《电工与电子技术》串讲讲义

《电工与电子技术》应考指导一．课程内容课程内容很多，涉及概念众多。2.识记、领会内容比较多，复杂计算比较少。3.从几年测试真题看出，最后两道计算题主要以直流电路、正弦交流电路为主，简析题中直流电路、正弦交流电路、三相异步电动机、基本放大电路、集成运算放大器、门电路和触发器为主要内容。4.综合真题命题内容以及自学考试大纲中的自学学时建议，重点内容：直流电路、正弦交流电路、三相交流电路、三相异步电动机的使用、三相异步电动机的控制电路、基本放大电路的计算、集成运算放大器运算电路的计算、门电路和触发器的逻辑关系推导、判别。二．复习方法从真题的难易程度看，侧重基本概念的考察，每道题目的计算不是很复杂，但需要概念清楚、公式准确；从的依据是考试大纲的知识点考核。第一章直流电路第一节电路的组成及其作用中间环节组成。电路实现电能的传输和转换、信号传递和处理。比如电灯照明实现电能到光能的转换、打电话实现信号第二节电路中的基本物理量带电粒子的定向运动(有秩序的运动)形成电流，方向：正电荷运动的方向电流的参考方向：预先假定的方向，用箭头表示，也称正方向。如果求出i>0，则真实方向与参考方向一致如果求出i<0，则真实方向与参考方向相反abab压。方向：由高电位端指向低电位端。用+，–号表示，"+"号表示高电位，"–"表示低电位。还可用双下标或箭头表示，uab指ab的电压降方向。按所设参考方向进行计算：如果求出uab>0，则真实极性与参考极性一致。如果求出uab<0，则真实极性与参考极性相反。综上所述，对于电压、电流不设参考方向，算出的结果没有意义。将算得结果的正负配合参考方向就可实际作用方向是在电源内部由低电位端指向高电位端。第三节欧姆定律个都入关联参考方向。关联参考方向的规定：电流由高电位流向低电位。欧姆定律有两种表达方式：关联参考方向时，U=IR；非关联参考方向时，U=-IR。只表示消耗电能的元件称作电阻．在一定温度下，导体的电阻与材料的电阻率及其长度成正比，与其截lR=pS电阻的单位是欧姆，电阻的倒数是电导，单位是西门子，I第四节电压源和电流源1.理想电压源理想电压源其端电压为确定的值，与流过的电流无关，流过它的电流为不定值，其大小由外电路决定。2.实际电压源实际电压源可以用一个理想电压源和一个电阻的串联来替代U=EIRO1.理想电流源理想电流源其输出的电流为确定的值，与端电压无关，端电压为不定值，其大小由外电路决定。2.实际电流源电流源可以用一个理想电流源和一个电阻的并联来替代UI=I电流源输出电流的一端与电压源正极性端相对应。EI=ISRO1.电源的等效是外电路等效2.理想电压源与理想电流源之间没有等效关系。例题：图示电路的等效电路为()第五节电路的状态电源产生功率=负载取用功率+内阻消耗功率。额定值是为电气设备在给定条件下正常运行而规定的允许值。Ro短路往往是一种严重的事故，应防止。第六节基尔霍夫定律流定律KCL若规定流入节点的电流为正，流出为负，对于任一节点，在任一时刻，流出(流入)该节点的电流I=0此定律与元件性质无关，是对支路电流所加的约束。2.基尔霍夫电压定律KVL在任一瞬间，沿任一回路绕行一周，回路中各支路电压的代数和恒等于零。U=0KVL与元件性质无关，是对支路电压所加的约束。例题：电路如图所示，已知电流I为4.5A，试用基尔霍夫定律求：S(2)理想电流源开路时的电流I。(1)I=8I=3.5A1U=3I3I=3VS1U(2)I=S=0.5A第七节电阻的串联和并联1.串联电路：总电阻等于各个电阻之和，总电压等于各个电压之和，电流相等。2.并联电路：总电阻等于各个电阻倒数之和的倒数，总电流等于各个支路电流之和，总电压与支路电压相第八节支路电流法以支路电流为求解变量列方程组求解称为支路电流法。1.确定支路数b，假定各支路电流的参考方向及回路绕行方向。第九节叠加原理叠加原理：在多个电源共同作用的线性电路中,某一支路的电流(压)等于每个电源单独作用,在该支路上所产生的电流(压)的代数和。某独立源单独作用时，其余独立源置零，即：电压源短路，电流源开路。例题：用叠加原理求图示电路中的电流解：当10A电流源单独作用时，根据并联电阻分流公式，有1I=10=2AI==2AI=I+I=2+2=4A叠加定理只适用于线性网络。