第1章 電路和電路元件第4版(姜)

1、1.1 1.1 電路和電路的基本物理量電路和電路的基本物理量1.2 1.2 電阻、電感和電容元件電阻、電感和電容元件1.3 1.3 獨(dú)立電源元件獨(dú)立電源元件 1.4 1.4 二極管二極管 1.5 1.5 雙極晶體管雙極晶體管 1.6 1.6 絕緣柵場(chǎng)效晶體管絕緣柵場(chǎng)效晶體管 第第1 1章章 電路和電路元件電路和電路元件1.1.1 1.1.1 電路電路1.1.2 1.1.2 電路元件和電路模型電路元件和電路模型1.1.3 1.1.3 電流、電壓及其參考方向電流、電壓及其參考方向1.1.4 1.1.4 電路功率電路功率1.1 1.1 電路和電路的基本物理量電路和電路的基本物理量電電 路路由電源、開(kāi)

2、關(guān)、連接導(dǎo)線和負(fù)載等組成。由電源、開(kāi)關(guān)、連接導(dǎo)線和負(fù)載等組成。 強(qiáng)電電路強(qiáng)電電路電壓較高、電流和功率較大；實(shí)現(xiàn)電電壓較高、電流和功率較大；實(shí)現(xiàn)電 能的傳輸和轉(zhuǎn)換。（如電力系統(tǒng)等）能的傳輸和轉(zhuǎn)換。（如電力系統(tǒng)等） 弱電電路弱電電路電壓較低、電流和功率較??；實(shí)現(xiàn)信電壓較低、電流和功率較??；實(shí)現(xiàn)信 號(hào)的傳遞和處理。（如擴(kuò)音系統(tǒng)等）號(hào)的傳遞和處理。（如擴(kuò)音系統(tǒng)等） 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器負(fù)載負(fù)載（如電燈、（如電燈、電動(dòng)機(jī)等）電動(dòng)機(jī)等）話筒話筒放大器放大器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器1.1.1 1.1.1 電路電路1.1.2 1.1.2 電路元件和電路模型電路元件和電路模型o 實(shí)際電路元件

3、實(shí)際電路元件o 理想理想電路元件電路元件o 實(shí)際電路實(shí)際電路o 電路模型電路模型1.1.3 1.1.3 電流、電壓及其參考方向電流、電壓及其參考方向1.1.電流及其參考方向電流及其參考方向電流電流電荷量對(duì)時(shí)間的變化率電荷量對(duì)時(shí)間的變化率dqidt直流電流直流電流電流的大小和方向不隨時(shí)間變化電流的大小和方向不隨時(shí)間變化電流的實(shí)際方向電流的實(shí)際方向規(guī)定為正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為正電荷移動(dòng)的方向電流的參考方向電流的參考方向假定方向，也稱正方向假定方向，也稱正方向交流電流交流電流電流的大小和方向隨時(shí)間變化電流的大小和方向隨時(shí)間變化為什么要設(shè)電流參考方向？為什么要設(shè)電流參考方向？ 簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單電路 R2

4、USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 電流的實(shí)際方向可知電流的實(shí)際方向可知各電流的實(shí)際方向未知各電流的實(shí)際方向未知復(fù)雜電路復(fù)雜電路2.2.電壓及其參考方向電壓及其參考方向電壓電壓 電場(chǎng)力電場(chǎng)力移動(dòng)單位正電荷移動(dòng)單位正電荷從一點(diǎn)至另一點(diǎn)作的功從一點(diǎn)至另一點(diǎn)作的功電壓的實(shí)際方向電壓的實(shí)際方向 高電位指向低電位高電位指向低電位 dwudq電壓的參考方向電壓的參考方向 假定方向假定方向焦耳焦耳 J庫(kù)侖庫(kù)侖 C伏特伏特 V電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 非電場(chǎng)力非電場(chǎng)力移動(dòng)單位正電荷移動(dòng)單位正電荷從一點(diǎn)至另一點(diǎn)作的功從一點(diǎn)至另一點(diǎn)作的功電動(dòng)勢(shì)的方向電動(dòng)勢(shì)的方向 從低電位指向高電位，與電壓相反從低電

