內(nèi)容精簡(一)

1、1/50內(nèi)容內(nèi)容精簡（一）精簡（一）電工電子學電工電子學 朱明：2/50元件元件器件器件電路電路電子電路電子電路設(shè)備裝置設(shè)備裝置電工電子學電工電子學 元件：電阻、元件：電阻、電容、電容、電感、電壓源、電流源等。電感、電壓源、電流源等。器件：器件：電阻器、電容器、電感器、變壓器、實際電阻器、電容器、電感器、變壓器、實際電壓源、實際電流源等。電壓源、實際電流源等。電路：將器件適當?shù)剡B接起來構(gòu)成電路。電路：將器件適當?shù)剡B接起來構(gòu)成電路。電子電路：將電路器件、電子器件（半導(dǎo)體器件）電子電路：將電路器件、電子器件（半導(dǎo)體器件）適當?shù)剡B接起來構(gòu)成電路。適當?shù)剡B接起來構(gòu)成電路。設(shè)備裝置：由電路或電子電路與其

2、它電氣、氣動、設(shè)備裝置：由電路或電子電路與其它電氣、氣動、液壓、機械等部件組成并實現(xiàn)某些特定功能的裝液壓、機械等部件組成并實現(xiàn)某些特定功能的裝置置。3/50元件、器件、模型元件、器件、模型4/50從能量角度的元件分類從能量角度的元件分類1、恒耗能元件：輸入電能，例如：電阻；、恒耗能元件：輸入電能，例如：電阻；2、恒釋能元件：輸出電能，例如：光伏電池；、恒釋能元件：輸出電能，例如：光伏電池；3、儲能元件：輸入輸出電能平衡，例如：電容、電感；、儲能元件：輸入輸出電能平衡，例如：電容、電感；4、電源元件：輸出或輸入電能，例如：電壓源、電流源。、電源元件：輸出或輸入電能，例如：電壓源、電流源。思考：電

3、場、磁場、電磁波能是電能嗎？思考：電場、磁場、電磁波能是電能嗎？5/50電流實際方向電流實際方向：正電荷的運動方向為：正電荷的運動方向為實際電壓方向：實際電壓方向：驅(qū)使正電荷遠離的為正、吸引正電荷接近的為負驅(qū)使正電荷遠離的為正、吸引正電荷接近的為負 基本物理量：電壓、電流、功率基本物理量：電壓、電流、功率關(guān)系：關(guān)系：P=U*IUababUab：表示電壓：表示電壓a點為正、點為正、b點為負（點為負（a點相對點相對b點的電位差）點的電位差）abIabIab：表示電流從：表示電流從a點流向點流向b點點6/50電壓、電位、電動勢的關(guān)系電壓、電位、電動勢的關(guān)系電動勢就是發(fā)出電能的電壓，電動勢就是發(fā)出電能

4、的電壓，出現(xiàn)時通常采用非關(guān)聯(lián)參考方向。出現(xiàn)時通常采用非關(guān)聯(lián)參考方向。電壓就是電位差，電位高低的衡量必須有一個基準點：電壓就是電位差，電位高低的衡量必須有一個基準點：參考電位，即：零電位。參考電位，即：零電位。零電位的圖形符號：零電位的圖形符號：思考：反電動勢如何理解？思考：反電動勢如何理解？7/501、任意原則：參考方向任意假定；、任意原則：參考方向任意假定；2、兩種狀況：關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)，、兩種狀況：關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)， 關(guān)聯(lián)：與電阻的實際方向一致，關(guān)聯(lián)：與電阻的實際方向一致，非關(guān)聯(lián)：與電阻的實際情況相反；非關(guān)聯(lián)：與電阻的實際情況相反；3、關(guān)聯(lián)：、關(guān)聯(lián)：P=U*I，R=U/I； 非關(guān)聯(lián)：非關(guān)聯(lián)：P=-

5、U*I，R=-U/I；4、P0則為輸入功率，則為輸入功率，P0則為耗能電阻，則為耗能電阻，R0則為負阻則為負阻l電壓、電流的電壓、電流的參考方向參考方向8/50U 0參考方向參考方向U+實際方向?qū)嶋H方向+實際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向U+U電壓的參考方向與實際方向的關(guān)系：電壓的參考方向與實際方向的關(guān)系：9/50i 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0則為輸入功率，則為輸入功率，P0則為耗能電阻，則為耗能電阻，R 0無源，反映耗能這種物理現(xiàn)象無源，反映耗能這種物理現(xiàn)象外部特性概念外部特性概念電路元件或電路某部分端電路元件或電路某部分端 口處電壓與電流之間的關(guān)系口處電壓與電流之間的關(guān)

