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電子產(chǎn)品是當(dāng)今世界大多數(shù)運(yùn)營的基本組成部分。它超越了從工業(yè)、教育、交通等各個(gè)領(lǐng)域到我們自己的家庭。雖然電子產(chǎn)品對地球上的每個(gè)行業(yè)都很重要，但其功能也依賴于關(guān)鍵組件。難怪您將永遠(yuǎn)見證有關(guān)有源元件與無源元件 問題的永恒討論。但這到底是什么意思呢？本文將剖析這個(gè)問題，帶您深入了解電子元件。
剖析問題：有源元件 VS 無源元件
電子元件之間的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別因素是它們是有源元件還是無源元件。然而，這對于人們來說并不是一個(gè)容易理解的方面。許多人仍然無法理解主動(dòng)元件 和被動(dòng)元件之間的區(qū)別。那么它意味著什么呢？
另一方面，無源元件不需要外部電源即可運(yùn)行。它取決于控制電信號(hào)的其他屬性。因此，無源元件僅需要存在或流經(jīng)電路的電流即可發(fā)揮作用。一些無源元件包括變壓器、電阻器、傳感器、電感器等。
雖然有源元件與無源元件的討論對于電子愛好者、工程師和學(xué)生來說很重要，但它有助于理解電子設(shè)備沒有任何一個(gè)元件就無法正常工作。但在了解每種類型組件的細(xì)微差別之前，了解它們應(yīng)用的上下文會(huì)有所幫助。
電子電路和元件
有源和無源元件都在電子電路內(nèi)運(yùn)行。因此，它確保電子裝置或設(shè)備在其預(yù)期應(yīng)用中按預(yù)期運(yùn)行。因此，理解電路的含義以及不同類型的電子元件在這種情況下如何工作變得至關(guān)重要。
首先，電子電路是指有助于控制和引導(dǎo)電流以實(shí)現(xiàn)各種功能的結(jié)構(gòu)。它包括計(jì)算、信號(hào)放大、數(shù)據(jù)傳輸等功能。電路結(jié)構(gòu)由電感器、晶體管以及所有其他已在有源元件和無源元件兩大類下列舉的元件組成。
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除了電路的復(fù)雜性之外，電子元件的數(shù)量也可以根據(jù)電路的應(yīng)用而改變。對于簡單的應(yīng)用，一個(gè)普通的電路將由導(dǎo)電路徑、負(fù)載和電壓源組成。
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導(dǎo)電路徑。它允許電流流動(dòng)，主要由導(dǎo)電銅跡線組成。此類跡線是層壓到玻璃環(huán)氧樹脂 (FR4)等非導(dǎo)電基板上的銅片。
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電壓源。它通常作為兩端設(shè)備提供，在兩個(gè)電路點(diǎn)之間提供電壓以允許電流流動(dòng)。這些來源包括發(fā)電機(jī)、電力系統(tǒng)或電池。
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加載。它代表必須消耗功率來操作或執(zhí)行特定功能的電路元件。電路中的負(fù)載可以根據(jù)復(fù)雜性而變化。它可以包括用于復(fù)雜負(fù)載的電容器、晶體管、電阻器等，也可以包括用于最簡單負(fù)載的簡單燈泡。
電子電路的類型
電路對于任何電子設(shè)備或裝置的操作都是必不可少的。但電路要工作，就需要電流的流動(dòng)，這可以通過形成環(huán)路來實(shí)現(xiàn)。存在多種電子電路，包括開路、閉路、短路、印刷電路板和集成電路。
開路。它是一種不像其他電路那樣在循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行的電路。由于組件意外或有意地?cái)嚅_或損壞，電流會(huì)受到阻礙。
閉路。該電路與開路不同，形成一個(gè)電流不間斷流動(dòng)的回路。它可以包含沒有任何特定功能的完整電路，例如，連接到耗盡電池的完整電路。
短路。這是電路形成低電阻連接的地方。發(fā)生這種連接的點(diǎn)允許電流流動(dòng)，而不是設(shè)計(jì)的路徑。這種電路會(huì)在無意中發(fā)生，并經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重事故。