5、位指向高電位，與電壓相反參考點(diǎn)參考點(diǎn)電路中人為規(guī)定的零電位點(diǎn)，符號(hào)電路中人為規(guī)定的零電位點(diǎn)，符號(hào) 丄丄 按定義，電路的功率為電場(chǎng)力在單位時(shí)間里按定義，電路的功率為電場(chǎng)力在單位時(shí)間里所做的功。即所做的功。即dwpdt如果某個(gè)元件（或某段電路）的電壓和電流分如果某個(gè)元件（或某段電路）的電壓和電流分別為別為u和和i，那么，功率就等于，那么，功率就等于dwdw dqpuidtdq dt1.1.4 1.1.4 電路功率電路功率biua+ +- -N根據(jù)電壓電流的參考方向，電路功率根據(jù)電壓電流的參考方向，電路功率puiiNu N N消耗功率（吸收功率）消耗功率（吸收功率）0pui N N輸出功率（釋放功率

6、）輸出功率（釋放功率） 0pui如圖所示電壓電流的參考方向，稱為如圖所示電壓電流的參考方向，稱為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向2211ttttwpdtuidt 根據(jù)功率與能量的關(guān)系，在根據(jù)功率與能量的關(guān)系，在t1t2內(nèi)時(shí)間，電內(nèi)時(shí)間，電路吸收的電能路吸收的電能若電壓為伏特（若電壓為伏特（V）,電流為安培電流為安培(A)，時(shí)間為秒，時(shí)間為秒(S)，則電能單位為焦耳，則電能單位為焦耳(J)；實(shí)用中常用；實(shí)用中常用千瓦時(shí)千瓦時(shí)(kWh)，1kWh=3.6106J，俗稱，俗稱 1度電。度電。電能電能電流、電壓、功率的符號(hào)和單位電流、電壓、功率的符號(hào)和單位 電電 量量 名名 稱稱 符符 號(hào)號(hào) 基基 本本 單單

7、 位位 常用工程單位常用工程單位 電電 流流I （直流）（直流）i （交流）（交流） AkA、mA 、A、nA 電電 壓壓U （直流）（直流）u （交流）（交流） VkV、MV 、mV、V 功功 率率P（平均功率）（平均功率） WkW、MW、mW例題例題1.1.1 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知I1=2A, I2= -1.25A,I3=0.75A。求：。求：a、b、c各點(diǎn)的電位各點(diǎn)的電位Va、Vb、Vc；電壓電壓Uab、Ubc；E1、E2輸出的功率輸出的功率PE1、PE2abc1I2I3I10.5R 20.8R 312R d110VE28VE解解 Va=E1=10V Vc=E2=8V U

8、bd=R3I3=9V Vb=Ubd=9Vabc1I2I3I10.5R 20.8R 312R d110VE28VE Uab=R1I1=0.52=1VI2參考方向參考方向cb Ubc=-R2I2 =-0.8(-1.25) =1V=Vb-Vc=Va-Vb PE1=E1I1=102=20WPE2=E2I2=8(-1.25)=-10W注意此處使用非關(guān)聯(lián)參考方向，負(fù)值為吸收功率注意此處使用非關(guān)聯(lián)參考方向，負(fù)值為吸收功率1.2.1 1.2.1 電阻元件電阻元件 1.2 1.2 電阻、電感和電容元件電阻、電感和電容元件1.2.2 1.2.2 電感元件電感元件 1.2.3 1.2.3 電容元件電容元件1.2.4

9、 1.2.4 實(shí)際元件的主要參數(shù)及電路模型實(shí)際元件的主要參數(shù)及電路模型電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系 uRi電阻功率電阻功率 電阻耗能電阻耗能 伏安特性伏安特性電壓與電流的關(guān)系電壓與電流的關(guān)系22up uiRiR耗能元件耗能元件22112ttttWpdtRi dtIUOIUO線線 性性電電 阻阻 非線性非線性電電 阻阻 （電阻（電阻R R單位：?jiǎn)挝唬?）k1.2.11.2.1 電阻元件電阻元件 部分電阻器的照片部分電阻器的照片膜電阻器膜電阻器線繞電阻器線繞電阻器電位器電位器熱敏電阻器熱敏電阻器水泥電阻器水泥電阻器1.2.2 1.2.2 電感元件電感元件線性電感線性電感 iNLiNLi電壓電流關(guān)系電壓

10、電流關(guān)系 LdNdieLdtdt Lue diuLdt在直流電路中，在直流電路中，i=I，為常數(shù)，為常數(shù)0diuLdt 電感相當(dāng)于短路電感相當(dāng)于短路- -eL+- -+uiL常數(shù)常數(shù)電感是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量電感是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量 212LWLI電感電感L L的單位：亨利的單位：亨利( )( )、毫亨、毫亨( )( )、微亨、微亨( )( )HmHH電感的功率電感的功率dipuiLidt 在直流電路中，在直流電路中，p=0電感的能量電感的能量 212LdiwpdtLidtLidiLidt 部分電感器的照片部分電感器的照片不同類電感器不同類電感器陶瓷電感器陶瓷電感器標(biāo)準(zhǔn)電感器

