常见的无源器件和有源器件及区别

2017年关于常见的无源器件和有源器件及区别

为帮助大家更加清楚地了解无源器件和有源器件的相关知识，下面，我为大家分享常见的无源器件和有源器件及区别，希望对大家有所帮助!

有源器件的基本定义

如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。

从电路性质上看，有源器件有两个基本特点：

(1) 自身也消耗电能。

(2) 除了输入信号外，还必须要有外加电源才可以正常工作。

由此可知，有源器件和无源器件对电路的工作条件要求、工作方式完全不同，这在电子技术的学习过程中必须十分注意。

无源器件的简单定义

如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源器件。

从电路性质上看，无源器件有两个基本特点：

(1) 自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。

(2) 只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。

常见的有源电子器件

有源器件是电子电路的主要器件，从物理结构、电路功能和工程参数上，有源器件可以分为分立器件和集成电路两大类。

1. 分立器件

(1) 双极型晶体三极管(bipolar transistor)，一般简称三极管，bjt

(2) 场效应晶体管(field effecTIve transistor)

(3) 晶闸管(thyristor)，也叫可控硅

(4) 半导体电阻与电容——用集成技术制造的电阻和电容，用于集成电路中。

2. 模拟集成电路器件

模拟集成电路器件是用来处理随时间连续变化的模拟电压或电流信号的集成电路器件。

基本模拟集成电路器件一般包括：

(1) 集成运算放大器(operaTIon amplifier)，简称集成运放

(2) 比较器(comparator)

(3) 对数和指数放大器

(4) 模拟乘/除法器(mulTIplier/divider)

(5) 模拟开关电路(analog switch)

(6) pll电路(phase lock loop)，即锁相环电路

(7) 集成稳压器(voltage regulator)

(8) 参考电源(reference source)

(9) 波形发生器(wave-form generator)

(10) 功率放大器(power amplifier)

3. 数字集成电路器件

(1) 基本逻辑门(logic gate circuit)

(2) 触发器(flip-flop)

(3) 寄存器(register)

(4) 译码器(decoder)

(5) 数据比较器(comparator)

(6) 驱动器(driver)

(7) 计数器(counter)

(8) 整形电路

(9) 可编程逻辑器件(pld)

(10) 微处理器(microprocessor，mpu)

(11) 单片机(microcontroller，mcu)

(12) dsp器件(digital signal processor，dsp)

常见的.无源电子器件

电子系统中的无源器件可以按照所担当的电路功能分为电路类器件、连接类器件。

1. 电路类器件

(1) 二极管(diode)

(2) 电阻器(resistor)

(3) 电阻排(resistor network)

(4) 电容器(capacitor)

(5) 电感(inductor)

(6) 变压器(transformer)

(7) 继电器(relay)

(8) 按键(key)

(9) 蜂鸣器、喇叭(speaker)

(10) 开关(switch)

2. 连接类器件

(1) 连接器(connector)

(2) 插座(shoket)

(3) 连接电缆(line)

(4) 印刷电路板(pcb)

无源元件主要是电阻类、电感类和电容类元件，它的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。

1.电阻

电流通过导体时，导体内阻阻碍电流的性质称为电阻。在电路中起阻流作用的元器件称为电阻器，简称电阻。电阻器的主要用途是降压、分压或分流，在一些特殊电路中用作负载、反馈、耦合、隔离等。

电阻在电路图中的符号为字母R。电阻的标准单位为欧姆，记作R。常用的还有千欧KΩ，兆欧MΩ。

IKΩ=1000Ω 1MΩ=1000KΩ

2.电容

电容器也是电子线路中最常见的元器件之一，它是一种存储电能的元器件。电容器由两块同大同质的导体中间夹一层绝缘介质构成。当在其两端加上电压时，电容器上就会存储电荷。一旦没有电压，只要有闭合回路，它又会放出电能。电容器在电路中阻止直流通过，而允许交流通过，交流的频率越高，通过的能力越强。因此，电容在电路中常用耦合，旁路滤波、反馈、定时及振荡等作用。

电容器的字母代号为C。电容量的单位为法拉(记作F)， 常用有μF(微法)、PF(即μμF、微微法)。

1F=1000000μF 1μF=1000000PF

电容在电路中表现的特性是非线性的。对电流的阻抗称为容抗。容抗与电容量和信号的频率反比。

3.电感

电感与电容一样，也是一种储能元器件。电感器一般由线圈做成，当线圈两端加上交流电压时，在线圈中产生感应电动势，阻碍通过线圈的电流发生变化。这种阻碍称作感抗。感抗与电感量和信号的频率成正比。它对直流电不起阻碍作用(不计线圈的直流电阻)。所以电感在电子线路中的作用是：阻流、变压、耦合及与电容配合用作调谐、滤波、选频、分频等。

电感在电路中的代号为L。电感量的单位是亨利(记作H)，常用的有毫亨(mH)，微亨(μH)。

1H=1000mH 1mH=1000μH

电感是典型的电磁感应和电磁转换的元器件，最常见的应用是变压器。

有源器件

有源元器件是电子线路的核心，一切振荡、放大、调制、解调，以及电流变换都离不开有源元器件。

电子管 电子管又名真空管，所以又称为电真空器件。

电子管不论二极还是多极，它都有阳极和阴极，阴极在外加电源的作用下，发射电子向阳极流动。外加电源可以直接加在阴极上，也可以加在另外的加热灯丝上。就是因为这个外加电源的存在，而统称为有源器件。

