電工學(xué)2第1章

1、中南大學(xué)電工電子中南大學(xué)電工電子教學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)中心http:/http:/一、課程的地位和主要內(nèi)容一、課程的地位和主要內(nèi)容電工技術(shù)電工技術(shù) 電工學(xué)電工學(xué)電子技術(shù)電子技術(shù) 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 磁路與電機(jī)磁路與電機(jī) 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 緒緒 論論緒緒 論論 緒緒 論論 計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)原理框圖計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)原理框圖微微機(jī)機(jī)傳傳感感器器伺服伺服機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)模擬模擬信號(hào)信號(hào)處理處理功率功率放大放大模數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口 被被 測(cè)測(cè) 控控 對(duì)對(duì) 象象干擾、噪聲、漂移、非線(xiàn)性干擾、噪聲、漂移、非線(xiàn)性電工學(xué)的典型應(yīng)用電工

2、學(xué)的典型應(yīng)用模擬電模擬電子技術(shù)子技術(shù)數(shù)字電數(shù)字電子技術(shù)子技術(shù)電機(jī)電機(jī)緒緒 論論 二二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)狀容量大型化容量大型化器件小型化器件小型化功率電子技術(shù)功率電子技術(shù)微電子技術(shù)微電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDAEDA技術(shù)技術(shù)發(fā)發(fā) 展展17851785年，庫(kù)侖確定電荷間的作用力；年，庫(kù)侖確定電荷間的作用力；18261826年，歐姆提出年，歐姆提出“歐姆定律歐姆定律”；18311831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；18341834年，雅可比造出第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；年，雅可比造出第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；18641864年，麥克斯韋提出電磁波理論；

3、年，麥克斯韋提出電磁波理論；18951895年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無(wú)線(xiàn)電通信；年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無(wú)線(xiàn)電通信；19041904年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；19461946年，誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)；年，誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)；19471947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明第一只晶體管；年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明第一只晶體管；19581958年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。 快速發(fā)快速發(fā)展原因展原因電能電能易轉(zhuǎn)換易轉(zhuǎn)換易傳輸易傳輸易控制易控制 緒緒 論論 三三、如何學(xué)好如何學(xué)好“電工學(xué)電工學(xué)”課程特點(diǎn)：課程特點(diǎn)：內(nèi)容多

4、且廣、學(xué)時(shí)相對(duì)少內(nèi)容多且廣、學(xué)時(shí)相對(duì)少1、注意掌握注意掌握“三基三基”：基本原理、基本分析方法、基本應(yīng)用基本原理、基本分析方法、基本應(yīng)用2、注重綜合分析與設(shè)計(jì)注重綜合分析與設(shè)計(jì) 3、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力 注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)四四、教學(xué)安排（、教學(xué)安排（32學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）1.1.講授（講授（2626學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）2.2.實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)（6 6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）緒緒 論論 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)緒緒 論論 1.1.實(shí)驗(yàn)（電工實(shí)驗(yàn)（電工學(xué)學(xué)B） 選課階段選課階段：登錄：登錄 預(yù)選預(yù)選 確認(rèn)確認(rèn) 完成完成 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作操作：刷條形碼：刷條形碼( (卡卡) ) 操作操作 驗(yàn)收

5、驗(yàn)收 完完成成實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后一周實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后一周，交給，交給任課任課老師老師 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上預(yù)約 初定第二周開(kāi)始初定第二周開(kāi)始 校園卡關(guān)聯(lián)校園卡關(guān)聯(lián) 周一、三下午周一、三下午實(shí)驗(yàn)樓實(shí)驗(yàn)樓3 308 08 購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、條形碼時(shí)間購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、條形碼時(shí)間 ： 實(shí)驗(yàn)樓實(shí)驗(yàn)樓313313（或（或318318隔壁工作間）隔壁工作間） 姜姜 錫老師錫老師138731681862.2.作業(yè)紙作業(yè)紙 （電工（電工學(xué)學(xué)B ） 實(shí)驗(yàn)樓實(shí)驗(yàn)樓3 30101 第第1-31-3周周三、五下午周周三、五下午3:00-5:303:00-5:30 謝平凡謝平凡 1 13

