汽車(chē)電工電子基礎(chǔ)知識(shí)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第一章 汽車(chē)電工電子基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 電路的基本知識(shí)一、電路的組成電路是電流通過(guò)的路徑。電路是一些電氣設(shè)備，電器元件，按一定的方式組合起來(lái)，構(gòu)成的電流的通路。圖1-1（a）所示為由電池、小燈泡、開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線構(gòu)成的一個(gè)簡(jiǎn)單電路。當(dāng)合上開(kāi)關(guān)時(shí)，電池向外輸出電流，電流流過(guò)小燈泡，小燈泡就會(huì)發(fā)光。1、電路的組成 一般電路是由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分組成。（1）電源是提拱電能的裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。例如，干電池，發(fā)電機(jī)等。（2）負(fù)載是取用電能的裝置，是各種用電設(shè)備

2、的總稱它把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量例如：電燈、電爐、電動(dòng)機(jī)等。（）導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等稱為中間環(huán)節(jié)。用來(lái)傳送，分配電能，控制電路的通斷，保護(hù)電路安全正常運(yùn)行。 (a) (b)圖1-1燈泡發(fā)光的電路圖二、電路的基本物理量1電流電荷的定向移動(dòng)形成電流，正電荷和負(fù)電荷的定向移動(dòng)都形成電流。在金屬導(dǎo)體中，電流是自由電子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)形成。電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示。電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為“電流”，等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一導(dǎo)體橫截面的電荷量，電流分兩種，即直流電流和交流電流。單位是安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)為A。2電壓和電位電壓是電路中兩點(diǎn)之間的電位差，它反映電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的能力，數(shù)值上等于電場(chǎng)力把單位正電荷從電源的正極經(jīng)外

3、電路移到負(fù)極所做的功。單位是伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)為V。圖1-2 電位的表示在電路中任意選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，則某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓就叫做這一點(diǎn)（相對(duì)于參考點(diǎn)）的電位。參考點(diǎn)在電路圖中用符號(hào)“”表示，如圖1-2所示。在電氣設(shè)備和汽車(chē)中常用大地和機(jī)殼及汽車(chē)車(chē)身作為接地點(diǎn)。電位用符號(hào)V表示，如A點(diǎn)電位記作VA。當(dāng)選擇O點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，則VA=UAO。電路中某一點(diǎn)的電位實(shí)質(zhì)上就是將單位正電荷從電路中的某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)時(shí)獲得或失去的能量大小。圖1-2 電位的表示電位與電壓的關(guān)系：（1）電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。因些，離開(kāi)參考點(diǎn)討論電位是沒(méi)有意義的。（2）參考點(diǎn)選的不同，電路中各點(diǎn)的電位值也不同，

4、但是，任意兩點(diǎn)之間的電壓是不變的。所以，電路中各點(diǎn)的電位值的大小是相對(duì)的，而兩點(diǎn)之間的電壓值是絕對(duì)的。3電動(dòng)勢(shì)非電場(chǎng)力把單位正電荷從電源內(nèi)部低電位b端移到高電位a端所做的功，稱為電動(dòng)勢(shì)，用字母E表示 （1-1）電動(dòng)勢(shì)的單位與電壓相同，也用伏（V）表示。電動(dòng)勢(shì)的極性和實(shí)際方向是客觀存在的。在電路中，要想維持電流流動(dòng)，必須有一種外力把正電荷源源不斷地從低電位處移到高電位處，才能在整個(gè)閉合的電路中形成電流的連續(xù)流動(dòng)，這個(gè)任務(wù)是由電源來(lái)完成的。在電源內(nèi)部，由于電源力的作用，正電荷從低電位移向高電位。在不同類型的電源中，電源力的來(lái)源不同。例如，電池中的電源力是由化學(xué)作用產(chǎn)生的；發(fā)電機(jī)的電源力則是由電磁作

5、用產(chǎn)生的。電源電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向由負(fù)極指向正極，即由電源的低電位指向高電位，也就是電位升高的方向。4電能與電功率電流能使電燈發(fā)光、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、電爐發(fā)熱，這些都說(shuō)明電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)做了功，消耗了電能，我們把電氣設(shè)備在工作時(shí)間消耗的電能（也稱為電功）用W表示。電能的大小與通過(guò)電氣設(shè)備的電流和加在電氣設(shè)備兩端的電壓以及通過(guò)的時(shí)間成正比，即 （1-2）電能的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦（J）。電氣設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能稱為電功率，簡(jiǎn)稱功率，用P表示，即 （1-3）電功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦（W）。在電工應(yīng)用中，功率的常用單位是千瓦（kW），電能的常用單位是千瓦（kWh），千瓦時(shí)（kWh），1千瓦時(shí)即為上度電

6、，千瓦時(shí)與焦耳之間的換算關(guān)系是：1度我們把電氣設(shè)備在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的最大容許值稱為額定值。實(shí)際工作時(shí)，如果超過(guò)額定值工作，會(huì)使電氣設(shè)各使用壽命縮短或損壞；如果小于額定值，會(huì)使電氣設(shè)備的利用率降低甚至不能正常工作。額定電壓、額定電流、額定功率分別用、來(lái)表示。5電阻與歐姆定律電路中具有阻礙電流通過(guò)的作用稱為電阻，電阻的單位為歐姆，簡(jiǎn)稱歐。電路中流過(guò)電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，這就是歐姆定律，其表達(dá)式如下： （1-4）三、電路的工作狀態(tài)1.有載工作狀態(tài)圖1-3 電路的有載工作狀態(tài)在有負(fù)載的工作狀態(tài)下，負(fù)載電流的變化將引起端電壓的變化。在圖1-3所示電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)合上之后，

7、就是電路的有載工作狀態(tài)。電路中的電流為圖1-3 電路的有載工作狀態(tài) （1-5）當(dāng)電壓源和內(nèi)電阻為定值時(shí)，由上式可見(jiàn)，負(fù)載電阻越小，則電路中的電流越大。負(fù)載電阻兩端的電壓為 （1-6）2開(kāi)路狀態(tài)若圖1-4所示電路中的開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的，或者電流過(guò)大使熔斷器熔斷等，電路即處于開(kāi)路狀態(tài)，又叫做斷路狀態(tài)或空載狀態(tài)。圖1-4 電路的開(kāi)路狀態(tài) 開(kāi)路時(shí)，外電路的電阻對(duì)電源來(lái)說(shuō)等于無(wú)窮大，因此電路中的電流為零。此時(shí)負(fù)載上的電流、電壓、功率都等于零。開(kāi)路時(shí)電源的端電壓叫做開(kāi)路電壓，用表示。圖1-4 電路的開(kāi)路狀態(tài) 由于開(kāi)路時(shí)電流，故開(kāi)路電壓，即開(kāi)路電壓等于電源電壓。3短路狀態(tài)在正常狀態(tài)下工作的電路中，如果電路由于絕緣