11、標(biāo)準(zhǔn)電感器貼片電感器貼片電感器1.2.3 1.2.3 電容元件電容元件線性電容線性電容 uqqCu 電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系 dqidtduiCdt在直流電路中，在直流電路中，0i 電容相當(dāng)于開(kāi)路電容相當(dāng)于開(kāi)路 電容是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量電容是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量 212WcCu電容電容C C的單位：法拉的單位：法拉 、微法拉、微法拉 、 皮法拉皮法拉()F()F()pFC為常數(shù)為常數(shù) 部分電容器的照片部分電容器的照片 電解電容器電解電容器 普通電容器普通電容器 電力電容器電力電容器單相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī) 電容器電容器兩個(gè)元件串并聯(lián)時(shí)參數(shù)的計(jì)算兩個(gè)元件串并聯(lián)時(shí)參數(shù)的計(jì)算連接方式連

12、接方式等效電阻等效電阻等效電感等效電感等效電容等效電容串聯(lián)串聯(lián)R=R1+R2L=L1+L2并聯(lián)并聯(lián)C=C1+C212111RRR 12111LLL 12111CCC 1.2.4 1.2.4 實(shí)際元件的主要參數(shù)及電路模型實(shí)際元件的主要參數(shù)及電路模型主要參數(shù)（額定參數(shù)）主要參數(shù)（額定參數(shù)）：電阻器：標(biāo)稱電阻值、額定功率電阻器：標(biāo)稱電阻值、額定功率電感器：標(biāo)稱電感值、額定電流電感器：標(biāo)稱電感值、額定電流電容器：標(biāo)稱電容值、額定電壓電容器：標(biāo)稱電容值、額定電壓電路模型電路模型: :理想電路模型理想電路模型: : 電阻器電阻器 R R、電感器、電感器 L L、電容器、電容器 C C實(shí)際電路模型實(shí)際電路模

13、型: : 理想元件理想元件模型模型的不同組合的不同組合CRCRLRL電容器模型電容器模型電感器模型電感器模型CRL例題例題1.2.1 今需要一個(gè)阻值為今需要一個(gè)阻值為150、功率為、功率為1.5W的電阻，現(xiàn)有的電阻，現(xiàn)有150電阻器的額定功率為電阻器的額定功率為0.5W，試問(wèn)應(yīng)取多少個(gè)電阻組合才滿足要求？試問(wèn)應(yīng)取多少個(gè)電阻組合才滿足要求？解解 應(yīng)取應(yīng)取4個(gè)電阻連接，如下圖所示個(gè)電阻連接，如下圖所示R1R2R3R4R1R2R3R4等效電阻等效電阻13241324()()()()RRRRRRRRR 150等效電阻等效電阻34121234R RR RRRRRR150等效電阻的額定功率為等效電阻的額定

14、功率為4 0 52.NPW1 5 . W 故滿足要求。故滿足要求。1.3 1.3 獨(dú)立電源元件獨(dú)立電源元件1.3.2 1.3.2 實(shí)際電源的模型實(shí)際電源的模型1.3.1 1.3.1 電壓源和電流源電壓源和電流源1.3.1 1.3.1 電壓源和電流源電壓源和電流源電壓源（理想電壓源）：電壓源（理想電壓源）： I I 端電壓（輸出電壓）端電壓（輸出電壓） 端電流（輸出電流）端電流（輸出電流）SUUU O I US輸出電壓輸出電壓 等于源電壓等于源電壓 ，與，與 輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)。輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)。USUSU 源電壓源電壓 UI I不許短路不許短路電流源（理想電流源）：電流源（理

15、想電流源）：I I 源電流源電流ISSII 端電壓端電壓 U 端電流端電流I IU O I IS輸出電流輸出電流 等于源電流等于源電流 ，與，與輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)。輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)。I IIS不許開(kāi)路不許開(kāi)路1.3.2 1.3.2 實(shí)際電源的模型實(shí)際電源的模型1.1.實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源0SUUR I 端電壓隨端電流的增加而減小端電壓隨端電流的增加而減小 ，開(kāi)路狀態(tài)，開(kāi)路狀態(tài)， R 當(dāng)0,I SU U 開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓 ，短路狀態(tài)短路狀態(tài)， 0R 當(dāng)SOUIR0,U 短路電流短路電流 實(shí)際電壓源在工作時(shí)要避免短路！實(shí)際電壓源在工作時(shí)要避免短路！U O I US實(shí)實(shí)際際電電源源

