电子基础知识

1、1.1 电的基本概念,1.1.1 原子 物质的基本构成单位为原子，原子是由电子和原子核共同组成。原子核带正电，电子带负电，原子对外不显电性。,原子结构,第一章 电的基础知识,当电子脱离原子核束缚在其他原子中自由移动时， 其产生的流动称为电流。这种电流对外显示不出来， 只有电荷的定向移动才能产生电流。,1.1.2 电流 电流是由电荷的定向移动形成的，在一定时间内，通过导体某一横截面的电荷越多即电量越多，电流就越大。 其中电荷可以是正电荷，也可以是负电荷（自由电子）。正电荷的流动方向就是电流方向，而负电荷的流动方向是电流方向的反方向。 金属中电流的形成主要是自由电子的定向移动。,金属中电流的形成,

2、电流的大小用电流强度（简称电流）表示，电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量。国际上通常用字母I表示电流，如果用q表示通过横截面的电量，t 表示通电时间，那么 I= q / t 如果上式中电量q的单位用库（C），时间t的单位用秒（s），电流 I 的单位就是安培，简称安，符号A。,电流的单位 电流的基本单位是安(A),常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（uA），电流单位换算关系如下： 1 A = 103 mA = 106 uA 电流的方向：习惯规定正电荷运动的方向为电流的方向（与负电荷运动方向相反）。,1.1.3 电阻： 导体对电流的阻碍作用称为电阻，用R表示，电路中的 符号 是 。 单位有

3、欧姆（）、千欧（K）、兆欧（M） 换算方法为： 1M =103K =106,1.1.4 电压 与水流一样，有了水位差就有了水压。为了产生电流也需要电位差，当一段电路两端有了电位差，电流就会从高电位点流向低电位点，这种电路两端的电位差就叫做电压。通常电压是指对零电位点的电位差。 电压的方向：电压的方向在电源外部规定由实际高电位指向实际低电位。 电压的单位: 电压的单位是伏特，简称V，比伏特大的单位还有千伏（kV），比伏特小的单位还有毫伏（mV）、微伏（uV）等。它们的换算关系如下： 1kV = 103 V = 106 mV = 109 uV,1.1.5 欧姆定律： 1）欧姆定律： 导体中的电流与

4、导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 I=U/R 式中电流I的单位为安培(A)，电压的单位 为伏特(V)，电阻的单位为欧姆() 。,2）全电路欧姆定律： 闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟电路的外电阻与内电阻的和成反比。,一个完整的闭合电路有外电路和内电路，当外电路断开时，电源两端电压在数值上等于电源电动势，当外电路接上时，电源两端电压略有降低，并且随着外电路电阻减小，电源两端电压降低。,电源电动势在数值上等于外电路的电压加上内电路的电压。在外电路中电流是由正极经过外电阻流向负极，在内电路中电流是由负极流向正极。,1.2 电路、电功和电功率,1）什么是电路： 把电源、用电器（负载）、

5、开关等用导线连接起来组成闭合回路叫电路。 2）电路的三种状态：通路、断路和短路 1通路：正常接通的电路叫做通路。 2断路：断开的电路叫做断路，即电路中的某处断开了。 3短路：电源或用电器（负载）直接被导线连通的电路叫做短路。,3）电功及电功率 1）电功：电流所做的功叫做电功。用W表示，单位为焦耳（J）。 W=UIt 2）电功率：电流在单位时间内所做的功。用P表示，单位为瓦（W）。 P=UI =U2/R =I2R,2.1 磁场 2.1.1 磁场的基本概念 磁性：某些物体具有吸引铁、钴、镍的性质。 磁化：使物质具有磁性的过程。 磁性物质（磁介质）：能够被磁化或能被磁性物质吸引的物质。 永久磁铁：能

6、保持磁性的磁性物质。 电磁铁：内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其 像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。,第二章 磁场,2.1.2 电流与磁场 将载流导体或运动电荷放在磁场中，载流导体就要受到磁场的作用力，这说明电流产生了磁场。 由此产生的磁场和磁体一样受到磁场的作用力。现代物理研究表明，物质的磁性也是电流产生的。 永久磁铁的磁性就是分子电流产生的。所谓分子电流是磁性材料原子内的电子围绕原子核旋转和自转所形成的。 可见电流和磁场是不可分割的，即磁场是电流产生的，而电流总是被磁场所包围。,通电直导线电流的磁场,通电螺线管电流的磁场,2.2 电磁感应,2.2.1 电磁感应： 闭合电路的磁通量发生

7、变化产生感应电动势的现象。 2.2.2 法拉第电磁感应定律： 感应电动势跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 = n/t 变化的电场 磁场 变化的磁场 电场（强调变化）,楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 电路不闭合只有感应电动势，电路闭合感应电动势和感应电流同时存在，感应电动势与感应电流的方向一致。,3.1 单相交流电,单相交流电：在电路中只有一根相线(火线)，一根零线，并且电路中的电压和电流随时间按正弦规律变化。这样的交流电叫做单相交流电。,第三章 交流电,周期（T）：完成一次完整变化的时间。 周期单位：秒(s) 频率（f）：每秒完成周期变化的多少。 频率单位：H

8、z、kHz、MHz 1MHz=103 kHz=106 Hz,3.2 三相交流电及安全用电常识,3.2.1 三相交流电动势 三相交流电路一般是指电路中同时存在着三个最大值相等，频率相同，相位彼此相差120的正弦交流电动势。每一个电动势组成的那一部分电路叫做一“相”。,3.2.2 相电压和线电压的概念 把三相电源的三个线圈的末端（U2、V2、W2）联接在一起，从三个始端（U1、V1、W1）分别引出导线，这种联接方式叫做星形（Y形）联接。 三个末端的联接点称为中性点。由中性点引出的导线叫“中性线”，当中性点接地时，由中性点引出的线叫“零线”（俗称“地线”）。 由线圈始端（U1、V1、W1）分别引出的

