问题

这是什么电子元件,为什么现在的电子产品中好像都见不到了?

回答
看到您这句“现在的电子产品中好像都见不到了”,我脑海中立刻闪过一个熟悉的身影——那就是二极管(Diode),尤其是那种圆柱形的、金属封装的、常常带着一条黑色的环状标记的二极管。

为什么说它熟悉,又说它好像见不到了呢?其实,二极管并没有消失,它依然是电子世界里最基础也是最重要的“搬砖工”。只不过,它的身影变得越来越“内敛”,越来越“集成”,所以我们普通人从外观上很难一眼认出它了。

让我带您细致地聊聊这位电子元件的老将,看看它到底是什么,又为何会有这样的“隐身术”。

二极管(Diode):电子世界的“单行道”

简单来说,二极管就像一条只能单向通行的道路。它允许电流从一个方向(通常称为正向)流过,但会阻挡电流从另一个方向(反向)流过。这个特性,就好像一个单向阀门,只允许水往一个方向流动。

它的基本结构是什么样的呢?

二极管的核心是一个“PN结”。您可以想象一下,我们拿两种不同性质的半导体材料——一种是“P型半导体”(带有很多带正电荷的“空穴”),另一种是“N型半导体”(带有很多带负电荷的“电子”)。当我们把这两种材料紧密地结合在一起,在它们的接触面上就会形成一个特殊的区域,这就是PN结。

在这个PN结处,N型的自由电子会向P型扩散,填补P型的空穴,而P型的空穴也会向N型扩散。这个过程的结果是,在PN结附近形成了一个没有自由载流子的“耗尽层”,这个耗尽层就会产生一个内建电场。

正向偏置(允许电流通过): 当我们把电源的正极接到P型半导体(阳极),负极接到N型半导体(阴极)时,外加电场就会抵消掉PN结的内建电场。这样一来,电子和空穴就可以克服耗尽层的阻碍,大量地在PN结处复合,形成一个较大的电流。这就是“通电”了。
反向偏置(阻止电流通过): 反向的情况正好相反。我们把电源的正极接到N型半导体(阴极),负极接到P型半导体(阳极)。外加电场会与内建电场叠加,使得耗尽层变得更宽,载流子更难越过,所以几乎没有电流流过。这就是“截止”了。

为什么说它那么重要?

二极管的这种单向导电性,赋予了它非常多关键的用途:

1. 整流(Rectification): 这是最经典也是最广泛的应用。我们家庭用的交流电(AC)是电流方向不断改变的,但很多电子设备需要的是方向恒定的直流电(DC)。二极管可以把交流电变成脉动的直流电,就像把来回跑的车,变成只能往前跑的单行道上的车。再配合电容器等元件,就可以获得更平滑的直流电,为各种电子设备提供稳定的能源。
2. 信号检波(Detection): 在收音机等通信设备中,二极管可以用来从高频的无线电信号中“提取”出我们想要的声音或信息信号,这叫做检波。
3. 稳压(Voltage Regulation): 特殊类型的二极管,比如齐纳二极管(Zener Diode),在反向击穿时能保持电压基本恒定,这使得它们可以用来为电路提供稳定的参考电压。
4. 保护电路: 比如防止电源接反导致设备损坏,或者防止电路中出现反向尖峰电压。
5. 逻辑运算: 在早期的数字电路中,二极管甚至可以用来构建简单的逻辑门电路。

为什么现在“见不到了”?那是因为它“藏”起来了!

您之所以觉得现在电子产品里“见不到了”,很大程度上是因为二极管的“个体”形态发生了变化,而且它越来越多地被集成到更大的器件中了。

1. 封装的演变: 以前我们熟悉的那些圆柱形、有金属外壳和标记的二极管,通常是分立元件,也就是独立的、可以单独购买和焊接的元件。它们在早期电子产品的PCB(印刷电路板)上非常显眼。
玻璃封装二极管(例如1N4148): 这是最经典的一种,小小的玻璃管,中间有条黑色标记。它用于开关、小电流整流等场合。
金属封装二极管(例如硅整流二极管): 这些通常体积更大,用金属外壳封装,能承受更大的电流和电压,常用于电源的整流。
塑料封装二极管: 随着技术发展,出现了成本更低、体积更小的塑料封装二极管,也保留了分立元件的形式。

但是,您现在打开一个现代电子产品,比如智能手机、笔记本电脑或者电视机,您会发现PCB上密密麻麻的都是表面贴装器件(SMD)。这些元件非常小巧,通常是黑色或棕色的方块状或长条状,上面可能印着型号代码,但没有以前那种明显的“身体”和“标记”。很多二极管就以这种SMD的形式存在,比如我们常说的 SOD123, SOT23, DO214 等封装。它们因为太小太密集,确实不像以前那样“显眼”了。