16、+U- -abIR+U- -abIRR0+- -US部分電壓源照片部分電壓源照片2.2.實(shí)際電流源實(shí)際電流源U O I IS0SUIIR00SUR IR I端電流隨端電壓的增加而減小端電流隨端電壓的增加而減小 。實(shí)實(shí)際際電電源源+U- -abIR+U- -abIRR0IS等效等效-對(duì)外電路等效對(duì)外電路等效3.3.兩種實(shí)際電源模型的等效互換兩種實(shí)際電源模型的等效互換互換互換-實(shí)際電壓源可變換為實(shí)際電流源，實(shí)際電壓源可變換為實(shí)際電流源， 實(shí)際電流源可變換為實(shí)際電壓源實(shí)際電流源可變換為實(shí)際電壓源0SSUIR0SUUR I 00SUR IR I00RR0SSUR I +U- -abIRR0+- -US

17、+U- -abIRR 0IS實(shí)實(shí)際際電電源源+U- -abIR例題例題1.3.1 已知圖示實(shí)際電源電路中，已知圖示實(shí)際電源電路中，R=0時(shí)時(shí)I=2A，R=4時(shí)時(shí)I=1.2A，求：電流源模型；，求：電流源模型；電壓源模型；電壓源模型；R=2時(shí)的時(shí)的I值值解解 電流源模型如圖所示電流源模型如圖所示+U- -abIRR0IS電流源模型電流源模型00SRIIRR 當(dāng)當(dāng)R=0時(shí)，時(shí)，I=IS，故，故IS=2A且有且有R0=6 0SIRRII R=4時(shí)時(shí)I=1.2A實(shí)實(shí)際際電電源源+U- -abIR電壓源模型如圖所示電壓源模型如圖所示R0=6 +U- -abIRR0US電壓源模型電壓源模型+- -根據(jù)電源

18、等效互換條件根據(jù)電源等效互換條件US=R0IS=6 2=12V當(dāng)當(dāng)R=2時(shí)，由右圖時(shí)，由右圖 012621 5 . ASURRI 由電流源模型可求得同樣結(jié)果。由電流源模型可求得同樣結(jié)果。1.4 1.4 二極管二極管1.4.1 PN1.4.1 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?.4.2 1.4.2 二極管的特性和主要參數(shù)二極管的特性和主要參數(shù)1.4.3 1.4.3 二極管的工作點(diǎn)和理想特性二極管的工作點(diǎn)和理想特性1.4.4 1.4.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1.4.5 1.4.5 發(fā)光二極管和光電二極管發(fā)光二極管和光電二極管 1.4.1 PN1.4.1 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦晕镔|(zhì)

19、按導(dǎo)電能力分為：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。物質(zhì)按導(dǎo)電能力分為：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 純凈的半導(dǎo)體（如硅、鍺、砷化鎵等）純凈的半導(dǎo)體（如硅、鍺、砷化鎵等）P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在純凈的半導(dǎo)體硅、鍺中摻入少量在純凈的半導(dǎo)體硅、鍺中摻入少量 三價(jià)元素。三價(jià)元素。 多數(shù)載流子為空穴多數(shù)載流子為空穴。N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在純凈的半導(dǎo)體硅、鍺中摻入少量在純凈的半導(dǎo)體硅、鍺中摻入少量 五價(jià)元素。五價(jià)元素。 多數(shù)載流子為電子。多數(shù)載流子為電子。 完全純凈完全純凈的具有晶體的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為體稱為本征半導(dǎo)體 。它它具有共價(jià)鍵具有共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 價(jià)電子硅原子第第1章章

20、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回1.4.1 導(dǎo)電特性 在半導(dǎo)在半導(dǎo)體中，同體中，同時(shí)存在著時(shí)存在著電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)和空穴導(dǎo)電。空穴電?？昭ê妥杂呻姾妥杂呻娮佣挤Q為子都稱為載流子。它們成對(duì)它們成對(duì)出現(xiàn)，成出現(xiàn)，成對(duì)消失。對(duì)消失。在常溫下自由電子和空穴的形成復(fù)合復(fù)合自由電子本征激發(fā)電子空穴電子電子電子空穴電子電子電子電子電子第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回空穴原理圖原理圖P自由電子結(jié)構(gòu)圖磷原子正離子P+ 在硅或鍺中摻入少量的五價(jià)元素，如磷或砷、銻，則形成N型半導(dǎo)體。多余價(jià)電子電子電子少子多子正離子在N型半導(dǎo)體中，電子是多子，空穴是少子第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè) N型半導(dǎo)體返回返回 P型半導(dǎo)體 在