9、三根导线称为“相线”（俗称“火线”）。,3.2.3 发电机的星(Y)形连接 这种星（Y）形的联接方式，在导线间存在着两种电压：相电压和线电压。 每一根相线和中性线间的电压叫做相电压（火线与零线） 。各相线间的电压叫线电压（火线之间）。 U线= U相 通常，发电机都接成星形（Y）。,U1,V1,W1,U2,V2,W2,相线（火线）,相线（火线）,Y形联接方式,相线（火线）,零线（地线）,3.2.4 安全用电小常识： (1)不靠近高压带电体(室外、高压线、变压器旁)，不接触低压带电体。 (2)不用湿手扳开关，插入或拔出插头。 (3)安装、检修电器应穿绝缘鞋，站在绝缘体上，且要切断电源。 (4)禁止

10、用铜丝代替保险丝，禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布。 (5)在电路中安装触电保护器，并定期检验其灵敏度。 (6)下雷雨时，不使用收音机、录像机、电视机、且拔出电源插 头，拔出电视机天线插头。暂时不使用电话，如一定要用，可用免提功能健。 (7)严禁私拉乱接电线，禁止在宿舍使用电炉、“热得快”等电器。 (8)不在架着电揽、电线的下面放风筝和进行球类活动。,3.2.5 安全用电其他注意事项: (1)人的安全电压是不高于交流36伏。 (2)使用试电笔不能接触笔尖的金属杆。 (3)功率大的用电器一定要接地线。 (4)不能用身体连通火线和地线。 (5)使用的用电器总功率不能过高，否则引起电流过大而引发火灾。

11、(6)有人触电时不能用身体拉他，应立刻关掉总开关，然后用干燥的木棒将人和电线分开。,4.1 电阻器常识 4.1.1 电阻器的分类 固定电阻器： 碳膜电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY） 实心电阻器（有机RS和无机RN） 金属线绕电阻器（RX） 特殊电阻器（MG型光敏电阻器、MF型热敏电阻器） 电位器,第四章 电阻器及其应用,铝壳电阻 水泥电阻 碳膜电阻,被釉电阻,压敏电阻（电压敏感型电阻）：当加在它两端的电压低于它的阈值UN时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阈门（断路），当电压超过UN时，流过它的电流急增，相当于阈门打开（短路）。,热敏电阻：电阻值会随温度变化而发生变化。功

12、率型热敏电阻用来限制开机浪涌电流。 热敏电阻分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。 PTC即随着温度的升高阻值增大； NTC即随着温度的升高阻值减小。,热敏电阻,4.1.2 常用电阻器的特点 1）碳膜电阻：误差较大，价格较低。 2）金属膜电阻：和碳膜电阻比体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。 3）线绕电阻：工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1W以上。 4）碳膜电位器：调节方便。 5）线绕电位器：电阻值范围小，功率较大。 6）熔断电阻器：正常使用时，具有普通电阻器的电气特性；一旦电路发生故障，流过的电流过大时，熔断器就会在规定的时间内熔断，从而起到保

13、护其他重要元器件的作用。 7）敏感电阻器：指对温度、电压、湿度、光照、气体、磁场即压力等作用敏感的电阻器。,4.1.3 电阻器的主要参数 1）标称阻值 2）偏差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数。通常分为5%(级)、10%(级)、20%(级)。 3）额定功率：指连续承受直流或交流负荷时所允许的最大消耗功率。线绕电阻系列为：3W、4W、8W、10W、16W、25W、40W、50W、75W、100W、150W、250W、和500W。非线绕电阻系列为0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W和5W。 4）温度系数：指温度每变化1所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小，电

14、阻器的稳定性越好；阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。 5）老化系数：长期负载于额定耗散功率后，电阻器阻值相对变化的百分数；表征电阻器寿命的长短。,4.1.4 电阻器阻值和误差的认知 1）直标法,2）文字符号法：文字符号法是用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来标称阻值，其允许误差也用文字符号表示。,3）数码法：用3位阿拉伯数字表示，前两位表示阻值的有效数，第三位表示有效数后面零的个数。,4）色标法： (1) 2位有效数字的色标法：普通电阻用4条色带表示标称阻值和允许偏差，其中3条表示阻值，1条表示误差。 (2) 3位有效数字的色标法：精密电阻器用5位色带表示标称值和允许偏

15、差，其中4条表示阻值，1条表示误差。,4.1.5 电位器：电位器实际上就是一个可变电阻器，常在电路中用来改变、调整阻值。,电阻的色环表示法,4.2 应用实例 4.2.1 电阻器的作用：当有电流通过电阻时，电流就会受到电阻的阻碍作用而在其上产生电压降。利用这一特性，人们常用电阻得到电路中想要的电压和电流。电阻的作用可以简单的概括为“限流降压”。 4.2.2 常用电阻的种类、特点和应用要求： 1）1/4W色环碳膜电阻：这种电阻在各种电子设备中用的最多。 2）1/4W色环金属膜电阻：这种电阻一般用在较高要求的电路中。常用5道色环表示电阻的大小、误差或精度。 它的主要特点是：功率较小，稳定性高，噪声小

