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1） 什么是元器件？

 

自從元器件誕生的第一天起，不同專家和機(jī)構(gòu)就給出了不同的定義，盡管這些定義不盡相同，但都包括了兩個(gè)最基本的屬性：

實(shí)現(xiàn)某種電路功能；

不可拆分。

抓住這兩個(gè)基本屬性，圍繞元器件的其他問(wèn)題就變得容易理解，比如：

元器件的分類；

元器件的等級(jí)；

元器件的批次；

......

第一屬性：元器件的電路功能。

怎么理解元器件的功能呢？我們首先要看元器件的輸入和輸出關(guān)系，數(shù)學(xué)上表示為y=f(x)：

如果，最簡(jiǎn)單的，輸入和輸出一模一樣，那它就是起導(dǎo)通作用的，比如直流電路里的導(dǎo)線、連接器，微波鏈路里的波導(dǎo)；

如果輸出信號(hào)比輸入信號(hào)明顯增大，那它很可能是個(gè)放大器；反之，如果明顯的小，那它可能是個(gè)衰減器；

如果只有輸入沒(méi)有輸出，那它應(yīng)該是個(gè)負(fù)載終端，如果沒(méi)有輸入就有輸出呢，那就是電源、頻率源或者信號(hào)發(fā)生器

如果輸入是連續(xù)的，可輸出是離散的，或者說(shuō)是數(shù)字的，那它是個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D，反之就是D/A。當(dāng)然也有些器件輸入輸出都是連續(xù)信號(hào)?？傊?，一個(gè)器件只要包含了模擬信號(hào)的處理，一般就認(rèn)為它是模擬器件。

如果輸入輸出都是離散的，那它就是個(gè)數(shù)字器件了。CPU，存儲(chǔ)器這些都屬于這一類。元器件領(lǐng)域的摩爾定律，描述的主要就是數(shù)字器件的特性。因?yàn)檫@類器件功能非常復(fù)雜，通過(guò)信息輸入輸出關(guān)系很難了解它們的功能，所以還要借助時(shí)序圖和邏輯圖。

有些小部件，雖然也和元器件在一起工作，但本身沒(méi)有實(shí)現(xiàn)某種電路功能，就不能算作元器件。比如說(shuō)配合電源模塊使用的散熱片，固定螺栓等。

 

不可拆分

就是說(shuō)，元器件能實(shí)現(xiàn)的這個(gè)功能，必須是在完好的條件下。如果你把它拆開，就沒(méi)辦法組裝回去了，即便能組裝回去，也實(shí)現(xiàn)不了原來(lái)設(shè)計(jì)的功能或者性能了。這是他和設(shè)備、部件、組件等等這些概念最主要的差別。這也是造成元器件和其他產(chǎn)品在管理模式上不盡相同根本原因之一。想像一下，別的產(chǎn)品如果測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以返工修理之后重新使用?？墒菍?duì)元器件來(lái)說(shuō)，除了極個(gè)別的工序和環(huán)節(jié)，都是不能返工的，發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)只能通過(guò)一種特別的叫“破壞性物理分析”（英文縮寫為DPA）手段，“破壞性”三個(gè)字意味著，經(jīng)過(guò)這個(gè)分析，無(wú)論是否發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這些元器件都不能再用了。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，元器件生產(chǎn)過(guò)程中，特別注意保證產(chǎn)品的一致性，尤其是一個(gè)批次內(nèi)的產(chǎn)品。因?yàn)檫@樣，就可以通過(guò)有限的樣品分析，來(lái)體現(xiàn)整個(gè)批次或多個(gè)批次質(zhì)量的整體情況了。

 

2）元器件的分類

 

從中文名稱的角度看，元器件中的“元”和“器”都源自于《易經(jīng)》，所謂“元亨利貞”和“形而上者謂之道，形而下者謂之器”。“元”表示“發(fā)端”和“基礎(chǔ)”，代表了不可再分性；“器”表示“具體的用途”，代表了功能性。而且，國(guó)內(nèi)習(xí)慣上也把元器件分為元件和器件：有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一般稱為器件，而沒(méi)有的則稱之為元件。國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)教學(xué)和很多中文參考書目，都是根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分的。

