硬件电路基础

目录

1. 电学基础

1.1 原子

1.2 电压

1.3 电流

1.电流方向： 正极->负极,正电荷定向移动方向为电流方向，与电子定向移动方向相反。

2.电荷（这里表示负电荷）运动方向： 与电流方向相反

1.4 测电压的时候

2. 地线

2.1 金属外壳接地

2.2 地线

2.3 零线接地

2.3 交流电(AC)和直流电(DC)

2.3.1 什么要有交流电

2.3.2 交流电和直流电传输过程中谁的损耗更大

3. 电容

4. 电感器

5. 继电器

6. 蜂鸣器

7. 二极管

8. 三极管

8. MOS管

场效应管

9. 下(上)拉电阻

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1. 电学基础

1.1 原子

• 组成： 质子，中子，电子

• 质子： 带正电

• 电子： 带负电

• 如果一个原子失去一个电子，整体带正电

• 如果一个原子得到一个电子，整体带负电

1.2 电压

电势差，电压，压降（电流通过导体或电路元件时，在其两端产生的电压降低的现象）

产生条件：

电荷的不均匀分布

注意：

有电压不一定有电流

1.3 电流

电荷：电荷是一种物理属性，而质子和电子是带有电荷的微观粒子

电场对电荷的作用导致电荷的定向移动

注意点：

1.电流方向：

正极->负极,正电荷定向移动方向为电流方向，与电子定向移动方向相反。

在分析串联电路、并联电路的电流规律时，按照这个规定可以很清晰地描述电流在电路中的走向和分配情况。

2.电荷（这里表示负电荷）运动方向：

与电流方向相反

在研究半导体器件、电子管等电子元件时，需要清楚地认识到这一点，因为电子的运动在这些元件的工作原理中起着关键作用。

1.4 测电压的时候

要注意：

• 单点电压： 对应点到地(负极)

• 元器件(电阻)：进出口的压差

2. 地线

2.1 金属外壳接地

防止电线老化漏电，导致金属外壳带电

2.2 地线

防止用电器漏电

2.3 零线接地

防止零线中有电流

接地可以让零线的电压接近于0

2.3 交流电(AC)和直流电(DC)

2.3.1 什么要有交流电

直流电不适合长距离传输

2.3.2 交流电和直流电传输过程中谁的损耗更大

1. 交流电损耗更大一些

2. 因为交流电除了考虑导线的损耗，还要考虑电感，电容的因素损耗

3. 电容

用于存储电荷的容器

1. 实现

   1. 两块金属板通常是平行的中间一定是绝缘的

   2. 给金属板通电就是充电的过程

2. 特点：

   1. 充电，放电的速度很快

   2. 隔直通交

      1. 在直流电中，当电容充满电等同于断路了，所以会隔绝直流电

      2. 在交流电中，因为交流电的极性会发生改变，相当于一直给电容充电和放电

3. 应用：

   1. 滤波

4. 电感器

是能够把电能转化为磁能而存储起来的元器件

1）电感储能

2）电感通直隔交

5. 继电器

继电器是一种电控制器件，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。常在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

6. 蜂鸣器

能发出滴滴声音的元器件，在电子产品中主要用来发出警告音。

二极管作用：

蜂鸣器属于感性元器件，关闭时，蜂鸣器里面的电流不能突然降为0，在突然关闭时会产生反相的电压，这时电流就需要有一个泄放路径，二极管就充当这个泄放路径。

7. 二极管

1. P型半导体

   1. 硅和硼掺杂形成P(Postive)---积极的---型半导体------硼原子最外层只有3个电子。它会尝试去周围的硅原子形成4个共价键，不过因为电子缺一个，所以会有一个共价键的位置期待一个自由电子，这个位置会形成“空穴”------需要注意，P型半导体本身是电中性的。

   2. 内部会产生空穴

   3. 空穴对电子有吸引力

2. N型半导体

   1. 硅和磷掺杂形成N(Negative)---消极的---型半导体------磷原子最外层有5个电子，但只会和周围的四个硅原子组成4个共价键，这样每个磷原子可以贡献一个自由电子。------需要注意，N型半导体本身是电中性的。

   2. 内部会有自由电子

3. 将P型半导体和N型半导体紧挨着会组成PN结

   1. 两个半导体相邻处，N型半导体中的自由电子因为P型半导体空穴的引力会有部分电子流到P型半导体和空穴中和

   2. 在N型半导体和P型半导体中间会有一个‘耗尽层’

   3. N型半导体失去电子呈正电，P型半导体得到电子呈负电，在N型半导体和P型半导体中间会产生內建电场,电压大概是0.7V左右

4. 二极管导通原理

   1. 给二极管结外部电源的时候，一定要注意正负极

   2. 正极接P型半导体，负极接N型半导体

   3. 外部电场的电势差一定要保证能够克服(大于)PN结內建电场

   4. 如果反接很难导通,除非提供较大的电压，此种方式我们称之为‘击穿’

8. 三极管

等同于两个二极管(PN结)

分类：

NPN型

PNP型

1. 特点：

   1. 直接给三极管两侧通电不能导通，原因是内部会形成两个方向相反的内电场，等同于两个方向相反的二极管

   2. 不能直接导通很重要的一点就是没有基级电流

2. 三极管的三级：

   1. Base： 基级

   2. Collect： 集电极

   3. Emit： 发射级

8. MOS管

场效应管

场效应管也是一种晶体管，它通过电场来控制电流。传统的晶体三极管通过电流来控制电流。场效应管有许多应用，包括放大、开关和电压控制等。场效应管是芯片的底层原理，是芯片中的最小单位。

 

记忆方法：1、根据左侧箭头，箭头表示电子的流向 ，N沟道的电子是从源极流向栅极。

G: 栅极---grid

S: 源极---source

D: 漏极---drain

下拉电阻：

作用：给栅极稳定的高/低电平，而不至于处于浮空状态。

当开关断开时，栅极处于浮空状态，在静电作用下，电荷没有释放回路，栅极电场仍然存在且保存很长一段时间，下次开机时可能会导致产生巨大漏极电流烧坏MOS管。

9. 下(上)拉电阻

通过电阻接地(接电源)，可以保证对应的引脚始终钳位在低电平(高电平)

1. 强下拉(上拉)

   1. 可以将电压拉的足够低

   2. 通过的电流更多一些

   3. 1-10KΩ

2. 弱下拉(上拉)

   1. 相对于强下拉，拉低电压较弱

   2. 通过的电流相对较少一些

   3. 电阻阻止一定是比强下拉的阻止要大