6、系外特性外特性 或或 伏安特性伏安特性iAu+ _ US Ru = Ri 15/50電阻與電導(dǎo)：互為倒數(shù)，是同一元件的不同參數(shù)電阻與電導(dǎo)：互為倒數(shù)，是同一元件的不同參數(shù)l 短路短路00 ui G or R0l 開路開路00 ui 0 G or Ruiui16/50l 電路符號電路符號Cu+q-q tan uqCorCuqquO 單位：單位： F (法法) 電容元件，電容的倒數(shù)是什么？電容元件，電容的倒數(shù)是什么？l 線性電容的電壓、電流關(guān)系線性電容的電壓、電流關(guān)系tuCtqidddd Cui17/50沒有電流時電壓不變，故稱電容為電壓記憶元件沒有電流時電壓不變，故稱電容為電壓記憶元件 )(00d

7、1)( tttiCututtuCuuipdd l 功率功率l 記憶記憶l 儲能儲能)(212tCuWC功率有限，電容的儲能不能突變，故功率有限，電容的儲能不能突變，故電容電壓不能躍變。電容電壓不能躍變。18/50電感元件，電感的倒數(shù)是什么？電感元件，電感的倒數(shù)是什么？l 電路符號電路符號+-u (t)iL 單位單位：H (亨亨) tan )()( iLortLit iO tdtdiLtddtu )( )( +-u (t)iLl 線性電感的電壓、電流關(guān)系線性電感的電壓、電流關(guān)系19/50不加電壓時不加電壓時電流保持不變，故稱電感為電流記憶元件電流保持不變，故稱電感為電流記憶元件 )(00d1)(

8、 tttuLititl 功率功率l 記憶記憶l 儲能儲能itiLuip dd)(212tLiWL功率有限，電感的儲能不能突變，故功率有限，電感的儲能不能突變，故電感電流不能躍變。電感電流不能躍變。20/50電容元件與電感元件的比較：電容元件與電感元件的比較：電容電容 C電感電感 L變量變量電流電流 i磁鏈磁鏈 關(guān)系式關(guān)系式電壓電壓 u 電荷電荷 q 若把若把 u-i，q- ，C-L， i-u互換互換,可由電容元件的可由電容元件的方程得到電感元件的方程；方程得到電感元件的方程；C 和和 L稱為對偶元件稱為對偶元件, 、q等稱為對偶元素。等稱為對偶元素。顯然，顯然，R、G也是一對對偶元素也是一對對

9、偶元素:I=U/R U=I/GU=RI I=GU222121dd,LLiWtiLuLiL222121dd,qCCuWtuCiCuqC21/50 其兩端電壓總能保持定值或特定的時間函數(shù)。其兩端電壓總能保持定值或特定的時間函數(shù)。l 電路符號電路符號理想電壓源理想電壓源l 定義定義iSu+_l 理想電壓源的伏安特性理想電壓源的伏安特性ui)(tuS電壓源不能短路！電壓源不能短路！22/50理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)相同的電壓源才能相同的電壓源才能并聯(lián)并聯(lián),電源中的電流電源中的電流不確定。不確定。l串聯(lián)串聯(lián) sksssuuuu21+_uS+_uS2+_+_uS1+_uSl并聯(lián)并聯(lián)21

10、sssuuu +_uS+_uS1+_+_I=？uS223/50其輸出電流總能保持定值或特定的時間函數(shù)。其輸出電流總能保持定值或特定的時間函數(shù)。l 電路符號電路符號理想電流源理想電流源l 定義定義uSi+_l 理想電流源的伏安特性理想電流源的伏安特性ui)(tiS電流源不能開路！電流源不能開路！24/50理想電流源的串聯(lián)并聯(lián)理想電流源的串聯(lián)并聯(lián)相同的理想電流源才能串相同的理想電流源才能串聯(lián)聯(lián), 每個電流源的端電壓每個電流源的端電壓不能確定不能確定l 串聯(lián)串聯(lián)l 并聯(lián)并聯(lián)iS sksnsssiiiii21iS1iS2iSniS21sssiii iSiiS2iS1iS0 =?25/50伏安特性伏安特

11、性US 實實 際際 電電 源源I(A) U(V) 0 IS 開路電壓開路電壓短路電流短路電流實際電源實際電源電流源：內(nèi)阻越大，負載調(diào)整率越小，輸出電流越穩(wěn)定。電流源：內(nèi)阻越大，負載調(diào)整率越小，輸出電流越穩(wěn)定。電壓源：內(nèi)阻越小，負載調(diào)整率越小，輸出電壓越穩(wěn)定。電壓源：內(nèi)阻越小，負載調(diào)整率越小，輸出電壓越穩(wěn)定。26/50usuiOl 實際電壓源實際電壓源i+_u+_SuSR內(nèi)阻內(nèi)阻伏安特性伏安特性iRuuSS 27/50isuiOl 實際電實際電流流源源內(nèi)阻內(nèi)阻伏安特性伏安特性SSRuii u+_SiSRi28/50電壓源和電流源的等效變換電壓源和電流源的等效變換 等效變換：端口的電壓、電流不變。

