内容精简(一)

1、1/50内容内容精简（一）精简（一）电工电子学电工电子学 朱明：2/50元件元件器件器件电路电路电子电路电子电路设备装置设备装置电工电子学电工电子学 元件：电阻、元件：电阻、电容、电容、电感、电压源、电流源等。电感、电压源、电流源等。器件：器件：电阻器、电容器、电感器、变压器、实际电阻器、电容器、电感器、变压器、实际电压源、实际电流源等。电压源、实际电流源等。电路：将器件适当地连接起来构成电路。电路：将器件适当地连接起来构成电路。电子电路：将电路器件、电子器件（半导体器件）电子电路：将电路器件、电子器件（半导体器件）适当地连接起来构成电路。适当地连接起来构成电路。设备装置：由电路或电子电路与其

2、它电气、气动、设备装置：由电路或电子电路与其它电气、气动、液压、机械等部件组成并实现某些特定功能的装液压、机械等部件组成并实现某些特定功能的装置置。3/50元件、器件、模型元件、器件、模型4/50从能量角度的元件分类从能量角度的元件分类1、恒耗能元件：输入电能，例如：电阻；、恒耗能元件：输入电能，例如：电阻；2、恒释能元件：输出电能，例如：光伏电池；、恒释能元件：输出电能，例如：光伏电池；3、储能元件：输入输出电能平衡，例如：电容、电感；、储能元件：输入输出电能平衡，例如：电容、电感；4、电源元件：输出或输入电能，例如：电压源、电流源。、电源元件：输出或输入电能，例如：电压源、电流源。思考：电

3、场、磁场、电磁波能是电能吗？思考：电场、磁场、电磁波能是电能吗？5/50电流实际方向电流实际方向：正电荷的运动方向为：正电荷的运动方向为实际电压方向：实际电压方向：驱使正电荷远离的为正、吸引正电荷接近的为负驱使正电荷远离的为正、吸引正电荷接近的为负 基本物理量：电压、电流、功率基本物理量：电压、电流、功率关系：关系：P=U*IUababUab：表示电压：表示电压a点为正、点为正、b点为负（点为负（a点相对点相对b点的电位差）点的电位差）abIabIab：表示电流从：表示电流从a点流向点流向b点点6/50电压、电位、电动势的关系电压、电位、电动势的关系电动势就是发出电能的电压，电动势就是发出电能

4、的电压，出现时通常采用非关联参考方向。出现时通常采用非关联参考方向。电压就是电位差，电位高低的衡量必须有一个基准点：电压就是电位差，电位高低的衡量必须有一个基准点：参考电位，即：零电位。参考电位，即：零电位。零电位的图形符号：零电位的图形符号：思考：反电动势如何理解？思考：反电动势如何理解？7/501、任意原则：参考方向任意假定；、任意原则：参考方向任意假定；2、两种状况：关联与非关联，、两种状况：关联与非关联， 关联：与电阻的实际方向一致，关联：与电阻的实际方向一致，非关联：与电阻的实际情况相反；非关联：与电阻的实际情况相反；3、关联：、关联：P=U*I，R=U/I； 非关联：非关联：P=-

5、U*I，R=-U/I；4、P0则为输入功率，则为输入功率，P0则为耗能电阻，则为耗能电阻，R0则为负阻则为负阻l电压、电流的电压、电流的参考方向参考方向8/50U 0参考方向参考方向U+实际方向实际方向+实际方向实际方向参考方向参考方向U+U电压的参考方向与实际方向的关系：电压的参考方向与实际方向的关系：9/50i 参考方向参考方向i 参考方向参考方向i 0i 0则为输入功率，则为输入功率，P0则为耗能电阻，则为耗能电阻，R 0无源，反映耗能这种物理现象无源，反映耗能这种物理现象外部特性概念外部特性概念电路元件或电路某部分端电路元件或电路某部分端 口处电压与电流之间的关系口处电压与电流之间的关

