原创 元器件第002篇 元件 器件 元器件分类

[初次发表 23-10-24  最后编辑：23-11-12]

上一篇介绍了标准化组织，这一篇说分类。当我想深入了解一个事物，我总是把分类、术语和标准作为攀登学习曲线的法宝。

元件和器件

总是说元器件元器件的，那么元件和器件是一回事吗？

元件和器件不一样。元件的英文是Component，元件的特征是只要输入信号，不用外加电源就可以工作。由于不用外部电源，元件虽然可以传递信号能量，但并不增加它，所以也被称为无源的、被动的/Passive。器件的英文是Device，器件的特征是除了输入信号，还要外加电源才可以工作。器件除了传递输入信号的能量，还可以把外部电源的能量添加进去，形成一种能量放大的效果，所以也被称为有源的、主动的/Active。

我自己的领悟是这样的——可以从如何利用物质特性的角度来区分元件和器件：

元件是利用物质的内生/本征/Intrinsic特性形成的，本征特性有电导率、介电常数和电磁感应常数等等。元件工作过程中，其本征特性不变。发生过应力时，本征特性会变化，这时元件就失效了，例如常见的电阻器过载变开路，保险丝阻值变大，电容器漏电增加、磁钢受热退磁等。

器件则不同，器件不是利用本征特性运作，而是依靠杂质和微观结构工作。器件工作过程中，材料特性一直在变。比方说二极管，根据两端电压的方向和大小，其电阻率是按照V-I特性曲线变化的。又如MOSFET晶体管，其V-I特性又可分为截止区、饱和区和线性区，随着栅极控制电压的变化，器件的工作点一直在V-I特性曲线（簇）上面移动着。半导体之所以能够给电子学带来翻天覆地的变化，掺杂（Dopping）、刻蚀（Etching）和沉积（Deposition）三大技术是关键。掺杂让我们可以空前自由地控制材料的电阻率和介电系数，例如硅PN结中半导体载流子浓度。刻蚀和沉积让我们用类似3D打印的方式控制介质厚度，制作出精细的连线，扩大了材料的电应力范围。

基于半导体制作的全都是器件吗？几乎是，但有一个例外——有些磁性元件是用半导体制作的，例如TMR（隧道磁阻效应）元件就是在硅片上利用物理溅镀（Physical Sputtering）技术镀上一层磁性薄膜形成的（实际上需要十几层叠加来增强信号），AMR（各向异性磁阻）和GMR（巨磁阻）也是类似的情况。这类元件并不需要对硅掺杂，只是利用了微观结构。

分类法

电子元器件种类繁多，仅美国TI一家企业就提供超过10万个型号的集成电路产品。庞大的产品阵容，层出不穷的新应用，如何建立一个稳健的分类法，除了有技术上的意义，更是有人事管理、划分地盘的作用。

日常沟通中发现很多电子工程师对电子元器件如何分类感到困惑。拿开关电源集成电路来举例：A公司归入电源管理产品类，叫它PMIC；B公司放在非线性集成电路类，叫他Non Linear Devices；C公司又出现了控制器/Controller和转换器/Convertor两个类别。

其实，GJB 8118《军用电子元器件分类与代码》是一个很好的分类标准。我调查下来发现，这是目前国际上最清晰的分类法。GB体系、IEC体系在电子元器件分类、类别名方面都有过一些前后不一致的情况。主要的半导体大厂如 TI、NXP 、AD 和 Infineon，官方网站的分类法也各有千秋。