21、硅或鍺中摻入三價(jià)元素，如硼或鋁、鎵，則形成P型半導(dǎo)體。原理圖B B- 硼原子負(fù)離子空穴填補(bǔ)空位結(jié)構(gòu)圖在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，電子是少子?？昭娮与娮与娮与娮与娮佣嘧由僮迂?fù)離子第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 用專門的制造工藝在同一塊半導(dǎo)體單晶上，形成P型半導(dǎo)體區(qū)域和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成一個(gè)PN結(jié) 。P 區(qū)N 區(qū)P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散并與電子復(fù)合N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向 3第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向 在一定條件下，多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。P區(qū)N區(qū)多子擴(kuò)散少子漂移第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回 在一定條

22、件下，多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定。內(nèi)電場(chǎng)阻擋多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)。空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向PN多子擴(kuò)散少子漂移結(jié) 論 ：在PN結(jié)中同時(shí)存在多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和少子的漂移運(yùn)動(dòng)。第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)EI空 間 電 荷區(qū)變窄 P區(qū)的空穴進(jìn)入空間電荷區(qū)和一部分負(fù)離子中和 N區(qū)電子進(jìn)入空間電荷 區(qū)和一部分正 離子中和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成較大的正向電流。第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)外加正向電壓返回返回外電場(chǎng)驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走變空間電荷區(qū)寬 內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)少子越過(guò)PN結(jié)形成很小的反向電流IRE第第1章章上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè) 外

23、加反向電壓N區(qū)P區(qū)返回返回PNPN結(jié)的形成：結(jié)的形成： 濃度差濃度差擴(kuò)散和復(fù)合擴(kuò)散和復(fù)合 空間電荷區(qū)（耗盡層）空間電荷區(qū)（耗盡層）內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 擴(kuò)散和復(fù)合擴(kuò)散和復(fù)合空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) （耗盡層）（耗盡層）內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)阻止擴(kuò)散、并引起少數(shù)載流子漂移阻止擴(kuò)散、并引起少數(shù)載流子漂移最終，擴(kuò)散與內(nèi)電場(chǎng)作用達(dá)到平衡最終，擴(kuò)散與內(nèi)電場(chǎng)作用達(dá)到平衡PNPN結(jié)結(jié)PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?o PNPN結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓 外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反外電場(chǎng)外電場(chǎng)空間電荷區(qū)變窄空間電荷區(qū)變窄當(dāng)外加電壓足夠大當(dāng)外加電壓足夠大外電場(chǎng)足夠強(qiáng)外電場(chǎng)足夠強(qiáng)克服內(nèi)電場(chǎng)克服內(nèi)電場(chǎng)作用作用 PN

24、PN結(jié)導(dǎo)通結(jié)導(dǎo)通電流電流I I從從P P流向流向N N外加正向電壓外加正向電壓外電場(chǎng)外電場(chǎng)o PNPN結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同外電場(chǎng)外電場(chǎng)空間電荷區(qū)變寬空間電荷區(qū)變寬不導(dǎo)通（截止）不導(dǎo)通（截止）結(jié)論：結(jié)論：PNPN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)具有單向?qū)щ娦?。PNPN結(jié)加正向電壓導(dǎo)結(jié)加正向電壓導(dǎo) 通，加反向電壓截止，導(dǎo)通方向：通，加反向電壓截止，導(dǎo)通方向：P NP N1.4.2 1.4.2 二極管的特性和主要參數(shù)二極管的特性和主要參數(shù)二極管：一個(gè)二極管：一個(gè)PNPN結(jié)，兩個(gè)電極結(jié)，兩個(gè)電極-陽(yáng)極、陰極陽(yáng)極、陰極1.1.二

25、極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管兩湍的電壓與流二極管兩湍的電壓與流過(guò)的電流之間的關(guān)系曲線過(guò)的電流之間的關(guān)系曲線 正向特性正向特性死區(qū)死區(qū)電壓小，基本不電壓小，基本不導(dǎo)通。死區(qū)電壓：硅管導(dǎo)通。死區(qū)電壓：硅管0.40.40.5V 0.5V 鍺管約鍺管約0.1V0.1V1.1.二極管的伏安特性二極管的伏安特性非線性區(qū)非線性區(qū)開(kāi)始導(dǎo)通，電流小開(kāi)始導(dǎo)通，電流小 正向特性正向特性導(dǎo)通區(qū)導(dǎo)通區(qū)近似線性，導(dǎo)通壓降：近似線性，導(dǎo)通壓降： 硅管硅管0.60.60.7V 0.7V 鍺管鍺管0.20.20.3V0.3V 反向特性反向特性正常工作區(qū)正常工作區(qū)截止截止 反向電流很小反向電流很小反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)反向