8、損壞或接線不當(dāng)或操作不慎等原因，使負(fù)載端或電源端造成電源線直接觸碰或搭接，則形成電路的短路狀態(tài)。電源和負(fù)載都被短路狀況如圖l5所示。此時(shí)，電流不再流經(jīng)負(fù)載，外電路的電阻對(duì)電源來(lái)講為零。短路電流為 （1-7）1-5電路的短路狀態(tài) 由于很小，所以短路電流很大，一般超過(guò)電源的額定電流許多倍，這樣大的電流不僅在內(nèi)阻上會(huì)產(chǎn)生很大的功率損失，使電源嚴(yán)重發(fā)熱，而且會(huì)產(chǎn)生很大的電磁力使設(shè)備發(fā)生機(jī)械損傷。1-5電路的短路狀態(tài) 短路后，負(fù)載上的電壓、電流和功率都為零，電源所產(chǎn)生的電能全部被內(nèi)阻所消耗。即 （1-8） 短路通常是一種嚴(yán)重故障，應(yīng)該盡量防止。為此，電路中一般都要接入熔斷器或其他自動(dòng)保護(hù)裝置，以便在發(fā)生

9、短路時(shí)在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)自動(dòng)切斷故障電路與電源的聯(lián)系。四、電路中電阻的串聯(lián)與并聯(lián)1串聯(lián)電路圖1-6 電阻的串聯(lián)把電阻一個(gè)接一個(gè)地首尾依次連接起來(lái)，就組成串聯(lián)電路，如圖圖1-6 電阻的串聯(lián)（1）電路中各處的電流強(qiáng)度相等。（2）電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。（3）串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)電阻之和，即 （1-9）（4）串聯(lián)電路的電壓分配，串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即 （1-10） 圖1-7 電阻的并聯(lián)2并聯(lián)電路圖1-7 電阻的并聯(lián)把兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻接到電路中的兩點(diǎn)之間，電阻兩端承受的是同一個(gè)電壓的電路，叫做電阻并聯(lián)電路。圖1-7是三個(gè)電阻R1、R2、R3組成的并聯(lián)電

10、路。并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)是：（1）電路中各支路兩端的電壓相等。（2）電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路的電流強(qiáng)度之和。（3）并聯(lián)電路的總電阻，即 （1-11）這就是說(shuō)，并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)，等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和。（4）并聯(lián)電路的電流分配，并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)電阻的電流強(qiáng)度與它的阻值成反比。即 （1-12）第二節(jié) 磁場(chǎng)與磁路的基本概念一、磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)1磁場(chǎng)靜止不動(dòng)的帶電粒子（電荷）周?chē)嬖谥妶?chǎng)，電場(chǎng)對(duì)靜止的電荷有電場(chǎng)力的作用。而運(yùn)動(dòng)的電荷周?chē)粌H有電場(chǎng)，還有另一種看不見(jiàn)的物質(zhì)存在，這種由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的物質(zhì)叫磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用。 2電流的磁效應(yīng) 電流是電荷的運(yùn)動(dòng)形成的，因此，電流的周?chē)?/p>

11、有磁場(chǎng)。 （1）通電導(dǎo)體的磁場(chǎng) 如果把磁場(chǎng)想象成布滿沿磁場(chǎng)方向的磁力線，通電導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)就是圍繞導(dǎo)體的同心圓，磁場(chǎng)的方向可用右手螺旋定則判定如圖1-8所示。 （2）線圈的磁場(chǎng) 線圈的磁場(chǎng)實(shí)際上是通電導(dǎo)體彎曲成螺旋狀時(shí)的另一種形式，磁場(chǎng)的分布形式和方向判定如圖1-9所示。圖l8 通電直導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng) 圖l-9 螺旋線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)3磁場(chǎng)的基本物理量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度(a) (b)圖1-10 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力磁場(chǎng)的重要特性之一就是磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)中的載流導(dǎo)體有力的作用（電磁力）。若把長(zhǎng)度為、電流為的直導(dǎo)體按垂直于磁感應(yīng)線的方向放入一磁場(chǎng)中，如圖1-10(a)所示，則作用于導(dǎo)體上的電磁力與導(dǎo)體中通過(guò)的

12、電流以及導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比。力的方向和磁感應(yīng)線的方向以及電流的方向垂直，三者的關(guān)系可用左手定則來(lái)確定，如圖110(b)所示。若把同一載流導(dǎo)體按垂直于磁感應(yīng)線的方向放入不同的磁場(chǎng)中或同一磁場(chǎng)的不同位置中， 電磁力的大小可能各不相同，而且磁場(chǎng)越強(qiáng)的地方電磁力也越大。可見(jiàn)，電磁力不僅與電流和導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，且與導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。因此，需要引入一個(gè)用來(lái)描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的物理量，這個(gè)物理量稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度，用來(lái)表示 。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，它是一個(gè)矢量。磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流之間的方向關(guān)系可用右手螺旋定則來(lái)確定，其大小可用公式來(lái)衡量。(a) (b)圖1-1

13、0 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力 （1-13）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉（）。在工程計(jì)算中，有時(shí)，由于特斯拉單位太大，也常采用高斯（）作為磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位：相當(dāng)于。 如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相同，則這樣的磁場(chǎng)稱為均勻磁場(chǎng)。（2）磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度（如果不是均勻磁場(chǎng)，則取的平均值）與垂直于磁場(chǎng)方向的面積的乘積，稱為通過(guò)該面積的磁通，即 或 （1-14）由上式可見(jiàn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過(guò)的磁通，故感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。如果用磁感應(yīng)線來(lái)描述磁場(chǎng)，使磁感應(yīng)線的疏密反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，則通過(guò)某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)就反映通過(guò)該面積的磁通的大小，通過(guò)垂直于磁

14、場(chǎng)方向的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)目就反映該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。根據(jù)電磁感應(yīng)定律的公式可知，在國(guó)際單位制中，磁通的單位是伏秒，通常稱為韋伯（）。在工程計(jì)算中，有時(shí)由于這一單位太大，也常采用麥克斯韋（）作為磁通的單位。1相當(dāng)于。（3）磁導(dǎo)率各種物質(zhì)在磁場(chǎng)中表現(xiàn)是不一樣的，有的會(huì)增強(qiáng)磁場(chǎng)，有的會(huì)削弱磁場(chǎng)，這主要與各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能有關(guān)。為了衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁性能而引入了磁導(dǎo)率這個(gè)物理量，用符號(hào)表示，它的物理單位是亨米（）。經(jīng)測(cè)定，真空中的磁導(dǎo)率為一個(gè)常數(shù)，用表示，有自然界中，大多數(shù)的物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱影響甚微，有的物質(zhì)使磁場(chǎng)略比真空中增強(qiáng)，如空氣、錫、鋁等；有的物質(zhì)使磁場(chǎng)略比真空中減弱，如銅、銀、石墨等，它們