16、，属于正温度系数电阻。,3）线绕电阻：常用在功率较大的电路中。它的特点是功率大、电阻值小且精确、耐热性好、工作可靠，但体积大、成本高，有一定的电感分量，使用时应考虑电感分量对电路的作用。 4）热敏电阻：常用来做电路的稳定、热控制或者信号传感。一般分为正温度系数和负温度系数两种（1）温度升高，电阻增大的称为正温度系数的热敏电阻，如常说的PTC器件和金属膜电阻；（2）温度升高，电阻减小的称为负温度系数的热敏电阻，如常说的NTC器件。 他们都是把温度的变化转换为电阻阻值的变化，进而改变电路中的电流。如果这个变化的电流经过电路处理后去控制一个继电器开关或可控键，就可以得到一个温控开关。,4.2.3 电

17、阻的损坏特点：任何电子元器件在使用中都有可能损坏，损坏的情况可能是硬件的短路或开路，也可能是软件的参数性能变化。电阻的损坏表现为开路或阻值变大，一般不产生短路故障；电位器则为接触不良，电阻片严重磨损时旋转时产生严重咔嚓声。 4.2.4 电阻的串并联： 1）电阻的串联：电阻串联，其总电阻大于参加串联的最大电阻，等于它们的和。 2）电阻的并联：电阻并联，其总阻值小于参加并联的最小一个电阻阻值。 但要注意：每个电阻上的电压不能超过该电阻的额定工作电压；每个电阻上的耗散功率不应超过其额定功率，为了安全，一般应小于额定功率的一半。,4.2.5 电阻的分压、分流 1）分压： 2）分流： I=I1+I2,习

18、题： 1.电阻器简称 ,它属于无极性元件，其文字符号用 表示。 2.某电阻器四个色环依次是红、黄、红、银四种颜色，则该电阻值为 ；某电阻的色环是蓝、灰、橙、金，则该电阻值为 。 3.电阻串联阻值 ，所以串联总电阻 ，且串联越多总电阻越 。 4.串联电路中 处处相等，串联电路构成的分压电路，总电压U等于各电阻两端的电压之 ，电阻越大分得的电压越 。,5.并联电路总电阻与各电阻间的关系为 ，所以电阻并联总阻值 ；并联电路中各电阻两端的 相等；并联电路中，电阻越大，分流越 。 6.压敏电阻是对 变化很敏感的电阻器，它都 联于被保护电路中，当其端电压高于标称额定电压值时，压敏电阻就会被击穿，使电路 路

19、。 7.热敏电阻是非常灵敏的 元件。它有 温度系数和 温度系数两种。在工作温度范围内， 温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而急剧增大。,二 判断题 1.电阻器对交直流信号的阻碍作用相同；流经电阻器的电流性质和电压性质一样。 （ ） 2.电阻器功率的大小可以从体积来判别，电阻器的体积越大，其额定功率越大。但体积与阻值无关，体积大的阻值不一定大。 （ ）,5.1 电容器常识 5.1.1 电容器 电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电路常用符号为: 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小。 电容的基本单位：法拉（F），其它单位还有mF、 uF、nF、pF 容抗：对交流电的阻碍作用

20、Xc=1/(2fc) 容抗的单位是欧姆。,第五章 电容器及其应用,5.1.2 电容器的型号：电容器的型号由4部分组成。第1部分表示电容器，第2部分表示介质材料，第3部分表示结构类型的特征，第4部分为序号。,5.1.3 电容器的规格与标注方法 1）直标法,2）不标单位的直接表示,3）用国际单位制表示：用数字表示有效值，字母表示数值的量级。,4）数码法：一般用3位数字表示电容容量的大小，其单位为pF。其中第1位、第2位为有效数字，第3位表示倍乘数，即表示有效值后零的个数。,倍乘的意义如表所示：,5）色码表示法：用3条色带来标注电容量，这种标示法与电阻器的色环表示法类似，颜色涂与电容器的一端从顶端向

21、引线侧排列。色码一般只有3种颜色，前两环为有效数字（即基数），第3环为倍率，单位为pF。,5.1.4 电容器的主要参数 1）标称容量及偏差：电容量是电容器的基本参数，基数值标注在电容器的表面上。不同类型的电容器有不同系列的容量标称值。电容量的容量偏差等级有多种，一般偏差都是5%，偏差最大范围可达-10% +100%。 2）额定直流工作电压：即电容器在常温常压下，能长期可靠工作在所能承受的最大直流电压下，如果电容器工作在交流电路中，交流电压的幅值不能超过电容额定直流工作电压。 3）绝缘电阻：电容器的绝缘电阻是指电容器两极之间的电阻，或称漏电阻。漏电流与漏电阻的乘积为电容器两端所加的电压。绝缘电阻

22、的大小决定了一个电容器介质性能的好坏。,5.1.5 常用电容器结构及特点 1）电解电容器：电解电容器是目前用得较多的大容量电容器，它体积小、耐压高（一般耐压越高体积也就越大），其介质为正极金属片表面上形成的一层氧化膜。负极为液体、半液体或胶状的电解液。因其有正负极之分，故只能工作在直流状态下，如果极性用反，将使漏电流剧增，在此情况下电容器将会急剧变热而损坏，甚至会引起爆炸。一般厂家会在电容器的表面上标出正极或负极，新买来的电容器引脚长的一端为正极。目前铝电容用的较多，钽、铌、钛电容相比之下漏电流小，体积小，但成本高，通常用在性能要求较高的电路中。 2）云母电容：用云母片做介质的电容器，高频性能

23、稳定，耐压高（几百伏几千伏），漏电流小，但容量小，体积大。,3）瓷质电容：采用高介电常数、低损耗的陶瓷材料作介质，电容器的体积小、损耗小、绝缘电阻大、漏电流小、性能稳定，可工作在超高频段，但耐压低，机械强度较差。 4）玻璃釉电容：玻璃釉电容具有瓷质电容的优点，但比同容量的瓷质电容体积小，工作频带较宽，可在125C下工作。 5）纸介电容：纸介电容的电极用铝箔、锡箔做成，绝缘介质是浸醋的纸，锡箔或铝箔与纸相叠后卷成圆柱体，外包防潮物质。体积小、容量大，但性能不稳定，高频性能差。 6）聚苯乙烯电容器：聚苯乙烯电容器是一种有机薄膜电容器。以聚苯乙烯为介质，用铝箔或直接在聚苯乙烯薄膜上蒸上一层金属膜为电

