什么是电子元件?

[拼音]：dianzi yuanjian

[外文]：electronic component

电子电路中具有某种独立功能的单元。这种单元不能从总体上进一步分割，否则就会失去其使用特性。电子元件是构成电子设备的基本单元，通常可以分为有源元件和无源元件两类。前者包括真空电子器件，半导体器件和集成电路等；后者包括电阻器、电位器、电容器、电感器、敏感元件、接插元件、电信电缆、压电器件和铁氧体器件等。元件和器件二词常常混用，并无明确的界限。但习惯上称有源元件为器件，如真空电子器件、固态电子器件等；称无源元件为元件，如阻容元件、敏感元件、机电元件等。然而，无源元件中也有称器件的，如压电器件、铁氧体器件等。

电子学的诞生迟于电工学，所以许多电子元件的历史可以追溯到电子学出现以前。例如，最早的电容器是1745年荷兰莱顿大学创制的储能容器──莱顿瓶。实芯合成电阻器1885年首创于英国。M.法拉第在1831年利用电感线圈确定了电磁感应定律，并进行了变压器实验。1879年出现了第一个微特电机（即自整角机）并获得专利。1906年三极电子管诞生后，电子学的发展加快，遂出现了第一代电子元件。第一代电子元件的特征是工作电压高、功耗大、体积大。

后来，电子管和电子元件逐步趋向小型化，出现了微型电子管和小型元件，约在1943年产生了使用微型电子管的原型混合电路。

1948年出现半导体晶体管以后，电子电路的工作电压大大降低，耗散功率显著减小，从而产生了第二代电子元件。其特征是体积明显缩小，称超小型元件；另外，工作电压低、功率耗散小，并提出了可靠性的要求。

到50年代初期，电子设备日趋复杂，所用的电子元件、器件数量猛烈增加。例如，一台电子计算机所用的阻容元件和半导体器件等的数量可达到十万只以上。因此，对电子元件、器件进一步小型化的要求更加强烈，这样就研制出多种微型电路。其中最有代表性的是微模组件和多种膜式电路，如厚膜和薄膜混合集成电路。与此同时，又出现了固体电路的构思，1958年研制出半导体单片集成电路。从此，电子学跨入了微电子学的时期。与此相应产生了第三代电子元件──微小型元件，特征是微小型化（包括平面化、集成化和膜层化）。

集成电路出现以后，各种电子元件都必须在尺寸上、重量上、功能上与集成电路相容。微小型化、多功能化遂成为电子元件发展的共同趋势。

60年代出现激光技术后，光纤通信技术获得了很大的发展。随着光纤光缆和光学元件的发展，电子元件的频率适应范围扩展到了光频段。

电子元件的品种繁多、用途广泛，而且性能交错，新产品不断涌现。电子元件通常按基本特性、使用频率范围和在电路中的作用分类。

电子元件按基本特性可分为 8类。

（1）电阻特性的元件：如各种电阻器和电位器。

（2）电容特性的元件：即电容器，如固定电容器、微调电容器和可变电容器等。

（3）电磁感应和其他磁特性的元件：如各种电感器、变压器、磁性材料和磁记录器件、微特电机等。

（4）导电和触点导电功能的元件：如各种电信电缆、继电器和接插元件。

（5）敏感特性的元件：如各种敏感元件（热敏、光敏、力敏、磁敏、压敏、湿敏和气敏等元件）和传感器，以及传感型微特电机。

（6）压电特性的元件：如各种石英晶体及谐振器、陶瓷滤波器等压电器件。

（7）有一定电路性能的复合元件(或电路)：如各种电阻网络、阻容网络、微模组件、厚膜混合集成电路和薄膜混合集成电路。

（8）能量转换功能的元件：如各种化学电池、太阳电池、核电池、温差发电器和能源型微特电机等。

电子元件因使用的频率范围不同，其结构和性质差异很大。因此，又常按使用频段对电子元件进行分类。如用于微波频段以下的一般元件，有各种电阻器、电容器、电感器等。用于微波频段的微波元件，有各种波导元件、微带、微波铁氧体器件等。用于光频段的元件，有光纤光缆和纤维光学元件等。