15、的磁導(dǎo)率而只有鐵、鎳、鉗及其合金，他們的磁導(dǎo)率很大，能使磁場(chǎng)大為增強(qiáng)，我們將這類物質(zhì)稱為鐵磁材料。鐵磁材料的磁導(dǎo)率是真空的幾百倍，它能使磁場(chǎng)大大增強(qiáng)，故而通電線圈一般都繞在鐵磁材料制成的鐵芯外，這樣就能以較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，使線圈的圈數(shù)、體積、重量減小。所以在電氣設(shè)備中，鐵磁材料得到了廣泛的應(yīng)用。（4）磁場(chǎng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算在實(shí)際中往往很難求得，因?yàn)樗粌H與電流、導(dǎo)體的形狀、位置有關(guān)，而且還與物質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)。為了方便地計(jì)算出，我們引人了一個(gè)輔助物理量，稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度，用符號(hào)表示。在電工技術(shù)中，用簡(jiǎn)單的形式來(lái)計(jì)算出某一區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度，雨要計(jì)算主的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則可用公式來(lái)表示： （1-15

16、）式中，為該點(diǎn)處的物質(zhì)磁導(dǎo)率。磁場(chǎng)強(qiáng)度也是一個(gè)矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向即為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。它的物理量單位是：。磁場(chǎng)強(qiáng)度的引人不僅簡(jiǎn)化了磁場(chǎng)計(jì)算，而且常用來(lái)分析鐵磁材料的磁化狀況。二、磁路的概念及基本定律1.磁路磁路就是磁通通過(guò)的路徑。磁路實(shí)質(zhì)上是局限在一定路徑內(nèi)的磁場(chǎng)。常見(jiàn)的磁路如圖1-11所示，磁路中的磁通由勵(lì)磁電流產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)鐵心和空氣隙而閉合，如圖1-11（a）、（b）；也可由永久磁鐵產(chǎn)生，如圖1-11（c）。圖1-11 常見(jiàn)電氣設(shè)備的磁路2磁路歐姆定律圖1-12為繞有線圈的鐵心，當(dāng)線圈中通入電流時(shí)，在鐵心中就會(huì)有磁通通過(guò)。實(shí)驗(yàn)可知，鐵心中的磁通與通過(guò)線圈的電流、線圈匝數(shù)、磁

17、路的截面積”及磁導(dǎo)率成正比，與磁路的長(zhǎng)度成反比，即 （1-16）（1-16）圖1-12 磁路式中，稱為磁通勢(shì)，由此而產(chǎn)生磁通；稱為磁阻，是表示磁路對(duì)磁通具有阻礙作用的物理量。上式可以與電路中的歐姆定律對(duì)應(yīng)，因而稱為磁路歐姆定律。圖1-12 磁路為了更好地理解磁路及其基本物理量，把磁路與電路的有關(guān)物理量一一對(duì)應(yīng)，如表1-1中。表1-1 磁路與電路有關(guān)物理量對(duì)照磁路電路磁路電路磁動(dòng)勢(shì)F電動(dòng)勢(shì)E磁阻電阻磁通電流I導(dǎo)磁率導(dǎo)電率r磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流密度J磁通電流第三節(jié) 電路中基本元件一、電阻元件的基本特性電阻元件對(duì)電路中的電流具有阻礙作用，是耗能元件。電阻器簡(jiǎn)稱電阻，它是電路元件中應(yīng)用最廣泛的一種，其質(zhì)量

18、的好壞對(duì)電路工作的穩(wěn)定性有極大影響。電阻的主要要用途是穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，在電路中常用作于分流、分壓、濾波（與電容組合）、耦合、阻抗匹配、負(fù)載等，電阻用符號(hào)表示。電阻的外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-13所示。圖1-13 常用固定電阻器外形1電阻的分類（1）按電阻體的材料和結(jié)構(gòu)特征分 有線繞電阻和非線繞電阻能及敏感電阻。（2）按電阻的用途分 用通用電阻、精密電阻、高阻電阻、高壓電阻和高頻電阻等。2電阻的伏安特性為: （1-17）電阻的伏安特性如圖1-14所示。 (a) (b) 圖1-14 電阻元件及伏安特性應(yīng)當(dāng)指出，式（1-17）適用于電壓與電流的參考方向是關(guān)聯(lián)方向，如果是非關(guān)聯(lián)方向，則歐姆定

19、律應(yīng)寫(xiě)成。3汽車(chē)電路中電阻特性的應(yīng)用（1）點(diǎn)火線圈產(chǎn)生溫度點(diǎn)火線圈中的電阻在工作時(shí)，電流流過(guò)點(diǎn)火線圈會(huì)產(chǎn)生熱量而使其溫度上升。（2）接觸不良造成電壓降點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、線路連接端子及蓄電池導(dǎo)線接頭等接觸不良，就會(huì)具有一定的接觸電阻，接觸電阻產(chǎn)生的電壓降會(huì)使用電設(shè)備的電壓降低，電流減小，造成用電設(shè)備工作不正常或不能工作。（3）接觸不良造成溫升電流經(jīng)過(guò)接觸電阻所產(chǎn)生的熱量，會(huì)使該接觸不良處溫度升高。二、電容元件的基本特性電容器簡(jiǎn)稱電容，它由兩個(gè)極板及它們之間的介質(zhì)組成?？梢詢?chǔ)存電場(chǎng)能量，電容元件本身不消耗能量。利用電容器充、放電和隔直、通交特性，在電路中常用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換等。電容器用符

20、號(hào)表示。電容器的外形示意圖及有關(guān)圖形符號(hào)如圖1-14所示。圖1-15 電容器形狀及圖形符號(hào)1電容器的分類（1）按其結(jié)構(gòu)分 有固定電容器、半可變電容器、可變電容器三大類。（2）按電容器介質(zhì)材料分 有電解電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器三大類。2電容器的電壓、電流特性電容器是一種聚集電荷的元件，其聚集的電荷量與所加的電壓成正比，即 （1-18）圖1-16 電容元件當(dāng)電容器（見(jiàn)圖1-16）極板上的電荷q或兩極板間的電壓發(fā)生變化時(shí)，電路中就會(huì)產(chǎn)生電流，在圖1-16中所規(guī)定的參考方向下，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為圖1-16 電容元件 （1-19）式（1-19）表明，在某一時(shí)刻電容電路中的電流與該時(shí)刻電容電壓變

21、化率成正比，而與該時(shí)刻電容電壓的數(shù)值無(wú)關(guān)，這一特性稱為電容的動(dòng)態(tài)特性：電容元件也稱為動(dòng)態(tài)元件。式（1-19）還表明了電容元件的一個(gè)重要特性，即：如果電容的電流為有限值，則電容兩端的的電壓只能連續(xù)變化而不能躍變。否則，就會(huì)導(dǎo)致，這與保持電流為有限值相違背，所以電容電壓不可能發(fā)生躍變。電容是一種有“記憶”功能的元件。其電場(chǎng)能量的大小與電容量和電容兩端的電壓的關(guān)系如下： （1-20）3汽車(chē)電路中電容特性應(yīng)用（1）電容吸收自感電動(dòng)勢(shì)觸點(diǎn)式點(diǎn)火系統(tǒng)分電器上的電容器并聯(lián)于斷電器觸點(diǎn)的兩端，這是利用電容電壓不能突變的特性來(lái)吸收點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組的自感電勢(shì)，以減小觸點(diǎn)火花和提高次級(jí)電壓。（2）電容吸收高頻波一些

