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电子技术

指数 电子技术

电子技术是根据电子学的原理,运用電子元件去设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括--电子技术和电力电子技术两大分支。--电子技术包括模拟电子技术和数字电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。.

24 关系: 半导体双极性晶体管二極體低通滤波器场效应管共基極共射極组合逻辑电路电力电子技术电子学电子滤波器电路触发器高通滤波器运算放大器邏輯閘電子元件集成电路模拟电路施密特触发器时序逻辑电路放大器電路数字电路整流器

半导体

半导体(Semiconductor)是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至导电带,所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特,介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似,即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中,原子核外由于电子缺失形成的“空穴”,在电场作用下,空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流(一般称为正电流)。 材料中载流子(carrier)的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(IIIA、VA族元素)来控制。如果我們在純矽中摻雜(doping)少許的砷或磷(最外層有5個電子),就會多出1個自由電子,這樣就形成N型半導體;如果我們在純矽中摻入少許的硼(最外層有3個電子),就反而少了1個電子,而形成一個電洞(hole),這樣就形成P型半導體(少了1個帶負電荷的原子,可視為多了1個正電荷)。.

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双极性晶体管

双极性電晶體(bipolar transistor),全称双极性结型晶体管(bipolar junction transistor, BJT),俗称三极管,是一种具有三个终端的电子器件。双极性晶体管是电子学历史上具有革命意义的一项发明,其发明者威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿被授予1956年的诺贝尔物理学奖。 这种晶体管的工作,同时涉及电子和空穴两种载流子的流动,因此它被称为双极性的,所以也稱雙極性載子電晶體。这种工作方式与诸如场效应管的单极性晶体管不同,后者的工作方式仅涉及单一种类载流子的漂移作用。两种不同掺杂物聚集区域之间的边界由PN结形成。 双极性晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成,晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。以NPN電晶體為例,按照设计,高掺杂的发射极区域的电子,通过扩散作用运动到基极。在基极区域,空穴为多数载流子,而电子少数载流子。由于基极区域很薄,这些电子又通过漂移运动到达集电极,从而形成集电极电流,因此双极性晶体管被归到少数载流子设备。 双极性晶体管能够放大信号,并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力,,所以它常被用来构成放大器电路,或驱动扬声器、电动机等设备,并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。 通斷(傳遞訊號)時的雙極晶體管表現出一些延遲特性。大多數晶體管,尤其是功率晶體管,具有長的儲存時間,限制操作處理器的最高頻率。一種方法用於減少該存儲時間是使用Baker clamp。.

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二極體

#重定向 二極管.

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低通滤波器

低通滤波器(Low-pass filter)容许低频信号通过,但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。 高通滤波器则相反,而带通滤波器则是高通滤波器同低通滤波器的组合。 低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等)。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数(moving average)所起的作用;这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。.

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场效应管

-- 场效应管(field-effect transistor,缩写:FET)是一种通过电场效应控制电流的电子元件。 它依靠电场去控制导电沟道形状,因此能控制半导体材料中某种类型载流子的沟道的导电性。场效应晶体管有时被称为「单极性晶体管」,以它的单载流子型作用对比双极性晶体管。由于半导体材料的限制,以及曾经双极性晶体管比场效应晶体管容易制造,场效应晶体管比双极性晶体管要晚造出,但场效应晶体管的概念却比双极性晶体管早。.

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共基極

在電子學裡,共基極放大器是三個基本單級BJT放大器結構的其中一種,通常被使用於電流緩衝或電壓放大器。在這個電路中,射極作為輸入端,集極作為輸出端,基極為共用端(它可能接地,或是接到電源)。類似在場效電晶體電路的共閘極(common gate)。.

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共射極

在電子學裡,共射極放大器是三個基本單級BJT放大器結構的其中一種,通常被使用於功率放大器。在這個電路中,基極作為輸入端,集極作為輸出端,射極為共用端(它可能接地,或是接到電源)。類似在場效電晶體電路的共源極(common source)。.

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组合逻辑电路

在数字电路理論中,组合逻辑电路(combinatorial logic或combinational logic)是一種邏輯電路,它的任一时刻的稳态输出,仅仅与该时刻的输入变量的取值有关,而与该时刻以前的输入变量取值无关。相對於組合邏輯電路,时序逻辑电路的輸出結果除了依照目前的輸入外也和先前的輸入有關係。从电路结构分析,组合电路由各种逻辑门组成,网络中无记忆元件,也无反馈线。 組合邏輯是在電腦被用來做輸入的訊號跟儲存的資料作逻辑代数運算之用。實際上電腦電路都會混用包含組合邏輯和时序邏輯的電路。舉例來說,算術運算邏輯單元(ALU)中,儘管ALU是由循序邏輯的程序裝置所控制,而數學的運算就是從組合邏輯製產生的。计算机中用到的其他电路,如半加器、全加器、、、数据选择器、数据分配器、编码器和译码器也用来构成组合逻辑电路。.

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电力电子技术

#重定向 电力电子学.