直流电路求功率不能用叠加定理，只能求出总电流和总电压，然后再完成功率的计算。独立源单独作用，其余独立源置零，即：电压源短路，电流源开路第十节戴维南定理电压源的电压等于该网络的开路电压，其串联电阻为该网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻。独立源为零即电压源短路，电流源开路。RR12IIIIEOER63RI==第十一节电位计算电路中某点的电位是该点到参考点的电压降。选取不同的电位参考点，各点的电位可能发生变化。例题：e=220sin(100t-120。)例题：e=220sin(100t-120。)，e=220sin(100t+120。)V12求：u=e-e12.220E=三120O22022E.=2E.=2三90O第二章正弦交流电路第一节正弦交流电基本概念一．正弦交流电的波形和数学表达式1.随时间按正弦规律变化的电动势、电压、电流统称为正弦交流电。2.正弦波的三要素：最大值、角频率、初相位3.瞬时值：是交流电任一时刻的值。用小写字母表示如:i,u,e分别表示电流、电压电动势的瞬时值。4.最大值：瞬时值中的正的最大值，也称作幅值。用大写字母加下标表示,如:Im,Um,Em5.有效值：交流电流通过一个电阻时在一个周期内消耗的电能,与某直流电流在同一电阻、相同时间内消耗的电能相等,这一直流电流的数值定义为交流电的有效值，用大写字母表示,如:I、U、E。ImI=2二．相位差22两个同频率正弦量的相位角之差或是初相角之差，称为相位差，用表示。如i=Imsin(t+2)u和i的相位差t–(t+2)=1–2第二节正弦量的相量表示法1.正弦量的相量表示法就是用复数来表示正弦量。求解一个正弦量需要知道它的三要素，而在正弦交流电路中，频率相同，因此只要一个有一定长度的、与横数来表示。2.复数=r(cos+jsin)三角式rej指数式=r三极坐标式arcosb=rsin==arctga3.相量有效值相量，相量的模等于正弦量最大值的相量称为最大值相量，u=380sin(100t-90o)V正弦电量(时间函数)----相量(复数)----相量运算(复数运算)----相量结果-----所求正弦量.相量是正弦量的表示,但不相等。4.相量形式的基尔霍夫定律，电压、电流瞬时值满足基尔霍夫定律，.其对应的相量形式仍然满足。第三节电阻元件的交流电路设i=Imsint则u=Ri=RImsit=Umsint电压与电流同频率、同相位电压与电流大小关系U=RI电压与电流相量表达式U•=R第四节电感元件的交流电路m设i=Isintmdiu=LdidtUm=ImL=ImXL感抗XL=L=2几fL电感线圈对高频电流的阻碍作用很大，而对直流可视为短路。电压与电流大小关系U=IXL电压与电流相量形式U•=jwL电感与电源之间能量交换的规模称为无功功率。其值为瞬时功率的最大值，单位为(Var)乏。功功率Q=UI=XI2=U2/XLLi第五节电容元件的交流电路一．基本概念设u=UsintiicUm=Im/C=ImXC容抗XC=1/C电容对高频电流的所呈现的容抗很小，而对直流可视作开路。电压与电流大小关系U=IXC电压与电流相量形式U•=(jX)c电容与电源之间能量交换的规模称为无功功率。其值为瞬时功率的最大值，单位为(Var)乏。功功率Q=UI=XI2=U2/XCC二．相量模型第六节RLC串联电路(本节依据考核要求对教材内容做了简化)一.电压与电流之间的关系设i=Isintmu=u+u+uRLCu=IRsint=UsintRmRRu=ILsin(t+90。)=Usin(t+90。)LmLmu=I/(wc)sin(t–90。)=Usin(t–90。)CmCm相量图R2+(XX)2LCLCU=UR2+(XX)2LCLC单位:阻抗三角形:2()2Z=R+2()2LC若>0，则电压超前电流，电路呈电感性。若<0，则电流超前电压，电路呈电容性。二二．电路的功率KLCK第三章三相交流电路第一节三相电源1.三相对称电动势：幅值相等、频率相同、相位互差120º2．三相四线制电源是发电机绕组星形联接,从中性点引出的导线称为中线，或零线，有时把它接地，又称为3.