26、電壓過(guò)大，反向擊穿反向電壓過(guò)大，反向擊穿2.2.二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)o 最大正向電流最大正向電流 o 最高反向工作電壓最高反向工作電壓 o 反向電流反向電流 o 最高工作頻率最高工作頻率FMIRMURIMf1.4.3 1.4.3 二極管的工作點(diǎn)和理想特性二極管的工作點(diǎn)和理想特性o 二極管的工作點(diǎn)二極管的工作點(diǎn) DSDUURI靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻 DDDURI動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 DDDdUrdI通常，同一工作點(diǎn)，通常，同一工作點(diǎn)， DDRr不同工作點(diǎn)的不同工作點(diǎn)的 DDRr、均不同。均不同。 o 二極管的理想特性二極管的理想特性考慮正考慮正向?qū)ㄏ驅(qū)▔航祲航?忽略正忽略正向?qū)ㄏ驅(qū)▔航?/p>

27、壓降 o 二極管二極管電路的分析方法電路的分析方法 分析關(guān)鍵：判斷二極管是否導(dǎo)通分析關(guān)鍵：判斷二極管是否導(dǎo)通方法：方法：?jiǎn)蝹€(gè)二極管單個(gè)二極管：陽(yáng)極電位高于陰極電位足夠大??；：陽(yáng)極電位高于陰極電位足夠大小； 陽(yáng)極接于同一點(diǎn)（同電位），陽(yáng)極接于同一點(diǎn)（同電位）， 陰極電位最低的優(yōu)先導(dǎo)通；陰極電位最低的優(yōu)先導(dǎo)通； 陰極接于同一點(diǎn)（同電位），陰極接于同一點(diǎn)（同電位）， 陽(yáng)極電位最高的優(yōu)先導(dǎo)通。陽(yáng)極電位最高的優(yōu)先導(dǎo)通。o 二極管二極管電路的分析方法電路的分析方法 例題例題1.4.1 1.4.1 設(shè)右圖中二極管導(dǎo)通時(shí)的正設(shè)右圖中二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降為向壓降為0.7V0.7V，試分析，試分析 的工作情況并

28、求的工作情況并求I I值。值。 12DD、 解解 陽(yáng)極同電位，陰極陽(yáng)極同電位，陰極 導(dǎo)通，導(dǎo)通， 12DD、0,3 ,CbVVV 1D2.3 ,aVV 2D截止，故截止，故 212( 2.3)4.773SaUVVImARk 多個(gè)二極管：多個(gè)二極管：【例題】【例題】 電路如圖所示，電路如圖所示， D1，D2 均為理想二均為理想二極管，極管， 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 ui 6V 時(shí)，時(shí)， 則則uO =？【解解】 ui 6V D1截止截止電路可以看成電路可以看成因此因此，D2 截止截止故故 uO =3V【例題例題】 圖示電路，設(shè)二極管正向壓降為圖示電路，設(shè)二極管正向壓降為0.7伏，伏，當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S置

29、置“1”時(shí)，時(shí)，Ua= 伏；當(dāng)開(kāi)關(guān)伏；當(dāng)開(kāi)關(guān)S置置“2”時(shí)，時(shí)，Ua= 伏；當(dāng)開(kāi)關(guān)伏；當(dāng)開(kāi)關(guān)S置置“3”時(shí)，時(shí)，Ua= 伏；伏； D1D2D31k+-6V+-3V+-3VS123a【解解】S置置“1”時(shí)，時(shí)，D1截止截止Ua=1.4VS置置“2”時(shí)，時(shí)，D1導(dǎo)通導(dǎo)通Ua=0.7VS置置“3”時(shí)，時(shí)，D1導(dǎo)通導(dǎo)通Ua=-2.3V1.4.4 1.4.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管。穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管。1.1.穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管的伏安特性 伏安特性伏安特性圖形圖形符號(hào)符號(hào)反向擊穿區(qū)特性曲線陡直反向擊穿區(qū)特性曲線陡直穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓區(qū)穩(wěn)壓區(qū)反向擊穿區(qū)反向

30、擊穿區(qū)2.2.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 ZU、穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 ZI 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 最大耗散功率最大耗散功率 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 電壓溫系數(shù)電壓溫系數(shù) ZMIZMPZrUZ3.3.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓條件：穩(wěn)壓條件： IZUU有一定的有一定的 ZI穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)壓二極管工作在 反向擊穿狀態(tài)。反向擊穿狀態(tài)。 1.4.5 1.4.5 發(fā)光二極管和光電二極管發(fā)光二極管和光電二極管1.1.發(fā)光二極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種能將電能發(fā)光二極管是一種能將電能轉(zhuǎn)換成光能的器件，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換成光能的器件，簡(jiǎn)稱LED，正向?qū)ê蟀l(fā)光，正向?qū)ê?/p>

