设计人员使用电容器的原因。它可以为微控制器提供瞬间所需的电源，以避免重新启动。也就是说，它滤除电源线上的噪声，稳定电源。

　　保持电容器应用

　　与电池不同，电容器会迅速释放电荷。这就是为什么它用于在短时间内为电路供电。您的相机电池为连接在闪光灯上的电容器充电。当您拍摄闪光照片时，电容器会在瞬间释放其电荷以产生闪光。

　　定时器电容应用

　　在谐振或时间相关电路中，电容器与电阻器或电感器一起用作定时元件。电容器充电和放电所需的时间决定了电路的运行。

　　元件 2：电阻器

　　电阻器是一种无源的两端电气设备，可抵抗电流的流动。它可能是电子电路中最简单的元件。它也是最常见的组件之一，因为电阻是几乎所有电子电路的固有元素。它们通常用颜色编码。

　　A. 组成

　　电阻器根本不是什么花哨的设备，因为电阻是几乎所有导体都具有的自然属性。因此，电容器由缠绕在绝缘材料（如陶瓷棒）上的铜线组成。铜线的匝数和细度与电阻成正比。匝数越多，导线越细，电阻就越高。

　　你还可以找到由碳膜的螺旋图案制成的电阻器。因此，得名碳膜电阻器。它们专为低功率电路而设计，因为碳膜电阻器不如绕线电阻器精确。但是，它们比有线电阻器便宜。接线端子连接到两端。由于电阻器对电路中的极性视而不见，因此电流可以沿任一方向流过。因此，无需担心将它们向前或向后连接。

　　B. 它是如何工作的？

　　电阻器可能看起来并不多。人们可能会认为它除了消耗功率之外什么都不做。但是，它执行一项至关重要的功能：控制电路中的电压和电流。

　　当电流开始流过导线时，所有电子都开始向同一方向移动。这就像水流过管道。更少的水会流过细管，因为它的移动空间更小。

　　同样，当电流通过电阻器中的细线时，电子越来越难以通过它摆动。简而言之，流过电阻器的电子数量随着导线长度和厚度的增加而减少。

　　C、作用和意义

　　电阻器有很多应用，但最常见的三种应用是管理电流、分压和电阻电容网络。

　　限制电流流动

　　如果您不在电路中添加电阻器，则电流将以危险的高水平流动。它会使其他组件过热并可能损坏它们。例如，如果您将LED直接连接到电池，它仍然可以工作。然而，一段时间后，LED 会像火球一样升温。它最终会燃烧，因为 LED 的耐热性较差。

　　但是，如果您在电路中引入一个电阻器，它会将电流降低到最佳水平。因此，您可以让 LED 保持更长时间而不会使其过热。

　　分压

　　电阻器也用于将电压降低到所需水平。有时，电路的特定部分（例如微控制器）可能需要比电路本身更低的电压。这就是电阻器的用武之地。

　　假设您的电路使用 12V 电池。然而，微控制器只需要一个 6V 电源。因此，要将电压分成两半，您所要做的就是将两个电阻值相等的电阻串联起来。两个电阻之间的导线将使可以连接微控制器的电路电压减半。使用适当的电阻器，您可以将电路内的电压降低到任何水平。

　　电阻电容网络

　　电阻器还与电容器结合使用，以构建在单个芯片中包含电阻器-电容器阵列的 IC。它们也被称为 RC 滤波器或 RC 网络。它们通常用于抑制各种仪器中的电磁干扰 (EMI)或射频干扰 (RFI)，包括计算机和笔记本电脑的输入/输出端口、局域网 (LAN) 和广域网 (WAN) 等。它们还用于机床、开关设备、电机控制器、自动化设备、工业电器、电梯和自动扶梯。

　　元件 3：二极管

　　二极管是一种允许电流仅沿一个方向流动的两端器件。因此，它是单向阀或单向阀的电子等效物。它通常用于将交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)。它由半导体材料（半导体二极管）或真空管（真空管二极管）制成。然而，今天，大多数二极管是由半导体材料制成的，尤其是硅。

　　A. 组成

　　如前所述，二极管有两种类型：真空二极管和半导体二极管。真空二极管由放置在密封真空玻璃管内的两个电极（阴极和阳极）组成。半导体二极管包括p型和n型半导体。因此，它被称为 pn 结二极管。它通常由硅制成，但您也可以使用锗或硒。

　　B. 它是如何工作的？

　　真空二极管

　　当阴极被灯丝加热时，会在真空中形成一种不可见的电子云，称为空间电荷。虽然电子从阴极发射出来，但负空间电荷会排斥它们。由于电子无法到达阳极，因此没有电流流过电路。然而，当阳极变为正时，空间电荷消失。结果，电流开始从阴极流向阳极。因此，二极管内的电流仅从阴极流向阳极，而从不从阳极流向阴极。

　　PN结二极管

　　pn结二极管包括p型和n型硅半导体。p型半导体通常掺杂硼，在其中留下空穴（正电荷）。另一方面，n 型半导体掺杂了锑，在其中添加了一些额外的电子（负电荷）。因此，电流可以流过两个半导体。

　　当您将 p 型和 n 型块放在一起时，来自 n 型的额外电子与 p 型中的空穴结合，形成一个没有任何自由电子或空穴的耗尽区。简而言之，电流不能再通过二极管。

　　当您将电池的负极端子连接到 n 型硅并将正极端子连接到 p 型（正向偏置）时，电流开始流动，因为电子和空穴现在可以穿过结。但是，如果将端子反转（反向偏置），则没有电流流过二极管，因为空穴和电子被推开，从而扩大了耗尽区。因此，就像真空二极管一样，结型二极管也可以只允许电流沿一个方向通过。

　　C、作用和意义

　　尽管二极管是电子电路中最简单的组件之一，但它们在各个行业都有独特的应用。

　　交流到直流转换

　　二极管最常见和最重要的应用是将交流电源整流为直流电源。通常使用半波（单二极管）或全波（四二极管）整流器将交流电转换为直流电，特别是在家用电源中。当您将交流电源通过二极管时，只有一半的交流波形通过它。由于该电压脉冲用于对电容器充电，因此它会产生稳定且连续的直流电流，而不会产生任何纹波。二极管和电容器的不同组合也用于构建各种类型的电压倍增器，以将小的交流电压乘以高直流输出。

　　旁路二极管

　　旁路二极管通常用于保护太阳能电池板。当来自其余电池的电流通过损坏或多尘的太阳能电池时，会导致过热。结果，总输出功率降低，产生热点。二极管与太阳能电池并联，以保护它们免受这种过热问题的影响。这种简单的布置限制了坏太阳能电池上的电压，同时允许电流通过未损坏的电池到达外部电路。

　　电压尖峰保护

　　当电源突然中断时，它会在大多数感性负载中产生高压。这种意外的电压尖峰会损坏负载。但是，您可以通过在感性负载上连接一个二极管来保护昂贵的设备。根据安全类型的不同，这些二极管有许多名称，包括缓冲二极管、反激二极管、抑制二极管和续流二极管等。

　　信号解调

　　它们也用于信号调制过程，因为二极管可以有效地去除交流信号的负元素。二极管对载波进行整流，将其变成直流电。音频信号是从载波中提取的，这一过程称为音频调制。经过一些过滤和放大后，您可以听到音频。因此，二极管通常在收音机中用于从载波中提取信号。

　　反向电流保护

　　反转直流电源的极性或错误地连接电池会导致大量电流流过电路。这种反向连接会损坏连接的负载。这就是为什么保护二极管与电池端子的正极串联的原因。在极性正确的情况下，二极管变为正向偏置并且电流流过电路。但是，如果连接错误，它会变成反向偏置，从而阻断电流。因此，它可以保护您的设备免受潜在损坏。

　　元件 4：晶体管

　　晶体管是电子电路中最重要的组件之一，它彻底改变了电子领域。这些具有三个端子的微型半导体器件已经存在了 5 多年。它们通常用作放大器和开关设备。您可以将它们视为没有任何移动部件的继电器，因为它们可以在没有任何移动的情况下“打开”或“关闭”某些东西。

　　A. 组成

　　起初，锗被用来制造对温度极其敏感的晶体管。然而，今天，它们是由硅制成的，硅是一种在沙中发现的半导体材料，因为硅晶体管更耐高温且制造成本更低。有两种不同类型的双极结型晶体管 (BJT)，NPN 和 PNP。每个晶体管都有三个引脚，分别称为基极 (b)、集电极 (c) 和发射极 (e)。NPN 和 PNP 是指用于制造晶体管的半导体材料层。

　　B. 它是如何工作的？

　　当您将 p 型硅板夹在两个 n 型棒之间时，您会得到一个 NPN 晶体管。发射极连接到一个 n 型，而集电极连接到另一个。底座连接到 p 型。p 型硅中多余的空穴充当屏障，阻止电流流动。但是，如果向基极和集电极施加正电压并对发射极进行负充电，电子就会开始从发射极流向集电极。

　　p型和n型块的排列和数量在PNP晶体管中保持倒置。在这种类型的晶体管中，一个 n 型夹在两个 p 型块之间。由于电压分配不同，PNP晶体管的工作方式也不同。NPN 晶体管的基极需要正电压，而 PNP 需要负电压。简而言之，电流必须从基极流出才能打开 PNP 晶体管。

　　C、作用和意义

　　在大多数电子电路中，晶体管既可以用作开关，也可以用作放大器。设计人员经常使用晶体管作为开关，因为与简单的开关不同，它可以将小电流变成更大的电流。虽然您可以在普通电路中使用简单的开关，但高级电路在不同阶段可能需要不同数量的电流。

　　助听器中的晶体管

　　晶体管最著名的应用之一是助听器。通常，助听器中的一个小麦克风会拾取声波，将它们转换成波动的电脉冲或电流。当这些电流通过晶体管时，它们会被放大。放大的脉冲然后通过扬声器，再次将它们转换为声波。因此，您可以听到比周围噪音大得多的版本。

　　计算机和计算器中的晶体管

　　我们都知道，计算机使用“零”和“一”的二进制语言来存储和处理信息。然而，大多数人不知道晶体管在制造称为逻辑门的东西中发挥着关键作用，逻辑门是计算机程序的支柱。晶体管通常与逻辑门连接，以构建称为触发器的独特装置。在该系统中，即使您移除基极电流，晶体管仍保持“导通”状态。现在，只要有新电流通过它，它就会打开或关闭。因此，晶体管在关闭时可以存储 0，在打开时可以存储 1，这就是计算机的工作原理。

　　达林顿晶体管

　　达林顿晶体管由放置在一起的两个 PNP 或 NPN 极性结晶体管组成。它以其发明者 Sidney Darlington 的名字命名。达林顿晶体管的唯一目的是通过低基极电流提供高电流增益。您可以在需要低频率高电流增益的仪器中找到这些晶体管，例如电源调节器、显示驱动器、电机控制器、光和触摸传感器、警报系统和音频放大器。

　　IGBT和MOSFET晶体管

　　绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 晶体管通常用作各种仪器中的放大器和开关，包括电动汽车、火车、冰箱、空调，甚至立体声系统。另一方面，金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 通常用于集成电路中以控制设备的功率水平或用于存储数据。

　　元件 5：电感器

　　电感器，也称为电抗器，是具有两个端子的电路的无源元件。该设备将能量存储在其磁场中，并在需要时将其返回到电路中。发现当两个电感并排放置而不接触时，第一个电感产生的磁场会影响第二个电感。这是导致第一台变压器发明的关键突破。

　　A. 组成

　　它可能是最简单的组件，仅包含一圈铜线。电感与线圈的匝数成正比。然而，有时，线圈会缠绕在铁、叠层铁和铁粉等铁磁材料上以增加电感。这个磁芯的形状也可以增加电感。与螺线管（棒形）磁芯相比，环形（甜甜圈形）磁芯在相同匝数下提供更好的电感。不幸的是，在集成电路中加入电感器很困难，因此它们通常由电阻器代替。

　　它是如何工作的？

　　每当电流通过电线时，都会产生磁场。然而，电感器的独特形状会导致产生更强的磁场。反过来，这个强大的磁场会抵抗交流电，但它会让直流电流过它。这个磁场也储存能量。

　　以一个由电池、开关和灯泡组成的简单电路为例。打开开关的那一刻，灯泡就会发光。在此电路中添加一个电感器。一旦你打开开关，灯泡就会从亮变暗。另一方面，当开关关闭时，它会变得非常亮，只有几分之一秒，然后才完全关闭。

　　当您打开开关时，电感器开始使用电流产生磁场，暂时阻断电流流动。但是，一旦磁场完成，只有直流电流通过电感器。这就是灯泡由亮变为暗的原因。一直以来，电感器以磁场的形式存储一些电能。因此，当您关闭开关时，磁场会使线圈中的电流保持稳定。因此，灯泡在关闭之前会明亮地燃烧一段时间。

　　C、作用和意义

　　尽管电感器很有用，但由于它们的尺寸，很难将它们整合到电子电路中。由于与其他组件相比它们体积更大，因此它们增加了很多重量并占用了大量空间。因此，它们通常由集成电路 (IC) 中的电阻器代替。尽管如此，电感器仍具有广泛的工业应用。

