Transcript 第一章 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 1-1 電子學的定義 第一章 / 1-1 P2  「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。

第一章
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
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1-1 電子學的定義
第一章 / 1-1
P2
 「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。
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1-2 電子學發展的歷史
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 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。
1-2 電子學發展的歷史
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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：
1-2 電子學發展的歷史
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 電子學發展的代表性元件
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1-3 電子學未來發展的趨勢
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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。
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直流與交流
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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。
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1-4 認識基本波形
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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。
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正弦波
一、週期T與頻率f
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 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
1-4 認識基本波形
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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：
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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。
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四、平均值Vav
 平均值(average value，用Vav表示)的定義為：
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 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。
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1-4-3
脈波
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 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。
1-4 認識基本波形
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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。
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1-4 認識基本波形
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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)：
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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
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1-4 認識基本波形
1-4-5
鋸齒波與三角波
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 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。
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1-4 認識基本波形
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 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：
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1-4-6 交直流混合的波形
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 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：
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1-4 認識基本波形
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 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。