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电子学

电子学(Electronics),作用于包括有源电子元器件(例如真空管、二极管、三极管、集成电路)和与之相关的无源器件电路的互连技术。有源器件的非线性特性和控制电子流动的能力能够放大微弱信号,并且电子学广泛应用于信息处理、通信和信号处理。电子器件的开关特性使处理数字信号成为可能。电路板、电子封装等互连技术和其他各种形式的通信基础元件完善了电路功能,并使连接在一起的元件成为一个正常工作的系统。 电子学有别于電機(Electrical)和機電(Electro-mechanical)科学与技术,电气和电机科学与技术是处理电能的产生、分布、开关、储存和转换,通过电线、电动机、发电机、电池、开关、中继器、变压器、电阻和其他无源器件从其他形式的能量转换为电能。 1897年,約瑟夫·湯姆森發現電子的存在,这是電子學的起源。早期的電子學使用真空管來控制電子的流動,但其存在成本高及體積大等缺點。现如今,大多數电子设备都使用半导体器件来控制电子。真空管至今仍有一些特殊应用,例如、阴极射线管、专业音频设备和像多腔磁控管等微波设备。 半导体器件的研究和相关技术是固体物理学的一个分支,但是电子电路的设计和搭建来解决实际问题却是电子工程的范围。本文专注于电子学的工程方面。.

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电子滤波器

电子滤波器(electronic filters)可执行信号处理功能的电子线路元件或裝置,它专门用于去除信号中不想要的成分或者增强所需成分。 电子濾波器有音频滤波器(wave filter)與雜訊濾波器(noise filter)等應用裝置,可以是:.

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电路

电路(Electrical circuit)或稱电子迴路,是由电气设备和--, 按一定方式連接起来,为电荷流通提供了路径的总体,也叫电子线路或稱電氣迴路,簡稱网络或迴路。如電源、电阻、电容、电感、二极管、三极管、電晶體、集成電路和电键等,构成的网络、硬體。负电荷可以在其中运动。.

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触发器

触发器(Flip-flop, FF),中國大陆譯作「--」、臺灣及香港譯作「--」,是一种具有两种稳态的用于储存的元件,可記錄二进制数字信号「1」和「0」。触发器是一种雙穩態多諧振盪器(bistable multivibrator)。该电路可以通过一个或多个施加在控制输入端的信号来改变自身的状态,并会有1个或2个输出。触发器是构成时序逻辑电路以及各种复杂数字系统的基本逻辑单元。触发器和锁存器是在计算机、通讯和许多其他类型的系统中使用的数字电子系统的基本组成部分。 触发器的線路圖由逻辑门組合而成,其結構均由SR锁存器衍生而來(广义的触发器包括锁存器)。触发器可以处理輸入、輸出信號和時脈之间的相互影响。这里的触发器特指flip-flop,flip-flop一词主要是指具有两个状态相互翻转,例如编程语言中使用flip-flop buffer(翻译作双缓冲)。.

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高通滤波器

通滤波器(High-pass filter)是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。它有时被称为低频剪切滤波器;在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。高通滤波器与低通滤波器特性恰恰相反。 一个滤波器滤除一个复杂信号中不想要的低频成份同时让高频信号通过是很有用的。当然,'低'和'高'频率的含义是相对于滤波器设计者所选择的截止频率而言的。.

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运算放大器

运算放大器(Operational Amplifier,簡稱OP、OPA、op-amp、运放)是一种直流耦合,差模(差動模式)輸入、通常為單端輸出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)電壓放大器。在这种配置下,运算放大器能产生一个比输入端电势差大数十万倍的输出电势(对地而言)。因为刚开始主要用于加法,減法等類比运算电路中,因而得名。 通常使用運算放大器時,會將其輸出端與其反相輸入端(inverting input node)連接,形成一負反馈組態。原因是運算放大器的電壓增益非常大,範圍從數百至數萬倍不等,使用負回授方可保證電路的穩定運作。但是這並不代表運算放大器不能連接成正反馈組態,相反地,在很多需要產生震盪訊號的系統中,正反饋組態的運算放大器是很常見的組成元件。 运算放大器有许多的規格参数,例如:低频增益、单位增益频率(unity-gain frequency)、相位邊限(phase margin)、功耗、输出摆幅、共模抑制比、电源抑制比、共模输入范围(input common mode range)、轉動率(slew rate)、输入偏移電壓(input offset voltage,又譯:失调电压)及雜訊等。 目前運算放大器廣泛應用於家電,工業以及科學儀器領域。一般用途的積體電路運算放大器售價不到一人民币,而現在運算放大器的設計已經非常成熟,輸出端可以直接短路到系統的接地端而不至於產生短路電流破壞元件本身。.

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邏輯閘

逻辑门是在集成電路上的基本組件。简单的邏輯閘可由晶体管组成。這些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0,从而实现邏輯运算。常见的逻辑门包括“與”閘,“或”閘,“非”閘,“異或”閘(也稱:互斥或)等等。 逻辑门是組成數字系統的基本結構,通常组合使用實現更為複雜的邏輯運算。一些廠商通過邏輯門的組合生產一些實用、小型、集成的產品,例如可程式邏輯裝置等。.