6、系外特性外特性 或或 伏安特性伏安特性iAu+ _ US Ru = Ri 15/50电阻与电导：互为倒数，是同一元件的不同参数电阻与电导：互为倒数，是同一元件的不同参数l 短路短路00 ui G or R0l 开路开路00 ui 0 G or Ruiui16/50l 电路符号电路符号Cu+q-q tan uqCorCuqquO 单位：单位： F (法法) 电容元件，电容的倒数是什么？电容元件，电容的倒数是什么？l 线性电容的电压、电流关系线性电容的电压、电流关系tuCtqidddd Cui17/50没有电流时电压不变，故称电容为电压记忆元件没有电流时电压不变，故称电容为电压记忆元件 )(00d

7、1)( tttiCututtuCuuipdd l 功率功率l 记忆记忆l 储能储能)(212tCuWC功率有限，电容的储能不能突变，故功率有限，电容的储能不能突变，故电容电压不能跃变。电容电压不能跃变。18/50电感元件，电感的倒数是什么？电感元件，电感的倒数是什么？l 电路符号电路符号+-u (t)iL 单位单位：H (亨亨) tan )()( iLortLit iO tdtdiLtddtu )( )( +-u (t)iLl 线性电感的电压、电流关系线性电感的电压、电流关系19/50不加电压时不加电压时电流保持不变，故称电感为电流记忆元件电流保持不变，故称电感为电流记忆元件 )(00d1)(

8、 tttuLititl 功率功率l 记忆记忆l 储能储能itiLuip dd)(212tLiWL功率有限，电感的储能不能突变，故功率有限，电感的储能不能突变，故电感电流不能跃变。电感电流不能跃变。20/50电容元件与电感元件的比较：电容元件与电感元件的比较：电容电容 C电感电感 L变量变量电流电流 i磁链磁链 关系式关系式电压电压 u 电荷电荷 q 若把若把 u-i，q- ，C-L， i-u互换互换,可由电容元件的可由电容元件的方程得到电感元件的方程；方程得到电感元件的方程；C 和和 L称为对偶元件称为对偶元件, 、q等称为对偶元素。等称为对偶元素。显然，显然，R、G也是一对对偶元素也是一对对

9、偶元素:I=U/R U=I/GU=RI I=GU222121dd,LLiWtiLuLiL222121dd,qCCuWtuCiCuqC21/50 其两端电压总能保持定值或特定的时间函数。其两端电压总能保持定值或特定的时间函数。l 电路符号电路符号理想电压源理想电压源l 定义定义iSu+_l 理想电压源的伏安特性理想电压源的伏安特性ui)(tuS电压源不能短路！电压源不能短路！22/50理想电压源的串联和并联理想电压源的串联和并联相同的电压源才能相同的电压源才能并联并联,电源中的电流电源中的电流不确定。不确定。l串联串联 sksssuuuu21+_uS+_uS2+_+_uS1+_uSl并联并联21

10、sssuuu +_uS+_uS1+_+_I=？uS223/50其输出电流总能保持定值或特定的时间函数。其输出电流总能保持定值或特定的时间函数。l 电路符号电路符号理想电流源理想电流源l 定义定义uSi+_l 理想电流源的伏安特性理想电流源的伏安特性ui)(tiS电流源不能开路！电流源不能开路！24/50理想电流源的串联并联理想电流源的串联并联相同的理想电流源才能串相同的理想电流源才能串联联, 每个电流源的端电压每个电流源的端电压不能确定不能确定l 串联串联l 并联并联iS sksnsssiiiii21iS1iS2iSniS21sssiii iSiiS2iS1iS0 =?25/50伏安特性伏安特

11、性US 实实 际际 电电 源源I(A) U(V) 0 IS 开路电压开路电压短路电流短路电流实际电源实际电源电流源：内阻越大，负载调整率越小，输出电流越稳定。电流源：内阻越大，负载调整率越小，输出电流越稳定。电压源：内阻越小，负载调整率越小，输出电压越稳定。电压源：内阻越小，负载调整率越小，输出电压越稳定。26/50usuiOl 实际电压源实际电压源i+_u+_SuSR内阻内阻伏安特性伏安特性iRuuSS 27/50isuiOl 实际电实际电流流源源内阻内阻伏安特性伏安特性SSRuii u+_SiSRi28/50电压源和电流源的等效变换电压源和电流源的等效变换 等效变换：端口的电压、电流不变。