24、极。绝缘电阻大、耐压高、漏电流小、精度高，但耐热性差，焊接时，过热会损坏电容。,7）片状电容器：目前，片状电容器广泛用在混合集成电路、电子手表电路和计算机中。有片状陶瓷电容、片状钽电容、片状陶瓷微调电容等。其体积小、容量大。 8）独石电容：独石电容器是以钛酸钡为主的陶瓷材料烧结而成的一种瓷介质电容器，体积小、耐高温、绝缘性能好、成本低，多用于小型和超小型电子设备中。 9）可变电容器：可变电容器种类很多，按结构可分为单连（一组定片，一组动片）、双连（二组动片，二组定片）、三连 、四连等。按介质可分为空气介质、薄膜介质电容器等。其中空气介质电容器使用寿命长，但体积大。一般单连用于直放式收音机的调谐

25、电路，双连用于超外差式收音机。薄膜介质电容器在动片和定片之间以云母或塑料片做介质，其体积小，重量轻。,5.2.1 电容器的作用,任何形式的电容都可以简单看成是由两块平行极板导体相互靠近而又严格绝缘构成的。 当开关位于1时，电容的上极板就会逐渐带很多的正电荷，而下极板同样带上很多的负电荷，这种现象称为充电。直到电容两端的电,压与电池的电压相等时，正负电荷就不再增加而保持稳定，这说明电容两端的电压需要一段时间才能充到某一值，电压不能突变，只能渐变。此时，没有电流通过电容，即电容对直流电来说具有无穷的的阻碍作用，可以隔断直流。,5.2 应用实例,当开关K扳至2时，因为上板带有正电荷，下板带有负电荷，

26、所以在接通时便有电流产生，称为放电。放电电流方向与充电电流方向相反，而大小与充电后的电压和放电电阻R的大小有关。经过一段时间后电容两端的,电压不再存在。这说明电容在放电时，其两端的电压也需要一段时间才能放完，电压不能突变，只能渐变。 如果把电池换成大小和极性都随时间而变化的交流电，电容两极板间的电压也随随时改变，也就是在不停地充电和放电。这样，回路中就始终存在着充电电流和放电电流，这相当于交流电通过了电容（其实电荷并没有从一个极板穿过介质到另一个极板）。,5.2.2 电容的串并联 1）串联 1/C=1/C1+1/C2+1/Cn 串联容量减小，耐压增大 2）并联 C=C1+C2+Cn 并联容量增

27、大，耐压为最小的耐压,5.2.3 电容的损坏特点 实践证明，电容的损坏情况比电阻要复杂一些，通常有如下3种： 1）电容的短路故障是最常见的。这包括电容内部完全短路和漏电（漏电就是半短路性的。漏电越严重，效果几乎接近短路）。 2）电容的开路性故障也是最常见的。这包括电容内部电极完全断开和干枯失效。干枯失效主要是针对电解电容而言的，此时容量大大小于标称值，等于电路中没有这个电容。 3）电容性能变差。这种情况往往用万用表按一般测试是很难检查到的。在维修中常用所谓的“替换法”来解决问题。,习题： 1.电容器就是“储存 的容器”，其文字符号用 表示。电容器在电路中主要作用 、 、 和 。 2.电容器有

28、特性。即 电不能通过电容，但在直流电刚加到电容上时，对电容有 电流，充满电后电容承 状态；而 电能在电容两端交替的进行充电和放电，电路中就会有电流流过。 3.当频率f一定时，电容量C越大，容抗Xc越 ；当电容量C一定时，通过的交流信号的频率f越高，容抗Xc越 。,4.电解电容不能在 频电路中使用，通常用于 频电路中。 5.容量较小的电容器常用三位数字表示，其单位为 。 例如223表示的电容量为 ；104表示的电容量为 pF= uF。 6.检测电容器，若正反测量表针不动，则电容器内部有 ；若正反测量表针都指零，电容器内部有 ；返回越快越 ，返回半路有 。,第六章 电感器及其应用,6.2 电感器的

29、分类,6.3 电感器常识 6.3.1 电感器的命名方法 电阻和电容都是标准元件，而电感器除了少数采用现成产品外，通常为非标准元件，需根据电路要求自行设计、制作。,电感器的命名由名称、特征、型号和序号4部分组成，如图所示。,小型固定电感器特性,6.3.2 电感器的规格标注方法 直标法，如图所示。 其中，L=22uH，I=50mA，允许误差5%。, 色环表示法:如图所示，第1、2环表示两位有效数字，第3环表示倍乘数，第4环表示允许偏差，各色环颜色的含义与色环电阻相同，单位为H。,6.3.3 电感器的作用 电感器就是俗称的线圈，它可以是空心的、磁芯的或铜芯的，可简称为电感，它是三大基本元器件之一，它

30、与电容一样属于惰性元件。电容是两端电压不突变，而电感是对电流呈现惰性，即流过电感的电流发生变化时，为了阻止电流的变化，会产生阻碍电流变化的感生电动势。 所以，如果把电感接入变化的交流电路时，电感就将产生阻止流过自己电流变化的感生电压，使不断变化的交流电受到很大的阻碍作用（受到感抗作用）。这说明交流电在通过电感时会受到阻碍作用，而且频率越高的交流电受到的阻碍作用越大，越不容易通过，所以电感又叫高频,阻流圈。但是，如果把电感接入直流电路，由于通过它的电流大小和方向都不变，这时它不产生反向感生电压。直流电流将畅通无阻的直通下去，这说明电感对直流电没有阻碍作用，直流电可以直通电感。 因此，可以把电感的