22、電子點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火線圈處接一個(gè)電容，用以吸收點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻振蕩波，以減小對(duì)無(wú)線電的干擾。（3）蓄電池的電壓安全保護(hù)作用蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大容量的電容，用它可以吸收電路中的瞬變過(guò)電壓，使電壓穩(wěn)定，對(duì)電路元件起到了保護(hù)作用。三、電感元件的基本特性電感器是用漆包線在絕緣骨架上繞制而成的一種能夠存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的電子元件。電感器是汽車(chē)電子線路的重要元件之一，它與電阻、電容、晶體管等元器件組合構(gòu)成各種功能的電子電路。在調(diào)諧、振蕩、耦合、匹配、濾波等電路中都是重要元件。電容器用符號(hào)表示。電感器的外形示意圖如圖1-17所示。圖1-17 電感器的外形示意圖1電感線圈的分類（1）按電感線圈圈芯性質(zhì)分 有空心線圈和

23、帶磁芯的線圈。（2）按繞制方式不同分 有單層線圈、多層線圈、蜂房線圈等。（3）按電感量變化情況分 有固定電感和微調(diào)電感等。2電感器的電壓、電流特性如圖1-18所示，當(dāng)通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，由于穿過(guò)線圈的磁通也相應(yīng)地發(fā)生變化，因此在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，以表示，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，有 （1-21）圖1-18電感元件及其表示符號(hào)式（1-圖1-18電感元件及其表示符號(hào)式（1-21）還表明了電感元件的一個(gè)重要特性，如果電感兩端的電壓保持為有限值，則流過(guò)電感的電流只能連續(xù)變化而不能躍變。電感也是一種有“記憶”功能的元件，其磁場(chǎng)能量的大小與電感量和通過(guò)電感的電流的關(guān)系如下： （1-22）3汽車(chē)電路中電感

24、特性應(yīng)用（1）點(diǎn)火線圈儲(chǔ)存點(diǎn)火能量點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組通電時(shí)，將電源的電能變?yōu)榇艌?chǎng)能量，并在初級(jí)繞組斷電時(shí)，再轉(zhuǎn)換為火花塞電極的點(diǎn)火能量。（2）電感的自感電動(dòng)勢(shì)造成過(guò)電壓點(diǎn)火線圈、繼電器線圈、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的繞組等電感在電路開(kāi)關(guān)開(kāi)閉時(shí)或是通電線路突然斷開(kāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，這些瞬變的電壓可以很高，會(huì)對(duì)汽車(chē)上的電子元件造成危害。因此，現(xiàn)代汽車(chē)電氣設(shè)備特別強(qiáng)調(diào)蓄電池的連接要可靠。因?yàn)樾铍姵乜晌账沧冞^(guò)電壓，對(duì)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓和保護(hù)電子元件起到很重要的作用。三、變壓器變壓器是一種交流電壓變換成頻率相同而電壓不同的靜止電器設(shè)備，在汽車(chē)電子線路中應(yīng)用十分廣泛。1變壓器的主要作用升壓和降壓、變換電流、變換阻抗和

25、傳遞信息。如電子線路中的輸出變壓器、耦合變壓器。2變壓器的分類（1）按變壓器的鐵心和線圈結(jié)構(gòu)分 有芯式變壓器和殼式變壓器等，大功率變壓器以芯式結(jié)構(gòu)為多，小功率變壓器常采用殼式結(jié)構(gòu)。（2）按變壓器使用頻率分 有高頻變壓器、中頻變壓器和低頻變壓器。常見(jiàn)變壓器的符號(hào)如圖1-19所示，常見(jiàn)變壓器外形如圖1-20所示。圖1-19 變壓器的符號(hào) 圖1-20變壓器外形3變壓器的檢測(cè)方法（1）外觀檢查 外觀檢查包括能夠看見(jiàn)摸得到的項(xiàng)目，如線圈引線是否脫焊，絕緣材料是否燒焦，機(jī)械是否損傷和表面破損等。（2）開(kāi)路檢查 一般中、高頻變壓器的線圈圈數(shù)不多，其直流電阻應(yīng)很小，在零點(diǎn)幾歐姆至幾歐姆之間。音頻和電流變壓器由

26、于線圈圈數(shù)較多，直流電阻可達(dá)幾百歐至幾千歐以上。用萬(wàn)用表測(cè)變壓器的直流電阻只能初步判斷變壓器是否正常，還必須進(jìn)行短路檢查。（3）短路檢查 高頻變壓器的局部短路要用專門(mén)測(cè)量?jī)x器判斷。中、高頻變壓器內(nèi)部局部短路時(shí)，表現(xiàn)為線圈的空載值下降，整機(jī)特性變壞。由于變壓器一、二次側(cè)之間是交流耦合，直流斷路的，如果變壓器兩繞組之間發(fā)生短路，會(huì)造成直流電壓直通，可用萬(wàn)用表檢測(cè)出來(lái)。五、繼電器繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)的變化來(lái)接通或斷開(kāi)小電流電路的自動(dòng)控制電器。繼電器在汽車(chē)中主要起著控制和保護(hù)電路的作用。繼電器一般由三個(gè)基本部分組成：檢測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用是接收外界輸入信號(hào)并將信號(hào)傳

27、遞給中間機(jī)構(gòu)；中間機(jī)構(gòu)對(duì)信號(hào)的變化進(jìn)行判斷、物理量轉(zhuǎn)換、放大等；當(dāng)輸入信號(hào)變化到一定值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（一般是觸頭）動(dòng)作，從而使其所控制的電路狀態(tài)發(fā)生變化，接通或斷開(kāi)某部分電路，達(dá)到控制或保護(hù)的目的。汽車(chē)中常見(jiàn)的繼電器有電磁繼電器、干簧繼電器、雙金屬繼電器和電子繼電器。1繼電器的工作原理（1）繼電器的保護(hù)工作原理繼電器用作保護(hù)的電路原理如圖1-21所示。圖1-21 繼電器起保護(hù)的電路原理該繼電器保護(hù)電路用于保護(hù)喇叭按鈕觸點(diǎn)。喇叭的工作電流較大，直接由喇叭按鈕控制，其觸點(diǎn)很容易燒壞。圖中的喇叭電路加了喇叭繼電器后，喇叭按鈕開(kāi)關(guān)只控制繼電器線圈電路的通斷，由繼電器線圈通電產(chǎn)生的電磁力使繼電器觸點(diǎn)閉合，