　　调谐电路中的滤波器

　　电感器最常见的应用之一是在调谐电路中选择所需的频率。它们广泛与电容器和电阻器一起使用，无论是并联还是串联，以创建滤波器。电感器的阻抗随着信号频率的增加而增加。因此，一个独立的电感器只能作为一个低通滤波器。但是，当您将它与电容器结合使用时，您可以创建一个陷波滤波器，因为电容器的阻抗会随着信号频率的增加而降低。因此，您可以使用电容器、电感器和电阻器的不同组合来创建各种类型的滤波器。它们存在于大多数电子产品中，包括电视、台式电脑和收音机。

　　电感器作为扼流圈

　　如果交流电流流过电感器，则会产生相反的电流。因此，它可以将交流电源转换为直流电源。换句话说，它扼流交流电源，但允许直流通过它，因此得名“扼流圈”。通常，它们出现在需要将交流电源转换为直流电源的电源电路中。

　　铁氧体磁珠

　　铁氧体磁珠或铁氧体扼流圈用于抑制电子电路中的高频噪声。铁氧体磁珠的一些常见用途包括计算机电缆、电视电缆和移动充电电缆。有时，这些电缆可以充当天线，与电视和计算机的音频和视频输出相互连接。因此，在铁氧体磁珠中使用电感器来减少这种射频干扰。

　　接近传感器中的电感器

　　大多数接近传感器都是根据电感原理工作的。电感式接近传感器包括电感或线圈、振荡器、检测电路和输出电路四部分。振荡器产生波动的磁场。每当物体靠近该磁场时，涡流就会开始积聚，从而降低传感器的磁场。

　　检测电路确定传感器的强度，而输出电路触发适当的响应。电感式接近传感器，也称为非接触式传感器，因其可靠性而备受推崇。它们用于交通信号灯以检测交通密度，也用作汽车和卡车的停车传感器。

　　感应电机

　　感应电机可能是电感器应用最常见的例子。通常，在感应电动机中，电感器放置在固定位置。换句话说，它们不允许与附近的磁场对齐。交流电源用于产生旋转磁场，然后旋转轴。功率输入控制旋转速度。因此，感应电动机通常用于定速应用。感应电机非常可靠和坚固，因为电机和转子之间没有直接接触。

　　储能

　　就像电容器一样，电感器也可以储存能量。然而，与电容器不同的是，它可以在有限的时间内储存能量。由于能量存储在磁场中，一旦断电，它就会崩溃。尽管如此，电感器仍可用作台式计算机等开关模式电源中的可靠能量存储设备。

　　元件 6：继电器

　　继电器是一种电磁开关，可以机电或电子方式打开和关闭电路。您需要相对较小的电流来操作继电器。通常，它们用于调节控制电路中的低电流。但是，您也可以使用继电器来控制高电流。继电器是杠杆的电气等效物。您可以用小电流打开它以打开（或利用）另一个使用大电流的电路。继电器是机电继电器或固态继电器。

　　A. 组成

　　机电继电器( EMR) 包括框架、线圈、衔铁、弹簧和触点。框架支持继电器的各个部分。电枢是继电器开关的运动部件。缠绕在金属棒上的线圈（主要是铜线）会产生一个磁场来移动电枢。触点是打开和关闭电路的导电部件。

　　固态继电器 (SSR) 由输入电路、控制电路和输出电路组成。输入电路相当于机电继电器中的线圈。控制电路充当输入和输出电路之间的耦合装置，而输出电路执行与 EMR 中的触点相同的功能。与机电继电器相比，固态继电器变得越来越流行，因为它们更便宜、更快、更可靠。

　　B. 它是如何工作的？

　　无论您使用的是机电继电器还是固态继电器，它都是常闭 (NC) 或常开 (NO) 继电器。对于 NC 继电器，无电源时触点保持闭合。但是，在 NO 继电器中，无电源时触点保持打开状态。简而言之，只要电流流过继电器，触点就会打开或关闭。

　　在 EMR 中，电源为继电器线圈通电，从而产生磁场。磁性线圈吸引安装在电枢上的铁板。当电流停止时，衔铁通过弹簧作用释放到其静止位置。EMR 还可以在单个封装中具有单个或多个触点。如果电路仅使用一个触点，则称为单断 (SB) 电路。另一方面，双断路 (DB) 带有两个触点。通常，单断继电器用于控制指示灯等小功率设备，而双断触点用于调节螺线管等大功率设备。