6、8084652713808465271 五五、教材教材六、考核方式六、考核方式 考試成績(jī)（考試成績(jī)（60%） 平時(shí)成績(jī)（平時(shí)成績(jī)（40%） 緒緒 論論 1.電工學(xué)（少學(xué)時(shí)）電工學(xué)（少學(xué)時(shí)） 吳顯金、張曉麗吳顯金、張曉麗水利水電水利水電出版社出版社2.電工學(xué)簡(jiǎn)明教程電工學(xué)簡(jiǎn)明教程 秦曾煌秦曾煌 高等教育出版社高等教育出版社3.電工學(xué)電工學(xué)（少學(xué)時(shí)少學(xué)時(shí)） 唐介唐介 高等教育出版社高等教育出版社 七七、作業(yè)作業(yè) 作業(yè)要求作業(yè)要求書(shū)寫(xiě)工整書(shū)寫(xiě)工整，鉛筆直尺鉛筆直尺畫(huà)圖。畫(huà)圖。 1.3 無(wú)源元件無(wú)源元件1.1 電路電路概述概述1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量1.4 有源元件有源元件1.6 集成

7、運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器1.5 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件1.7 集成邏輯門(mén)電路集成邏輯門(mén)電路第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件第第1 1章章 電路基本概念及元器件電路基本概念及元器件本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：1.電流和電壓的參考方向；電流和電壓的參考方向；2.了解二極管了解二極管和三極管和三極管的工作原理和特性；的工作原理和特性；3.會(huì)分析二極管的電路會(huì)分析二極管的電路；4.了解集成運(yùn)放的基本組成了解集成運(yùn)放的基本組成和和基本分析方法基本分析方法；5.了解了解常用常用門(mén)電路的邏輯功能、邏輯符號(hào)和門(mén)電路的邏輯功能、邏輯符號(hào)和芯片管腳圖芯片管腳圖。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念

8、及元器件元器件1.1.實(shí)現(xiàn)電能的輸送與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能的輸送與轉(zhuǎn)換2.2.實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理1.1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件電源電源( (信號(hào)源信號(hào)源) )的電壓或電流稱(chēng)為的電壓或電流稱(chēng)為激勵(lì)激勵(lì)；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱(chēng)為由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱(chēng)為響應(yīng)響應(yīng)。1.1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.1.2 電路電路模型模型電路電路（electric

9、circuitelectric circuit）- -網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件 從電源來(lái)看，電源本身的電流通路稱(chēng)為從電源來(lái)看，電源本身的電流通路稱(chēng)為內(nèi)電路內(nèi)電路， 電源以外的電流通路稱(chēng)為電源以外的電流通路稱(chēng)為外電路外電路。 當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)，這種電路當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)，這種電路稱(chēng)為稱(chēng)為直流電路直流電路。 當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電流時(shí)，當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電流時(shí)，這種電路稱(chēng)為這種電路稱(chēng)為交流電路交流電路。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)二端二端

10、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有了電流當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。電路的這一狀及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。電路的這一狀態(tài)稱(chēng)為態(tài)稱(chēng)為通路通路。1.通路通路 IEUS UL S通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為有載有載或稱(chēng)電源處于負(fù)載狀態(tài)?；蚍Q(chēng)電源處于負(fù)載狀態(tài)。各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一定的各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一定的限額，這些限額是用來(lái)表示它們的正常工作條件和工作能限額，這些限額是用來(lái)表示它們的正常工作條件和工作能力的，稱(chēng)

11、為電氣設(shè)備的力的，稱(chēng)為電氣設(shè)備的額定值額定值。1.1.3 電路電路的基本狀態(tài)的基本狀態(tài)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件S1S2EEL1EL2當(dāng)某一部分電路與電源斷開(kāi)，當(dāng)某一部分電路與電源斷開(kāi)，該部分電路中沒(méi)有電流，亦該部分電路中沒(méi)有電流，亦無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為開(kāi)路開(kāi)路。有有源源電電路路 開(kāi)路的特點(diǎn)：開(kāi)路的特點(diǎn)：開(kāi)路處的開(kāi)路處的電流電流等于等于零零I0開(kāi)路處的電壓應(yīng)視電路情況而定開(kāi)路處的電壓應(yīng)視電路情況而定電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源狀態(tài)稱(chēng)為電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源狀態(tài)稱(chēng)為空載空載。U 視電視電

12、路而定路而定2.開(kāi)開(kāi)路路 （斷路）（斷路） 1.1.3 電路電路的基本狀態(tài)的基本狀態(tài)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件當(dāng)某一部分電路的兩端用當(dāng)某一部分電路的兩端用電阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線(xiàn)電阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線(xiàn)或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電路中的電流全部被部分電路中的電流全部被導(dǎo)線(xiàn)或開(kāi)關(guān)所旁路，這一導(dǎo)線(xiàn)或開(kāi)關(guān)所旁路，這一部分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為部分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為短路短路或或短接短接。S1S2電源短路電源短路短路的特點(diǎn)：短路的特點(diǎn)：短路處的短路處的電壓電壓等于等于零零U0短路處的電流應(yīng)視電路情況而定短路處的電流應(yīng)視電路情況而定I 視電路而定視電路而定有有源源