12、等效变换：端口的电压、电流不变。u=uS Ri ii =iS Giui = uS/Ri u/Ri等效的条件：等效的条件： iS=uS /Ri ， Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_端口端口特性特性u = iS/Gi i/Gi29/50理想电压源的转移理想电压源的转移US （1） 把理想电压源转移到邻近把理想电压源转移到邻近的支路，得到电压源和电阻的串的支路，得到电压源和电阻的串联结构。联结构。 （2） 原电压源支路短接，原电压源支路短接，转移电压源的值等于原电压源转移电压源的值等于原电压源值，方向保证各回路的值，方向保证各回路的KVL方方程不变。程不变。USUSUSUSUSUS

13、30/50理想电流源的转移理想电流源的转移iS （1） 把理想电流源沿着包把理想电流源沿着包含它所在支路的任意回路转移含它所在支路的任意回路转移到该回路的其他支路中去，得到该回路的其他支路中去，得到电流源和电阻的并联结构。到电流源和电阻的并联结构。 （2） 原电流源支路去掉，原电流源支路去掉，转移电流源的值等于原电流源转移电流源的值等于原电流源值，方向保证各结点的值，方向保证各结点的KCL方程不变。方程不变。iSiSiSiS31/50电子器件电子器件电子器件：二极管、晶体管；二极管：整流二极管、稳压二极管晶体管：三极管、场效应管三极管：NPN型、PNP型；场效应管：1.4 电子器件 32/50

14、相关概念1 1、半导体材料、半导体材料半导体半导体3 3、杂质半导体：、杂质半导体：P P型、型、N N型；型；4 4、共价键、稳定结构，价电子；、共价键、稳定结构，价电子；5 5、载流子：自由电子、空穴；、载流子：自由电子、空穴；6 6、激发、复合、漂移运动、扩散运动；、激发、复合、漂移运动、扩散运动；7 7、PNPN结：空间电荷区。结：空间电荷区。1.4 电子器件 33/50符号P N 正极 负极 ( a ) 负极 正极 ( b ) 1.4 电子器件 半导体二极管半导体二极管的伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅管约硅管约0.7V,锗

15、管锗管约约0.3V。反向击穿电压反向击穿电压UBR反向漏电流反向漏电流最大整流电流最大整流电流34/501、直流电阻、直流电阻RD1.4 电子器件 半导体二极管-参数2、交流电阻、交流电阻rD 3、最大整流电流、最大整流电流IF 4、最大反向工作电压、最大反向工作电压URM 5、反向电流、反向电流IR 35/501.4 电子器件 半导体稳压二极管符号半导体稳压管的伏安特性P N 正极 负极 ( a ) 负极 正极 ( b ) UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅管约硅管约0.7V,锗管锗管约约0.3V。稳定电压稳定电压UZ反向漏电流反向漏电流最大

16、整流电流最大整流电流36/501.稳定电压稳定电压UZ 2.额定功耗额定功耗PZ1.4 电子器件 半导体稳压二极管-参数3.稳压电流稳压电流IZ 4.动态电阻动态电阻rZ 5.温度系数温度系数 37/50V Z U i U o R R L I L I Z 1.4 电子器件 半导体稳压二极管稳压电路并联稳压电路并联稳压电路正常稳压的工作条件Izmin IZIZmax38/501.4 电子器件 双极型晶体管-符号、结构与放大原理( 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 电子器件 双极型晶体管-工作原理)(7 . 0硅管VVBECBEIII)(3 . 0锗管VVBEBCII40/501.4 电子器件 双极型晶体管的特性输入特性输入特性 输出特性输出特性00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V安全安全工作区工作区41/501.4 电子器件 双极型晶体管的三个工作区截止截止放大放大饱和饱和发射结发射结反偏反偏正偏正偏正偏正偏集电结集电结反偏反偏反偏反偏正偏正偏晶体管三个工作区判定晶体管三个工作区判定)()()(饱和区放大区截止区BECEBECCCEBEBECCCEVUVVUVVVUBCCC

