《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》 課件 項(xiàng)目二 任務(wù)二 常見(jiàn)電子元器件認(rèn)知及測(cè)量

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全項(xiàng)目二

電路元器件認(rèn)知及測(cè)量目錄contents任務(wù)一

電路基礎(chǔ)元件及參數(shù)認(rèn)識(shí)任務(wù)二

常見(jiàn)電子元器件認(rèn)知及測(cè)量任務(wù)三

常見(jiàn)電控元件認(rèn)知及測(cè)量02常見(jiàn)電子元器件認(rèn)知及測(cè)量一、電阻器（一）普通電阻器電阻器是分流和限流的元件，通常簡(jiǎn)稱為電阻，是一種最常用的電子元器件。電阻器包括固定電阻器、可變電阻器和敏感電阻器等。1.普通電阻器特點(diǎn)任何電流流過(guò)電阻器都要受到一定的阻礙和限制，并且該電流必然在電阻器上產(chǎn)生電壓降。電阻對(duì)電流的阻礙作用一、電阻器（一）普通電阻器2.普通電阻器類型由于制造材料和結(jié)構(gòu)不同，電阻器有許多種類，常見(jiàn)的有碳膜電阻器、金屬膜電阻器、有機(jī)實(shí)心電阻器、線繞電阻器、固定抽頭電阻器、可變電阻器、滑線式變阻器、片狀電阻器等。（a）金屬膜電阻器（b）線繞電阻器（d）碳膜變阻器（f）可變電阻器（h）片狀電阻器（j）固定抽頭電阻器（i）水泥電阻器（g）有機(jī)實(shí)心電阻器（e）玻璃釉電阻器（c）滑線式變阻器一、電阻器（一）普通電阻器在電子電路制作中一般常用碳膜或金屬膜電阻器。碳膜電阻器具有穩(wěn)定性較高、高頻特性好、負(fù)溫度系數(shù)小、脈沖負(fù)荷穩(wěn)定及成本低等特點(diǎn)。金屬膜電阻器具有穩(wěn)定性高、溫度系數(shù)小、耐熱性能好、噪聲小、工作頻率范圍寬及體積小等特點(diǎn)。一、電阻器（一）普通電阻器3.普通電阻器符號(hào)及型號(hào)命名電阻器的文字符號(hào)為“R”電阻器的命名電阻器的型號(hào)命名由4部分組成。第一部分用字母“R”表示電阻器的主稱，第二部分用字母表示構(gòu)成電阻器的材料，第三部分用數(shù)字或字母表示電阻器的分類，第四部分用數(shù)字表示序號(hào)。一、電阻器（一）普通電阻器第一部分（主稱）第二部分（材料）第三部分（分類）第四部分（序號(hào)）RF（復(fù)合膜）1（普通）代表第幾批次生產(chǎn)G（沉積膜）2（普通）H（合成膜）3（超高頻）I（玻璃釉膜）4（高阻）J（金屬膜）5（高溫）N（無(wú)機(jī)實(shí)心）7（精密）X（線繞）8（高壓）Y（氧化膜）9（特殊）S（有機(jī)實(shí)心）G（高功率）T（碳膜）T（可調(diào)）電阻器型號(hào)的意義例如，型號(hào)RT11，表示這是普通碳膜電阻器；型號(hào)RJ71，表示這是精密金屬膜電阻器。一、電阻器（二）可調(diào)電阻1.可調(diào)電阻的概述可調(diào)電阻也叫作可變電阻，其電阻值的大小可以人為調(diào)節(jié)，以滿足電路的需要.可調(diào)電阻按照電阻值的大小、調(diào)節(jié)的范圍、調(diào)節(jié)形式、制作工藝、制作材料、體積大小等可分為許多不同的型號(hào)和類型，如電子元器件可調(diào)電阻、瓷盤可調(diào)電阻、貼片可調(diào)電阻、線繞可調(diào)電阻等。可調(diào)電阻一、電阻器（二）可調(diào)電阻2.可調(diào)電阻的原理常見(jiàn)的可調(diào)電阻主要是通過(guò)改變電阻接入電路的長(zhǎng)度來(lái)改變阻值對(duì)于對(duì)溫度較敏感的電阻也可通過(guò)改變溫度來(lái)達(dá)到改變其阻值的目的，即熱敏電阻還有對(duì)光敏感的電阻，通過(guò)改變光照強(qiáng)度來(lái)達(dá)到改變阻值的目的，即光敏電阻除此之外，還有壓敏電阻、氣敏電阻等。一、電阻器（二）可調(diào)電阻3.可調(diào)電阻的作用可調(diào)電阻可以逐漸改變和它串聯(lián)的用電器中的電流，也可以逐漸改變和它串聯(lián)的用電器的電壓，起到保護(hù)用電器的作用。在實(shí)驗(yàn)中，它能輔助獲取多組數(shù)值?？烧{(diào)電阻器由于結(jié)構(gòu)和使用的原因，故障發(fā)生率明顯高于普通電阻器?？烧{(diào)電阻器通常用于小信號(hào)電路中，在電子管放大器等少數(shù)場(chǎng)合也使用大信號(hào)可調(diào)電阻器。二、線圈和電感（一）線圈線圈通常指呈環(huán)形的導(dǎo)線繞組，最常見(jiàn)的線圈應(yīng)用有馬達(dá)、電感、變壓器和環(huán)形天線等。電路中的線圈是指電感器，其導(dǎo)線一圈一圈繞起來(lái)，導(dǎo)線彼此絕緣，而絕緣管可以是空心的，也可以包含鐵心或磁粉心。線圈在電路中用L表示，其單位有亨利（H）、毫亨利（mH）、微亨利（μH），1H=103mH=106μH。（a）不含鐵心線圈（b）含鐵心線圈二、線圈和電感（二）電感1.定義當(dāng)線圈通過(guò)電流后，在線圈中形成磁場(chǎng)感應(yīng)，感應(yīng)磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)抵制通過(guò)線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關(guān)系稱為電的感抗，也就是電感，利用此性質(zhì)制成的元件稱為電感元件。電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝，右圖所示為常見(jiàn)電感器的電路符號(hào)。（a）固定值（開(kāi)環(huán)形式）（b）固定值（閉環(huán)形式）（c）帶抽頭的（d）可變值（風(fēng)格1）（e）可變值（風(fēng)格2）（f）鐵粉或貼酸鹽鐵心調(diào)節(jié)電感二、線圈和電感（二）電感2.結(jié)構(gòu)電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。