发电机绕组星形联接,可提供两种数值的电压，一种是相线和中线之间的电压，称为相电压；一种是相线和相线之间的电压，称为线电压。4.在大小关系上，线电压是相电压的3倍，在相位上,线电压比相应的相电压超前30º。第二节对称三相电路的计算一.负载的星形联接1.每相负载上的电压等于电源的相电压，相电流等于线电流，中性线电流等于三相电流之和。2.三相负载对称，中性线电流等于零。中性线无作用，可以去掉。二.负载的三角形联接1.每相负载上的电压等于电源的线电压，不论负载对称与否，其相电压总是对称的。2.三相负载对称，相电流对称，线电流是相电流的3倍，比相应的相角滞后30O。第三节不对称三相电路的计算一.负载的星形联接1.三相负载不对称，中性线电流不等于零。中性线可以保证负载相电压保持对称。2.中性线内不应接入熔断器或闸刀开关,以保证中性线不断开。二.负载的三角形联接1.三相负载不对称，线电流是相电流都不对称。第四节三相功率的计算UVWUVW3.视在功率：S=P2+Q24.负载的星形、三角形联接，当三相负载对称时：PPllPPllPPllPPllPPll其中的角为相电压与相电流之间的相位差5.对称三相负载的瞬时功率是不随时间变化的，等于平均功率P。是三相制的优点之一。例题：对称三相交流电路如图所示，已知电流表在正常工作时的读数为52A，电压表的读数为380V，求：(1)正常工作时的相电流I；p(2)U相线断路时的相电流I、I、I.UVVWWUI解：1)I=1=30Ap3U2)I=1I=I=U1=15AUVWU2|Z|磁化曲线近似于一条直线。第四章磁路和交流铁心线圈电路第一节磁路及其主要物理量一.磁路的概念为了得到较强的磁场并有效应用，常采用导磁率较好的铁磁材料做成一定形状的铁心，而将线圈绕在铁心上。当线圈中通过电流时，铁心即被磁化，所以线圈产生的磁通主要集中在由铁心构成的闭合路径内，这种磁通集中通过的路径称为磁路。由于铁心材料的导磁性能比空气好得多，励磁线圈产生的磁通绝大部分集中在铁心里，磁通的路径由铁二.磁路的基本物理量1.磁感应强度B定义：表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量。矢量：方向和磁力线切线方向一致。磁通Φ，单位：韦伯，Wb3.磁导率表示物质导磁性能的物理量。00r0r04.磁场强度H三,铁磁材料根据导磁性能的好坏，物质分为两大类：一类称为铁磁材料，如铁、钢、钴、镍等；另一类称为非铁磁在外磁场作用下，其内部的磁感应强度会大大增强，相对磁导率可达几百甚至几万。在外磁场作用下，磁感应强度会大大增强，是因为存在磁化现象：铁磁材料内部存在着磁畴，在无外磁场作用下，磁畴的排列无规则，不显磁性；在一定强度的外磁场作用下，这些磁畴将顺着外磁场方向趋向规则的排列，产生一个附加磁场，使铁磁材料内部的磁感应强度大大增强，这种现象称为磁化。2.磁饱和性一定磁饱和现象。磁性物质的磁导率磁性物质的磁导率>>，并且不是常数，由=B/H0的关系一般用实验得到的曲线来表示，称为B—H曲线或3.磁滞性磁性物质都具有保留其磁性的倾向，因而B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。当变化的关系如下图所示。这种表示B与H变化关系的闭合曲线称为磁滞回线。rH——矫顽磁力C铁磁材料按照磁性能可以分为软磁材料、硬磁材料、矩磁材料。软磁材料的剩磁和矫顽力较小，磁滞回线形状较窄，但磁化曲线陡峭，易磁化又易退磁。用于有交变磁场的场合，如制造变压器、电动机中的铁心。常见材料有纯铁、硅钢等。硬磁材料的剩磁和矫顽力较大，磁滞回线形状较宽，适用于制作永久磁铁，如扬声器、录音机中的永久磁铁。常见材料有碳钢、钴钢等。矩磁材料磁滞回线形状近似于矩形，剩磁较大，矫顽力较小，易于翻转，常用作记忆元件和开关元件。常见材料有镁锰铁氧体及某些铁镍合金等。四.磁路欧姆定律还与组成磁路的材料的磁导率成正比，即0===0===llRmmMMMM五.交流铁心线圈电路交流磁路的励磁线圈中通入交流电流，其特点为：电流产生影响。这时线圈电路与磁路已成为一个整体，必须结合在一起分析研究。