半导体基础知识（4）：无源，有源和机电组件

• 无源元件
• 有源元件
• 机电元件
• 结论

写在前面

半导体的基础知识，从掺杂半导体到二极管到晶体管，再到这篇实际组件，这个小系列只是供从宏观上回顾基础的半导体知识。本节原文：Passive, Active, and Electromechanical Components [1]

上篇博客：半导体基础知识（3）：双极结和场效应晶体管（BJT和FET）[2]

该教程涵盖了与电气和电子组件的三个主要类别有关的一些基本信息。

声明：本人只是知识的搬运工，侵联删！

正文

分类是技术和科学领域的重要方面，电气工程也不例外。类别有助于我们组织思想，进行系统的观察并形成概念上的联系。

电子电路和系统中经常使用很多类型的组件，但是如果我们认真考虑这些组件的某些定义特征，可以将它们分为三大类。让我们从以下简要定义开始，然后我们将仔细研究这三个类别。

 无源组件不能放大信号，并且它们不会产生机械运动。
 有源元件可以放大信号。
 机电组件将电能转换为机械运动，将机械运动转换为电能，或促进电气互连。

无源元件

无源组件利用已经存在的电能工作。换句话说，它们不会将电能注入电路。最常见的无源电子组件是电阻器，电容器和电感器。电阻将电能转换为热量，电容器将电能存储在电场中，而电感器将电能存储在磁场中。

通用电阻器原理图符号。

在这里插入图片描述

电容器的不同类型的原理图符号。

在这里插入图片描述

电感器的原理图符号。

因此，它们都以无源方式处理电能-它们可以通过将能量从一种形式转换为另一种形式来影响电信号，但是它们不能通过注入由电源（例如电池或电池）提供的能量来增加信号的功率。电源电路）。

较少见的无源元件包括铁氧体磁珠，它类似于电感器，用于抑制噪声。有效产生或接收电磁辐射的天线；以及使用间距紧密的电感器来增大或减小交流电压幅度的变压器。

该图显示了与电容器结合使用的铁氧体磁珠，用于创建电源滤波器。有关更多信息，请参考本文。

传感器根据物理条件生成或修改电信号。无源传感器包括用于测量温度的热敏电阻，用于测量光强度的光敏电阻以及电阻应变仪。所有这些仅仅是电阻的专门应用。

有源元件

有源组件可以通过注入源组件提供的能量来贡献电信号的功率。我们可以将其视为放大作用或开关作用。放大组件使用电源来增加输入信号的功率，并且电子开关允许一个信号控制（即，通过或阻止）第二个更高功率的信号。

最具有代表性的有源元件称为晶体管。双极结晶体管（BJT）的功能类似于电流控制的电流源，而金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的功能类似于电压控制的电流源。两种类型的晶体管都可以用作开关或放大器。

双极晶体管的示意图符号。

场效应晶体管的示意图符号。

二极管是通用组件，仅允许电流沿一个方向流动。他们是有源还是无源？实际上，这个问题很难回答。二极管类似于无源元件，因为它们只有两个端子，不能增加信号的功率，但是它们依赖于半导体结（如BJT），并且其电气特性与电阻器，电容器和电感器有很大不同。如果我们说有源组件必须允许施加的电信号控制流过该组件另一部分的电流，则可以将二极管分类为无源。

机电元件

最熟悉的机电组件是电动机。尽管电动机的功能细节差异很大，但几乎所有电动机都有相同的基本目的：将电能以旋转运动的形式转换为机械能。

AAC的C-BISCUIT机器人由两个有刷直流电动机供电。

发电机可以逆转这种关系：例如，通过移动水或风而产生的机械运动被转换为电能。电磁阀和扬声器是将电能转换为线性运动的机电组件。

某些机电组件看起来不太机械，因为我们看不到它们在运动。这些压电器件，例如石英晶体和陶瓷谐振器，会响应于施加的电场而发生机械变化。石英晶体被广泛用于产生高精度定时信号。

该图显示了基于石英晶体的振荡器电路。

其他一些机电组件相当平凡，但这并不意味着它们并不重要。机械开关仍然是控制电路的有效方法，连接器帮助我们方便，安全地将电源电压和电信号从系统的一部分传输到另一部分。

结论

在本博文中，我们研究了有源和无源组件之间的差异，还提到了机电组件的一些示例。

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FPGA/IC技术交流2020[3]

参考资料

[1]

Passive, Active, and Electromechanical Components : https://www.allaboutcircuits.com/video-tutorials/passive-active-and-electromechanical-components/

[2]

半导体基础知识（3）：双极结和场效应晶体管（BJT和FET）: https://reborn.blog.csdn.net/article/details/106367616

[3]

FPGA/IC技术交流2020: https://blog.csdn.net/Reborn_Lee/article/details/105844330