各種電感器二、線圈和電感（二）電感1）骨架骨架泛指繞制線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器（如振蕩線圈、阻流圈等），大多數(shù)是將漆包線（或紗包線）環(huán)繞在骨架上，再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔，以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據(jù)實(shí)際需要可以制成不同的形狀。小型電感器（如色碼電感器）一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。色碼電感器二、線圈和電感（二）電感空心電感器（也稱脫胎線圈或空心線圈，多用于高頻電路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上繞好后再脫去模具，并將線圈各圈之間拉開(kāi)一定距離。空心電感器二、線圈和電感（二）電感2）繞組繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈，它是電感器的基本組成部分。繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞（繞制時(shí)導(dǎo)線一圈挨一圈）和間繞（繞制時(shí)每圈導(dǎo)線之間均隔一定的距離）兩種形式；多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。電感器繞組二、線圈和電感（二）電感3）磁心與磁棒磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體（NX系列）或錳鋅鐵氧體（MX系列）等材料制成，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。電感器磁心二、線圈和電感（二）電感4）鐵心鐵心材料主要有硅鋼片、坡莫合金等，其外形多為“E”形電感器鐵心5）屏蔽罩為避免有些電感器在工作時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響其他電路及元器件正常工作，就為其增加了金屬屏幕罩，如半導(dǎo)體收音機(jī)的振蕩線圈等。采用屏蔽罩的電感器，會(huì)增加線圈的損耗，使Q值降低。6）封裝材料有些電感器，如色碼電感器、色環(huán)電感器等，在繞制好后，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來(lái)。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹(shù)脂等。二、線圈和電感（二）電感3.相關(guān)參數(shù)5個(gè)電感的重要參數(shù)電感量允許偏差品質(zhì)因數(shù)分布電容額定電流等。二、線圈和電感1）電感量電感量是衡量產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。電感器電感量的大小與主線圈的圈數(shù)（匝數(shù)）、繞制方式、有無(wú)磁心及磁心的材料等有關(guān)。通常，線圈圈數(shù)越多、繞制的線圈越密集，電感量就越大。有磁心的線圈比無(wú)磁心的線圈電感量大；磁心導(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大。2）允許偏差允許偏差是指電感器上標(biāo)稱的電感量與實(shí)際電感的允許誤差值。一般用于振蕩或?yàn)V波等電路中的電感器要求精度較高，允許偏差為±0.2%～±0.5%；而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高，允許偏差為±10%～15%。3）品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)也稱為Q值或優(yōu)值，是衡量電感器質(zhì)量的主要參數(shù)。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。4）分布電容分布電容是指線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感器的分布電容越小，其穩(wěn)定性越好。5）額定電流額定電流是指電感器在正常工作時(shí)所允許通過(guò)的最大電流值。若工作電流超過(guò)額定電流，則電感器就會(huì)因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變，甚至還會(huì)因過(guò)流而燒毀。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)1.物質(zhì)導(dǎo)電性在自然界的各種物質(zhì)，根據(jù)其導(dǎo)電能力的差別，可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。通常將電阻率小于10-4Ω·cm的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，如銅、銀和鋁等金屬材料都是良好的導(dǎo)體。電阻率大于109Ω·cm的物質(zhì)稱為絕緣體，如塑膠、塑料等。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一大類物質(zhì)統(tǒng)稱為半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體有硅（Si）、鍺（Ge）和大多數(shù)金屬氧化物等。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)1.物質(zhì)導(dǎo)電性半導(dǎo)體之所以引起人們注意并得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗膶?dǎo)電能力在不同條件下有很大的差異，如半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度升高而顯著增強(qiáng)，而大多數(shù)導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，均隨溫度升高而有所下降。此外，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力還隨它所摻入的有用雜質(zhì)、光線照射、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等作用而發(fā)生顯著的變化?？傊?