所以这时的线圈电路被称(2)交流铁心线圈电路中存在两种功率损耗：铜损和铁损。在线圈电阻产生的损耗称为铜损，交变磁通还在铁心中产生损耗称为铁损，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗：铁磁材料交变磁化的磁滞现象产生的铁损称为磁滞损耗。它是由铁磁材料内部磁畴反复转向，磁畴间相互摩擦引起的铁心发热而造成的损耗。涡流损耗：感应电流在垂直于磁通的铁心平面内围绕磁力线呈漩涡状，称为涡流，涡流使铁心发热，该功率损耗称为涡流损耗。2．电磁关系mUE=4.44fNmmNf一定时，在交流铁心线圈电路中磁通的最大值近似与外加电压有效值U成正。mmm第二节变压器一.变压器的结构变压器由铁心和绕组两个基本部分组成。和电源相连的绕组与电源相连，称为原绕组；和负载相连的绕组，原边或初级，副绕组也称为副边后次级。二.变压器的工作原理1.利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用,把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。1112221212LZ'=K2ZLL在电子电路中，为了提高信号的传输功率，可以实现阻抗匹配。例题：某交流信号源u=1202sin5000tV，内阻R=8k，电动式扬声器的电阻R=3.2．求：s0L(1)信号源与扬声器直接相连时的输出功率；(2)用变压器进行阻抗匹配时变压器的变化；(3)达到阻抗匹配时信号源输出的最大功率。解：(1)P=(Us)2R=7.19104WR+RL0LR (2)K=0=50RL(3)P=(Us)K2R=0.45W0L三.变压器的外特性122222122222的增加而稍有下降.变压器的效率在传输电能过程中，一、二次绕组和铁心都要消耗一部分功率，即铜损和铁损，变压器的效率指输出功率p2和输入功率p之比：1n=P2=P2100%PP+P+P12铁铜1.额定电压U和U1N2NU：原绕组正常工作电压有效值。1NU：原绕组加U时，副绕组的开路电压。2N1N2.额定电流I和I1N2N变压器长期运行时，I，I指一次绕组、二次绕组允许通过的最大电流有效值。1N2N3.额定容量SN副绕组额定视在功率：S=UIN2N2N输出功率取决于副绕组负载的大小和性质，即和负载的功率因数有关。4.额定频率：变压器应接入的电源频率，六.变压器绕组的同极性端fN变压器绕组的同极性端是指各绕组电位瞬时极性相同的对应端。也称为同名端。同名端用“●”标出。对于绕向已知的两个绕组，可以根据右手螺旋法则判别。如果电流在铁心中所产生的磁通方向一致，这两端同名端的串接连接法：应把两个绕组的一对异名端联在一起。同名端的并接连接法：应把两个绕组的一对同名端联在一起七、特殊变压器1．自耦变压器自耦变压器在结构上的特点是它只有一个绕组，在绕组的中间处有一个抽头。使用注意事项：令两侧绕组不能对调使用。令输出电流不允许大于额定电流。2．电流互感器电流互感器是一种专用互感器双绕组变压器。3.电流互感器不允许副绕组侧开路。第五章三相异步电动机第一节构造三相异步电动机主要由两部分组成：固定不变的部分，称为定子；旋转部分，称为转子。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心、定子绕组和端盖组成。定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠置三相彼此独立的绕组。三相绕组在空间上彼此相隔120o。三相绕组可以接成星型三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子绕组有笼型和绕线型两种结构。笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。绕线型转子的绕组和定子绕组相似。绕线型转子异步电动机结构复杂，价格昂贵，只应用在对启动和调速有较高要求的场合。第二节工作原理一.