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電子元件

電子元件(electronic component),是電子電路中的基本元素,通常是個別封裝,並具有兩個或以上的引線或金屬接點。電子元件須相互連接以構成一個具有特定功能的電子電路,例如:放大器、無線電接收機、振盪器等,連接電子元件常見的方式之一是焊接到印刷電路板上。電子元件也許是單獨的封裝(電阻器、電容器、電感器、晶體管、二極管等),或是各種不同複雜度的群組,例如:集成电路(運算放大器、排阻、邏輯閘等)。.

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集成电路

集成电路(integrated circuit,縮寫:IC;integrierter Schaltkreis)、或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶--片/芯--片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半導體裝置,也包括被动元件等)小型化的方式,並時常制造在半导体晶圓表面上。 前述將電路製造在半导体晶片表面上的積體電路又稱薄膜(thin-film)積體電路。另有一種(thick-film)(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动元件,集成到基板或线路板所构成的小型化电路。 本文是关于单片(monolithic)集成电路,即薄膜積體電路。 從1949年到1957年,維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默 (Jeffrey Dummer)、西德尼·達林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開發了原型,但現代積體電路是由傑克·基爾比在1958年發明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎,但同時間也發展出近代實用的積體電路的罗伯特·诺伊斯,卻早於1990年就過世。.

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模拟电路

模拟电路(analogue electronics,美式:analog electronics)是涉及连续函数形式模拟信号的电子电路,与之相对的是数字电路,后者通常只关注0和1两个逻辑电平。“模拟”二字主要指电压(或电流)对于真实信号成比例的再现,它最初来源于希腊语词汇ανάλογος,意思是“成比例的”。.

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施密特触发器

在电子学中,施密特触发器(Schmitt trigger)是包含正反馈的比较器电路。 对於标准施密特触发器,当输入电压高於正向阈值电压,输出为高;当输入电压低於负向阈值电压,输出为低;当输入在正负向阈值电压之间,输出不改变,也就是说输出由高电準位翻转为低电準位,或是由低电準位翻转为高电準位对应的阈值电压是不同的。只有当输入电压发生足够的变化时,输出才会变化,因此将这种元--件命名为触发器。这种双阈值动作被称为遲滯現象,表明施密特触发器有记忆性。从本质上来说,施密特触发器是一种双稳态多谐振荡器。 施密特触发器可作为波形整形电路,能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形,而且由於施密特触发器具有滞回特性,所以可用於抗干扰,其应用包括在開迴路配置中用於抗扰,以及在閉迴路正回授/負回授配置中用於实现多谐振荡器。.

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时序逻辑电路

在数字电路理論中,时序逻辑电路是指电路任何时刻的稳态输出不仅取决于当前的输入,还与前一时刻输入形成的状态有关。這跟組合邏輯電路相反,組合邏輯的輸出只會跟目前的輸入成一種函數關係。換句話說,时序邏輯擁有儲存元件(記憶體)来存储信息,而組合邏輯則没有。 從时序邏輯電路中,可以建出兩種形式的有限狀態機:.

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放大器電路

放大器電路,或稱放大電路,能增加訊號的輸出功率。它透過電源取得能量來源,以控制輸出訊號的波形與輸入訊號一致,但具有較大的振幅。依此來講,放大器電路亦可視為可調節的輸出電源,用来获得比输入信号更强的输出信号。 放大器的四种基本类型是电压放大器、电流放大器、互导放大器和互阻放大器。进一步的区别在于输出是否是输入的线性或非线性表示。放大器也可以通过在信号链中的物理位置来分类。.

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数字电路

数字电路或数字集成电路是由许多的逻辑门组成的复杂电路。与模拟电路相比,它主要进行数字信号的处理(即信号以0与1两个状态表示),因此抗干扰能力较强。数字集成电路有各种门电路、触发器以及由它们构成的各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。一个数字系统一般由控制部件和运算部件组成,在时脈的驱动下,控制部件控制运算部件完成所要执行的动作。通过類比數位轉換器、數位類比轉換器,数字电路可以和模拟电路互相连接。.

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整流器

整流器是電源供應器的一部份,可以將交流電轉換成直流電的裝置或元件也被用來作無線電訊號的偵測器等。整流器可以是固態二極體、真空管二極管、汞弧管、或是氧化銅與硒的堆疊等作成。 能把直流電轉換成交流電的裝置則稱為「逆變器」。 整流器一般指能把AC轉成DC的那一組二極體的總稱,但在半波整流只用到一個二極體時,這個二極體也就是整流器。 整流作用有時並不一定是單純用來作為產生直流之用。早期的礦石收音机使用被暱稱為「貓鬚」()的金屬細線壓在方鉛礦(galena,成份是硫化鉛)晶體上,構成點接觸整流器(point-contact rectifier),稱為或晶體檢波器(crystal detector),目的是檢波。在气体(瓦斯)加热系统中,火焰整流(flame rectification)是用于检测火焰的存在:當火焰存在時,火焰外層的兩個金屬電極形成的電流路徑中,電漿會對給予的交流電壓產生整流作用。.

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