，半導(dǎo)體是一種在外界條件影響下有時(shí)能導(dǎo)電，有時(shí)幾乎不能導(dǎo)電，容易受到熱、光、電、磁和雜質(zhì)等作用而改變其導(dǎo)電能力的一種固體材料。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體叫作本征半導(dǎo)體。鍺和硅是兩種常用的半導(dǎo)體材料，它們最外層都有個(gè)價(jià)電子，稱為四價(jià)元素，它4們的原子結(jié)構(gòu)如圖所示。（a）鍺（Ge） （b）硅（Si）鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)原子與相鄰的4個(gè)原子形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。這樣，每個(gè)原子的每一個(gè)價(jià)電子除了受到自身原子核的束縛外，還受到共價(jià)鍵的束縛。因此，每個(gè)價(jià)電子都處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)（a）鍺（Ge） （b）硅（Si）鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體但是共價(jià)鍵中的電子不像絕緣體中的電子被束縛得那樣緊，會(huì)有少量的電子在獲得一定的能量（光照或溫升）后，即可掙脫束縛成為自由電子。值得注意的是共價(jià)鍵中的電子在掙脫束縛成為自由電子后，就在它原來(lái)的位置上留下一個(gè)空位（稱為空穴），以等待其他的電子來(lái)補(bǔ)充。（a）鍺（Ge） （b）硅（Si）鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體因此，自由電子和空穴總是成對(duì)產(chǎn)生，同時(shí)又不斷復(fù)合，二者數(shù)量始終相等。在一定溫度條件下，電子空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。半導(dǎo)體中維持一定數(shù)目的載流子。當(dāng)溫度升高時(shí)，電子空穴對(duì)的數(shù)目增多，導(dǎo)電性能增強(qiáng)。所以溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響極大。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體在正常情況下，原子是電中性的。當(dāng)價(jià)電子成為自由電子后，原子的電中性被破壞而顯出帶正電。因此，可以把空穴想象成一個(gè)帶正電荷的粒子。當(dāng)相鄰共價(jià)鍵中的電子來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空穴時(shí)，這個(gè)空穴便消失，同時(shí)在相鄰共價(jià)鍵中出現(xiàn)了一個(gè)新的空穴，這個(gè)新空穴又可能被別的共價(jià)鍵中的電子所填補(bǔ)這種價(jià)電子接連不斷地填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于空穴自身的運(yùn)動(dòng)?？昭ǖ倪\(yùn)動(dòng)與自由電子的運(yùn)動(dòng)相似，但方向相反。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)2.本征半導(dǎo)體由此可見(jiàn)，半導(dǎo)體中存在兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子和帶正電的空穴。這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體與金屬導(dǎo)體在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)區(qū)別。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)3.雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雖然有兩種載流子，但在常溫下其數(shù)量極少，導(dǎo)電能力很差。如果在其中摻入某種微量雜質(zhì)元素，將使摻雜后的半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。根據(jù)摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為兩類：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)3.雜質(zhì)半導(dǎo)體1）N型半導(dǎo)體。在四價(jià)元素硅和鍺中摻入微量磷（或其他五價(jià)元素），磷原子最外層有5個(gè)價(jià)電子，即五價(jià)元素。當(dāng)硅晶體中某些位置上的硅原子被磷原子代替后，只需要4個(gè)價(jià)電子參與共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，多余的1個(gè)價(jià)電子很容易掙脫磷原子核的束縛而成為自由電子。于是雜質(zhì)半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)目大大增加，自由電子導(dǎo)電成為這種雜質(zhì)半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，故稱其為電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，而空穴是少數(shù)載流子。2）P型半導(dǎo)體。在四價(jià)元素硅和鍺中摻入微量硼（或其他三價(jià)元素），硼原子最外層有3個(gè)價(jià)電子。當(dāng)其構(gòu)成共價(jià)鍵時(shí)，將因缺少1個(gè)電子而形成1個(gè)空穴.。這樣，在雜質(zhì)半導(dǎo)體中形成大量空穴，空穴導(dǎo)電成為其主要導(dǎo)電方式，故稱這種雜質(zhì)半導(dǎo)體為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，而自由電子是少數(shù)載流子。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)3.雜質(zhì)半導(dǎo)體（a）N