三相异步电动机的工作原理空间相差120º角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的磁场是一个有一对磁极的旋转磁场,当电流z当定子每相中有两个绕组串联,且每相绕组在空间相差60º时,通入对称三相交流电后,也产生一个旋转磁场,但它是一个两对磁极(四极)的旋转磁场。当电流变化一周,旋转磁场在空间只转了半周(180º空间则可以得到下式：60fn=1p旋转磁场在空间的旋转方向是由电流相序决定的，若把定子绕组与三相电源相连的三根导线中的任意两旋转方向可以人为控制。产生感应电动势，进而产生感应电流，而通电导体在磁场中受到磁场力的作用，进而对转轴形成电磁转矩，电磁感应电流又引起转子转动。综上所述，转子的转速一定小于旋转磁场的转速，这也是“异步”电动机名称的由来，此外，由于转子nn之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率，用s表示。第三节定子电路与转子电路令外加电压不变时，定子电路的感应电动势基本不变，旋转磁场每极磁通基本不变。令转子电动势有效值、频率随转差率增大而减小令转子电路的电流随转差率增大而增大，功率因数随转差率增大而减小第四节三相异步电动机的特性一．机械特性电动机的机械特性，如图所示。ST1.稳定区和不稳定区时,具有自适应能力。例如,原来在额定负载稳定运行(工作于稳定区),电动机工作在不稳定运行区时,若负载转矩增，若负载转矩减小，则会进入稳定区。2.额定转矩TN额定转矩是电动机在额定运行状态下的电磁转矩。PT=9550NNnPN单位是kW，nN单位是(r/miNn)。允许短时间过载运行。3.最大转矩Tmax在一定的电源电压下，电动机所能提供的最大转矩。是稳定区和不稳定区的分界点。NTm的大小表明了电动机所能驱动的最大负载转矩，即电动机的过载能力，它比T大得多，通常用过载系数NmaxNmaxN令电动机在运行期间，电源电压降低，转速降低，导致电流增加，电动机过热，甚至堵转。令外加电压不变，绕线转子异步电动机可以采用加大转子电路电阻的办法来增大启动转矩。第五节起动与制动一.起动在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网起动转矩小；起动电流大，比额定值大4~7倍；影响同一电网上其它负载的正常工作。令Y-转换起动电动机利用自耦变压器降低启动时电动机绕组的端电压绕线转子异步电动机的起动绕线式电动机起动可在转子绕组中串电阻，减小起动电流。启动后，逐渐减小电阻，使其正常运行。制动分机械制动和电器制动。机械制动通常利用电磁铁制成的电磁制动器来实现。电器制动包括以下方式：令能耗制动加直流电源。令反接制动第六节额定值NNNN下运行时定子绕组上应加的线电压，单位为V或KV。N3.额定电流I：电动机在额定状态下运行时，定子绕组的线电流，单位为A或KA。N例题：一台四极三相异步电动机技术数据如下：求：(1)额定转差率S；NN(3)起动电流I；Nn1PNnNP (3)I=2N=29.8AN3UcosnNstN1(4)I'=I=59.6Ast3st第七节选择1.额定功率的选择2.类型的选择笼型：结构简单，价格便宜，若没有特殊要求，尽可能选用；如水泵、压缩机等。绕线型：启动转矩大，启动电流小，可在一定范围内调速，但结构复杂，价格较高。如起重机、卷扬机、轧开启式：无特殊防护装置，散热好，适用于干燥无灰尘的场所。防护式：有通风孔，可防雨、放溅、防止杂物掉入电动机内部。适用于较干燥灰尘不多的场所。壳严密封闭，适用于多尘、潮湿、或含有酸性气体的场所。于有爆炸性气体的场所。如在化工企业、矿井。3.额定电压的选择4.额定转速的选择接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。第六章三相异步电动机的继电接触器控制线路第一节常用控制电器一．按钮通常用来短时间接通或断开控制电路的手动电器。当按下按钮帽时,常闭触头先断开,常开触头后闭合。表示符号：二．交流接触器中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触头个数多些，没有主、辅触头之分。热继电器是利用电流的热效应而动作的电器，它是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。