按电子元件在电路中的作用，可分为调谐元件、功率调配元件、换能元件、控制元件、连接元件等。

电子元件除了品种多、产量大以外，还有以下特点：

（1）电子元件的类型很多，机理各异，是与多种基础学科和新兴学科密切相关的技术产品。

（2）制作电子元件所需的材料品种繁多，规格复杂，要求严格。

（3）电子元件的生产工艺要求高，装备专用性很强。因此，必须采用先进的技术和严格的工艺，以及机械化、自动化生产的专用设备，以保证产品质量和性能的一致性，提高生产效率，降低生产成本。

（4）一个电子元件的失效常导致整个设备失效。因此，对电子元件可靠性的要求很高。而元件的可靠性与其内部的微观物理化学过程密切相关，所以需要对元件进行系统、深入的微观研究。电子元件用于各种环境条件下，有不同的使用要求，所以许多电子元件不仅能在正常条件下可靠地工作，而且也能在环境恶劣、应力大的条件下长期工作。一部分电子元件虽然工作时间很短，但却要求有很长的储存寿命。

（5）电子电路的发展促进元件的发展。但是，在很大程度上电路却又取决于元件。在采用分立元件时期，电子元件制造、电路设计和设备组装常常是分开进行的；随着集成技术的发展，三者的关系越来越密切，甚至可在一条生产线上同时完成。

电子元件在电子电路中的作用是对电压和电流进行控制、变换和传输，有时还借以产生电压和电流。电子元件的功用可归纳为四个方面。

（1）耦合：包括分流、分压、衰减、旁路、耦合、滤波、隔直流。

（2）调谐：包括联调、微调、调谐。

（3）传输：包括断续、连接、分光、偏振、偏转、反射、折射、透过、滤光。

（4）转换：包括换能、储能、存储、记录、变压、变流、变频。

严格说，各种元件都有分布参数(电阻量、电容量和电感量)，只是在某一频段才显示出某个集总参数。例如，电阻器在低频下显示出纯电阻的特性，当频率增高时除表现一定电阻值外，还显示出一定的电容量和电感量。频率越高分布参数的影响越大。当频率增高到微波频段以上时，元件不再以单个独立的形式存在，而是以微带、波导等复合形式出现。在实际使用中也往往会遇到某些元件在直流或低频下具有良好的电性能，而频率增高时性能降低或改变，甚至根本不能使用的情况，光电子元件还有严格的光频响应范围。因此，频率范围是选用电子元件的重要依据之一。各类元件的频率特性在产品标准或技术条件中都有明确的规定。

在电子元件的应用上，除须注意在规定频率下的电性能外，还须注意耐恶劣环境的性能。例如，耐高温、低温、潮热、盐雾、霉菌、风沙、雨淋、核辐射以及抗机械振动、冲击等性能；有的元件还须注意安装方式和位置，否则会因机械谐振而加速损坏。这些性能在各类元件的标准或技术条件中也有相应的规定。

某些电子元件如果降低负荷使用（即在低于额定功率或电压条件下工作），则可提高其可靠性和延长使用寿命。

随着电子技术的发展，电子元件的用量越来越大，精度要求越来越高，新型元件不断涌现。引人注目的发展趋势是：

（1）用于光电变换和光通信的元件将有较大的发展。例如，研制工作波长更长、衰减更小的新型光纤材料。单模光纤、光纤传感器等将成为研究的重点。这类元件将向平面化和集成光路方向发展。

（2）研制集成化和多功能化的敏感元件。

（3）在阻容及其他元件方面研制高度与集成电路相当的微小型片状元件。

（4）混合集成电路（包括厚膜、薄膜）进一步提高集成度和可靠性以及机械化、自动化生产的能力。