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1-1 電子學的定義

1-1 電子學的定義. 1-2 電子學發展的歷史. 1-3 電子學未來發展的趨勢. 1-4 認識基本波形. P2. 1-1 電子學的定義. 「電子學就是研究電荷在氣體、真空或半導體中移動的 科學。」；而探討電荷在導體中移動的科學，則是 電工　 　學 的範圍。. P2. 1-2 電子學發展的歷史. 電子學的發展可以概分為真空管時期、電晶體時期與積體 　電路時期：. 一、第一代：真空管時期. 能放大信號的三極真空管，讓人們在有線、無線通訊的 　領域展開新的一頁。. 二、第二代：電晶體時期. 電晶體因為具有體積小、耗電少、重量輕、不用預熱與

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1-1 電子學的定義

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  1. 1-1 電子學的定義 1-2 電子學發展的歷史 1-3 電子學未來發展的趨勢 1-4 認識基本波形

  2. P2 1-1 電子學的定義 • 「電子學就是研究電荷在氣體、真空或半導體中移動的 科學。」；而探討電荷在導體中移動的科學，則是電工　 　學的範圍。

  3. P2 1-2 電子學發展的歷史 • 電子學的發展可以概分為真空管時期、電晶體時期與積體 　電路時期： 一、第一代：真空管時期 • 能放大信號的三極真空管，讓人們在有線、無線通訊的 　領域展開新的一頁。 二、第二代：電晶體時期 • 電晶體因為具有體積小、耗電少、重量輕、不用預熱與 　可靠性高等優點，因此在美國掀起了一次電子工業的大 　革命，電晶體幾乎完全取代了真空管。

  4. P3 1-2 電子學發展的歷史 三、第三代：積體電路時期 • 積體電路因為體積小、功能多、可靠性高與使用方便，因 　此被大量應用在電子電路，以縮小產品的體積。積體電路 　依其內部所含元件的數目，分類如表1-1：

  5. P4 1-2 電子學發展的歷史 • 電子學發展的代表性元件

  6. P5 1-3 電子學未來發展的趨勢 一、電腦(computer) • 未來的電腦不但功能持續提升，運算速度更快，記憶體的 　容量更大，而且操作會更容易更人性化，把電腦完全融入 　人類的生活中。 二、通訊(communication) • 未來手機、網路及電腦等電子工業一定會朝更緊密結合在 　一起的方向邁進，提供更方便、更快與更便宜的服務。 三、消費性電子(consumer electronics) • 未來的消費性電子產品會不斷朝向體積更小、功能更強、 　耗電更省、品質更可靠、壽命更長與價格更便宜的目標前 　進。

  7. P5 1-4 認識基本波形 1-4-1　直流與交流 一、直流(direct current，簡稱DC) • 電壓或電流的正負極性不會隨時間改變的，稱為直流。

  8. P6 1-4 認識基本波形 二、交流(alternating current，簡稱AC) • 電壓或電流的正負極性會隨時間而改變的，稱為交流。

  9. P6 1-4 認識基本波形 1-4-2　正弦波 一、週期T與頻率f

  10. P6 1-4 認識基本波形 • 正弦波含有正半週與負半週，完成一週(cycle)所需要的 　時間稱為週期(period)，通常以T表示。 • 每秒鐘所產生的週期數稱為頻率(frequency)，通常以 f 表 　示。 • 週期與頻率互為倒數，若以公式表示即為

  11. P7 1-4 認識基本波形 二、瞬間值v(t)、峰值Vp、峰對峰值Vp-p • 正弦波電壓的數學式可如下表示： • 正半週的峰值與負半週的峰值之差，稱為峰對峰值(peak to peak)，以Vp-p表示。正弦波的峰對峰值為：

  12. P7 1-4 認識基本波形 三、有效值(均方根值)Veff，Vrms，VAC • 正弦波的有效值與峰值之關係可用下式表示： • 沒有特別聲明時，一般所稱的交流電壓或交流電流都是指 　有效值。

  13. P8 1-4 認識基本波形 四、平均值Vav • 平均值(average value，用Vav表示)的定義為： • 對稱性交流電的平均值是指正半週的平均值。正弦波的平 　均值Vav與峰值Vp、有效值Vrms之關係可用下式表示： • 沒有特別聲明時，一般所稱的直流電壓或直流電流都是指 　平均值。

  14. P8 1-4 認識基本波形

  15. P9 1-4 認識基本波形

  16. P10 1-4 認識基本波形 1-4-3　脈波 • 電壓或電流由一基本準位變至另一準位，然後再恢復至原 　準位者，稱為脈波(pulse)或脈衝。

  17. P10 1-4 認識基本波形 一、脈波寬度(pulse width，PW)： • 由脈波的前緣(leading edge)到後緣(tailing edge)所需之時 　間，單位為秒。 二、空間寬度(space width；SW)： • 脈波之間隔時間，以秒為單位。 三、脈波振幅(Vp)： • 由基準線到脈波的頂端之電壓值。 四、脈波重複時間(pulse repetition time，PRT)： • 脈波的週期，單位為秒。

  18. P11 1-4 認識基本波形 五、脈波重複率(pulse repetition rate，PRR)： • 每秒發生的脈波數，PRT與PRR互為倒數，亦即 • PRR的單位為赫茲(Hz)。 六、工作週期(duty cycle)：

  19. P11 1-4 認識基本波形

  20. P11 1-4 認識基本波形

  21. P12 1-4 認識基本波形 1-4-4　方波 • 方波(square wave)的波形，如圖1-4-7 　所示，正半週與負半週對稱，工作週期 　為50%。 • 由於方波為正負半週對稱，所以平均值 　是指正半週的平均值。方波的平均值(Vav) 　等於峰值(Vp)，亦即 • 方波的有效值(Vrms)亦等於峰值(Vp)，即

  22. P12 1-4 認識基本波形 1-4-5　鋸齒波與三角波 • 電壓或電流的大小與時間成正比直線性增加或減少的波 　形，稱為鋸齒波(saw-tooth wave)，如圖1-4-8所示。正 　斜波與負斜波對稱的波形，則稱為三角波(triangle wave)，如圖1-4-9所示。

  23. P2 1-4 認識基本波形 • 鋸齒波與三角波的有效值、平均值(正半週的平均值)Vav 　與峰值Vp之關係為：

  24. P13 1-4 認識基本波形 1-4-6 交直流混合的波形 • 在電子電路中，時常會出現如圖1-4-10(a)的交直流混合 　波形，它是由直流VDC與交流VPsinωt相加而成。數學式可 　如下表示：

  25. P13 1-4 認識基本波形

  26. P14 1-4 認識基本波形 • 實際的直流電表所測量的值是真正的平均值，是整週的 　平均值，所以如圖1-4-11所示之波形，用直流電表DCV 　測得的電壓值是10V；如圖1-4-12所示之波形，用直流電 　表DCV測得的電壓值是0V。

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