型（b）P

型P型和N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意三、二極管、三極管、IGBT/MOS（一）PN結(jié)3.雜質(zhì)半導(dǎo)體值得注意的是，無(wú)論是N型還是P型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但由于摻入的雜質(zhì)也是原子，而原子均為中性，因此整體上仍然呈電中性。三、二極管、三極管、IGBT/MOS二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體元件，它可以用在電路中完成不同功能需求。二極管的主要作用有整流、限幅、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、續(xù)流、變?nèi)?、顯示、觸發(fā)和檢波。（一）二極管1.二極管的結(jié)構(gòu)三、二極管、三極管、IGBT/MOS二極管的核心結(jié)構(gòu)是1個(gè)PN結(jié)，它實(shí)際上是將1個(gè)PN結(jié)封裝在管殼內(nèi)，并從兩端各引出1個(gè)電極而構(gòu)成的，如圖所示。如圖所示，二極管的P區(qū)引出端為正極，N區(qū)引出端為負(fù)極，電路中常用VD表示，箭頭指向表示PN結(jié)正向電流的方向。（二）二極管1.二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管2.二極管的類型（1）按半導(dǎo)體材料分有硅二極管、鍺二極管等。（2）按PN結(jié)結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型二極管。（3）按用途劃分有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管2.二極管的類型按PN結(jié)結(jié)構(gòu)分，有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型二極管。①點(diǎn)接觸型二極管（一般為鍺管）PN結(jié)的結(jié)面積很小，不能通過(guò)較大電流，但高頻性能好，適用于高頻和小功率的工作場(chǎng)合，也用作數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件，如國(guó)產(chǎn)的2AP型、2AK型。②面接觸型二極管（一般為硅管）PN結(jié)面積大，能允許通過(guò)較大的電流，但由于其結(jié)電容也大，所以一般用于較低頻率的整流電路中。如國(guó)產(chǎn)的2CZ型、2CP型。③平面型二極管一般用于集成電路制造工藝中。它的PN結(jié)面積可大可小，可用在高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管3.二極管的伏安特性所謂晶體二極管的伏安特性是指加在二極管兩端的電壓U與流過(guò)二極管的電流I之間的關(guān)系。在直角坐標(biāo)系中，二極管的