31、作用简单概括为“阻交通直”，这与电容的“隔直通交”的作用显然是相反的。 6.3.4 电感器的损坏特点 不管哪种电感，由于它都是导线绕成的线圈，所以最常见的损坏故障就是开路，也有部分是局部短路。电感开路造成的故障现象很明显，而短路造成的故障现象一般不明显，有时甚至效果没有影响。,6.4 自感和互感 1）自感：线圈中通变化的电流，在线圈自身产生的感应电动势叫做自感电动势。 由楞次定律可知自感电动势阻碍线圈中电流的变化，所以线圈中的电流不能突变。 2）互感：两个线圈靠近，初级线圈 通以变化的电流，次级线圈产生感应电 动势，这种作用叫做互感。由互感现象产 生的电动势叫做互感电动势。,电感线圈在焊机中的

32、应用,引弧线圈,阻流圈,普通电感,思考题,如图1）开关闭合瞬间 2）开关断开瞬间 3）开关闭合后 感应电动势和感应电流方向？,7.1 变压器：变压器是一个具有多线圈的耦合电感，即由互感的一个或更多线圈构成的。,两线圈变压器结构图,简化等效电路图,磁芯保证所有线圈产生的大部分磁通经过高磁导率磁路。图中接输入电压的线圈N1为初级（也可称为原边，一次边，原方等），输出线圈N2为次级（也可称为副边，二次边，副方等）。,第七章 变压器,7.2 变压器的工作原理 原理：变化的电流 变化的磁场 变化的电流 U1/U2 = N1/N2 I2/I1 = N1/N2 PIU （W） P1P2（能量守恒定律）,7.

33、3 变压器的功能 7.4 工频变压器和高频变压器 工频变压器 150 W 高频变压器 15001800 W,高电压,低电压,小电流,大电流,电弧形成的条件,7.5 变压器的作用 1）改变电压，改变电流 2）阻抗变换和阻抗匹配 3）相位变换 同极性端：1，3，6，7 异极性端：1和2，3和4， 5和6，7和8 同一绕组两端输出的电压相位是反相的。,8.1 光耦 光耦是以光为媒介来传输电信号的器件。通常把发光器与受光器(光敏晶体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现“电光电”转换。普通光耦只能传输数字（开关）信号，不适合传输模

34、拟信号。线性光耦是一种新型光电隔离器件，它能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。,第八章 其他常用元器件,8.2 继电器 8.2.1 继电器的基本结构 电磁继电器是一种电磁开关器件。它实际上是一个带有接点的电磁铁，由电磁系统与接点系统两部分组成。 8.2.2 继电器的型号命名方法,继电器型号中字母的意义,8.2.3 检测继电器线圈 用万用表R10档测量继电器线圈的阻值大小应与该继电器的线圈阻值基本相符，指示值过大、过小都说明线圈存在着断线和短路的故障。 检测继电器接点的方法是给继电器接上规定的工作电压，用万用表R1档检测接点的通断情况。未加上工作电压时，常闭接点导通。

35、当接上工作电压时，应能听到继电器吸合声，这时常开触点应导通，否则应检查触点是否清洁、是否氧化发黑及触点压力是否足够。,8.3 光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件。它是一种将光能转换为电能的特殊二极管，其管壳上有一个嵌着玻璃的窗口，以便于接受光线。光电二极管工作在反向工作区。无光照时，光电二极管和普通二极管一样，反向电流很小，光电二极管的反向电阻很大；有光照时，反向电流明显增加，反向电阻明显下降，即反向电流（称为光电流）与光照成正比。,8.4 光电三极管 光电二极管能实现光电转换，但是灵敏度低（仅为毫安级），光电三极管实际就是在光电二极管的基

36、础上加了一级放大，从而大大提高了光电转换的灵敏度。 由于三极管具有放大作用，集电极电流就可达积极电流的几十倍。因此，光电三极管具有较高的灵敏度。,8.5 熔断器 熔断器是电路中最简单、最常用的保护元件。它的核心部分是熔体（俗称熔断器），它串联在被保护电器或电路的前面，当电路或设备过载或短路时，大电流就会将保护元件熔断，切断电源，从而起到保护电器的作用。需强调的是，作为电器设备的使用者和维修者，不论在任何条件下都不能随意加大熔断丝的容量，甚至用铜丝来取代熔丝，以防止大的事故发生。,1）PN结加正向电压（称正向偏置），呈现的正向电阻很小，PN结处于导通状态，形成正向电流。 2）PN结加反向电压（称

37、反向偏置），呈现的反向电阻很大，PN结处于截止状态，形成反向电流，其值很小，近似为0。即PN结具有单向导电性。,9.1 PN结的单向导电性,第九章 晶体二极管及整流滤波电路,9.2 二极管 9.2.1 二极管结构 在PN结上加相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。 由P区引出的电极称为阳极（正极）； 由N区引出的电极称为阴极（负极）。 二极管由半导体硅或锗材料做成的，所以有硅管和锗管之分。其内部特殊结构PN结有点接触式和面接触式，它决定着二极管的基本特性和使用特点。,点接触式二极管结构简单，工艺要求不高，能在很高频率下工作，适用于检波、调制及各种开关电路，但不能通过大电流。 面接触式二极管