13、電電路路EL1EL23.短短路路 1.1.3 電路電路的基本狀態(tài)的基本狀態(tài)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.2.1 電流及其參考方向電流及其參考方向dtdqi ABi第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.2.2 電壓及其參考方向電壓及其參考方向ABUdqdwu 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.2.2 電壓及其參考方向電壓及其參考方向ABiuABiu第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.2.3 電功率和電能量電功率和電能量 ttdiuw0)()( dtdwp )()(titup ttdiuw0)()( 第一

14、章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.2.3 電功率和電能量電功率和電能量2A3V 在電壓和電流為在電壓和電流為關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)參考方向下參考方向下p0，表示該元件，表示該元件吸收吸收功率；功率； p0，表示該元件，表示該元件發(fā)出發(fā)出功率。功率。)()(titup 在電壓和電流為在電壓和電流為非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)參考方向下參考方向下p0，表示該元件，表示該元件發(fā)出發(fā)出功率；功率； p0，表示該元件，表示該元件吸收吸收功率。功率。2A3Vuuii第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件第一章第一章 直流電路直流電路 1.2.3 電功率和電能量電功率和電能量如何判斷電路元件是電源如何

15、判斷電路元件是電源( (發(fā)出功率發(fā)出功率) )還是負(fù)載還是負(fù)載( (吸收功率吸收功率) )？按照電壓和電流的按照電壓和電流的實(shí)際方向?qū)嶋H方向判斷：判斷：若電流從電路元件的若電流從電路元件的高電位流出高電位流出，則該元件起，則該元件起電源電源作用；作用；否則起否則起負(fù)載負(fù)載作用。作用。例例:試判斷各元件是電源還是負(fù)載。試判斷各元件是電源還是負(fù)載。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件理想電路元件理想電路元件理想有源元件理想有源元件理想無(wú)源元件理想無(wú)源元件電電壓壓源源電電流流源源電電阻阻元元件件電電容容元元件件電電感感元元件件第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1

16、.3.1 電阻元件電阻元件Riu Gui RG1 Riu Gui or uAB iRAB iR第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件iuRiu 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件 電阻圖片電阻圖片水泥電阻水泥電阻線(xiàn)繞電阻線(xiàn)繞電阻碳膜電阻碳膜電阻可變電阻可變電阻壓敏電阻壓敏電阻功率電阻功率電阻第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件11ui1R1u2R2unRnu 串聯(lián)的特點(diǎn)：串聯(lián)的

17、特點(diǎn)：通過(guò)各電阻的電流相同。通過(guò)各電阻的電流相同。),(nkiRukk1第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件eqRu11ui1R1u2R2unRnu 串聯(lián)的等效電阻串聯(lián)的等效電阻 nkkneqRRRRiuR121第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件eqRu11ui1R1u2R2unRnu 電壓分配（與電阻成正比）電壓分配（與電阻成正比）,uRRiRueqkkk nk, , 2 , 1 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.1 電阻元件電阻元件 并聯(lián)的特點(diǎn)并聯(lián)的特點(diǎn) 各電導(dǎo)的電壓是

18、同一個(gè)電壓。各電導(dǎo)的電壓是同一個(gè)電壓。 并聯(lián)電路的等效電并聯(lián)電路的等效電阻阻 nkkneqGGGGG121uii1i2inG1G2GneqGui即：電流按電導(dǎo)成正比分配或即：電流按電導(dǎo)成正比分配或 按電阻成反比分配按電阻成反比分配。 電流的分配電流的分配iGGuGieqkkk 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.2 電容元件電容元件1.線(xiàn)性電容（簡(jiǎn)稱(chēng)電容）線(xiàn)性電容（簡(jiǎn)稱(chēng)電容） 電容符號(hào)為：電容符號(hào)為：Cu+q -q則電容電壓與所帶電荷之間滿(mǎn)足：則電容電壓與所帶電荷之間滿(mǎn)足：Cuq C是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。當(dāng)電壓?jiǎn)挝粸榉?，電荷單位是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。當(dāng)電壓?jiǎn)挝粸榉?，電荷單位?/p>