2. 集成度的提升: 这是更重要的原因。现代电子产品追求的是小型化、高性能和低功耗。二极管不再是孤军奋战,而是被“打包”到更复杂的集成电路(IC)中了。
桥式整流器(Bridge Rectifier): 以前四个分立的二极管就可以组成一个桥式整流电路,现在市场上有很多封装好的集成式桥堆,把四个二极管的功能集成在一个小小的方形元件里。更别说,在很多电源管理IC内部,早就集成了整流、滤波、稳压等多种功能的电路,其中二极管的单元就已经“消失”在芯片内部的微观世界了。
功率器件内部: 像MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)这样的功率开关元件,它们内部通常就包含了寄生的二极管(body diode),在某些应用中可以起到续流作用,而不需要额外添加分立的二极管。
信号处理芯片内部: 在微处理器、FPGA(现场可编程门阵列)或者各种专用集成电路(ASIC)内部,成千上万甚至上亿个晶体管和各种模拟、数字电路模块被集成在一起。这些电路功能极其复杂,其中包含着无数的二极管结构,它们是以PN结的形式构成晶体管的组成部分,或者专门设计用来实现特定功能的电路单元,但它们已经完全“隐身”于芯片的内部硅晶片上了。您看到的只是一个表面光光的集成电路芯片,里面却藏着乾坤。
肖特基二极管(Schottky Diode): 这是一种特殊的二极管,它使用金属半导体接触而不是PN结来导电,因此具有更快的开关速度、更低的导通电压降(意味着更低的功耗),非常适合用于高频开关电源和数字逻辑电路。它们也广泛地被集成到现代电子设备中,而且封装形式也多样化,包括上面提到的SMD封装。

所以,与其说二极管“见不到了”,不如说它们以更先进、更紧凑、更集成的方式存在于我们身边的各种电子产品之中。它们仍然是电子技术不可或缺的基石,只是不再以那种“老派”的、独立的外形出现在我们眼前了。下次您看到手机、电脑或者其他电子设备内部的PCB时,不妨仔细看看那些小小的黑色方块,里面很有可能就“藏着”不少二极管的“后代”呢!

网友意见

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这叫做中频变压器, 图中是单调谐的中频变压器。

通过调节磁帽与线圈的间隙来微调电感量和/或Q值, 进而改变中央频率和选频的带宽。

Q值一般很小改变。 可以认为带宽是固定的 (9KHZ 左右。)

底部是瓷片谐振电容或者其他高Q的电容, 和初级的绕组形成 LC 选频回路。


当然, 也可能是振荡线圈。

通过调节磁帽与线圈的间隙来微调电感量和/或Q值。




为什么在现在的电脑、手机等产品中都见不到这种东西了?

电脑中有储能电感, 在DC-DC, 但没有金属罩, 没有谐振电容




现在的电子产品都不用调节了吗?

手机中可能用的是零中频电路, 不用中周。

或者是 SDR, 软件定义收音机, LNA + ADC + 软件。 也不需要中周。



中周的频率特性是可以用ADI/LinearTech 的免费仿真软体做实验, 如图



模型文件:

Version 4

SHEET 1 880 680

WIRE 176 128 32 128

WIRE 272 128 176 128

WIRE 464 128 352 128

WIRE 464 144 464 128

WIRE 528 144 464 144

WIRE 32 160 32 128

WIRE 272 160 272 128

WIRE 352 160 352 128

WIRE 176 176 176 128

WIRE 464 176 464 144

WIRE 32 272 32 240

WIRE 176 272 176 240

WIRE 176 272 32 272

WIRE 272 272 272 240

WIRE 272 272 176 272

WIRE 304 272 272 272

WIRE 352 272 352 240

WIRE 352 272 304 272

WIRE 464 272 464 256

WIRE 464 272 352 272

WIRE 304 320 304 272

FLAG 304 320 0

FLAG 528 144 IF_OUT

SYMBOL voltage 32 144 R0

WINDOW 3 -23 155 Left 2

WINDOW 123 9 100 Left 2

WINDOW 39 9 -5 Left 2

SYMATTR InstName V1

SYMATTR Value SINE(0 1 1e6)

SYMATTR Value2 AC 1 0

SYMATTR SpiceLine Rser=10k

SYMBOL ind2 256 144 R0

WINDOW 3 -26 -31 Left 2

SYMATTR InstName L1

SYMATTR Value 500e-6

SYMATTR Type ind

SYMBOL ind2 336 144 R0

SYMATTR InstName L2

SYMATTR Value 30e-6

SYMATTR Type ind

SYMBOL cap 160 176 R0

SYMATTR InstName C1

SYMATTR Value 200p

SYMBOL res 448 160 R0

SYMATTR InstName R1

SYMATTR Value 1k

TEXT -2 344 Left 2 !;tran 0 5e-6 0 1e-9

TEXT -16 112 Left 2 !K L1 L2 1

TEXT 384 312 Left 2 !.ac oct 10000 2E5 2E6




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