12、等效變換：端口的電壓、電流不變。u=uS Ri ii =iS Giui = uS/Ri u/Ri等效的條件：等效的條件： iS=uS /Ri ， Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_端口端口特性特性u = iS/Gi i/Gi29/50理想電壓源的轉(zhuǎn)移理想電壓源的轉(zhuǎn)移US （1） 把理想電壓源轉(zhuǎn)移到鄰近把理想電壓源轉(zhuǎn)移到鄰近的支路，得到電壓源和電阻的串的支路，得到電壓源和電阻的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。聯(lián)結(jié)構(gòu)。 （2） 原電壓源支路短接，原電壓源支路短接，轉(zhuǎn)移電壓源的值等于原電壓源轉(zhuǎn)移電壓源的值等于原電壓源值，方向保證各回路的值，方向保證各回路的KVL方方程不變。程不變。USUSUSUSUSUS

13、30/50理想電流源的轉(zhuǎn)移理想電流源的轉(zhuǎn)移iS （1） 把理想電流源沿著包把理想電流源沿著包含它所在支路的任意回路轉(zhuǎn)移含它所在支路的任意回路轉(zhuǎn)移到該回路的其他支路中去，得到該回路的其他支路中去，得到電流源和電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。到電流源和電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。 （2） 原電流源支路去掉，原電流源支路去掉，轉(zhuǎn)移電流源的值等于原電流源轉(zhuǎn)移電流源的值等于原電流源值，方向保證各結(jié)點的值，方向保證各結(jié)點的KCL方程不變。方程不變。iSiSiSiS31/50電子器件電子器件電子器件：二極管、晶體管；二極管：整流二極管、穩(wěn)壓二極管晶體管：三極管、場效應(yīng)管三極管：NPN型、PNP型；場效應(yīng)管：1.4 電子器件 32/50

14、相關(guān)概念1 1、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體半導(dǎo)體3 3、雜質(zhì)半導(dǎo)體：、雜質(zhì)半導(dǎo)體：P P型、型、N N型；型；4 4、共價鍵、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，價電子；、共價鍵、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，價電子；5 5、載流子：自由電子、空穴；、載流子：自由電子、空穴；6 6、激發(fā)、復(fù)合、漂移運動、擴散運動；、激發(fā)、復(fù)合、漂移運動、擴散運動；7 7、PNPN結(jié)：空間電荷區(qū)。結(jié)：空間電荷區(qū)。1.4 電子器件 33/50符號P N 正極 負極 ( a ) 負極 正極 ( b ) 1.4 電子器件 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管的伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅管約硅管約0.7V,鍺

15、管鍺管約約0.3V。反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR反向漏電流反向漏電流最大整流電流最大整流電流34/501、直流電阻、直流電阻RD1.4 電子器件 半導(dǎo)體二極管-參數(shù)2、交流電阻、交流電阻rD 3、最大整流電流、最大整流電流IF 4、最大反向工作電壓、最大反向工作電壓URM 5、反向電流、反向電流IR 35/501.4 電子器件 半導(dǎo)體穩(wěn)壓二極管符號半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性P N 正極 負極 ( a ) 負極 正極 ( b ) UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅管約硅管約0.7V,鍺管鍺管約約0.3V。穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ反向漏電流反向漏電流最大

16、整流電流最大整流電流36/501.穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ 2.額定功耗額定功耗PZ1.4 電子器件 半導(dǎo)體穩(wěn)壓二極管-參數(shù)3.穩(wěn)壓電流穩(wěn)壓電流IZ 4.動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZ 5.溫度系數(shù)溫度系數(shù) 37/50V Z U i U o R R L I L I Z 1.4 電子器件 半導(dǎo)體穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路并聯(lián)穩(wěn)壓電路并聯(lián)穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓的工作條件Izmin IZIZmax38/501.4 電子器件 雙極型晶體管-符號、結(jié)構(gòu)與放大原理( a ) NPN c e b PNP c e b ( b ) c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B I CBO 15V b I

17、BN I EP I EN I CN 39/501.4 電子器件 雙極型晶體管-工作原理)(7 . 0硅管VVBECBEIII)(3 . 0鍺管VVBEBCII40/501.4 電子器件 雙極型晶體管的特性輸入特性輸入特性 輸出特性輸出特性00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V安全安全工作區(qū)工作區(qū)41/501.4 電子器件 雙極型晶體管的三個工作區(qū)截止截止放大放大飽和飽和發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)反偏反偏正偏正偏正偏正偏集電結(jié)集電結(jié)反偏反偏反偏反偏正偏正偏晶體管三個工作區(qū)判定晶體管三個工作區(qū)判定)()()(飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)BECEBECCCEBEBECCCEVUVVUVVVUBCCC

18、CEIRVUPNPN結(jié)結(jié)狀態(tài)狀態(tài)42/501.4 電子器件 晶體管正常工作時極性與三個腳判別1 1、已知三個引腳的電位；、已知三個引腳的電位；2 2、中間電位的引腳為基極；、中間電位的引腳為基極；3 3、電位與中間電位較接近的引腳為發(fā)射極；、電位與中間電位較接近的引腳為發(fā)射極；4 4、電位與中間電位差距大的引腳為集電極；、電位與中間電位差距大的引腳為集電極；5 5、集電極電位高于發(fā)射極時為、集電極電位高于發(fā)射極時為NPNNPN型管，否則型管，否則為為PNPPNP型管；型管；6 6、晶體管接近飽和時，即集電極電位與基極、晶體管接近飽和時，即集電極電位與基極電位接近時無法判斷極性。電位接近時無法判

19、斷極性。43/501.4 電子器件 雙極型晶體管-主要參數(shù) 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流 I ICMCM 集集- -射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓 U U(BR)EOC(BR)EOC 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率P PCMCM44/501.4 電子器件 場效應(yīng)管的分類、符號與結(jié)構(gòu)場效應(yīng)管的分類、符號與結(jié)構(gòu) 按結(jié)構(gòu)特點分：結(jié)型（按結(jié)構(gòu)特點分：結(jié)型（JFETJFET）和絕緣柵型（）和絕緣柵型（IGFETIGFET） 按導(dǎo)電溝道的不同還可分為：按導(dǎo)電溝道的不同還可分為：N N溝道和溝道和P P溝道，而絕溝道，而絕緣柵型又可細分為緣柵型又可細分為N

20、N溝道增強型和耗盡型，溝道增強型和耗盡型，P P溝道增溝道增強型和耗盡型兩種。強型和耗盡型兩種。S 源極源極B 襯底襯底D 漏極漏極G柵極柵極符號圖符號圖2SiODSGBNNAl柵極柵極P型硅襯底型硅襯底源極源極漏極漏極襯底襯底45/501.4 電子器件 特點特點 基本上不需要信號源提供電流基本上不需要信號源提供電流 輸入阻抗很高（可達輸入阻抗很高（可達10910151091015） 受溫度和輻射等外界因素影響小，制造工藝受溫度和輻射等外界因素影響小，制造工藝簡單、便于集成化等；簡單、便于集成化等； 只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，所以又稱其為單只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，所以又稱其為單極性晶體管極性晶體

21、管46/501.4 電子器件 絕緣柵型場效應(yīng)晶體管-結(jié)構(gòu)工作原理 增強型場效應(yīng)管只有增強型場效應(yīng)管只有在只有在在只有在U UGSGS U UGSGS（thth）時，時，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)U UGSGS，改變導(dǎo)電溝道，改變導(dǎo)電溝道的厚度，從而在相同的的厚度，從而在相同的U UDSDS 作用下，有效的控制作用下，有效的控制漏極電流漏極電流I ID D的大小。的大小。47/501.4 電子器件 絕緣柵型場效應(yīng)晶體管-特性曲線 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 N 溝道增強型 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性 輸出特性輸出特性 48/501.4 電子器件 1.4.6 絕緣柵型場效應(yīng)晶體管-特性曲線-輸出特性 N溝道增強型MOSFET的輸出特性如圖所示。它分為恒流區(qū)、可變電阻區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)。其特點為：（1 1）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)） 當當U UGSGS U UGSGS（thth）時，反型層導(dǎo)時，反型層導(dǎo)電溝道被完全夾斷，電溝道被完全夾斷，I ID D=0=0，場，場效應(yīng)管處于截止狀態(tài)。效應(yīng)管處于截止狀態(tài)。(2)(2)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 在此區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)，U UDSDS很小，導(dǎo)很小，導(dǎo)電溝道主要受電溝道主要受U UGSGS的控制。的控制。 當當U UDSDS較大時，出現(xiàn)夾斷區(qū)，較大時，出現(xiàn)夾斷區(qū)，I ID D趨于飽和。趨于飽和。(3)(3)恒流區(qū)恒流區(qū) 在一定的在一定的UGSU