汽車電子元件中，電容器、二極管和三極管扮演者非常重要的角色，以下對這三種元件進(jìn)行介紹，疑問看懂它們的概念和原理。

一、電容器

電容器與電阻、電感并稱為三大被動元件，其年產(chǎn)量在世界范圍內(nèi)已達(dá)約2萬億個 。電容器中使用最廣泛的是陶瓷電容器，同時，絕緣性和穩(wěn)定性俱佳的薄膜電容器、以大容量著稱的電解電容器等各類電容器，也憑借各自的優(yōu)勢與特點為人們所用。

1、電容器的原理與基本結(jié)構(gòu)

電容器的基本結(jié)構(gòu)是間隔對置的兩個電極（金屬板），施加直流電壓（V）到兩個電極上，電子瞬間聚集到其中一個電極上，該電極帶負(fù)電，另一個電極則處于電子不足的狀態(tài)，帶正電。

該狀態(tài)在撤去直流電壓后依舊存在，即在2個電極之間蓄積了電荷(Q)。在電極間插入電介質(zhì)（陶瓷、塑料薄膜等），通過電介質(zhì)的極化，蓄積的電荷增加。表示電容器蓄積多少電荷的指標(biāo)叫做電容量(C)（簡稱容量）。

2、電容器的基本性質(zhì)

① '積蓄電荷'

電容器也被稱為蓄電器，顧名思義，就是通過采用大面積的電極構(gòu)造以及高電容率的電介質(zhì)，從而能夠蓄積大量電荷。 

接通電源施加直流電壓，則電流瞬間流向?qū)Ь€，對電容器進(jìn)行充電；當(dāng)電極間的電位差與電源電壓相等，則電流不再流動，充電結(jié)束。充放電過程如下圖所示：

②'阻直流，通交流'

電容器的電極被電介質(zhì)阻隔，施加直流電壓后，在充電過程中電流瞬間流過導(dǎo)線，但不會流到電介質(zhì)的內(nèi)部。即，電容器具有阻斷直流的性質(zhì)。連接交流電源，則電極板周期性地反復(fù)進(jìn)行充電與放電，電場方向也會相應(yīng)地發(fā)生改變。

雖然不是在絕緣體內(nèi)部出現(xiàn)電子移動，但實際上與流過交流電流相同，因此可視為電容器使交流電流通過。相對于通常的電流（傳導(dǎo)電流），我們將該電流稱為位移電流。

③'頻率越高，電容量越大，交流電越容易通過'

'阻直流，通交流'是電容器的基本性質(zhì)，但并非所有交流電都一樣通過，通過的阻礙由交流電的頻率與電容器的電容量決定。該交流電通過的阻礙叫做容抗(XC)，是電容器對交流電的阻抗，單位是歐姆（?）。電容器的容抗(XC)以如下公式表示：

二、二極管

1、概念、原理和類別

利用半導(dǎo)體特性，制成的一種電力電子元件，在汽車當(dāng)中可以起到開關(guān)、整流、穩(wěn)壓、顯示等一系列作用，它就是晶體二極管。

半導(dǎo)體可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界處形成PN結(jié)，當(dāng)PN結(jié)的P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的負(fù)極，稱PN結(jié)加正向電壓，也叫正偏。此時PN結(jié)導(dǎo)通，呈低阻性，燈亮。

當(dāng)PN結(jié)的P區(qū)接電源的負(fù)極，N區(qū)接電源的正極，稱PN結(jié)加反向電壓，也叫反偏。此時PN結(jié)截止，呈高阻性，燈不亮。PN結(jié)加正向電壓時導(dǎo)通，加反向電壓時截止的性質(zhì)稱PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?/span>。

晶體二極管（簡稱二極管）是由一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼做成的，從P區(qū)引出的電極引線為正極（也稱陽極），從N區(qū)引出的電極引線為負(fù)極（也稱陰極），二極管的電路符號如圖下圖所示。

二極管其實就是一個PN結(jié)，所以二極管的性質(zhì)和PN結(jié)的性質(zhì)相同，即單向?qū)щ娞匦?。二極管正極接電源正極，二極管負(fù)極接電源負(fù)極，稱二極管加正向電壓，也叫正偏；反之則稱二極管加反向電壓，也叫反偏。

二極管按所用材料不同，分為硅二極管和鍺二極管兩種。

按PN結(jié)的結(jié)構(gòu)特點，分點接觸型和面接觸型兩種。點接觸型二極管允許通過的電流小，適用于高頻檢波、脈沖電路和小功率的整流電路；面接觸型二極管允許通過的電流大，適用于低頻整流電路。

按用途不同，分普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、光敏二極管、續(xù)流二極管、光電二極管和發(fā)光二極管等。

2、二極管的伏安特性

所謂晶體二極管的伏安特性是指加到二極管兩端的電壓U與流過二極管的電流I的特性曲線I=f（U）。通常用橫軸表示電壓U，用縱軸表示電流I。

①正向特性

當(dāng)二極管兩端加上正向電壓且當(dāng)正向電壓比較小時（室溫條件下，硅管的死區(qū)電壓應(yīng)為0.5V導(dǎo)通電壓0.7V，鍺管的死區(qū)電壓應(yīng)為0.2V，導(dǎo)通電壓0.3V），PN結(jié)正向電阻很大，正向電流接近于零。一般把這一段稱為不導(dǎo)通區(qū)或死區(qū)。

隨著電壓逐漸增大，正向電流隨電壓近似按平方率增長，電壓稍有增加，電流就急劇增加，特性幾乎是一條直線。此段稱為二極管的導(dǎo)通區(qū)，此特性稱為二極管的正向特性。