　　在操作 SSR 时，您需要施加高于继电器指定启动电压的电压来激活输入电路。您必须施加低于继电器规定的最小压差电压的电压才能停用输入电路。控制电路将信号从输入电路传输到输出电路。输出电路接通负载或执行所需动作。

　　C、作用和意义

　　由于它们可以通过低电流信号控制高电流电路，因此大多数控制过程使用继电器作为主要保护和开关设备。它们还可以检测配电系统中发生的故障和异常情况。典型应用包括电信、汽车、交通控制系统、家用电器和计算机等。

　　保护继电器

　　如果检测到任何异常情况，保护继电器用于跳闸或隔离电路。有时，它们还可以在检测到故障时发出警报。保护继电器的类型取决于其功能。例如，过电流继电器设计用于识别超过预定值的电流。当检测到这样的电流时，继电器动作，使断路器跳闸，以保护设备免受潜在的损坏。

　　另一方面，距离继电器或阻抗继电器可以检测电流和电压比的异常，而不是单独监测它们的大小。当 V/I 比低于预定值时，它蜂拥而至。通常，保护继电器用于保护电机、发电机和变压器等设备。

　　自动重合闸继电器

　　自动重合闸继电器旨在使已被保护继电器脱扣的断路器多次重合闸。例如，当电压突然下降时，您家中的电路可能会经历几次短暂的停电。发生这些中断是因为重合闸继电器试图自动打开保护继电器。如果成功，电源将恢复。否则，将完全停电。

　　热继电器

　　电能的热效应是热继电器的工作原理。简而言之，它可以检测环境温度的升高并相应地打开或关闭电路。它由一个双金属片组成，如果过电流通过它就会发热。加热条弯曲并关闭无触点，使断路器跳闸。热继电器最常见的应用是电动机的过载保护。

　　元件 7. 石英晶体

　　石英晶体在电子工业中有多种应用。然而，它们主要用作电子电路中的谐振器。石英是一种天然存在的硅。然而，它现在是合成生产以满足不断增长的需求。它表现出压电效应。如果在一侧施加物理压力，则由此产生的振动会在晶体两端产生交流电压。根据所需的应用，石英晶体谐振器有多种尺寸可供选择。

　　A. 组成

　　如前所述，石英晶体要么是合成制造的，要么是天然存在的。它们通常用于制造晶体振荡器以产生具有精确频率的电信号。通常，石英晶体的形状是六边形，末端有棱锥。然而，出于实际目的，它们被切成矩形板。最常见的切割格式类型包括 X 切割、Y 切割和 AT 切割。该板放置在称为保持板的两块金属板之间。石英晶体或晶体振荡器的外形可以是圆柱形、矩形或正方形。

　　B. 它是如何工作的？

　　如果向晶体施加交流电压，则会引起机械振动。石英晶体的切割和尺寸决定了这些振动或振荡的共振频率。因此，它产生一个恒定的信号。石英振荡器价格便宜且易于合成制造。它们的可用范围从几 KHz 到几 MHz。由于它们具有更高的品质因数或 Q 因数，晶体振荡器在时间和温度方面非常稳定。

　　C、作用和意义

　　极高的 Q 因子使您能够在振荡器中使用石英晶体和谐振元件，以及在电子电路中使用滤波器。您可以在射频应用中找到这种高度可靠的组件，作为微处理器板中的振荡器时钟电路，以及作为数字手表中的计时元件。

　　石英表

　　传统螺旋弹簧手表的问题是您必须定期缠绕线圈。另一方面，钟摆手表依赖于重力。因此，由于重力的变化，它们在不同的海平面和海拔高度以不同的方式显示时间。然而，石英表的性能不受任何这些因素的影响。石英表由电池供电。通常，一个微小的石英晶体调节控制秒针、分针和时针的齿轮。由于石英表使用的能量非常少，因此电池通常可以使用更长时间。

　　过滤器

　　你还可以在电子电路中使用石英晶体作为过滤器。它们通常用于过滤无线电和微控制器中不需要的信号。大多数基本过滤器由单个石英晶体组成。然而，高级滤波器可能包含多个晶体以满足性能要求。这些石英晶体滤波器远远优于使用 LC 组件制造的滤波器。

　　结论

　　由于篇幅有限，以上整理比较常用的几个电子元器件，如果想了解更多元件知识，可以访问ameya360电子元器件采购网。