28、接通喇叭電路。喇叭按鈕只通過(guò)繼電器線圈較小的電流，使喇叭按鈕觸點(diǎn)不容易燒壞，使用壽命得以延長(zhǎng)。圖1-21 繼電器起保護(hù)的電路原理（2）繼電器的自動(dòng)控制電路原理繼電器用做自動(dòng)控制的電路原理如圖1-22所示。該繼電器控制電路用于自動(dòng)控制充電指示燈的亮起和熄滅，以提示充電系統(tǒng)工作是否正常。繼電器線圈連接發(fā)電機(jī)的中點(diǎn)接線柱（該接線柱電壓是發(fā)電機(jī)輸出端子電壓的1/2），繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在充電指示燈電路中。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常發(fā)電時(shí)，其中點(diǎn)電壓使繼電器線圈通電而打開(kāi)觸點(diǎn)，充電指示燈自動(dòng)熄滅，指示充電系統(tǒng)正常工作。當(dāng)接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)而發(fā)動(dòng)機(jī)未工作或發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障時(shí)，發(fā)電機(jī)中點(diǎn)電壓低或無(wú)，使繼電器線圈電流小或斷流，

29、繼電器觸點(diǎn)在彈簧力作用下閉合，充電指示燈亮，指示充電系統(tǒng)未工作或有故障。圖1-22 繼電器的自動(dòng)控制電路原理第四節(jié) 電子元件一、PN結(jié)及其特性1、半導(dǎo)體的基本知識(shí)物質(zhì)按其導(dǎo)電能力的不同，將其分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類。半導(dǎo)體，它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，并且其導(dǎo)電能力是可以控制的。如硅、鍺以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等都是半導(dǎo)體。其中以硅和鍺半導(dǎo)體的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，所以應(yīng)用較多?，F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展實(shí)際上就是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，這是因?yàn)槌税雽?dǎo)體導(dǎo)電能力不同外，半導(dǎo)體還有以下特征。（1）雜敏性： 半導(dǎo)體對(duì)雜質(zhì)很敏感。在半導(dǎo)體硅中只要摻入億分之一的硼（B），電阻率就會(huì)下降到原來(lái)的幾萬(wàn)分之一

30、。人們就用控制摻雜的方法，制造出各種不同性能、不同用途的半導(dǎo)體器件，如普通半導(dǎo)體二極管、三極管、晶閘管、電阻和電容等。在半導(dǎo)體中不同的部分摻入不同的雜質(zhì)就呈現(xiàn)不同的性能，再采用一些特殊工藝，將各種半導(dǎo)體進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接就可制成具有某一特定功能的電路集成電路。（2）熱敏性： 半導(dǎo)體對(duì)溫度很敏感。溫度每升高10（3）光敏性：半導(dǎo)體對(duì)光照很敏感。半導(dǎo)體受光照時(shí)，它的電阻率會(huì)顯著減小。自動(dòng)控制中用的光電二極管、光電三極管和光敏電阻等，就是利用這一特性制成的。2、P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體純凈的幾乎不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料在外界能量的作用下，激發(fā)出兩種載流子：自由電子和空穴，它們都具有導(dǎo)電能

31、力。自由電子帶負(fù)電荷，空穴帶正電荷。當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：一部分是自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電子電流，一部分是空穴電流。在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。（1）N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體（如硅、鍺均為四價(jià)元素）中摻入微量的五價(jià)元素（如磷），這將使半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)目大大增多，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體導(dǎo)電的主要導(dǎo)電方式，故稱它為電子半導(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，而空穴則是少數(shù)載流子。（2）P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素（如硼），這將使空穴的數(shù)目顯著增

32、加，自由電子則相對(duì)很少。這種以空穴導(dǎo)電作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。應(yīng)當(dāng)指出，不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但是整個(gè)晶體仍然是不帶電的，對(duì)外不顯示電性。3、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦酝ǔＪ窃谝粔K晶片上，采取一定的摻雜工藝措施，在兩邊分別形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，它們的交界面就形成PN結(jié)，這PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕嵌O管、三極管、晶閘管以及半導(dǎo)體集成電路等半導(dǎo)體器件的核心部分。（1）PN結(jié)的形成圖1-23所示一塊半導(dǎo)體左邊為P區(qū)右邊為N區(qū)，由于P區(qū)有大量空穴（濃度大）

33、而N區(qū)的空穴極少（濃度?。虼丝昭ㄒ獜臐舛却蟮腜區(qū)向濃度小的N區(qū)擴(kuò)散。首先是交界面附近的空穴擴(kuò)散到N區(qū)，在交界面附近的P區(qū)留下一些帶負(fù)電的三價(jià)雜質(zhì)離子，形成負(fù)空間電荷區(qū)。同樣，N區(qū)的自由電子（濃度大）要向P區(qū)自由電子（濃度?。U(kuò)散，在交界面附近的N區(qū)留下帶正電的五價(jià)雜質(zhì)離子，形成正空間電荷區(qū)。這樣，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體交界面的兩側(cè)就形成了一個(gè)空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。圖1-23 PN結(jié)的形成正負(fù)空間電荷區(qū)在交界面處形成一個(gè)電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)，如圖1-23（b）所示。內(nèi)電場(chǎng)的作用是阻礙兩區(qū)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，即阻止P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散和N區(qū)

34、的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散。同時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)對(duì)兩區(qū)少數(shù)載流子的作用恰恰相反，它將推動(dòng)少數(shù)載流子越超空間電荷區(qū)，即把P區(qū)的自由電子推向N區(qū)，把N區(qū)的空穴推向P區(qū)。少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下的這種運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。在PN結(jié)的形成過(guò)程中，多數(shù)載流子由于濃度差別而產(chǎn)生的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下而產(chǎn)生的漂移運(yùn)動(dòng)是互相聯(lián)系而存在的。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空間電荷區(qū)與內(nèi)電場(chǎng)，內(nèi)電場(chǎng)又削弱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)。最后，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與從N區(qū)漂移到P區(qū)的空穴數(shù)相等。此時(shí)空間電荷區(qū)的寬度及內(nèi)電場(chǎng)的強(qiáng)度均處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。（2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦匀绻赑N結(jié)上加上正向電壓，即P區(qū)接外電

35、源的正極，N區(qū)接外電源的負(fù)極，如圖1-24（a）所示，稱為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏）。這時(shí)外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反，內(nèi)電場(chǎng)被削弱。PN結(jié)內(nèi)部擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)之間的平衡狀態(tài)被破壞，空間電荷區(qū)變窄，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成較大的從P區(qū)通過(guò)PN結(jié)流向N區(qū)的正向電流I。在一定范圍內(nèi)，外加電壓愈大，外電場(chǎng)愈強(qiáng)，正向電流I也愈大，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。如果給PN結(jié)外加反向電壓，稱為反向偏置（簡(jiǎn)稱反偏），即P區(qū)接外電源負(fù)極，N區(qū)接外電源正極，如圖1-24(b)所示，這時(shí)外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。在外電場(chǎng)作用下，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，使多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難以進(jìn)行。反向電流很小，近似等于零。PN結(jié)處于截

36、止?fàn)顟B(tài)。圖1-24 PN結(jié)的單向?qū)щ娦陨鲜銮闆r表明：在PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，正向電流大，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；在PN結(jié)上加反向電壓時(shí)，反向電流很小，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。就是說(shuō)，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。二、二極管1二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類半導(dǎo)體二極管的種類很多，按材料來(lái)分，最常用的有硅管和鍺管兩種；二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖1-25所示。面接觸型（或面結(jié)型）二極管的結(jié)構(gòu)如圖1-25（b）所示，這類二極管的結(jié)面積大，極間電容也大，允許通過(guò)的正向電流大，適用于低頻大功率場(chǎng)合。面結(jié)型硅二極管常用于整流。圖1-25 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)2二極管的伏安特性二極管實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，二極管的

37、伏安特性曲線如圖1-26所示。流過(guò)二級(jí)管的電流I與其端電壓U的關(guān)系稱為二極管的伏安特性曲線。圖1-26 二極管的伏安特性曲線正向伏安特性是指縱坐標(biāo)右側(cè)部分它的主要特點(diǎn)如下：（1）正向特性當(dāng)正向電壓很小的時(shí)候，正向電流很小，幾乎為零，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)正向電壓超過(guò)一定數(shù)值（硅管約為，鍺管約為）后，電流隨電壓的上升增長(zhǎng)得很快，二極管電阻變得非常小，進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓就稱為死區(qū)電壓（門(mén)限電壓），其大小與管子的材料以及環(huán)境溫度有關(guān)。二極管導(dǎo)通后，正向電流和正向電壓是非線性關(guān)系，正向電流變化較大時(shí)，二極管兩端正向壓降幾乎為恒量，硅管的正向壓降約為，鍺管的正向壓降約為。(2)反向特性

38、當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，二極管的反向電流很小，而且在很大范圍內(nèi)基本上不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)二極管處于反向截止區(qū)，此處的反向電流值稱為反向飽和電流（鍺管的反向飽和電流比硅管大）。當(dāng)反向電壓超過(guò)一定數(shù)值后，反向電流會(huì)突然急劇增大，此時(shí)的現(xiàn)象稱為反向電擊穿，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓用表示。通常加在二極管的反向電壓不允許超過(guò)反向電壓，否則二極管將失去單向?qū)щ娦院投O管的損壞（穩(wěn)壓二極管除外）。三、穩(wěn)壓管1穩(wěn)壓二極管的符號(hào)及其伏安特性曲線穩(wěn)壓二極管簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管，它是一種用特殊工藝制造的面結(jié)合型硅半導(dǎo)體二極管，其電路符號(hào)如圖1-27（a）所示。使用時(shí)，它的陰極接外加電壓的正極，陽(yáng)極接外加電壓負(fù)

39、極，管子反向偏置，工作在反向擊穿狀態(tài)，利用它的反向擊穿特性穩(wěn)定直流電壓。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線如圖1-27（b）所示，其正向特性與普通二極管相同，反向特性曲線比普通二極管更陡。二極管在反向擊穿狀態(tài)下，流過(guò)管子的電流變化很大，而兩端電壓變化很小，穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用的。穩(wěn)壓管工作時(shí)，必須接入限流電阻，才能使其流過(guò)的反向電流在范圍內(nèi)變化。在這個(gè)范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管工作安全且兩端的反向電壓變化很小。圖1-27 穩(wěn)壓二極管符號(hào)及其伏安特性曲線2穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源是采用穩(wěn)壓管來(lái)穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖1-28所示。經(jīng)過(guò)整流電路和電容濾波得到直流電壓，在經(jīng)過(guò)限流電阻和穩(wěn)壓管接到負(fù)載電阻

40、，這樣負(fù)載上就得到比較穩(wěn)定的電壓。圖1-28 簡(jiǎn)單并聯(lián)型穩(wěn)壓電路該電路的穩(wěn)壓原理是：當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時(shí)，必然引起整流濾波電路輸出電壓升高，而的升高又會(huì)引起輸出電壓（即）的增大。由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性可知，的增大，勢(shì)必引起的較大增大，于是限流電阻上的電流增大，上電壓降也增大，這在很大程度上讓承擔(dān)了的變化，從而使基本上趨于穩(wěn)定（）。反之，當(dāng)下降而引起變小時(shí)，也會(huì)引起減小，上電壓降減小，同樣保持了的基本穩(wěn)定。圖1-28 簡(jiǎn)單并聯(lián)型穩(wěn)壓電路同理，當(dāng)負(fù)載電流變化（即變化），如增大，在不變的情況下，勢(shì)必會(huì)引起（即）的減小，使有較大的下降，因而保持了總電流（）基本不變，使基本穩(wěn)定。四、三極管1三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖

41、1-29 晶體管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)意圖1-29（a）所示，它是由三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成的。按半導(dǎo)體的組合方式不同，可將其分為NPN型管和PNP型管。晶體管的圖形符號(hào)如圖1-2圖1-29 晶體管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)三極管為保證其電流放大作用，采取了如下結(jié)構(gòu)措施：（1）基區(qū)很薄，摻雜的濃度低，使其電子（N型）或空穴（P型）的數(shù)量少。（2）發(fā)射區(qū)摻雜的濃度高，一般高于集電區(qū)，比基區(qū)則高許多倍。2三極管的電流放大原理下面以NPN型三極管為例，說(shuō)明一下三極管的電流放大原理。如圖1-30所示，發(fā)射結(jié)加正向電壓，而集電結(jié)加反向電壓。圖1-圖1-30 三極管的電流放大原理發(fā)射結(jié)加正向電壓，削弱了發(fā)

42、射結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，使其阻擋層變薄。于是，發(fā)射區(qū)濃度很高的電子就越過(guò)發(fā)射結(jié)向基區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)入基區(qū)的自由與基區(qū)為數(shù)不多的空穴復(fù)合，其余的繼續(xù)向電子濃度低的集電結(jié)處擴(kuò)散。集電結(jié)加反向電壓，其內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，空間電荷區(qū)加寬，擴(kuò)散到集電結(jié)附近的自由電子在集電結(jié)內(nèi)電場(chǎng)力的作用下，越過(guò)集電結(jié)，進(jìn)入集電區(qū)。進(jìn)入集電區(qū)的自由電子被電源拉走，形成集成電極電流；電源不斷地向發(fā)射區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流；電源從基區(qū)拉走電子。形成了基極電流。由于基區(qū)的空穴數(shù)量很少，從發(fā)射區(qū)進(jìn)人基區(qū)的自由電子與基區(qū)的空穴復(fù)合的很少，而大量的是被集電結(jié)內(nèi)電場(chǎng)拉到了集電區(qū)，因此，。與的比值就是三極管的電流放大倍數(shù)。 （1-23） 3三極管的特性 （