19、庫(kù)侖（為庫(kù)侖（C），則電容單位為法拉（），則電容單位為法拉（F）。）。uq第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.2 電容元件電容元件dtdqi Cuq dtduCi dtdqi ttidttqtq0)()(0Cuq ttidtCtutu01)()(0a）在直流電路中，電容元件處相當(dāng)于在直流電路中，電容元件處相當(dāng)于開(kāi)路開(kāi)路；)0( dtduCib）電容元件具有電容元件具有“記憶記憶”功能（從積分關(guān)系來(lái)看）；功能（從積分關(guān)系來(lái)看）；Ci第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.2 電容元件電容元件 )()(0tutuCCuduwdtduCuuidtdwp

20、 )(21)(21022tCutCu Cuq 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.2 電容元件電容元件 電容圖片電容圖片陶瓷電容陶瓷電容云母電容云母電容薄膜電容薄膜電容復(fù)合介質(zhì)電容復(fù)合介質(zhì)電容鋁電解電容鋁電解電容鉭電解電容鉭電解電容真空電容真空電容第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.3 電感元件電感元件ABiiL第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.3 電感元件電感元件dtduL LiL dtdiLu ttLLudttt0)()(0 ttudtLtiti01)()(0dtduL LiL a）在直流電路中，電感元件處相當(dāng)

21、于短路；在直流電路中，電感元件處相當(dāng)于短路；b）電感元件具有電感元件具有“記憶記憶”功能（從積分關(guān)系來(lái)看）；功能（從積分關(guān)系來(lái)看）；0 dtdiLu第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.3 電感元件電感元件 )()(0titiLLidiwdtdiLiuidtdwp )(21)(21022tLitLi LiL 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.3.3 電感元件電感元件 電感圖片電感圖片磁棒電感線(xiàn)圈磁棒電感線(xiàn)圈雙層空心電感線(xiàn)圈雙層空心電感線(xiàn)圈工字形電感線(xiàn)圈工字形電感線(xiàn)圈貼片電感貼片電感鐵心電感線(xiàn)圈鐵心電感線(xiàn)圈磁珠電感磁珠電感多層空心電感線(xiàn)圈多層空心電

22、感線(xiàn)圈第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.1 理想電壓源理想電壓源SURiUSuSAB可提供一個(gè)固定的電壓可提供一個(gè)固定的電壓 US ，稱(chēng)為，稱(chēng)為源電壓源電壓。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.1 理想電壓源理想電壓源uS1=5VuS2=4VR=1 iRuui2S1S A1 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.2 理想電流源理想電流源可提供一個(gè)固定的電流可提供一個(gè)固定的電流 IS ，稱(chēng)為，稱(chēng)為源電流源電流。SiRUiSAB第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.2 理想電流源理想電流源iS1

23、5A1 iS2 2AuRiiu)(2S1S V3 第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.3 電源的聯(lián)接電源的聯(lián)接1.電壓源的串聯(lián)電壓源的串聯(lián)snsssuuuu 21 nksku1（外特性不變）（外特性不變）注意：只有相同的電壓源才能允許并聯(lián)。否則，燒毀電壓表。注意：只有相同的電壓源才能允許并聯(lián)。否則，燒毀電壓表。1su2susnususu第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.3 電源的聯(lián)接電源的聯(lián)接2.電電流流源的串聯(lián)源的串聯(lián)（外特性不變）（外特性不變）注意：只有相同的電流源才能允許串聯(lián)。注意：只有相同的電流源才能允許串聯(lián)。snsssiiii 2

24、1 nkski11si2sisnisisi第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.4.4 受控源受控源第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件u1gu1u1 u1 i1i1ri1i11.4.4 受控源受控源第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件為什么具有這些導(dǎo)電特性？為什么具有這些導(dǎo)電特性？半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：( (可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻) )。摻雜性摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯

25、往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯 改變改變( (可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二 極管、三極管和晶閘管等）。極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化 ( (可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極 管、光敏三極管等管、光敏三極管等) )。熱敏性：熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件常用的半

26、導(dǎo)體材料：硅常用的半導(dǎo)體材料：硅 Si和鍺和鍺 Ge均為四價(jià)元素均為四價(jià)元素單晶硅單晶硅(Si)的原子結(jié)構(gòu)平面示意圖的原子結(jié)構(gòu)平面示意圖 Si Si Si Si Si Si Si Si Si共價(jià)鍵共價(jià)鍵價(jià)電子價(jià)電子這種純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。這種純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件 Si Si Si Si Si Si Si Si Si溫度溫度(T)一定時(shí)，載流子數(shù)量一定。當(dāng)一定時(shí)，載流子數(shù)量一定。當(dāng)T時(shí)，載流子數(shù)量時(shí)，載流子數(shù)量。(3)價(jià)電子依次填補(bǔ)空穴，價(jià)電子依次填補(bǔ)空穴，進(jìn)而產(chǎn)生了電子電流和空進(jìn)而產(chǎn)生了電子電

