如何确定元件是否具有极性

作者: Digi-Key 工程师 Kaleb Kohlhase

我们经常会被问到某些零件是否有极性,而这并不总是显而易见的。本文将涵盖一些经常被问及是否有极性的常见元件。在电气背景下,极性的定义是电流在电路中流动的方向。在直流电系统中,很可能存在一个正极端和一个称为接地的电中性点,即0V点。有一种同时包含正负电压侧的双极性直流电系统。按照惯例,直流电流会从正端流向负端(或接地)。而电子向相反的方向移动。交流电的极性并不是始终如一的,因为极性通常以50或60Hz频率在正负之间波动。

然而由于一些原因,当涉及到电气系统的元件时,就会有些不太明确。让我们从经常被问及的无源器件着手,例如电阻。

无源元件

电阻

在电气分析中,人们通常会假设电阻具有极性,以便在设计时更容易直观地了解电流的流动情况。我认为,这种做法常常使人认为电阻必须有极性。在现实中,电阻可以被视为一种作用极大的电线,具有非常具体的额定功率和电阻。电阻的物理特性完全取决于内部所使用的材料,以阻碍或减少两个方向上的电流。因此,根据设计、结构和物理特性而言,任何类型的基本电阻都是无极性的。

电感

第二个最常被问及的器件是电感。电感有些类似于电阻,只不过它们专用于以磁能的形式存储电能。电感可以简化为围绕铁磁性材料(或其他磁性材料)的花式线圈导线。出于物理特性、设计和结构的原因,电感与电阻一样,并不关心其放置方式。因此,我认为这种混乱来自于分析实践和某些应用,在这些情况下,当涉及到电流的方向时,就必须考虑极性的问题。即使电感没有极性,电流流动的特定方向也会改变电感内部和周围的磁极。举例而言,继电器上的线圈在电路图上具有特定的极性标记,但这只是为了表明正确触发继电器的电流方向,并不意味着线圈本身是有极性的。磁极可能会受到电极的影响,但却是完全不同的概念。

电容

电容在极性方面要复杂一点。电容中的介质材料以及电容的总体设计决定了其是否有极性。比如说:

  • 铝电解电容:这种电容几乎总是有极性的,除非规格书或参数特别指出它们是否为双极性。铝聚合物电容也是如此。
  • 陶瓷电容:无极性;尚未见过有极性的情况。
  • 薄膜电容:似乎是无极性的,但若不确定,请查看规格书。原厂们通常会标示出某个零件是否有极性,因为这对于需要有极性的应用来说至关重要。如果规格书中未明确说明(根据我所看到的规格书),那么它很可能是无极性的。
  • 钽电容:固有有极性零件,反向电压会产生破坏。
  • 云母电容:一般为无极性。
  • PTFE电容:这些电容在技术上具有薄膜设计,因此也倾向于无极性。

金属触点/开关/其他一般无源器件

对于任何其他类型的无源器件而言,如果没有明确表明极性,则很可能没有极性。开关和金属触点根本无关极性,因为一切都是机械操作,而金属无论如何都能导电。极性是决定或破坏元件和/或设计的一种属性类型,因此必须包含在规格书中。元件的一个例子是簧片开关。这些基本上只是简单的机电开关,带有由磁场移动的简单金属触点,因此没有极性。

有源元件

有源元件几乎总是有极性的,因为它们需要电源才能工作。然而,根据有源元件的类型,某些方面(如输入和输出)可能并不关心电流的方向。有源元件比无源元件复杂得多,因此如果你对此类元件存有疑问,建议阅读相应的规格书。
下面是有源元件的一些示例:

  • 二极管:典型的有极性零件,具体取决于类型(齐纳二极管是特殊情况,它们可以具有双极性,具体取决于电压)。
  • 晶体管:对于电源而言,其具有极性,因为需要具体的正源或负源;对于传导电流,则取决于所使用的晶体管的类型和模式。
  • 交直流转换器:输入为双极性;输出可以是单极性(全正或全负电压和接地基准,或者双极性,即双向正负电压输出并带接地基准)。电源为固有极性。
  • 晶体振荡器/谐振器:如果晶体/谐振器为两个引脚版本,则通常为无极性,但它们可以采用任何一种方式供电。对于多引脚版本,请务必查看规格书。

英文原文链接:How to Determine if a Component Has Polarity