31、發(fā)光 導(dǎo)通壓降大于普通二極管導(dǎo)通壓降大于普通二極管通常在通常在1.4V以上以上發(fā)光二極管具有壽命長(zhǎng)、抗沖擊和抗振動(dòng)性能好、發(fā)光二極管具有壽命長(zhǎng)、抗沖擊和抗振動(dòng)性能好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，其外形眾多可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，其外形眾多2.2.光電二極管光電二極管光電二極管是一種將光能轉(zhuǎn)換成電流光電二極管是一種將光能轉(zhuǎn)換成電流的器件，其的器件，其PN結(jié)封裝在具有透明聚結(jié)封裝在具有透明聚光窗的管殼內(nèi)。光照射后導(dǎo)通，導(dǎo)通光窗的管殼內(nèi)。光照射后導(dǎo)通，導(dǎo)通電流與光照強(qiáng)度相關(guān)。電流與光照強(qiáng)度相關(guān)。 I/AU/V無(wú)光照射電流很小（暗電流）無(wú)光照射電流很?。ò惦娏鳎┦艿焦庹眨艿焦庹?，反向電流增反

32、向電流增大（光電流）大（光電流）正向特性類同正向特性類同于普通二極管于普通二極管注意光電二極管使用時(shí)要反向接入電路中，即陽(yáng)極接注意光電二極管使用時(shí)要反向接入電路中，即陽(yáng)極接電源負(fù)極，陰極接電源正極。電源負(fù)極，陰極接電源正極。部分二極管的照片部分二極管的照片整流二極管整流二極管穩(wěn)穩(wěn) 壓壓二極管二極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管光光 電電二極管二極管1.5 1.5 雙極晶體管雙極晶體管1.5.1 1.5.1 基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用1.5.2 1.5.2 特性曲線和主要參數(shù)特性曲線和主要參數(shù)1.5.3 1.5.3 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型1.5.1 1.5.1 基本結(jié)構(gòu)和電流放

33、大作用基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用雙極晶體管簡(jiǎn)稱晶體管、三極管。雙極晶體管簡(jiǎn)稱晶體管、三極管。1.1.基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)基本結(jié)構(gòu)和符號(hào) NPNNPN型型PNPPNP型型1.1.基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)兩個(gè)兩個(gè)PNPN結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)三個(gè)電極：發(fā)射極三個(gè)電極：發(fā)射極E E、基極、基極B B、集電極、集電極C C 三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高（多數(shù)載流子最多）雜質(zhì)濃度高（多數(shù)載流子最多） 集電區(qū)集電區(qū)雜質(zhì)濃度高雜質(zhì)濃度高, ,比發(fā)射區(qū)稍低比發(fā)射區(qū)稍低 基基 區(qū)區(qū)雜質(zhì)濃度相對(duì)很低雜質(zhì)濃度相對(duì)很低2.2.電流放大作用電流放大作用o 條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。條件：發(fā)

34、射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。載流子的運(yùn)動(dòng)和電流的形成：載流子的運(yùn)動(dòng)和電流的形成： 發(fā)射結(jié)外電場(chǎng)發(fā)射結(jié)外電場(chǎng)發(fā)射區(qū)大量電子發(fā)射區(qū)大量電子載流子向基區(qū)運(yùn)動(dòng)載流子向基區(qū)運(yùn)動(dòng), ,電源向發(fā)射區(qū)電源向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子補(bǔ)充電子發(fā)射極電流發(fā)射極電流 EI 進(jìn)入基區(qū)的電子載流子少量與進(jìn)入基區(qū)的電子載流子少量與基區(qū)空穴復(fù)合，電源基區(qū)空穴復(fù)合，電源 向基區(qū)向基區(qū)補(bǔ)充空穴補(bǔ)充空穴基極電流基極電流BBUBI 集電結(jié)外電場(chǎng)集電結(jié)外電場(chǎng)基區(qū)的大部分電子載流子進(jìn)入集基區(qū)的大部分電子載流子進(jìn)入集電區(qū)，并由電源收集電區(qū)，并由電源收集集電極電流集電極電流 CI電流放大作用：EBCIIIBCEIIIBEBBBCEUIIIII改變變