18、CEIRVUPNPN结结状态状态42/501.4 电子器件 晶体管正常工作时极性与三个脚判别1 1、已知三个引脚的电位；、已知三个引脚的电位；2 2、中间电位的引脚为基极；、中间电位的引脚为基极；3 3、电位与中间电位较接近的引脚为发射极；、电位与中间电位较接近的引脚为发射极；4 4、电位与中间电位差距大的引脚为集电极；、电位与中间电位差距大的引脚为集电极；5 5、集电极电位高于发射极时为、集电极电位高于发射极时为NPNNPN型管，否则型管，否则为为PNPPNP型管；型管；6 6、晶体管接近饱和时，即集电极电位与基极、晶体管接近饱和时，即集电极电位与基极电位接近时无法判断极性。电位接近时无法判

19、断极性。43/501.4 电子器件 双极型晶体管-主要参数 电流放大系数电流放大系数 集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM 集集- -射极反向击穿电压射极反向击穿电压 U U(BR)EOC(BR)EOC 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率P PCMCM44/501.4 电子器件 场效应管的分类、符号与结构场效应管的分类、符号与结构 按结构特点分：结型（按结构特点分：结型（JFETJFET）和绝缘栅型（）和绝缘栅型（IGFETIGFET） 按导电沟道的不同还可分为：按导电沟道的不同还可分为：N N沟道和沟道和P P沟道，而绝沟道，而绝缘栅型又可细分为缘栅型又可细分为N

20、N沟道增强型和耗尽型，沟道增强型和耗尽型，P P沟道增沟道增强型和耗尽型两种。强型和耗尽型两种。S 源极源极B 衬底衬底D 漏极漏极G栅极栅极符号图符号图2SiODSGBNNAl栅极栅极P型硅衬底型硅衬底源极源极漏极漏极衬底衬底45/501.4 电子器件 特点特点 基本上不需要信号源提供电流基本上不需要信号源提供电流 输入阻抗很高（可达输入阻抗很高（可达10910151091015） 受温度和辐射等外界因素影响小，制造工艺受温度和辐射等外界因素影响小，制造工艺简单、便于集成化等；简单、便于集成化等； 只有多数载流子参与导电，所以又称其为单只有多数载流子参与导电，所以又称其为单极性晶体管极性晶体

21、管46/501.4 电子器件 绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 增强型场效应管只有增强型场效应管只有在只有在在只有在U UGSGS U UGSGS（thth）时，时，调节调节U UGSGS，改变导电沟道，改变导电沟道的厚度，从而在相同的的厚度，从而在相同的U UDSDS 作用下，有效的控制作用下，有效的控制漏极电流漏极电流I ID D的大小。的大小。47/501.4 电子器件 绝缘栅型场效应晶体管-特性曲线 转移特性转移特性 N 沟道增强型 MOSFET的转移特性 输出特性输出特性 48/501.4 电子器件 1.4.6 绝缘栅型场效应晶体管-特性曲线-输出特性 N沟道增强型MOSFET的输出特性如图所示。它分为恒流区、可变电阻区、截止区和击穿区。其特点为：（1 1）夹断区（截止区）夹断区（截止区） 当当U UGSGS U UGSGS（thth）时，反型层导时，反型层导电沟道被完全夹断，电沟道被完全夹断，I ID D=0=0，场，场效应管处于截止状态。效应管处于截止状态。(2)(2)可变电阻区可变电阻区 在此区域内，在此区域内，U UDSDS很小，导很小，导电沟道主要受电沟道主要受U UGSGS的控制。的控制。 当当U UDSDS较大时，出现夹断区，较大时，出现夹断区，I ID D趋于饱和。趋于饱和。(3)(3)恒流区恒流区 在一定的在一定的UGSU