RR五.时间继电器通电延时型时间继电器、断电延时型时间继电器。六.行程开关行程开关是利用运动部件的撞击来闭合和切断控制电路的。七.组合开关组合开关也称转换开关，组合开关有单极、双极、三极和四极几种。八.熔断器熔断器俗称保险丝，是进行短路保护的电器。当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立即熔断，保护电路及用电设备熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。第二节起停控制线路连续运转控制功能：控制电机长时间连续工作。RR按SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→M运转→KM辅助触头闭合→自锁按SB2→KM线圈失电→KM主触头恢复→M停转→KM辅助触头恢复—失去自锁第三节正、反转控制线路一．接触器互锁的正反转控制电路RR按SB1→KM1线圈得电→KM1触头动作→M正转；按SB3→KM1线圈失电→KM1触头恢复→M停转；按SB2→KM2线圈得电→KM2触头动作→M反转；KM1、KM2常闭触头——互锁：防止KM1`KM2同时得电造成电源短路二．复合互锁的正反转控制电路RR第四节行程控制线路将行程开关安装在机床两侧，将撞块装在工作台上。RRMMQ头断开→KM1线圈失电,M停转;→SQ2常开触头闭合→KM2线圈得电,M自行起动反转第五节时间控制线路利用时间继电器实现对时间的控制。Y路RRSBKMMY动；→KT得电→KT常闭触头延时打开→KM1失电→“Y”形接法断开→KM2得电→M以“”形接法正常运转例题：图为异步电动机拖动的工作台往复运动控制电路，试回答：(1)电路中哪些元件实现了短路保护、过载保护和失压保护；2(3)若使电路具有自动住复运动功能，应如何修改电路(在原图中修改)；(4)用圆圈标出图中互锁触头。R解：(1)短路保护——熔断器FU过载保护——热继电路KR失压保护——接触器KM、KMFR(2)按下SB线圈KM得电工作台向右运动到a点后，常闭触头SQ断开，线圈KM失电，工作2FFF(3)如下图。(4)如下图。R第七章电工测量第一节直读式电工测量仪表主要由驱动装置、反作用装置、阻尼装置构成。1.磁电仪表准确度高，刻度均匀，适用直流电压、电流测量。刻度不均匀，可以测量直流量、交流量。测量直流量、交流量，准确度比电磁仪表高；刻度不均匀、成本高。第二节电压、电流的测量一般使用磁电系仪表；表头与负载并联；通过串联电阻扩大量程一般使用电磁系仪表；高电压，可以利用互感器降压后再测量。一般使用磁电系仪表；表头与负载串联；通过并联分流电阻扩大量程一般使用电磁系仪表，精密测量，使用电动仪表；可以利用互感器的电流变换作用扩大量程第八章安全用电一．触电的方式2.供电系统中性点接地的单相触电：触及一相带电体，触电电压一般是220V；3.跨步电压触电：人在接地点附件，有两脚之间的跨步电压引起的触电事故。二．使用安全电压，要符合国家标准。三．绝缘保护的方法：外壳绝缘、场地绝缘、变压器隔离。四．保护接地和保护接零1.为了防止设备绝缘损坏造成触电，将设备金属外壳通过导体和接地极与大地可靠联接，称为保护接地。2.为了防止设备绝缘损坏造成触电，将设备金属外壳与变压器中性点引出的零线联接，称为保护接零。第四节半导体三极管第九章半导体二极管和三极管第一节半导体基础知识一.基本概念1.本征半导体：硅(或锗)经过高度提纯和拉单晶处理后制成的半导体。2.本征半导体在热激发下成对产生电子、空穴对。3.由空穴定向移动形成的导电现象称为空穴导电。空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形4.半导体是靠电子和空穴的移动来导电的。电子、空穴统称为载流子5.在本征半导体中掺入少量的其他元素,就成为杂质半导体。杂质半导体有N型半导体和P型半导体。6.在硅或锗的晶体中入少量的三价元素,如硼,则形成P型半导体。P是多数载流子,电子是少数载流子。N。1.扩散运动：载流子从浓度高的地方向浓度低的地方运动，称为扩散运动。