伏安特性可用一條曲線表示。圖所示為典

型的鍺二極管和硅二極管的伏安特性曲線。二極管具有正向?qū)ㄐ?、反向截止特性、反向擊穿特性。二極管的典型伏安特性曲線三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管3.二極管的伏安特性1）正向?qū)ㄐ杂覉D中，第一象限的圖形為二極管的正向特性。當(dāng)給二極管加上正向電壓時(shí)，二極管電流從陽(yáng)極流向陰極。當(dāng)正向電壓小于某一數(shù)值時(shí)，電流很小，近似為零，這一電壓稱為死區(qū)電壓，這段區(qū)域稱為二極管的死區(qū)。鍺管的死區(qū)電壓為0～0.2V，硅管的死區(qū)電壓為0～0.5V。二極管的典型伏安特性曲線三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管3.二極管的伏安特性1）正向?qū)ㄐ杂覉D中，第一象限的圖形為二極管的正向特性。當(dāng)給二極管加上正向電壓時(shí)，二極管電流從陽(yáng)極流向陰極。當(dāng)正向電壓小于某一數(shù)值時(shí)，電流很小，近似為零，這一電壓稱為死區(qū)電壓，這段區(qū)域稱為二極管的死區(qū)。鍺管的死區(qū)電壓為0～0.2V，硅管的死區(qū)電壓為0～0.5V。二極管的典型伏安特性曲線當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓時(shí)，二極管開(kāi)始導(dǎo)通，正向電流隨電壓增大而迅速增大。二極管導(dǎo)通后，電流在一定范圍內(nèi)變化，陽(yáng)極與陰極間的電壓幾乎維持不變，該電壓稱為二極管的正向壓降。常溫下，硅管的正向壓降約為0.7V，鍺管約為0.3V。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管3.二極管的伏安特性2）反向截止特性右圖中，第三象限的圖形為二極管的反向特性。當(dāng)二極管在小于某一數(shù)值的反向電壓作用下，反向電流基本不隨外加反向電壓的變化而變化，反向電流數(shù)值極小，通常稱其為反向漏電流或飽和電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。二極管的典型伏安特性曲線三、二極管、三極管、IGBT/MOS（二）二極管3.二極管的伏安特性3）反向擊穿特性當(dāng)加在二極管兩端的反向電壓大于某一數(shù)值（擊穿電壓）后，反向電流突然急劇增大，此時(shí)稱二極管被反向擊穿。二極管的反向擊穿分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種。齊納擊穿：在高摻雜濃度的情況下，反向電壓較大時(shí)，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，不容易產(chǎn)生齊納擊穿。雪崩擊穿：當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)值時(shí)，外加電場(chǎng)使電子漂移速度加快，從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞，把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)被電場(chǎng)加速后又撞出其他價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為雪崩擊穿。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管三極管，全稱為半導(dǎo)體三極管，也稱為雙極型晶體管或晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管1.三極管的結(jié)構(gòu)在一塊半導(dǎo)體芯片上，通過(guò)摻雜等工藝形成3個(gè)導(dǎo)電區(qū)域和2個(gè)PN結(jié)，分別從3個(gè)區(qū)引出電極，加上管殼封裝。2個(gè)PN結(jié)的公共區(qū)域叫作基區(qū)，基區(qū)兩側(cè)分別是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，引出的電極分別叫基極（B）、發(fā)射極（E）、集電極（C），2個(gè)PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。根據(jù)PN結(jié)的排列順序的不同，三極管分為PNP型和NPN型兩類。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管1.三極管的結(jié)構(gòu)如果兩個(gè)P區(qū)中間夾著N區(qū)，就稱為PNP型三極管；如果兩個(gè)NP區(qū)中間夾著P區(qū)，就稱為NPN型三極管。國(guó)產(chǎn)硅三極管多為NPN型，鍺三極管多為PNP型。三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管（1）按材質(zhì)分：硅管、鍺管。（2）按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP。（3）按功能分：開(kāi)關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管。（4）按功率分：小功率管、中功率管、大功率管。（5）按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管。（6）按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平面管。（7）按安裝方式：插件三極管、貼片三極管。三極管的類型三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管3.三極管的特性曲線三極管的特性曲線包括輸入特性曲線和輸出特性曲線，它反映了三極管各極電流與極間電壓的關(guān)系。1）輸入特性曲線輸入特性曲線是指集電極和發(fā)射極間的電壓UCE為常數(shù)時(shí)，輸入回路中基極電流IB與加在基電極和發(fā)射極間的電壓UBE之間的關(guān)系曲線如圖所示，即I