35、化 ，、BCEIII 小的基極電流變化量小的基極電流變化量大的集電極電流變化量，大的集電極電流變化量，具有電流放大作用，電流控制作用具有電流放大作用，電流控制作用電流控制型器件。電流控制型器件。1.5.2 1.5.2 特性曲線和主要參數(shù)特性曲線和主要參數(shù)1.1.共發(fā)射極輸入、輸出特性曲線共發(fā)射極輸入、輸出特性曲線 輸入特性曲線：輸入特性曲線：()CCEBif ui常數(shù)()BBECEif uU常數(shù)與二極管正向特性與二極管正向特性曲線類似。曲線類似。輸出特性曲線：輸出特性曲線：截止區(qū)： 無(wú)放大作用；無(wú)放大作用； 0BI曲線以下區(qū)曲線以下區(qū)域域特點(diǎn)：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置；特點(diǎn)：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反

36、向偏置； 0CCEOII集電極與發(fā)射極相當(dāng)于斷開(kāi)集電極與發(fā)射極相當(dāng)于斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)用于開(kāi)關(guān)電路。用于開(kāi)關(guān)電路。 飽和區(qū)：飽和區(qū)： CEBEUU的區(qū)域特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正向偏置；特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正向偏置；無(wú)放大作用；無(wú)放大作用；,0CCECESIUU有但集電極與發(fā)射極相當(dāng)于接通集電極與發(fā)射極相當(dāng)于接通的的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)用于開(kāi)關(guān)電路。用于開(kāi)關(guān)電路。飽和區(qū)特點(diǎn)：飽和區(qū)特點(diǎn)：放大區(qū)：放大區(qū)：特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，特點(diǎn)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置， 有放大作用有放大作用用于放大電路。用于放大電路。 0.3 )CEUV（很小，約2.2.主要參數(shù)主要參數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) C

37、CEOCBBIIIII （直流）CBII (交流)穿透電流穿透電流CEOI集電極最大允許電流集電極最大允許電流CMI集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率C MP集電極集電極發(fā)射極反向擊穿電壓發(fā)射極反向擊穿電壓()BR CEOU+ UCC- -IBRCRBUBB+- - + UCE- -IC + UBE- -Q1uCE/ViC/mAQ21.00.521.00 0.32.0iB=20A例題例題1.5.1 下左圖的共發(fā)射極電路中，已知下左圖的共發(fā)射極電路中，已知UCC=6V，IB=20A時(shí)晶體管的時(shí)晶體管的iC-uCE曲線，求：工作點(diǎn)分別為曲線，求：工作點(diǎn)分別為Q1、Q2時(shí)的時(shí)的RC值。值。

38、解解 CCCECCUUR ICCCECCUURI Q1:RC=4kQ2:RC=11k當(dāng)當(dāng)UCC、IB為一定值時(shí)，為一定值時(shí)，增大增大RC使工作點(diǎn)沿使工作點(diǎn)沿iC-uCE曲線從放大狀態(tài)進(jìn)入飽曲線從放大狀態(tài)進(jìn)入飽和；反之，若原來(lái)處于和；反之，若原來(lái)處于飽和狀態(tài)，減小飽和狀態(tài)，減小RC能脫能脫離飽和進(jìn)入放大狀態(tài)離飽和進(jìn)入放大狀態(tài)1.5.3 1.5.3 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型1.1.受控源概念受控源概念受控源受控源非獨(dú)立電源非獨(dú)立電源輸出電壓或電流受電路中另一電壓或電流的控制。輸出電壓或電流受電路中另一電壓或電流的控制。電壓控制電壓源（電壓控制電壓源（VCVSVCVS）電壓控制電流源（電壓控

39、制電流源（VCCSVCCS） 電流控制電壓源（電流控制電壓源（CCVSCCVS）電流控制電流源（電流控制電流源（CCCSCCCS）四種類型：四種類型：四種受控源符號(hào)：四種受控源符號(hào)：VCVSVCVSVCCSVCCSCCVSCCVSCCCSCCCS2 2晶體管的簡(jiǎn)化小信號(hào)模型晶體管的簡(jiǎn)化小信號(hào)模型 晶體管工作在放大區(qū)，即晶體管工作在放大區(qū)，即: : B-EB-E之間，工作在輸入特性之間，工作在輸入特性的近似線性區(qū)，的近似線性區(qū)， ber用電阻模擬26(1)BEbebBEUrrII200br EImA單位C-EC-E之間之間, ,CBIICCEIU與基本無(wú)關(guān)，用電流控制電流源模型用電流控制電流源模型 。部分晶體管的照片部分晶體管的照片例題例題1.5.2 下圖基極電流下圖基極電流IB=0.02mA，電流放大系數(shù)，電流放大系數(shù)=80。若。若IC=0.3mA，求：，求：UBE=？BUCEUBE+CEIBIC2626(1)2620015000.02bebbEBrrrII解解 晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻BU