基本电子元件(二极管,发光二极管,晶体管)知识.pdfVIP

第十章 基本電子元件 學習目標： - 認識一些基本電子元件如二極管、發光二極管、晶體管、 變壓器、繼電器和蜂鳴器等 - 認識一些感應電子元件如光敏電阻器、熱敏電阻器等 10.1 二極管(Diode) 二極管(Diode)是一種結構最簡單的半導體元件 。半導體二極管的基本結構是由 一個P形和一個N形的半導體組成，在構成PN結的P形半導體及N形半導體兩端 各裝引線作為二極管的兩個電極。 一般二極管的陽極稱為正極，而陰極則稱為負極。因為空氣和光線都會影響二 極管的運作，所以二極管通常會裝上一個堅硬而不透明的外殼。 圖 7.1 是利用會發光的二極管製作一個電路，解釋二極管的特性。當電源正極與 二極管陽極相接，電源負極與二極管陰極相接時，電流便能通過二極管，這二 極管則會發亮。但當電源正極與二極管陰極相接，電源負極與二極管陽極相接 時，電流便不能通過二極管，這二極管則不會發亮。二極管只允許某一方向的 電流通過，而不允許相反方向的電流通過，這個特性稱為單向導電特性 (unidirectional conduction) 。 圖 7.1 ：單向導電特性的電路舉偶 10.2發光二極管 (Light Emitting Diode, LED) 發光二極管 (Light Emitting Diode, LED)是一種半導體元件，它能將電能直接轉 換為光能，具有很高的電與光轉換效率。 發光二極管實際上也是半導體二極管，它的基本結構是一個 PN結。當它處於正 向偏置時和正向電流操作時，會產生光的幅射，從而發出光。發光二極管用的 半導體材料一般有砷化鎵(GaAs) 、磷砷化鎵(GaAsP)和磷化鎵 (GaP) 。用砷化鎵 做的發光二極管發射的光線是紅外線 (不能用肉眼看見) ，用磷砷化鎵材料做的會 發出紅光或黃光，而用磷化鎵做的則會發出紅光或綠光。 圖7.2 ：發光二極管 10.3晶體管 (Transistor) 晶體管 (Transistor)是由兩個互相背向的 PN結組成的，PN結是一個P形及一個N 形半導體的組合。晶體管有PNP型和NPN型。無論PNP型或是NPN型的晶體管， 在結構上都具有以下的特點： 1. 雖然發射極和集電極所用的半導體材料 相同，但發射極滲入的雜質濃度較 高，而集電極滲入的雜質濃度較低，因 此發射極和集電極不可任意倒換。 2. 集電極的接合界面面積比發射極的大。 註 3. 基極的厚度很薄，一般在一至幾十微米( ) ，滲入雜質濃度很低，只有發射極 厚度的百分之五左右。 註：1 米= 1,000,000 微米 10.4變壓器(Transformer) 變壓器 (Transformer)是一種能把交流電的電壓升高或降低而保持頻率不變的一 種裝置。交流電可以通過變壓器來改變 其電壓。交流電可以適用於各種不同電 壓要求的電器；高壓的交流電可作遠距離輸送，減少電力的損耗。 圖 7.3 ：變壓器 圖 7.4 ：變壓器的電路符號 圖 7.4是變壓器的電路符號。一般來說我們把連接交流電源的一個繞組稱為初級 繞組(primary winding) ；而把連接負載的一個繞組稱為次級繞組(secondary winding) 。 變壓器的鐵心大多數用導磁性能良好的鋼片疊成，鐵心的形狀分別有日字形和 口字形，而變壓器的繞組是用漆皮線繞成的。 當變壓器初級繞組接上交流電源時，交流電流通過初級繞組，並產生磁通量 (magnetic flux) ，磁場通過鐵心穿過次級繞組。根據電磁感應定律，變化的磁通 量在兩繞組上引起感應電動勢。此時如果在次級繞組接上負載，便有電流通過 負載。因應初級繞組及次級繞組線圈數量的比例，原本的交流電便能轉換為不 同電壓的電源，滿足各種電器設備不同電壓的需要。 10.5 繼電器(Relay) 繼電器(Relay)是應用電磁鐵的原理來工作的元件，它的線圈內有一定的電感 量，因此當它接上電源時，通過線圈的電流需要一定的時間才能達到穩定值， 也就是說，繼電器不會在接上電源的一瞬間立即啟動，而需要待電流