C =

f

(

U

BE

)| I

B = 常數(shù)三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管3.三極管的特性曲線輸入特性曲線特點(diǎn)如下：（1）當(dāng)UCE=0時(shí)，三極管的輸入特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線相似，IB與UBE比也是非線性關(guān)系。（2）當(dāng)UBE=1V時(shí)，曲線右移?？梢?jiàn)，UCE對(duì)IB有一定的影響。（3）當(dāng)UCE>1V以后，其曲線與UCE=1V時(shí)的曲線很接近，因此一般用UCE=1V時(shí)的輸入特性曲線代替UCE>1V時(shí)的特性曲線。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管3.三極管的特性曲線三極管的輸入特性曲線與二極管伏安特性曲線一樣，也有死區(qū)電壓（硅管約0.5V，鍺管約0.2V），只有UBE大于死區(qū)電壓時(shí)三極管中才會(huì)出現(xiàn)IB。當(dāng)硅管的UBE接近0.7V，鍺管的UBE接近0.3V時(shí)，電壓稍有增高，電流就會(huì)增大很多。為避免UBE過(guò)大導(dǎo)致IB劇增而損壞管子，所以常在輸入回路中串接限流電阻Rb。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管3.三極管的特性曲線2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指基極電流I

B

為常數(shù)時(shí)，輸出電路中集電極電流I

C

與集-射極間電壓UCE之間的關(guān)系曲線，即I

C

=

f

(

U

BE

)

|

I

B

=

常數(shù)對(duì)一個(gè)確定的I

B

值，可得一條I

C

-UCE曲線，如圖所示。三、二極管、三極管、IGBT/MOS（三）三極管3.三極管的特性曲線在IB取不同值時(shí)，分別描繪曲線就得到一組曲線，每條曲線形狀相似，隨IB的不同取值上下移動(dòng)。不論IB取值多少，當(dāng)UCE很小時(shí)，IC隨UCE的增加而迅速增加，此時(shí)IC受UCE控制。當(dāng)UCE增加到約8V以上時(shí)，IC基本保持恒定，曲線接近水平。這一階段，IC的大小主要取決于IB，IB值越大，IC曲線越高。三極管在正常放大時(shí)，工作在曲線的水平部分。四、互感器（一）定義互感器又稱為儀用變壓器（見(jiàn)圖），是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或1A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)，互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。互感器四、互感器（二）工作原理在供電用電線路中，電流相差從幾安培到幾萬(wàn)安培，電壓相差從幾伏特到幾百萬(wàn)伏特。線路中電流電壓都比較高，如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，為便于二次儀表測(cè)量，需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流、電壓，使用互感器起到變流變壓和電氣隔離的作用。目前，電量測(cè)量大多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，而計(jì)算機(jī)采樣的信號(hào)一般為毫安級(jí)（0～5V、4～20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級(jí)，主要起到互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗(yàn)室使用的精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。四、互感器（二）工作原理電流互感器原理線路圖與微型電流互感器與變壓器類似，也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，只不過(guò)變壓器變換的是電壓，而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測(cè)電流，稱為一次繞組或原邊繞組、初級(jí)繞組；繞組N2接測(cè)量?jī)x表，稱為二次繞組或副邊繞組、次級(jí)繞組。電流互感器的工作原理如圖所示。四、互感器（二）工作原理微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫作實(shí)際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫作電流互感器額定電流比，用Kn表示。????

=??1??2??

??四、互感器（三）結(jié)構(gòu)組成電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。四、互感器（三）結(jié)構(gòu)組成普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理一次繞組的匝數(shù)（N1）較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流（I

）通過(guò)一次繞組1時(shí)，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流（I2）二次繞組的匝數(shù)（N

）較多，2與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷（Z）串聯(lián)形成閉合回路由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。四、互感器（四）作用電力系統(tǒng)往往采用交流電壓、大電流回路把電能送往用戶，無(wú)法用儀表進(jìn)行直接測(cè)量。電力系統(tǒng)用互感器是將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側(cè)的計(jì)量、測(cè)量?jī)x表及繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置等互相連接?；ジ衅髋c測(cè)量?jī)x表和計(jì)量裝置配合，可以測(cè)量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合，可以構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制?；ジ衅餍阅艿暮脡?，直接影響到電力系統(tǒng)測(cè)量、計(jì)量的準(zhǔn)確性和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。五、斷路器（一）定義斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正?；芈窏l件下的電流，并能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)合、承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器與低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般將3kV以上的稱為高壓電器。斷路器五、斷路器（一）定義斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考ｋ姷漠a(chǎn)生、輸送、使用中，配電是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)包括變壓器和各種高低壓電器設(shè)備，低壓斷路器則是一種使用量大面廣的電器五、斷路器（二）工作原理斷路器一般由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)、脫扣器、外殼等構(gòu)成。當(dāng)短路時(shí)，大電流（一般是額定電流的10～12倍）產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)瞬時(shí)跳閘。當(dāng)過(guò)載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加大，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。五、斷路器（二）工作原理電子型斷路器使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開(kāi)斷電壓1500V、電流1500～2000A的電弧，這些電弧可拉長(zhǎng)至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問(wèn)題。五、斷路器（二）工作原理電子型斷路器使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開(kāi)斷電壓1500V、電流1500～2000A的電弧，這些電弧可拉長(zhǎng)至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問(wèn)題。吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另外通過(guò)吹弧拉長(zhǎng)電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時(shí)把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。五、斷路器（二）工作原理低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（見(jiàn)圖），可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)于閘刀開(kāi)關(guān)、過(guò)電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器?？諝忾_(kāi)關(guān)五、斷路器（二）工作原理低壓斷路器具有多種保護(hù)功能、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω?、操作方便、安全等?yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用。低壓斷路器由操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)、保護(hù)裝置（各種脫扣器）、滅弧系統(tǒng)等組成。低壓斷路器的主觸點(diǎn)是靠手動(dòng)操作或電動(dòng)合閘的。五、斷路器（二）工作原理分勵(lì)脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制用，在正常工作時(shí)，其線圈是斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線圈通電。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。過(guò)電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，過(guò)電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主觸點(diǎn)斷開(kāi)主電路。當(dāng)電路過(guò)載時(shí)，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。五、斷路器（三）主要特性斷路器的特性主要有：額定電壓Ue；額定電流In；過(guò)載保護(hù)（Ir或Irth）和短路