②反向特性

當(dāng)二極管兩端加反向電壓時，在反向電壓作用下，電路中形成很小的反向電流。從零增大到0.1V一段，反向電流隨反向電壓增加而增大；隨后反向電流便不隨反向電壓的增加而增大，而是保持一定的數(shù)值。

當(dāng)二極管外加反向電壓超過一定數(shù)值后，反向電流突然猛增，此時稱二極管反向擊穿，這時所對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓。二極管擊穿后，管子會因過熱而損壞。此特性稱為二極管的反向特性。

3、幾種常見二極管

①穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管也是由一個PN結(jié)構(gòu)成，工作時在反向擊穿狀態(tài)（普通二極管在反向擊穿區(qū)會損壞），接到電路中時，應(yīng)該反接，即穩(wěn)壓二極管的正極應(yīng)接被穩(wěn)壓電路的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極應(yīng)接被穩(wěn)壓電路的正極，穩(wěn)壓管就是利用它的反向擊穿電流在很大范圍內(nèi)變化時，反向擊穿電壓基本不變的特性，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。     

②發(fā)光二極管

發(fā)光二極管通以正向電流時會發(fā)出光來，具有電光轉(zhuǎn)換的性能，可見光有紅、黃、綠、藍(lán)、紫等。廣泛用于各種電子設(shè)備中作為工作狀態(tài)指示燈。

③光電二極管

光電二極管的反向電流隨光照強度的增加而上升，它的主要特點是：管子工作在反向狀態(tài)，反向電流與照度成正比。

④汽車用整流二極管

汽車硅整流發(fā)電機用二極管與其他二極管工作原理基本相同，但外形結(jié)構(gòu)與也一般二極管有所不同，具有一個引出極，另一個極是外殼，分正極二極管和負(fù)極二極管兩種，正極二極管的引出端為正極，外殼為負(fù)極；負(fù)極二極管的引出端為負(fù)極，外殼為正極，為了便于識別，通常在正極二極管上涂有紅點，負(fù)極二極管上涂有黑點。

⑤續(xù)流二極管

二極管在汽車中應(yīng)用的第二種類型是續(xù)流。快速恢復(fù)二極管（一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間短特點的半導(dǎo)體二極管）主要用于配合開關(guān)各類功率變換器的功率器件（如IGBT或MOSFET），起續(xù)流作用。

三、三極管

三極管是最重要的電子元器件之一，它的看家本領(lǐng)，是可以以小電流控制大電流，頗似武俠中的四兩撥千斤。

下圖是2種類型的三極管NPN和PNP的結(jié)構(gòu)和電路圖符號示意。

很多初學(xué)者都會認(rèn)為三極管是兩個 PN 結(jié)的簡單湊合，這種想法是錯誤的，兩個二極管的組合不能形成一個三極管。

我們以 NPN 型三極管為例，兩個 PN 結(jié)共用了一個 P區(qū) —— 基區(qū)?；鶇^(qū)做得極薄，只有幾微米到幾十微米，正是靠著它把兩個PN結(jié)有機地結(jié)合成一個不可分割的整體，它們之間存在著相互聯(lián)系和相互影響，使三極管完全不同于兩個單獨的PN結(jié)的特性。

三極管在外加電壓的作用下，形成基極電流、集電極電流和發(fā)射極電流，成為電流放大器件。

三極管的電流放大作用與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，三極管內(nèi)部進(jìn)行的物理過程是十分復(fù)雜的，初學(xué)者暫時不必去深入探討。從應(yīng)用的角度來講，可以把三極管看作是一個電流分配器。一個三極管制成后，它的三個電流之間的比例關(guān)系就大體上確定了，用式子來表示就是：

β和α稱為三極管的電流分配系數(shù)，其中β值大家比較熟悉，都管它叫電流放大系數(shù)。

三個電流中，有一個電流發(fā)生變化，另外兩個電流也會隨著按比例地變化。例如，基極電流的變化量 ΔIb ＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根據(jù) ΔIc ＝ βΔI b 的關(guān)系式，集電極電流的變化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝ 500μA ，實現(xiàn)了電流放大。

三極管自身并不能把小電流變成大電流，它僅僅起著一種控制作用，控制著電路里的電源，按確定的比例向三極管提供 I b 、 I c 和 I e 這三個電流。

為了容易理解，我們還是用水流比喻電流。這是粗、細(xì)兩根水管，粗的管子內(nèi)裝有閘門，這個閘門是由細(xì)的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細(xì)管子中沒有水流，粗管子中的閘門就會關(guān)閉。注入細(xì)管子中的水量越大，閘門就開得越大，相應(yīng)地流過粗管子的水就越多，這就體現(xiàn)出“以小控制大，以弱控制強”的道理。

由圖可見，細(xì)管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。三極管的基極 b 、集電極 c 和發(fā)射極 e 就對應(yīng)著圖 4 中的細(xì)管、粗管和粗細(xì)交匯的管子。

如上圖，若給三極管外加一定的電壓，就會產(chǎn)生電流 Ib 、 Ic 和 Ie 。調(diào)節(jié)電位器 RP 改變基極電流 I b ， I c 也隨之變化。由于 I c ＝ βI b ，所以很小的 I b 控制著比它大 β 倍的 I c 。 Ic 不是由三極管產(chǎn)生的，是由電源 VCC 在 I b 的控制下提供的，所以說三極管起著能量轉(zhuǎn)換作用。