电子管是最早的有源电子元件，分二极管、三极管与多极管。随着电子技术的发展，电子管因其体积大、重量重、耗电大等等缺点，而先后让位给晶体管和集成电路。但是，在许多场合电子管继续发挥作用不依靠外加电源(直流或交流)的存在就能独立表现出其外特性的器件就是无源器件。之外就是有源器件。

所谓“外特性”就是描述器件的某种关系量，尽管是使用了电压或电流，电场或磁场压力或速度等等量来描述其关系。

无源器件的外特性却与他们是否作为策动源而存在没有关系。

无源与有源的概念不仅仅在电学元件中有，在机械，流体，热力，声学等领域均有这种概念。

无源元件 ------ 是不需要外加电源的条件下就可以显示特性的电子元件，也就是说在电流中无需外加电源即可在有信号时工作。

电子电路中无源元件按照功能可分为电路类和连接器类元件。电路类如电阻、电容、电感、变压器、继电器等。连接器类如端子、插座等。

有源元件 ------ 是需要外加电源才可以工作的电子元件。

有源元件如二极管、晶体管、场效应管等。

笼统的说有极性的元件为有源元件，无极性的称谓无源元件。

自然界的物质按导电能力可分为导体、绝缘体和半导体三类。半导体材料是指室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在10-5～107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。1906年制成了碳化硅检波器。

1947年发明晶体管以后，半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展，并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。特性和参数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。

不同类型半导体间接触（构成PN结）或半导体与金属接触时，因电子（或空穴）浓度差而产生扩散，在接触处形成位垒，因而这类接触具有单向导电性。利用PN结的单向导电性，可以制成具有不同功能的半导体器件，如二极管、三极管、晶闸管等。

此外，半导体材料的导电性对外界条件（如热、光、电、磁等因素）的变化非常敏感，据此可以制造各种敏感元件，用于信息转换。半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度，对于非晶态半导体材料，则没有这一参数。半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下，其特性的量值差别。

半导体材料的种类

常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族（如砷化镓、磷化镓、磷化铟等）、Ⅱ-Ⅵ族（如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等）、Ⅳ-Ⅵ族（如硫化铅、硒化铅等）、Ⅳ-Ⅳ族（如碳化硅）化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等，还处于研究阶段。

此外，还有非晶态和液态半导体材料，这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯；另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃娶精馏等，使用最多的是精馏。

由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广，80％的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯硅单晶。

水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。

工业生产使用的主要是化学气相外延，其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。

半导体和绝缘体之间的差异主要来自两者的能带（band）宽度不同。绝缘体的能带比半导体宽，意即绝缘体价带中的载子必须获得比在半导体中更高的能量才能跳过能带，进入传导带中。室温下的半导体导电性有如绝缘体，只有极少数的载子具有足够的能量进入传导带。因此，对于一个在相同电场下的纯质半导体（intrinsicsemiconductor）和绝缘体会有类似的电特性，不过半导体的能带宽度小于绝缘体也意味著半导体的导电性更容易受到控制而改变。

纯质半导体的电气特性可以藉由植入杂质的过程而永久改变，这个过程通常称为“掺杂”（doping）。依照掺杂所使用的杂质不同，掺杂后的半导体原子周围可能会多出一个电子或一个电洞，而让半导体材料的导电特性变得与原本不同。如果掺杂进入半导体的杂质浓度够高，半导体也可能会表现出如同金属导体般的电性。在掺杂了不同极性杂质的半导体接面处会有一个内建电场（built-inelectricfield），内建电场和许多半导体元件的 *** 作原理息息相关。

除了藉由掺杂的过程永久改变电性外，半导体亦可因为施加于其上的电场改变而动态地变化。半导体材料也因为这样的特性，很适合用来作为电路元件，例如晶体管。晶体管属于主动式的（有源）半导体元件（activesemiconductordevices），当主动元件和被动式的（无源）半导体元件（passivesemiconductordevices）如电阻器（resistor）或是电容器（capacitor）组合起来时，可以用来设计各式各样的集成电路产品，例如微处理器。

当电子从传导带掉回价带时，减少的能量可能会以光的形式释放出来。这种过程是制造发光二极管（light-emittingdiode,LED）以及半导体激光（semiconductorlaser）的基础，在商业应用上都有举足轻重的地位。而相反地，半导体也可以吸收光子，透过光电效应而激发出在价带的电子，产生电讯号。这即是光探测器（photodetector）的来源，在光纤通讯（fiber-opticcommunications）或是太阳能电池（solarcell）的领域是最重要的元件。

半导体有可能是单一元素组成，例如硅。也可以是两种或是多种元素的化合物（compound），常见的化合物半导体有砷化镓（galliumarsenide,GaAs）或是磷化铝铟镓（aluminiumgalliumindiumphosphide,AlGaInP）等。合金（alloy）也是半导体材料的来源之一，如锗硅（silicongermanium,SiGe）或是砷化镓铝（aluminiumgalliumarsenide,AlGaAs）等。

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