由扩散运动产生的电流称为扩漂移运动：载流子在电场作用下形成的定向运动，称为漂移运动。由漂移运动产生的电流称为漂移电流。2.少子做漂移运动，多子做扩散运动，只有当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度和大而增大。与反偏电压无关，称为反响饱和电流。第二节半导体二极管PN结面积小，允许通过的电流小，适用于小电流整流和高频工作。面接触型刚结面积大，允许流过较大的.正向特性：.反向特性.反向击穿最大整流电流IOM：二极管长期运行，允许通过的最大正向平均电流。RWM反向峰值电流I：管子加反向峰值电压，未击穿时的反向电流最高反向工作电压RWM反向峰值电流I：管子加反向峰值电压，未击穿时的反向电流RM4.理想二极管二极管正向导通时压降为零，截止时反向电流为零。称为理想二极管。第三节稳压管流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性。稳定电压UZZZMAX最小稳定电流ZZMAX最大稳定电流IZMAX最大允许耗散功率PZMAX第二节放大电路的静态分析.结构三个区：基区，集电区，发射区。形成两个结：基区和集电区形成集电结，发射区和基区形成发射结。基区，掺杂浓度低且很薄；发射区，浓度最高；集电区，集电结面积很大(一).晶体管工作在放大状态的必要条件，集电结反偏。NPN管工作在放大状态的必要条件是U>U>UCBEPNP管工作在放大状态的必要条件是U>U>UEBC(二).晶体管中载流子的传输过程(NPN)区注入电子2、电子在基区中的扩散与复合3、扩散到集电极的电子被集电区收集注意：上述过程的前提是发射结正偏，集电结反偏三.输出特性曲线截止区：发射结电压小于开启电压且集电结反偏，此时IB=0，而iC≤ICEO。放大区：发射结正向偏置且集电结反向偏置，此时iC仅仅由IB决定，且满足：iC=IBUCB2．极间反向电流(1)ICBO表示发射极开路时，集电极与基极间的反向电流。(2)ICEO表示基极开路时，集电极与发射极间的反向电流。3.最大集电极耗散功率PCM决定于管子的温升，不能超过。4、最大集电极允许电流ICMM5、极间反向击穿电压U(BR)CEO (基极开路时集电极-发射极的反向击穿电压)。第十章基本放大电路第一节共射极基本放大电路的组成1.放大电路中存在能够控制能量的元件(称为有源元件)BJT、FET。Rc换为电压变化量一．基本概念2.静态分析是要确定在无交流信号输入时的基极电流、集电极电流、集电极到发射极的电压。4.在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路。对于直流通路，电容视为开路。5.“先静态,后动态”是分析放大电路的原则二．静态工作点计算.BQRbI=I=2.2mAU=VIR=5.4VCEQCCCQC三．图解分析法第三节放大电路的动态分析一．放大电路的失真(共发射组态)工作点Q低出现截止失真(ib底部失真uo顶部失真)解决方法:减小Rb。工作点Q高出现饱和失真(ic顶部失真uo底部失真)增大Rb(减小IBQ)。二．三极管微变等效模型beI。计算该电路的动态参数(Au、Ri、Ro)。微变等效电路为beIR=R//RL'CL•U •UAL'=o=一AL'ruriRR=i=R//rriIbbebeiR=Roc第四节静态工作点的稳定1.环境温度变化、电源电压波动、元件老化会引起晶体管参数的变化，造成电路静态工作点不稳定。中温度影响最为重要。3.分压式偏置电路第五节射极输出器，但因具有电流放大作用，因此射极输出器具有电流放大和功率放大作用。输出电压与输入电压同相，具有电压跟随作用输入电阻高;输出电阻低用途：用作多级放大电路的输入级，以减轻信号源负担(利用输入电阻高的特性)；用作多级放大电路的输出级，以提高放大电路的带负载能力(利用输出电阻低的特性)；作为两个共发射极放大电路之间的中间缓冲级，以改善工作性能(利用其阻抗变换作用)。第六节具有电压并联负反馈的放大电路1.在电子电路中，将输出量(输出电压或电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响输入量(输入电压或输入电流)的措施。