43、1）三極管的放大特性圖1-31 三極管的放大狀態(tài) 三極管級(jí)成的放大電路有共射、共集和共基。要使三極管工作在放大狀態(tài)，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，而與集射極電壓無(wú)關(guān)，如圖1-31所示。當(dāng)一定時(shí)，基本不變，具有恒流特性。當(dāng)微小變化時(shí)，引起變化；當(dāng)微小的變化，引起較大的變化，即圖1-31 三極管的放大狀態(tài) （1-24）上式表明是受控制的受控電流源，具有電流放大特性。正是由于三極管的這一特性，三極管被廣泛應(yīng)用于電壓放大、電流放大和功率放大電路中。（2）三極管的開(kāi)關(guān)特性三極管除了放大工作狀態(tài)外，還有截止工作狀態(tài)和飽和導(dǎo)通工作狀態(tài)，即三極管還具有開(kāi)關(guān)特性。 = 1 * GB3 三極管的截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)加在發(fā)

44、射結(jié)上的電壓時(shí)，、此時(shí)的三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)C、E極之間近似于開(kāi)路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)，如圖1-32所示。 = 2 * GB3 三極管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)加在發(fā)射結(jié)上的電壓和加在集電結(jié)上電壓時(shí)，基極電流再增大而集電極電流卻不再增大，即不受的控制，三極管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)由于飽和時(shí)集電極電流最大，集電極電壓很小， C、E極之間近似于短路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)接通狀態(tài)，如圖1-33所示。圖1-32 三極管的截止?fàn)顟B(tài)圖 圖1-33三極管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)三極管的開(kāi)關(guān)特性，被用作由電信號(hào)控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，在汽車(chē)電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用是很多的，如無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的電子點(diǎn)火器、電子式電壓調(diào)節(jié)器、無(wú)觸點(diǎn)電喇叭等。五

45、、晶閘管（可控硅）1晶閘管的結(jié)構(gòu)我國(guó)目前生產(chǎn)的晶閘管，從外形上來(lái)分有兩種形式：螺栓式和平板式。其外形及符號(hào)如圖1-34所示。晶閘管內(nèi)部是由三個(gè)PN結(jié)組成，可以把它中間的N1和P2分為兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管，如圖1-35所示。2 晶閘管的導(dǎo)通原理晶閘管工作時(shí)，它的陽(yáng)極和陰極分別與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路；晶閘管的門(mén)極和陰極與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。圖1-36所示的是晶閘管的實(shí)驗(yàn)電路，主電源EA和門(mén)極電源EG通過(guò)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S1和S2可正向或反向作用于晶閘管的有關(guān)電極，主電路的通斷由燈泡顯示。由實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論：（1）當(dāng)晶閘管承受反

46、向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門(mén)極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。（2）當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門(mén)極承受正向電壓時(shí)，晶閘管才能被導(dǎo)通，即從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)必須同時(shí)具備正向陽(yáng)極電壓和正向門(mén)極電壓兩個(gè)條件。圖1-34晶閘管的外形及符號(hào)圖1-35 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要仍有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門(mén)極電壓如何，晶閘管仍保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門(mén)極失去控制作用。（4）晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主電路電壓（或電流）減小到接近零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。從晶閘管實(shí)驗(yàn)中，我們可得到晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷的條件。下面我們用兩個(gè)三極管的相互作用來(lái)說(shuō)明晶閘管的工作原理。如圖1-37所示。 圖1-36

47、晶閘管實(shí)驗(yàn)電路 圖1-37晶閘管的工作原理如果控制極不加電壓，則當(dāng)陽(yáng)極A和陰極K之間加正向電壓時(shí)，在三個(gè)PN結(jié)中有兩個(gè)PN結(jié)正向偏置，晶閘管不導(dǎo)通，稱為阻斷；當(dāng)A、K之間加反向電壓時(shí)，兩個(gè)PN結(jié)反向偏置，一個(gè)PN結(jié)正向偏置，晶閘管也阻斷。如果控制極G與陰極K之間加正向電壓UG，而且A、K之間也加正向電壓UA，則UA使VT1、VT2集電結(jié)反向偏置。由于UG使VT2的發(fā)射結(jié)正偏而產(chǎn)生控制極電流IG，它就是VT2的基極電流IB2。VT2放大后其集電極電流IC2=1IB2=1IG，此電流又流入VT2的基極，再一次放大。這樣循環(huán)下去，形成強(qiáng)烈的正反饋，使兩個(gè)晶閘管很快達(dá)到飽和導(dǎo)通。導(dǎo)通后，其壓降很小，電

48、源電壓UA幾乎全部加在負(fù)載上，晶閘管中就流過(guò)負(fù)載電流。晶閘管導(dǎo)通后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身反饋的作用來(lái)維持，即使控制極電流消失，IC1也遠(yuǎn)大于原來(lái)的IG，晶閘管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)。所以控制極的作用僅僅是觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，導(dǎo)通后控制極就失去了控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，必須減小陽(yáng)極電流I，使之不能維持正反饋過(guò)程，這個(gè)最小電流稱為維持電流。當(dāng)然也可將陽(yáng)極電壓降為零或使之反向。如果陽(yáng)極和陰極間加反向電壓，則由于VT1、VT2的發(fā)射結(jié)處于反向偏置，因此無(wú)論控制極是否加有電壓，晶閘管均不導(dǎo)通。六、集成電路集成電路它是把多個(gè)元器件相互連接在一起，并且同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上，組合成一個(gè)不可分割的整體。1集

49、成電路的外形結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體集成電路是利用硅平面工藝技術(shù)，把具有某種功能的電路元件，如電阻、電容、二極管、三極管以及它們的連線都集中制作在一小塊硅片上。這樣，不但縮小了電路的體積和重量，降低了成本，而且大大提高了電路工作的可靠性，減輕了組裝和調(diào)試的工作量。因此，集成電路的普遍推廣，意味著電子技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新階段。圖1-38 半導(dǎo)體集成電路外形圖把小硅片電路及引線封裝在金屬或塑料外殼內(nèi)，只露出外引線，這就是集成電路，如圖1-38所示。它看上去是個(gè)器件，實(shí)際上是一個(gè)電路系統(tǒng)，它把元件和電路一體化了，集成電路又稱固體電路。2集成電路的分類集成電路可按制作工藝、功能和集成規(guī)模的不同進(jìn)行分類。 = 1 *

50、GB3 按制作工藝，集成電路分為雙極型集成電路雙極型集成電路MOS集成電路半導(dǎo)體集成電路 薄膜集成電路混合集成電路 = 2 * GB3 按功能性質(zhì)，集成電路分為數(shù)字集成電路線形集成電路線形集成電路非線性集成電路模擬集成電路微波集成電路 = 3 * GB3 按集成規(guī)模，集成電路分為小規(guī)模集成電路（SSI）中規(guī)模集成電路（MSI）大規(guī)模集成電路（LSI）超大規(guī)模集成電路（VLSI）通常根據(jù)集成電路內(nèi)所含元器件的多少來(lái)劃分其“規(guī)?！钡拇笮　?nèi)含元器件數(shù)小于100的集成電路稱為小規(guī)模集成電路；內(nèi)含元器件數(shù)為100 1 000個(gè)的集成電路稱為中規(guī)模集成電路；內(nèi)含元器件數(shù)為1 000 10 000個(gè)的集成