38、反向击穿电压高，正向电流大，但PN结等效电容大，不适宜在高频情况下使用，多用于把交流变成直流的整流电路中。,9.2.2 二极管的型号命名方法,9.2.3 二极管分类 1）根据制造二极管的半导体材料:分为硅管、锗管等； 2）根据二极管的结构:分为点接触型、面接触型等； 3）根据二极管的工作频率:分为低频管、高频管等； 4）根据二极管的功能:分为检波、整流、开关、变容、发光、光敏、触发二极管等； 5）根据二极管的功率特性:分为小功率、大功率二极管等；,9.2.4 伏安特性：二极管两端电压与通过管子电流之间的关系，即I=f(U)。,1）当正向电压较小时，等效电阻大，电流很小，几乎为零，这个区称为死区

39、。,1 正向特性,2）当正向电压增加到一定值后，正向电流明显增大，呈现的正向电阻很小，这时的电压称为门坎电压或死区电压。,死区电压与材料及温度有关；一般：硅管为0.5V，锗管为0.1V。,3）当正向电压大于死区电压后，管子导通，正向导通时管压降很小，硅管为0.60.8V，锗管为0.20.3V。,2 反向特性,2）反向电流随温度的上升增长很快。,3）电压不超过某一范围时，反向电流基本不变，与反向电压高低无关，故称为反向饱和电流。,1）加反向电压时，形成很小的反向电流。,4）硅管的反向电流比锗管小得多。,9.2.5 二极管的参数器件的质量指标和安全使用范围,（1）最大正向电流IFM,它是管子长时间

40、使用时所允许通过的最大正向平均电流。当电流超过此值时，会导致PN结过热而烧坏。,（2）最高反向工作电压URM,它是管子长时间工作允许加在两端的反向峰值电压。使用时反向电压值应小于反向击穿电压UB，一般URM约为0.5UB。,（3）反向电流IR,二极管处于反向工作状态，而未被击穿时的电流值。反向电流越大，单向导电性能越差；该电流受温度影响较大。,（4）最高工作频率fM,保证二极管正常工作时的最高频率。超过此值，由于二极管的结电容的影响，就不能体现单向导电性。,9.3 整流、滤波电路 9.3.1 半波整流电路,上 下 + 时 二极管反向截止，电路中无电流,上 + 下 时 T次级线圈同名端为+二极管

41、VD电阻R地,整流前的电压波形：,通过二极管整流后的直流波形：,9.3.2 全波整流电路,上 + 下 时 L1上端为+VD1R地 下 + 上 时 L2下端+VD2R地,9.3.3 桥式整流电路,上 + 下 时 T1次级上端VD3R1地VD2正极VD2负极T1次级线圈下端 下 + 上 时 T1次级下端VD4R1地VD1T1次级上端,9.3.4 滤波电路,电容（滤波）滤波原理利用储能元件电容器 C 两端的电压不能突变的性质，把电容 C 与整流电路的负载 RL 并联，就可以滤掉整流电路输出的交流成分，提高直流成分，减小电路的脉动系数，改善电路的性能（可比喻为水库）。,习题： 1.半导体的导电能力介于

42、 与 之间，半导体有 性、 性、 性三个主要特性。 2.发光二极管是一种把 能转换成 能的半导体器件，其导通压降为 V。 3.光敏二极管又称 二极管，其作用是将 信号转换为 信号。 4.二极管最明显的特性是 特性，即二极管加 电压时导通，加 电压时截止。 5.二极管正偏是指 ；反偏是指 。,二 选择题 1.交流电通过全波整流电路后，所得到的输出电压是（） A 交流电压 B 稳定的直流电压 C 连续脉动的直流电压 2.在整流电路中接入电容滤波器后，输出直流电压将（） A 不变 B 升高 C降低,三 问答题 桥式整流电容滤波电路中，如果某个二极管发生开路、短路或反接三种情况，将会出现什么问题？电容

43、开路、短路、极性反接会出现什么问题?,10.1 三极管的结构和电流放大作用,10.1.1 结构,第十章 晶体三极管,10.1.2 晶体管电流放大作用,将NPN晶体管接成图示电路，称为共发射极电路，改变基极电阻RB，使基极电流IB增大，集电极电流IC随之增大。数据如表所示。,从表格数据得到以下结论：,(1) IE=IB+IC,(2) ICIE 、IB远小于IC 、IE,(3) IB的微小变化可以引起IC较大变化电流放大作用,(4)放大作用的条件： 发射结正向偏置； 集电结反向偏置。,10.1.3 管内载流子的传输规律,(1)发射区向基区扩散电子,(2)电子在基区扩散与复合,(3)集电区收集扩散到

44、集电结边缘的电子,形成发射极电流IE,形成基极电流IB,形成集电极电流IC,结论： 1 三极管具有电流放大作用。 2 电流放大的内部条件是：基区很薄且杂质浓度低；外部条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 3 PNP型与NPN型晶体管使用电源极性相反，电流方向相反。,即三极管各极电压与电流之间的关系曲线,特性曲线测试电路,10.2.1 输入特性曲线,即uCE为一常数时，输入回路中，iB与uBE之间的关系曲线，即,(1)当UCE=0V时，曲线为a,(2)当UCE1V时，曲线为b,即随uCE增大，曲线向右平移；当UCE1V后，曲线不再向右移动。,10.2 特性曲线和主要参数,可见，输入特性曲线与

45、二极管的正向特性曲线类似；硅管导通电压为0.5V0.7V，锗导通电压为0.1V0.3V。,由输出特性曲线得,10.2.2 输出特性曲线,即iB为一常数时，输出回路中，iC与uCE之间的关系曲线，即,1）反映输出回路中电压与电流关系； 2）每一个IB有一条输出曲线，所以输出是一组曲线； 3）根据工作状态不同分为三个区，放大区、截止区、饱和区。,1 放大区,1）发射结正向偏置，集电结反向偏置。 2）曲线很平坦，几乎平行与横轴。 3）IC的大小由IB决定，与UCE无关，即IC=IB，表现三极管的放大作用。,2 截止区,1）IB=0以下的区域；UBE小于死区电压； IC0（IC等于穿透电流ICEO）。

