剖析问题：有源元件 VS 无源元件
电子元件之间的一个关键区别因素是它们是有源元件还是无源元件。然而，这对于人们来说并不是一个容易理解的方面。许多人仍然无法理解主动元件 和被动元件之间的区别。那么它意味着什么呢？
有源元件包括依赖外部电源来修改或控制电信号的电路部件。它包括可控硅、晶体管、集成芯片、显示器件、二极管等元件。所有这些元件都需要电力来发挥作用（改变电流）
另一方面，无源元件不需要外部电源即可运行。它取决于控制电信号的其他属性。因此，无源元件仅需要存在或流经电路的电流即可发挥作用。一些无源元件包括变压器、电阻器、传感器、电感器等。
虽然有源元件与无源元件的讨论对于电子爱好者、工程师和学生来说很重要，但它有助于理解电子设备没有任何一个元件就无法正常工作。但在了解每种类型组件的细微差别之前，了解它们应用的上下文会有所帮助。
电子电路和元件
有源和无源元件都在电子电路内运行。因此，它确保电子装置或设备在其预期应用中按预期运行。因此，理解电路的含义以及不同类型的电子元件在这种情况下如何工作变得至关重要。
首先，电子电路是指有助于控制和引导电流以实现各种功能的结构。它包括计算、信号放大、数据传输等功能。电路结构由电感器、晶体管以及所有其他已在有源元件和无源元件两大类下列举的元件组成。
除了电路的复杂性之外，电子元件的数量也可以根据电路的应用而改变。对于简单的应用，一个普通的电路将由导电路径、负载和电压源组成。
- 导电路径。它允许电流流动，主要由导电铜迹线组成。此类迹线是层压到玻璃环氧树脂 (FR4)等非导电基板上的铜片。
- 电压源。它通常作为两端设备提供，在两个电路点之间提供电压以允许电流流动。这些来源包括发电机、电力系统或电池。
- 加载。它代表必须消耗功率来操作或执行特定功能的电路元件。电路中的负载可以根据复杂性而变化。它可以包括用于复杂负载的电容器、晶体管、电阻器等，也可以包括用于最简单负载的简单灯泡。
电路对于任何电子设备或装置的操作都是必不可少的。但电路要工作，就需要电流的流动，这可以通过形成环路来实现。存在多种电子电路，包括开路、闭路、短路、印刷电路板和集成电路。
开路。它是一种不像其他电路那样在循环系统中运行的电路。由于组件意外或有意地断开或损坏，电流会受到阻碍。
闭路。该电路与开路不同，形成一个电流不间断流动的回路。它可以包含没有任何特定功能的完整电路，例如，连接到耗尽电池的完整电路。
短路。这是电路形成低电阻连接的地方。发生这种连接的点允许电流流动，而不是设计的路径。这种电路会在无意中发生，并经常导致严重事故。
多氯联苯。它是复杂应用所必需的一种复杂形式的电子电路，与大多数电子设备或电器同义。它拥有以特定方式排列的微小电子元件。您可以将此类组件与非导电基板顶部的导电层连接。
集成电路。它是一种先进的电子电路形式，可容纳数百万个电子元件。现代电器或设备（例如移动电话或计算机）均使用这些 IC。集成电路变得复杂而微小，因为它们可以安装在小型硅芯片中。
电子元器件
技术的进步增强了 PCB 和集成电路等电子电路的性能，但构建它们所使用的技术却有所提高。例如，目前，大多数电路构建过程都是完全自动化的。有源元件与无源元件的布置遵循设计阶段规定的设定设计。此外，此类组件的数量取决于设计电路的复杂性。
集成电路和印刷电路板等复杂电子电路的制造和组装过程可能会变得复杂。它源于组件数量庞大、组装所需的有限空间、先进的功能以及所需的质量保证水平。IC和 PCB 需要专业的现代化设备、最新的技术和高超的工艺。
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由于IC 和 PCB 的制造和组装主要需要有源和无源元件作为电路的一部分。在设计阶段考虑以下组件、它们的组成、功能以及对电子电路的重要性至关重要。
无源元件
电容器
它主要用于构建各种电子电路类型——无源两端部件或组件在电场内以静电形式存储能量。简而言之，它的功能就像一个微型可充电电池。然而，电容器和电池之间的主要区别在于它可以在一秒钟内放电和充电（反之亦然）。
它的构成
尽管主要部件是相同的，但电容器可以有各种尺寸和形状。它具有两个电气板或导体，由堆叠在其间的绝缘体或电介质隔开。该板由薄铝或金属薄膜等导电材料制成。相比之下，电介质主要由陶瓷、玻璃、纸张、空气、云母或塑料薄膜等非导电材料组成。固定电容器时可以将极板的两个突出端插入。