 

 從英文名稱的角度看，元器件通常采用parts和components這個(gè)單詞。而且，從術(shù)語(yǔ)學(xué)意義上，二者是等價(jià)的，沒(méi)有區(qū)別。中文語(yǔ)境中元件和器件的區(qū)分，在英文標(biāo)準(zhǔn)中找不到直接的對(duì)應(yīng)。比較近似的概念是passive parts(無(wú)源元器件或者說(shuō)被動(dòng)器件)可以基本對(duì)應(yīng)元件，active parts（有源元器件或者說(shuō)主動(dòng)器件）可以基本對(duì)應(yīng)器件。說(shuō)“基本”，是這里存在一些交叉點(diǎn)，比如：二極管，在英文文獻(xiàn)中歸入passive parts，但中文文獻(xiàn)中屬于器件。

 

 從現(xiàn)狀來(lái)看，采用英文體系元器件標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)，在元器件的技術(shù)和管理方面有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)和話語(yǔ)權(quán)。而且這一現(xiàn)狀短期內(nèi)不容易改變，因此我們工作中盡可能采用英文標(biāo)準(zhǔn)體系，以方便接軌。

 

說(shuō)到元器件的分類，這是一個(gè)非常糾結(jié)的話題。多年前，我剛剛?cè)胄?，參加一個(gè)元器件分類方面的研討會(huì)，幾位老專家對(duì)分類方案爭(zhēng)論得非常激烈，誰(shuí)也不能說(shuō)服別人。面對(duì)老專家，我雖然插不上嘴，但也明白了一點(diǎn)，就是元器件的分類是一個(gè)主觀問(wèn)題，并沒(méi)有客觀統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

 

那么我們沒(méi)什么要給元器件分類呢？根據(jù)社會(huì)學(xué)家鄧巴的理論，人腦的認(rèn)知帶寬是有限的，能夠處理的對(duì)象個(gè)數(shù)的上限大約是150個(gè)左右，再多的數(shù)量就要采用分級(jí)管理。元器件總的品種數(shù)以萬(wàn)計(jì)，遠(yuǎn)超人類認(rèn)知能力范圍。元器件在功能，工藝，外形封裝等方面的差異，讓分類這件事成為可能。也正是這樣差異，讓分類有點(diǎn)復(fù)雜。和元器件相關(guān)的人，大體上可以分為生產(chǎn)者，使用者和管理者三方。這三方對(duì)元器件的側(cè)重點(diǎn)不同，在分類這件事上，想法也不同。還有，隨著技術(shù)進(jìn)步，元器件的范圍也在迅速擴(kuò)大，經(jīng)常增加一些新的門類，而且以前一些板卡級(jí)或是部件級(jí)產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在體積縮小，被封裝成元器件了。

 

目前國(guó)外宇航元器件的分類標(biāo)準(zhǔn)也不太相同，我們看看兩種比較主流的：

 

美軍標(biāo)MIL體系的分類：

 

MIL標(biāo)準(zhǔn)是美軍的不同部門，在不同時(shí)期編寫的各類標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)和命名都沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。往好的方向性說(shuō)是“自然生長(zhǎng)”，往不好的方面說(shuō)是“缺乏頂層設(shè)計(jì)”。但這樣一個(gè)體系支持了世界上最強(qiáng)大的軍事工業(yè)體系。而另一些堪稱完美的標(biāo)準(zhǔn)卻被束之高閣，無(wú)人問(wèn)津。有些時(shí)候，實(shí)用比完美更重要。

 