27、流和空穴電流。穴電流。(2)在室溫下受熱激發(fā)時(shí)，在室溫下受熱激發(fā)時(shí)， (1)在絕對(duì)零度在絕對(duì)零度 (T=0K)時(shí)時(shí)不導(dǎo)電，相當(dāng)于絕緣體；不導(dǎo)電，相當(dāng)于絕緣體；產(chǎn)生電子空穴對(duì)；產(chǎn)生電子空穴對(duì)；l 半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴 這就是半導(dǎo)體導(dǎo)電的重要特點(diǎn)。這就是半導(dǎo)體導(dǎo)電的重要特點(diǎn)。自由電子自由電子空穴空穴l 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受溫度影響很大。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受溫度影響很大。1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件2.雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 -N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 Si

28、 Si Si Si Si Si Si Si Si共價(jià)鍵共價(jià)鍵(1)N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體:多數(shù)載流子為電子，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴。少數(shù)載流子為空穴。在室溫下就在室溫下就可 以 激 發(fā) 成可 以 激 發(fā) 成自由電子自由電子1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件2.雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 -N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(2)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體:1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) Si Si Si Si Si Si Si Si Si共價(jià)鍵共價(jià)鍵空位吸引鄰空位吸引鄰近原子的價(jià)近原子的價(jià)電子填充。電子填充。多數(shù)載流子為空穴

29、，多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子。少數(shù)載流子為電子。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)綜上所述：綜上所述： 無(wú)論無(wú)論N N型還是型還是P P型半導(dǎo)體，對(duì)外都呈電中性。型半導(dǎo)體，對(duì)外都呈電中性。注意：注意：(1)(1)本征半導(dǎo)體中加入五價(jià)雜質(zhì)元素，便形成本征半導(dǎo)體中加入五價(jià)雜質(zhì)元素，便形成N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。其中其中電子是多數(shù)載流子電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的正離子。參加導(dǎo)電的正離子。(2)(2)本征半導(dǎo)體中加入三價(jià)雜質(zhì)元素，便形成本征半導(dǎo)體中加入三價(jià)雜質(zhì)元素，便形成P

30、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。其中其中空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，此外還有不，電子是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的負(fù)離子。參加導(dǎo)電的負(fù)離子。(3)(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度，少子由本征雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.5.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.基本結(jié)構(gòu)和類(lèi)型基本結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.5.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管金屬觸絲金屬觸絲陽(yáng)極引線(xiàn)陽(yáng)極引線(xiàn)N型鍺片型鍺片陰極引線(xiàn)陰極引線(xiàn)外

31、殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽(yáng)極引線(xiàn)陽(yáng)極引線(xiàn)PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線(xiàn)陰極引線(xiàn)( b ) 面接觸型面接觸型陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極 VD陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極管殼管殼P N例如例如2CZ10,2CW182CZ10,2CW18等。等。第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.基本結(jié)構(gòu)和類(lèi)型基本結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.5.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件2.二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.5.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管反向擊穿電壓導(dǎo)通管壓降死區(qū)電壓iD = 0UT = 0.5 V (硅管硅管) 0.1

32、 V (鍺管鍺管)U UthiD 急劇上升急劇上升0 U Uth UD= 0.7 V (硅管硅管)0.3 V (鍺管鍺管)U UBR反向電流急劇增大反向電流急劇增大二極管被二極管被反向擊穿反向擊穿正向特性：正向特性：反向特性：反向特性：第一章第一章 電路基本概念及電路基本概念及元器件元器件1.5.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管二極管二極管具有單向?qū)щ娞匦跃哂袉蜗驅(qū)щ娞匦?(1) 二極管加二極管加正向電壓正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù) ）大于死區(qū)電壓時(shí)，大于死區(qū)電壓時(shí)， 二極管處于二極管處于導(dǎo)通導(dǎo)通狀態(tài)，二極管正向電阻較狀態(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。小，正向電流較大。 導(dǎo)通時(shí)管壓降：硅導(dǎo)通時(shí)管壓降：硅0.7V；鍺鍺0.3V (2) 二極管加二極管加反向電壓反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正 ）時(shí)，時(shí)， 二極管處于二