它的功能性
通过将两个板连接到电源来在两个板上施加电压以产生电场。结果，一个极板将积聚正电荷，而另一个极板则在另一侧收集负电荷。断开电源后它仍可继续运行。因此，连接到负载后，它会立即将存储的能量传输到负载。
意义
除了与电池相似之外，电容器的功能也不同。它可以阻止直流电，因为它允许交流电流动。或者，它可以平滑电源发出的输出。它还有助于潮流和电压稳定。此外，它还可以校正功率因数，有助于为电机（单相）提供足够的启动扭矩。请记住，滤波器、保持和定时器电容器有不同的应用。
电阻器
它也是一种主要抵抗电流的两端电气元件。电阻器可能是最简单的电子电路元件。此外，它是每个电子电路的典型特征，因为它是固有的。在大多数情况下，电阻器都会带有颜色代码。
它的组成
电阻器并不奇特，因为电阻是几乎所有导体的固有属性。它由一根缠绕在陶瓷等非导电材料周围的铜线组成。铜的厚度和匝数与电阻值成正比。为了获得更高的电阻，铜线需要变得更细，并且匝数也随之增加。
电阻器也可以采用碳膜螺旋图案。然而，碳膜电阻的理想电路是小功率电路。出现这种情况是因为碳膜与有线碳膜不同，它不精确。由于电阻器不遵守电路内的极性，因此导线端子扫描连接在两端。
它的功能性
电阻器在控制电子电路中的电流和电压方面发挥着重要作用。电阻丝的细度和厚度对于允许流过的电流量起着根本性的作用，类似于水和管道。
意义
电阻器有助于限制电路中的电流。因此，它可以保护其他组件免受潜在损坏。通过将电压降低到电路所需的水平，它对于分压也很有价值。例如，像微控制器这样的电路部件可能需要比电路其余部分更低的电压。此外，电阻器可以与电容器一起用于构建具有电阻器-电容器阵列（RC网络或滤波器）的集成电路。RC 网络对于抑制笔记本电脑或计算机 I/O 端口、WAN、LAN 等中的EMI（电磁干扰）或 RFI 至关重要。
电感器
电感器也称为电抗器，是无源两端元件。它存储能量（在磁场内）并在需要时将其返回到电子电路。当两个电感器并排放置（没有任何接触）时，它们会相互影响。第一个感应器产生的磁场影响第二个感应器，这是一项突破性的发现，导致了变压器的发现或发明。
作品
作为一个组件，它是最简单的组件之一，因为它只是铜（线圈）。线圈匝数与电感成正比。然而，将铜线缠绕在铁磁材料（如铁）上会增强电感。此外，磁芯形状还可以增强电感。然而，在 IC 内连接电感器很复杂，因此被电阻器取代。
功能性
电流通过任何导线时都会形成磁场。这与电感器使用的原理相同。产生的磁场抵抗交流电，同时允许直流电通过。更重要的是？磁场储存能量。
意义
它是一种乐器组件，但由于其尺寸而很难将其集成到电路中。例如，在集成电路中，由于电感器体积庞大，因此被电阻器取代。然而，它可用于选择调谐电子电路中所需的特定频率。它还可以通过将交流电源转换为直流电源来充当电感扼流圈。
石英晶体
它是一种无源电子元件，主要以谐振器的形式用于电路中。石英天然以硅形式存在，但也可以合成生产。它具有压电效应，可以产生交流电压，主要是在受到物理压力时。根据预期应用，它有多种尺寸。
作品
石英晶体有助于制造晶体振荡器，可以是矩形板或六边形，末端形成金字塔。石英晶体有两种切割技术：Y 切割和 X 切割。它通常由外形呈矩形、正方形或圆柱形的固定板夹在中间。
功能性
在晶体上施加交流电压会导致机械振动。晶体的尺寸和切割决定了振荡或振动的共振频率，从而产生连续信号。
意义
石英晶体具有极高的品质因数，使其成为电路中的完美滤波器。因此，您可以找到数字手表作为计时元件，微处理器板作为振荡器时钟。
有源元件
二极管
它是一个允许电流单向流动的两端组件。因此，它可以被视为电子止回阀的等效物。在大多数情况下，二极管将 AC（交流电）转换为 DC（直流电）。您会发现二极管中存在半导体物质或材料。或者，它可以是真空管。但当今世界，许多二极管都包含硅半导体材料。
作品
二极管主要由真空或半导体材料组成。半导体二极管有 n 型或 p 型半导体。它含有硅、硒或锗，被称为 pn 结二极管。另一方面，真空二极管按照真空原理工作，其中阳极和阴极位于玻璃管真空内。
功能性
真空二极管根据电子云作用原理工作。例如，当阴极受热时，玻璃真空内会形成不可见的电子云，或者被推断为空间电荷。正如阴极发射电极一样，负真空或空间也会排斥电极。结果，没有电子到达阳极，电流无法流过电子电路。