多氯聯(lián)苯。它是復(fù)雜應(yīng)用所必需的一種復(fù)雜形式的電子電路，與大多數(shù)電子設(shè)備或電器同義。它擁有以特定方式排列的微小電子元件。您可以將此類組件與非導(dǎo)電基板頂部的導(dǎo)電層連接。
集成電路。它是一種先進(jìn)的電子電路形式，可容納數(shù)百萬個(gè)電子元件?，F(xiàn)代電器或設(shè)備（例如移動(dòng)電話或計(jì)算機(jī)）均使用這些 IC。集成電路變得復(fù)雜而微小，因?yàn)樗鼈兛梢园惭b在小型硅芯片中。
技術(shù)的進(jìn)步增強(qiáng)了 PCB 和集成電路等電子電路的性能，但構(gòu)建它們所使用的技術(shù)卻有所提高。例如，目前，大多數(shù)電路構(gòu)建過程都是完全自動(dòng)化的。有源元件與無源元件的布置遵循設(shè)計(jì)階段規(guī)定的設(shè)定設(shè)計(jì)。此外，此類組件的數(shù)量取決于設(shè)計(jì)電路的復(fù)雜性。
集成電路和印刷電路板等復(fù)雜電子電路的制造和組裝過程可能會(huì)變得復(fù)雜。它源于組件數(shù)量龐大、組裝所需的有限空間、先進(jìn)的功能以及所需的質(zhì)量保證水平。IC和 PCB 需要專業(yè)的現(xiàn)代化設(shè)備、最新的技術(shù)和高超的工藝。
有必要依靠RayMing PCB 和組裝 來提供專業(yè)且經(jīng)過認(rèn)證的電子生產(chǎn)服務(wù)。此類服務(wù)包括電子元件采購（有源元件和無源元件）、IC 和 PCB 的制造和組裝，以及交付和客戶服務(wù)等其他服務(wù)。
由于IC 和 PCB 的制造和組裝主要需要有源和無源元件作為電路的一部分。在設(shè)計(jì)階段考慮以下組件、它們的組成、功能以及對電子電路的重要性至關(guān)重要。
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無源元件
電容器
它主要用于構(gòu)建各種電子電路類型——無源兩端部件或組件在電場內(nèi)以靜電形式存儲(chǔ)能量。簡而言之，它的功能就像一個(gè)微型可充電電池。然而，電容器和電池之間的主要區(qū)別在于它可以在一秒鐘內(nèi)放電和充電（反之亦然）。
它的構(gòu)成
盡管主要部件是相同的，但電容器可以有各種尺寸和形狀。它具有兩個(gè)電氣板或?qū)w，由堆疊在其間的絕緣體或電介質(zhì)隔開。該板由薄鋁或金屬薄膜等導(dǎo)電材料制成。相比之下，電介質(zhì)主要由陶瓷、玻璃、紙張、空氣、云母或塑料薄膜等非導(dǎo)電材料組成。固定電容器時(shí)可以將極板的兩個(gè)突出端插入。
它的功能性
通過將兩個(gè)板連接到電源來在兩個(gè)板上施加電壓以產(chǎn)生電場。結(jié)果，一個(gè)極板將積聚正電荷，而另一個(gè)極板則在另一側(cè)收集負(fù)電荷。斷開電源后它仍可繼續(xù)運(yùn)行。因此，連接到負(fù)載后，它會(huì)立即將存儲(chǔ)的能量傳輸?shù)截?fù)載。
意義
除了與電池相似之外，電容器的功能也不同。它可以阻止直流電，因?yàn)樗试S交流電流動(dòng)。或者，它可以平滑電源發(fā)出的輸出。它還有助于潮流和電壓穩(wěn)定。此外，它還可以校正功率因數(shù)，有助于為電機(jī)（單相）提供足夠的啟動(dòng)扭矩。請記住，濾波器、保持和定時(shí)器電容器有不同的應(yīng)用。
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電阻器
它也是一種主要抵抗電流的兩端電氣元件。電阻器可能是最簡單的電子電路元件。此外，它是每個(gè)電子電路的典型特征，因?yàn)樗枪逃械摹Ｔ诖蠖鄶?shù)情況下，電阻器都會(huì)帶有顏色代碼。
它的組成
電阻器并不奇特，因?yàn)?/span>電阻是幾乎所有導(dǎo)體的固有屬性。它由一根纏繞在陶瓷等非導(dǎo)電材料周圍的銅線組成。銅的厚度和匝數(shù)與電阻值成正比。為了獲得更高的電阻，銅線需要變得更細(xì)，并且匝數(shù)也隨之增加。
電阻器也可以采用碳膜螺旋圖案。然而，碳膜電阻的理想電路是小功率電路。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)樘寄づc有線碳膜不同，它不精確。由于電阻器不遵守電路內(nèi)的極性，因此導(dǎo)線端子掃描連接在兩端。
它的功能性
