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11.29 Other Basic Components

电阻器 Resistors

电阻器的阻值一般与温度是正相关关系

电容器 Capacitors

电容器是用来在电场储存能量的被动元件,储存能量值 $\large \frac{1}{2}CV^2$。

一般,电容器由被绝缘体或电介质(dielectric)隔开的两块导电板构成;介质可能是空气、陶瓷(ceramic)、纸、云母(mica)

电容的单位是法拉(F),1 F = 1 C/V

C = Q/U 是比值定义式而非决定式,其决定式是 $\Large C = \frac{\epsilon S}{d}$,往往不受温度影响

流过电容器的电流与电容器两端电压的关系式是 $\Large i = C\frac{\text{d}V}{\text{d}t}$(电压的变化率)
因此若电容两端的电压恒定不变,那么电流就是 0
因此电容器可用于阻断恒定信号;对于变化快的信号更敏感

通常,电容器都会并联一个电阻以防漏电

电感器 Inductors

电感器会因为通过的电流的改变而产生电动势,从而抵抗电流的改变

电感器是用来在磁场储存能量的被动元件,储存能量值 $\large \frac{1}{2}LI^2$。。

线圈的电感值是 $\Large L = \frac{n^2\mu S}{l}$,其中 μ 是螺线管重心金属的磁导率,往往不受温度影响

类似地,电感器两端电压与通过其电流的关系式是 $\Large v = L\frac{\text{d}i}{\text{d}t}$(电流的变化率)
因此,电感器两边变化率越低,电感器越像不存在(分压得到零)

通常,电感器都会串联一个电阻以吸收能量(绕阻)

二极管 Diodes

diodes.png

正向偏置当中,如果超过一个值,电流会指数级别增长;反向偏置当中,通常电流很低,但电压过高时会发生非永久性击穿
注意图中纵坐标的变化

齐纳二极管(Zener diode),是利用二极管在反向电压作用下的齐纳击穿(崩溃)效应,制造而成的一种具有稳定电压功能的电子技术器件,因此又称为“稳压管”。
齐纳二极管的正向偏置和一般二极管相同,但是其反向击穿电压(又称齐纳电压)的范围远大于一般的二极管,能承受比一般二极管更高的电压,而且齐纳二极管的反向电压操作是可逆的。常见的齐纳电压从 3 伏特到 100 伏特。 齐纳二极管的电路符号是 image-20230329211508268

晶体管 Transistors

晶体管是电子器件以及计算机当中常见的电子元件。晶体管可以用于:

  • 开关(输出不是完全关闭就是完全导通时)
  • 信号增强(线性工作时)

晶体管主要分为 BJT 和 FET 两大类

双极性晶体管(BJT)

BJT 具有 EBC 三个极,Emitter(发射)极,Base(基)极,Collector(集电)极

场效应晶体管(FET)

FET 具有 GSD 三个极,Gate(闸)极,Source(源)极,Drain(漏)极

FET 又可以分为 JFET(结型场效应管) 和 MOSFET(金属氧化物半导体场效应管) 两类,操作原则比较相似,但是也有细微的组成成分额差别

FET(场效应晶体管)利用电场来改变半导体的属性,从而允许或多或少的电流通过,而电流的大小由电压控制