46、 2）发射结和集电结均处于反向偏置。 3）集电极和发射极之间相当于开路，即相当于处于断开状态的开关。,3 饱和区,1）uCEuBE，发射结和集电结均处于正向偏置；IC不受IB控制，IB变化时，IC基本不变；三极管失去电流放大作用 2）uCE=uBE时为临界饱和状态， 3）饱和时，集电极与发射极之间的电压称为饱和压降，用UCES表示，硅管的UCES约为0.3V，锗管的UCES约为0.1V。 4）饱和时，集电极与发射极之间相当于一个处于接通状态的开关。,在放大电路中，晶体管工作在放大区，以实现放大作用。 在开关电路中，晶体管工作在截止区和饱和区，集电极 与发射极之间相当于一个由基极控制的开关。,例

47、 测得某电路中几个晶体管的各级电位如图所示，试判断各管工作在什么状态？,1 电流放大系数,a 直流（静态）电流放大系数,集电极电流IC与基极电流IB的比值，即,1）静态与动态电流放大系数含义不同；估算时可认为相同； 2）同一晶体管工作点不同， 数值不同，IC特别大或特别小时，值均较小；在中间区域较大； 3）选用时要适中， 太大，稳定性差； 太小，放大作用差；一般选=3080之间较好。,b 交流（动态）电流放大系数,集电极电流变化量IC与基极电流变化量IB的比值，即,10.2.3 主要参数,3 集电极最大允许电流ICM,当工作电流超过ICM时，晶体管的值将明显下降。,2 穿透电流ICEO,基极开

48、路时，集电极与发射极之间流过的电流，如图,EC,1）ICEO其值是衡量管子质量的重要参数 ，越小越好； 2）ICEO随温度的升高而增加； 3）硅管比锗管的ICEO小23个数量级。,4 集电极最大允许耗散功率PCM,它是集电极消耗的最大功率，超过此值，集电结过热会烧坏。,5 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO,基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大电压。当UCEU(BR)CEO时，ICEO将大幅增加，管子将被击穿。,1）共发射级电路,当输入信号增大时，通过C1耦合到基极，并与静态的直流量叠加后使Ib总量增加，从而Ic增大，Rc两端电压增大，三极管集电极电压减小，由于Ic比Ib大倍，所以在三极

49、管集电极输出的电压也就增大了很多。相反的，当输入信号减小,时，基极的Ib减小，Ic减小倍，集电极电压就相应增大很多，也就是说，这种电路集电极输出的电压比输入的基极电压变换量（幅度）大，具有电压放大作用。而且，输入电压增大时，输出电压就减小，输入电压减小时，输出电压就增大，具有电压倒相关系。所以，称这种电路为电压倒相基本放大器。,10.3 三种基本放大电路,2）共集电极电路,当输入信号增大时，Ib增大，Ic增大，反之输入信号减小时Ib减小，Ic减小。而且Ic增大或减小的幅度比Ib大倍，所输出回路的电流是放大了。但由于三极管基极和发射极这个PN结为一个二极管，在正常工作时，当输入电压增大，Ib,就

50、增大，Ic也增大并使Re两端的电压（输出电压）增大；反之Ib减小，Ic就减小并使Re两端的电压（输出电压）减小，输出的电压始终跟随输入的电压变化，而且约等于输入电压（比输入电压略低）。这就说明这种电路有电流放大作用，没有电压放大作用，而只是电压跟随。凡在不需要电压放大，而需要电流放大的电路场合，都可以使用这种电路。,3）共基极电路,Rb为基极偏流电阻，可调静态工作点，Re为发射极输入电阻，Rc为集电极负载电阻。这3个电阻同样可满足三极管3个电极电压的要求。 当输入信号增大时，Ib减小，Ic减小，Rc两端电压减小，集电极输出电压增大，反之输入信号减小，Ib增大，Ic,增大，Rc两端电压增大，集电

51、极输出电压减小，这就说明这种电路具有电压的同相放大作用。这与共发射极电路具有电压的倒相作用是有一定区别的。,习题： 1.要使晶体管具有电流放大作用，必须满足发射结 偏、集电结 偏的条件，对于NPN型晶体管三个电极的电位要求是 ，这一点可以用 极箭头来帮助记忆，箭头指向的是电压的 方向。 2.截止区的晶体管，集电结 偏、发射结 偏或 偏。 3.晶体管内阻相当于一个 ，晶体管内阻随基极电流的增大而 、 状态和 状态是它的两个极限状态。在饱和状态相当于开关 ，截止状态相当于开关 。,4.在进行交流电路分析时，耦合电容和旁路电容容量较大，容抗很小，可视为 路；电感器可视为 路；直流电源的内阻通常很小，

52、当交流电流通过时，电源两端的交流电压降很低，所以直流电源可视为 。,11.1 基本结构和工作原理 场效晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件。分为结型场效晶体管和绝缘栅场效晶体管两种。,11.1.1 绝缘栅场效应晶体管（有N沟道、P沟道） 1）N沟道（电子导电）绝缘栅场效晶体管,第十一章 场效应管及其电路,2）P沟道（空穴导电）绝缘栅场效晶体管 P沟道与N沟道MOS管工作原理相同，只是电源极性相反，电流方向相反。结构如图,由于栅极与其它电极之间用SiO2绝缘的，所以称为绝缘栅场效晶体管。 又由于它是由金属氧化物半导体所组成，所以称为金属氧化物半导体晶体管，简称MOS场效晶体管。,MOS