51、電路稱為大規(guī)模集成電路；內(nèi)含元器件數(shù)為10 000 100 000個(gè)的集成電路稱為超大規(guī)模集成電路。集成電路的集成化程度仍在不斷地提高，目前，已經(jīng)出現(xiàn)了內(nèi)含上億個(gè)元器件的集成電路。3集成電路特點(diǎn)（1）體積小，重量輕。（2）可靠性高，壽命長(zhǎng)。（3）速度高，功耗低。（4）成本低。第五節(jié) 基本電路單元一、RC電路單元圖1-39所示為典型的RC電路單元及其電壓、電流特性曲線。 從圖中可見(jiàn)，雖然電容C的電流可以突變，即在開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間（）,電流可以從零跳躍到最大值圖1-38（c），但C兩端的電壓卻不能突變，必須經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才能達(dá)到電源電壓。這個(gè)過(guò)程稱為電路的過(guò)渡過(guò)程。通常定義當(dāng)電壓達(dá)到63的電源電壓

52、時(shí)所需的時(shí)間為RC電路的時(shí)間常數(shù)，這個(gè)常數(shù)在數(shù)值上為： （1-25）汽車(chē)的電子電路，在刮水器間歇控制、電喇叭、防盜裝置中常利用這個(gè)單元作延時(shí)或振蕩之用，也常用于點(diǎn)火性能的改善。圖1-39 R-C電流電壓及其特性 二、LR電路單元 如圖1-40所示，在直流回路中，電感兩端的電壓雖然可以突變，但電流卻不可以突變（點(diǎn)火線圈正是利用這一原理工作的）。同理，將電流上升到飽和值ER的63時(shí)，所需要的時(shí)間為L(zhǎng)R電路的時(shí)間常數(shù)： （1-26） 分析點(diǎn)火系性能時(shí)，常利用這一電路單元。汽車(chē)電路中也常見(jiàn)其用于電路扼流、濾波、抗干擾等。圖1-40 L-R回路單元及其特性三、LRC電路單元 如圖1-41所示，可見(jiàn)該單元

53、的參數(shù)不同而可以有各種過(guò)渡狀態(tài)。在一定條件下，點(diǎn)火系統(tǒng)的電路單元可以簡(jiǎn)化為這一回路。需要指出的是， 圖1-41（b）中所示的振蕩過(guò)程，解釋了點(diǎn)火脈沖以及汽車(chē)電路中其他具有開(kāi)關(guān)過(guò)程的電器容易在汽車(chē)電子電路中形成有害過(guò)電壓的原理。四、晶體管開(kāi)關(guān)電路 圖1-42所示為典型的晶體管開(kāi)關(guān)電路及其特性。 眾所周知，晶體三極管有飽和、放大和截止三個(gè)狀態(tài)。當(dāng)基極b與發(fā)射極e處于反偏圖1-41圖1-42 晶體管開(kāi)關(guān)電路及其特性或，它處于高阻狀態(tài)，相對(duì)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。此時(shí)，即使提高電源電壓，也只有很小的漏電流。而當(dāng)be結(jié)正偏，大于一定值時(shí)，則它迅速導(dǎo)通并進(jìn)人飽和，在很大的集電極電流下，都很小（只有零點(diǎn)幾伏），因此相對(duì)

54、于開(kāi)關(guān)接通。 晶體管點(diǎn)火系就是利用這一基本單元，再經(jīng)過(guò)性能擴(kuò)充完善而成。晶體管電動(dòng)汽油泵電路、無(wú)觸點(diǎn)喇叭等電路中也應(yīng)用了這一單元。五、脈沖數(shù)字電路1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路如圖1-43所示，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作特性是：（1）沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。（2）外加觸發(fā)信號(hào)，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。圖1-43圖1-43 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路下面簡(jiǎn)述其工作過(guò)程：(1)電路的穩(wěn)態(tài) 當(dāng)為高電平時(shí)，門(mén)輸入端為低電平，為高電平，門(mén)輸入端全為高電平，為低電平。此時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。不能突變（2）在觸發(fā)脈沖的作用下電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài) 當(dāng)，產(chǎn)生負(fù)跳變。電路產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：不能突變 （3）電容器C充電，電路自動(dòng)從暫穩(wěn)

55、態(tài)返回到穩(wěn)態(tài) 。電路的工作過(guò)程如下： RC回路對(duì)電容充電RC回路對(duì)電容充電（4）恢復(fù)過(guò)程：暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C上已充有一定的電壓，所以，電路返回穩(wěn)態(tài)后電容上的電壓需經(jīng)過(guò)一段放電過(guò)程才能恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的數(shù)值。電路中的作用就是減小恢復(fù)過(guò)程中所需的時(shí)間?；謴?fù)過(guò)程結(jié)束后，才允許下一個(gè)觸發(fā)脈沖輸入。（5）輸出脈沖寬度： （1-27）由于其寬度一定，而方波形狀完美，因此常用在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的波形整形或變換。2.無(wú)穩(wěn)多諧振蕩器多諧振蕩器是一種接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常作為脈沖信號(hào)源。它只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它不需外加觸發(fā)信號(hào)便能產(chǎn)生一系列矩形脈沖，在脈沖數(shù)字電路中常用作矩形脈沖源。

56、如圖1-44所示，由門(mén)電路組成的無(wú)穩(wěn)多諧振蕩器。電路由開(kāi)關(guān)器件和反饋延時(shí)環(huán)節(jié)組成。圖1-44圖1-44 無(wú)穩(wěn)多諧振蕩器（1）第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程假定在接通電源瞬間，電容C尚未充電，如圖1-44所示。電路初始狀態(tài)為第一暫穩(wěn)態(tài)，即、，此時(shí)，經(jīng)電阻R到對(duì)電容C充電，隨著充電時(shí)間的增加，的值不斷上升，當(dāng)達(dá)到時(shí)，電路發(fā)生下述正反饋過(guò)程：這一正反饋過(guò)程使很快導(dǎo)通，迅速載止，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)，、。（2）第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程如圖1-45所示，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)瞬間，由0上跳變至，由于電容C上的電壓不能突變，則的上跳幅度也為。隨后電容C經(jīng)過(guò)電阻R放電，使下降，當(dāng)降至門(mén)的后，電路發(fā)生下述正反饋過(guò)程：圖1-45 多諧振蕩器波形圖 圖1-45 多諧振蕩器波形圖從而使迅速載止，迅速導(dǎo)通，電路又返回到第一暫穩(wěn)態(tài)，、。（3）輸出脈沖的振蕩周期當(dāng)門(mén)的閾值電壓，則振蕩周期可按下式估算 （1-28）無(wú)穩(wěn)多諧振蕩電路在汽車(chē)中常用于報(bào)警、定時(shí)和雨刷電路。3. 555定時(shí)器555定時(shí)器是一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便靈活，應(yīng)用廣泛的多功能電路。只要外接少數(shù)阻容元件就可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、無(wú)穩(wěn)多諧振蕩器等電路。555