電阻器在控制電子電路中的電流和電壓方面發(fā)揮著重要作用。電阻絲的細(xì)度和厚度對于允許流過的電流量起著根本性的作用，類似于水和管道。
意義
電阻器有助于限制電路中的電流。因此，它可以保護(hù)其他組件免受潛在損壞。通過將電壓降低到電路所需的水平，它對于分壓也很有價(jià)值。例如，像微控制器這樣的電路部件可能需要比電路其余部分更低的電壓。此外，電阻器可以與電容器一起用于構(gòu)建具有電阻器-電容器陣列（RC網(wǎng)絡(luò)或?yàn)V波器）的集成電路。RC 網(wǎng)絡(luò)對于抑制筆記本電腦或計(jì)算機(jī) I/O 端口、WAN、LAN 等中的EMI（電磁干擾）或 RFI 至關(guān)重要。
電感器
電感器也稱為電抗器，是無源兩端元件。它存儲(chǔ)能量（在磁場內(nèi)）并在需要時(shí)將其返回到電子電路。當(dāng)兩個(gè)電感器并排放置（沒有任何接觸）時(shí)，它們會(huì)相互影響。第一個(gè)感應(yīng)器產(chǎn)生的磁場影響第二個(gè)感應(yīng)器，這是一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了變壓器的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明。
作品
作為一個(gè)組件，它是最簡單的組件之一，因?yàn)樗皇倾~（線圈）。線圈匝數(shù)與電感成正比。然而，將銅線纏繞在鐵磁材料（如鐵）上會(huì)增強(qiáng)電感。此外，磁芯形狀還可以增強(qiáng)電感。然而，在 IC 內(nèi)連接電感器很復(fù)雜，因此被電阻器取代。
功能性
電流通過任何導(dǎo)線時(shí)都會(huì)形成磁場。這與電感器使用的原理相同。產(chǎn)生的磁場抵抗交流電，同時(shí)允許直流電通過。更重要的是？磁場儲(chǔ)存能量。
意義
它是一種樂器組件，但由于其尺寸而很難將其集成到電路中。例如，在集成電路中，由于電感器體積龐大，因此被電阻器取代。然而，它可用于選擇調(diào)諧電子電路中所需的特定頻率。它還可以通過將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源來充當(dāng)電感扼流圈。
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石英晶體
它是一種無源電子元件，主要以諧振器的形式用于電路中。石英天然以硅形式存在，但也可以合成生產(chǎn)。它具有壓電效應(yīng)，可以產(chǎn)生交流電壓，主要是在受到物理壓力時(shí)。根據(jù)預(yù)期應(yīng)用，它有多種尺寸。
作品
功能性
在晶體上施加交流電壓會(huì)導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)。晶體的尺寸和切割決定了振蕩或振動(dòng)的共振頻率，從而產(chǎn)生連續(xù)信號(hào)。
意義
有源元件
二極管
它是一個(gè)允許電流單向流動(dòng)的兩端組件。因此，它可以被視為電子止回閥的等效物。在大多數(shù)情況下，二極管將 AC（交流電）轉(zhuǎn)換為 DC（直流電）。您會(huì)發(fā)現(xiàn)二極管中存在半導(dǎo)體物質(zhì)或材料。或者，它可以是真空管。但當(dāng)今世界，許多二極管都包含硅半導(dǎo)體材料。
作品
二極管主要由真空或半導(dǎo)體材料組成。半導(dǎo)體二極管有 n 型或 p 型半導(dǎo)體。它含有硅、硒或鍺，被稱為 pn 結(jié)二極管。另一方面，真空二極管按照真空原理工作，其中陽極和陰極位于玻璃管真空內(nèi)。
功能性
真空二極管根據(jù)電子云作用原理工作。例如，當(dāng)陰極受熱時(shí)，玻璃真空內(nèi)會(huì)形成不可見的電子云，或者被推斷為空間電荷。正如陰極發(fā)射電極一樣，負(fù)真空或空間也會(huì)排斥電極。結(jié)果，沒有電子到達(dá)陽極，電流無法流過電子電路。
另一方面，pn 結(jié)二極管的工作原理不同。例如，p 型被硼篡改，留下帶正電的空穴。n 型用銻進(jìn)行調(diào)溫，銻含有更多電子，使其帶負(fù)電，將 n 型和 p 型分別連接到正極和負(fù)極端子。這種連接允許電流流動(dòng)。然而，當(dāng)端子反轉(zhuǎn)時(shí)，電流停止流動(dòng)。它的出現(xiàn)是因?yàn)榭昭ê碗娮酉嗷ヅ懦狻?