MIL標(biāo)準(zhǔn)里涉及元器件分類的標(biāo)準(zhǔn)很多，比較典型的是美國(guó)空軍宇航部門負(fù)責(zé)編寫的MIL-STD-1547B ELECTRONIC PARTS, MATERIALS, AND PROCESSES FOR SPACE VEHICLES空間飛行器電子元器件、材料和工藝要求。這個(gè)版本是2008年正式發(fā)布的，替代了原來(lái)的MIL-HDBK-1547A ELECTRONIC PARTS, MATERIALS, AND PROCESSES FOR SPACE AND LAUNCH VEHICLES。名字有個(gè)微調(diào)去掉了LAUNCH統(tǒng)一了航天器的叫法，而編號(hào)中的HDBK（手冊(cè)）變成了STD（標(biāo)準(zhǔn)），表示這份文件從參考手冊(cè)上升為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中包含了元器件、材料和工藝（主要是印制電路板），可以看做從使用者角度進(jìn)行分類的典型。標(biāo)準(zhǔn)中的元器件分類如下（200分類包含所有2XX分類，以此類推）：

 

 

200 CAPACITORS, GENERAL

210 CERAMIC CAPACITORS (CKS)

215 CERAMIC CAPACITORS, HIGH VOLTAGE (HVR) 

230 METALLIZED FILM CAPACITORS (CRS) 

232 METALLIZED FILM CAPACITORS (CHS) 

240 GLASS DIELECTRIC CAPACITORS (CYR) 

250 FIXED MICA CAPACITORS (CMS) 

260 FIXED TANTALUM FOIL CAPACITORS (CLR 25, 27, 35, and 37) 

270 SOLID TANTALUM CAPACITORS (CSS) 

275 SOLID TANTALUM CHIP CAPACITORS (CWR) 

280 FIXED TANTALUM-TANTALUM CAPACITOR (SINTERED WET SLUG, CLS79, & CLS81)

300 CONNECTORS

400 QUARTZ CRYSTALS

500 DIODES

600 EMI AND RF FILTERS (FS)

700 FUSES

800 MAGNETIC DEVICES (TRANSFORMERS, INDUCTORS, AND COILS)

900 MICROCIRCUITS

910 INTEGRATED CIRCUITS

960 HYBRIDS

1000 RELAYS (CURRENT RATING OF 25 AMPERES OR LESS)

1100 RESISTORS

1110 FIXED COMPOSITION, INSULATED, CARBON COMPOSITION (RCR)

1120 FIXED FILM RESISTORS (RLR)

1125 FIXED FILM RESISTOR CHIPS (RM)

1130 FIXED METAL FILM RESISTORS (RSC)

1140 VARIABLE, NONWIRE-WOUND RESISTORS (RJR)

1150 VARIABLE, WIRE-WOUND RESISTORS (RTR)

1160 WIRE-WOUND, ACCURATE, RESISTORS (RBR)

1170 WIRE-WOUND, POWER-TYPE RESISTORS (RWR)

1180 WIRE-WOUND, CHASSIS-MOUNTED RESISTORS (RER)

1190 FIXED FILM RESISTANCE NETWORK (RZR)

1195 Thermistors (RTH)

1200 SWITCHES

1210 SENSITIVE AND PUSH (SNAP ACTION) SWITCHES

1220 THERMAL SWITCHES

1230 PRESSURE SWITCHES

1400 TRANSISTORS

1410 RF AND MICROWAVE TRANSISTORS

1500 WIRE AND CABLE

 

ESCCMIL體系的分類：

 

和MIL體系相反，ESCC標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)雅、簡(jiǎn)潔，漂亮的一塌糊涂，可依據(jù)這個(gè)體系認(rèn)證的元器件品種數(shù)，至今仍無(wú)法和MIL體系相提并論。在這個(gè)體系下，元器件頂層分類為：  

Resistors and Thermistors    

Fuses    

Inductors    

Capacitors    

Wires and Cables    

Connectors    

Relays and Switches    

Crystals and SAW Devices    

Oscillators    

Miscellaneous Passive    

Discrete Semiconductors    

Integrated Circuits    

Hybrids    

Cable assembly    

Optoelectronics