另一方面，pn 结二极管的工作原理不同。例如，p 型被硼篡改，留下带正电的空穴。n 型用锑进行调温，锑含有更多电子，使其带负电，将 n 型和 p 型分别连接到正极和负极端子。这种连接允许电流流动。然而，当端子反转时，电流停止流动。它的出现是因为空穴和电子相互排斥。
意义
它适用于将交流电转换为直流电、屏蔽太阳能电池板、信号解调以及保护负载免受电压尖峰的影响。
晶体管
它包含电子电路中最重要的组件之一。晶体管是具有三个端子的小型半导体器件。它主要用作开关器件或放大器。晶体管可以在没有任何运动的情况下关闭或打开某些东西。
作品
它主要是用硅制成的，尽管以前的型号有锗。除了更便宜的制造成本之外，硅晶体管还具有更好的耐温性。虽然存在由 PNP 和 NPN 组成的 BJT 或双极结型晶体管，但它们都具有“集电极”、“基极”和“发射极”三个引脚。
功能性
NPN和PNP是指晶体管的半导体材料的层序。NPN 意味着 p 型硅板夹在两个 n 型层之间。当集电极连接到第二个 n 型时，发射极连接到其中一个 n 型。其底座连接或附接至 p 型。p 型硅的额外空穴可作为电流的屏障。除了对发射极进行负充电外，还向集电极和基极施加正电压。电子流从发射极流向集电极。由于不同的电压分配，PNP 的功能也不同。
意义
在许多电子电路中，晶体管既充当放大器又充当开关。因此，它可应用于助听器、计算器和计算机、显示驱动器、电源调节器、触摸和光传感器。此外，它还应用于音频放大器和报警系统。
有源元件对比 无源元件：差异
无源元件和有源元件之间存在很多差异。作为设计师，了解每种分类、组件及其差异成为设计电子电路的关键。两者之间的差异通常从它们各自的定义中变得显而易见，尽管这会渗透到微小的细节中。所有现有的差异都体现在功能、电源类型、电流调节和功率增益方面。那么有什么区别呢？
来源的性质
所有有源组件都为电子电路提供电力，而无源组件则使用来自电子电路的能量。优秀的例子包括用于有源元件的晶体管、IC、二极管、SCR 等以及用于无源元件的电容器、电阻器、电感器等。
组件功能
有源组件以电流或电压形式产生能量，而无源组件以相同形式（电流或电压）存储能量。
功率增益
有源元件可以提供功率增益。另一方面，无源元件无法给你带来任何好处。
电流的流动
虽然有源元件可以控制电路中的电流，但无源元件缺乏这种能力。
外部来源要求
有源组件需要有外部电源才能运行。然而，无源元件的情况恰恰相反。
能源类型
所有有源元件都是能量提供者，而无源元件则相反。无源元件总是接受能量。
有源电子元件和无源电子元件之间的细微差别通常很容易阐明。然而，电子元件的差异总是触及设计的根本基础，即节能。能量不会被破坏，也无法形成。更重要的是？机器无法以 100% 的效率运行。因此，无源电路在部署或使用时总是会损失一些功率。
有源元件的应用
电子零件至关重要，并且通常隐藏在我们周围的大多数电子电气系统和设备中。有源元件是电子元件的一部分，在各个领域都有应用。它包括音响系统、灯泡和电话。它也适用于计算机、汽车等。“主动”的定义意味着您很可能会在所有电子设备中找到这些组件。除了详细的例子之外，典型的例子还包括具有集成电路的设备（具有一定计算能力的设备）、具有内置显示器或电池的设备以及发光二极管（LED灯）。
无源元件的应用
无源元件在电子电路乃至电子设备中同样重要。例如，白炽灯泡（光）是传感器的一个令人难以置信的例证。它将电能或能量转换为热能和光能。扬声器还利用传感器将电输入转换为机械输出。结果，扬声器锥体振动产生我们可以破译的声波。
传感器也是另一种形式的传感器，长期用于科学研究或研究。通过使机器和电器变得“智能”，它越来越获得普遍接受和普及。
无源元件的其他重要应用领域包括射频和微波应用。射频应用包括依赖于感应器的无钥匙和远程进入系统等领域。还必须提及主要用于GPS 设备、收音机、无线路由器和调制解调器的天线。您还可以在公共交通中找到无源组件（天线）。
最后的想法
每个电子设计爱好者都需要了解有源元件与无源元件主题的复杂性。它可以提高您对各个组件以及如何在 IC 或 PCB 中排列它们的理解。
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