意義
它適用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電、屏蔽太陽能電池板、信號(hào)解調(diào)以及保護(hù)負(fù)載免受電壓尖峰的影響。
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晶體管
它包含電子電路中最重要的組件之一。晶體管是具有三個(gè)端子的小型半導(dǎo)體器件。它主要用作開關(guān)器件或放大器。晶體管可以在沒有任何運(yùn)動(dòng)的情況下關(guān)閉或打開某些東西。
作品
它主要是用硅制成的，盡管以前的型號(hào)有鍺。除了更便宜的制造成本之外，硅晶體管還具有更好的耐溫性。雖然存在由 PNP 和 NPN 組成的 BJT 或雙極結(jié)型晶體管，但它們都具有“集電極”、“基極”和“發(fā)射極”三個(gè)引腳。
功能性
NPN和PNP是指晶體管的半導(dǎo)體材料的層序。NPN 意味著 p 型硅板夾在兩個(gè) n 型層之間。當(dāng)集電極連接到第二個(gè) n 型時(shí)，發(fā)射極連接到其中一個(gè) n 型。其底座連接或附接至 p 型。p 型硅的額外空穴可作為電流的屏障。除了對發(fā)射極進(jìn)行負(fù)充電外，還向集電極和基極施加正電壓。電子流從發(fā)射極流向集電極。由于不同的電壓分配，PNP 的功能也不同。
意義
在許多電子電路中，晶體管既充當(dāng)放大器又充當(dāng)開關(guān)。因此，它可應(yīng)用于助聽器、計(jì)算器和計(jì)算機(jī)、顯示驅(qū)動(dòng)器、電源調(diào)節(jié)器、觸摸和光傳感器。此外，它還應(yīng)用于音頻放大器和報(bào)警系統(tǒng)。
有源元件對比 無源元件：差異
無源元件和有源元件之間存在很多差異。作為設(shè)計(jì)師，了解每種分類、組件及其差異成為設(shè)計(jì)電子電路的關(guān)鍵。兩者之間的差異通常從它們各自的定義中變得顯而易見，盡管這會(huì)滲透到微小的細(xì)節(jié)中。所有現(xiàn)有的差異都體現(xiàn)在功能、電源類型、電流調(diào)節(jié)和功率增益方面。那么有什么區(qū)別呢？
來源的性質(zhì)
所有有源組件都為電子電路提供電力，而無源組件則使用來自電子電路的能量。優(yōu)秀的例子包括用于有源元件的晶體管、IC、二極管、SCR 等以及用于無源元件的電容器、電阻器、電感器等。
組件功能
有源組件以電流或電壓形式產(chǎn)生能量，而無源組件以相同形式（電流或電壓）存儲(chǔ)能量。
功率增益
有源元件可以提供功率增益。另一方面，無源元件無法給你帶來任何好處。
電流的流動(dòng)
雖然有源元件可以控制電路中的電流，但無源元件缺乏這種能力。
外部來源要求
有源組件需要有外部電源才能運(yùn)行。然而，無源元件的情況恰恰相反。
能源類型
所有有源元件都是能量提供者，而無源元件則相反。無源元件總是接受能量。
有源電子元件和無源電子元件之間的細(xì)微差別通常很容易闡明。然而，電子元件的差異總是觸及設(shè)計(jì)的根本基礎(chǔ)，即節(jié)能。能量不會(huì)被破壞，也無法形成。更重要的是？機(jī)器無法以 100% 的效率運(yùn)行。因此，無源電路在部署或使用時(shí)總是會(huì)損失一些功率。
有源元件的應(yīng)用
電子零件至關(guān)重要，并且通常隱藏在我們周圍的大多數(shù)電子電氣系統(tǒng)和設(shè)備中。有源元件是電子元件的一部分，在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。它包括音響系統(tǒng)、燈泡和電話。它也適用于計(jì)算機(jī)、汽車等?！爸鲃?dòng)”的定義意味著您很可能會(huì)在所有電子設(shè)備中找到這些組件。除了詳細(xì)的例子之外，典型的例子還包括具有集成電路的設(shè)備（具有一定計(jì)算能力的設(shè)備）、具有內(nèi)置顯示器或電池的設(shè)備以及發(fā)光二極管（LED燈）。
無源元件的應(yīng)用
無源元件在電子電路乃至電子設(shè)備中同樣重要。例如，白熾燈泡（光）是傳感器的一個(gè)令人難以置信的例證。它將電能或能量轉(zhuǎn)換為熱能和光能。揚(yáng)聲器還利用傳感器將電輸入轉(zhuǎn)換為機(jī)械輸出。結(jié)果，揚(yáng)聲器錐體振動(dòng)產(chǎn)生我們可以破譯的聲波。
傳感器也是另一種形式的傳感器，長期用于科學(xué)研究或研究。通過使機(jī)器和電器變得“智能”，它越來越獲得普遍接受和普及。
無源元件的其他重要應(yīng)用領(lǐng)域包括射頻和微波應(yīng)用。射頻應(yīng)用包括依賴于感應(yīng)器的無鑰匙和遠(yuǎn)程進(jìn)入系統(tǒng)等領(lǐng)域。還必須提及主要用于GPS 設(shè)備、收音機(jī)、無線路由器和調(diào)制解調(diào)器的天線。您還可以在公共交通中找到無源組件（天線）。
最后的想法
每個(gè)電子設(shè)計(jì)愛好者都需要了解有源元件與無源元件主題的復(fù)雜性。它可以提高您對各個(gè)組件以及如何在 IC 或 PCB 中排列它們的理解。
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