53、工作时只有一种极性的载流子参与导电，故称为单极晶体管。其中，N型沟道是电子，P型沟道是空穴。,11.1.2 工作原理 1）在正电源UDD作用下，N沟道中的电 子从源极向漏极运动，形成漏极电流ID。 2）当栅极和源极间电压UGS增加时， 电场强度增强，导电沟道加宽，漏极电流ID增大。 3）当栅极和源极间电压UGS减小时，电场强度减弱，导电沟道变窄，漏极电流ID减小。 因此，MOS管是利用半导体表面的电场效应，来改变沟道的宽窄而实现控制漏极电流的。即是利用栅源电压UGS来控制漏极电流ID的。,11.2 场效应管的输出特性曲线,1）可变电阻区：UDS较小，ID随UDS的增大而线性增大，MOS管D、S

54、之间可看作一个受UGS控制的可变电阻。,2）线性放大区：在一定的UDS下，ID随UGS的增大而线性增大，即电压控制电流源。 3）夹断区：当UGS减小到某值时，导电沟道消失， ID0，MOS管处于夹断状态，此时栅源电压称为夹断电压UGS(off)。,场效应管实际中一般工作在开关状态做开关管用。即管子交替工作在夹断区或可变电阻区。 当场效应管的栅源间的PN结和栅漏间的PN结都正偏时，管子进入可变电阻区，即开关闭合；当这两个PN结都反偏时，管子进入夹断区，即开关打开。只要通过改变栅级电压来改变PN结的导通截止便可以实现开关功能。,习题 判断题 1.保存场效应管时，不能再开路状态下保存，引脚应互相连接

55、短路，以防感应电动势将栅极击穿。拿取场效应管时，要拿它的外壳，不要碰它的引脚。 （ ）,12.1 单向晶闸管 12.1.1 结构、等效电路和符号,控制极,阳极,阴极,第十二章 单向晶闸管,12.1.2 单向晶闸管的工作原理 1）在控制级G与阴极C端施加正电压VG，产生初始启动电流IG； 2）产生正反馈过程； 3）反馈结果，T1、T2迅速进入饱和，单向晶闸管阳、阴极间流过较大的电流，管子相当于导通； 4）单向晶闸管导通后，控制极失去控制作用。由于IC2远远大于IG，所以即使去掉控制极电压VG，单向晶闸管仍然维持其导通状态； 5）单向晶闸管的关断：一般使用改变阳、阴极电压极性的方法，即将阳、阴极间

56、加负电压（阳负、阴正），此时等效的两只三极管均因反向偏置而不导通，晶闸管关断。,12.1.3 晶闸管的应用 1）晶闸管可控整流 2）晶闸管做逆变 3）交流调压、调光、无触点开关 单向晶闸管的型号：3CT系列和KP系列 除了单向晶闸管外，还有双向晶闸管、光控晶闸管、可关断晶闸管。,12.2 晶闸管的损坏特点 晶闸管的应用是非常普遍的。它广泛应用于家用电器和工业电气控制中，其优点是体积小、重量轻、效率高、寿命长、耐震、防潮和使用维护方便等。 由于晶闸管属于电流元件，所以损坏后一般表现为短路性，即3个电极全部短路导通。有时也有可能因电流过大，产生过热炸裂而出现开路故障。在使用中应特别注意加散热板散热

57、和留有足够的功率余量，确保使用的安全。,习题： 判断题 1.单向晶闸管一旦导通，其门极就失去了控制作用。 （ ） 综合题 1.怎样检测单向晶闸管,13.1 反馈放大电路的基本组成 将放大电路的输出信号的一部分返送到输入端并与输入信号叠加后再送入放大器的过程成为反馈。,第十三章 放大电路的负反馈,13.2 正反馈和负反馈 正反馈：反馈信号Uf与信号源Ui同相位，使净输入信号Us增强，输出Uo也比不加反馈电路时增大了很多，这种反馈成为正反馈。 负反馈：反馈信号Uf与信号源Ui相位相反，使净输入信号Us减弱，再经放大器放大，输出信号Uo比不加入反馈电路时减小，这种反馈称为负反馈。,13.3 正负反馈

58、的判别方法 判别正、负反馈：反馈信号使Ube的压差（净输入信号）增大了，则各级电流会越来越大，为正反馈；反之为负反馈。,习题 1.根据反馈的 不同可以把反馈分为正反馈和负反馈，正反馈主要用于 电路中，负反馈主要用于 电路中。,14.1 稳压二极管： 稳压二极管是一种具有稳 定电压作用的二极管。 14.1.1 稳压管与二极管的区别 1.均由一个PN结构成； 2.稳压管工作在反向击穿状态； 3.稳压管反向击穿特性很陡，电流在一定范围内变化时，稳压管端电压变化很小，这就是稳压管的稳定电压作用。,符号,特性曲线,第十四章 稳压电路,14.1.2 主要参数： （1）稳定电压UZ：稳压管流过稳定电流时，稳

59、压管两端电压。 （2）动态电阻rZ：在稳定区，电压变化量U与电流变化量I之比。 （3）最大稳定电流IZM：允许通过的最大反向电流。 （4）最大耗散功率PZM：最大允许的耗散功率，PZMUZIZM （5）电压温度系数UZ：温度每升高1时稳定电压的相对变化量。,14.1.3 工作原理（稳压过程）,1）当Ui升高时： UiUZIZIURUZ使U0基本保持不变 2）当Ui降低时： UiUZIZ IURUZ使U0基本保持不变 3）当负载变动引起负载电流增加时： ILUL(UZ)IZ I基本不变使U0基本保持不变 总之，利用稳压管的电流调节作用，改变限流电阻上电压，达到稳压的目的。,14.2 串联稳压电路 串联稳压电路包含基准电压电路、取样电