第1章電路和電路元件第3

1.1.1電路1.1.2電路元件和電路模型1.1.3電流、電壓及其參考方向1.1.4電路功率1.1電路和電路的基本物理量本文檔共56頁；當前第1頁；編輯于星期二\17點50分電路——由電源、開關、連接導線和負載等組成。強電電路——電壓較高、電流和功率較大；實現(xiàn)電

能的傳輸和轉換。（如電力系統(tǒng)等）

弱電電路——電壓較低、電流和功率較?。粚崿F(xiàn)信

號的傳遞和處理。（如擴音系統(tǒng)等）

發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器負載（如電燈、電動機等）話筒放大器揚聲器1.1.1電路本文檔共56頁；當前第2頁；編輯于星期二\17點50分1.1.2電路元件和電路模型實際電路元件——構成電路的電工、電子元器件和設備理想電路元件——具有某種理想特性的電路元件實際電路——由實際電路元件構成的電路電路模型——由理想電路元件構成的實際電路的等效電路本文檔共56頁；當前第3頁；編輯于星期二\17點50分1.1.3電流、電壓及其參考方向1.電流及其參考方向電流——電荷量對時間的變化率直流電流——電流的大小和方向不隨時間變化電流的實際方向——正電荷移動的方向電流的參考方向——假定方向，也稱正方向交流電流——電流的大小和方向隨時間變化本文檔共56頁；當前第4頁；編輯于星期二\17點50分為什么要設電流參考方向？

簡單電路R2

＋－USI2

＋

－U6IS

R1

I1

R4

I4

R3

I3

I5

電流的實際方向可知各電流的實際方向未知復雜電路本文檔共56頁；當前第5頁；編輯于星期二\17點50分2.電壓及其參考方向電壓—單位正電荷從一點移至另一點作的功電壓的實際方向—高電位指向低電位，電位降低的方向

直流電壓—電壓的大小和極性不隨時間變化交流電壓—電壓的大小和極性隨時間變化電壓的參考方向—假定方向電位、電動勢本文檔共56頁；當前第6頁；編輯于星期二\17點50分1.1.4電路功率根據(jù)電壓電流的參考方向，電路功率iNu＋－——N消耗功率（吸收功率）——N輸出功率（釋放功率）

本文檔共56頁；當前第7頁；編輯于星期二\17點50分電流、電壓、功率的符號和單位電量名稱

符號基本單位

常用工程單位

電流I（直流）i（交流）A（安培）kA、mA、uA、nA電壓U（直流）u（交流）V（伏特）kV、mV、uV功率P（平均功率）W（瓦特）kW、mW本文檔共56頁；當前第8頁；編輯于星期二\17點50分1.2.1電阻元件

1.2電阻、電感和電容元件1.2.2電感元件

1.2.3電容元件1.2.4實際元件的主要參數(shù)及電路模型本文檔共56頁；當前第9頁；編輯于星期二\17點50分電壓電流關系

電阻功率

電阻耗能

伏安特性——電壓與電流的關系——耗能元件IUOIUO線性

電阻

非線性

電阻

（電阻R單位：）

電阻元件本文檔共56頁；當前第10頁；編輯于星期二\17點50分

部分電阻器的照片膜電阻器線繞電阻器電位器熱敏電阻器水泥電阻器本文檔共56頁；當前第11頁；編輯于星期二\17點50分1.2.2電感元件線性電感

電壓電流關系

電感在直流電路中，相當于短路電感是一種儲能元件，儲存的磁場能量

電感L的單位：亨利()、毫亨()、微亨()本文檔共56頁；當前第12頁；編輯于星期二\17點50分部分電感器的照片不同類電感器陶瓷電感器標準電感器本文檔共56頁；當前第13頁；編輯于星期二\17點50分1.2.3電容元件線性電容

電壓電流關系

電容在直流電路中，相當于開路電容是一種儲能元件，儲存的電場能量

電容C的單位：法拉、微法拉、微微法拉本文檔共56頁；當前第14頁；編輯于星期二\17點50分部分電容器的照片

電解電容器

普通電容器

電力電容器單相電動機

電容器本文檔共56頁；當前第15頁；編輯于星期二\17點50分

1.2.4實際元件的主要參數(shù)及電路模型主要參數(shù)（額定參數(shù)）：電阻器：標稱電阻值、額定功率電感器：標稱電感值、額定電流電容器：標稱電容值、額定電壓電路模型:理想電路模型:電阻器R、電感器L、電容器C實際電路模型:理想元件模型的不同組合本文檔共56頁；當前第16頁；編輯于星期二\17點50分1.3獨立電源元件1.3.2實際電源的模型1.3.1電壓源和電流源本文檔共56頁；當前第17頁；編輯于星期二\17點50分1.3.1電壓源和電流源電壓源（理想電壓源）：

I——端電壓（輸出電壓）

——端電流（輸出電流）U

O

I

US輸出電壓

等于源電壓，與輸出電流和外電路的情況無關。USUSU——源電壓

UI本文檔共56頁；當前第18頁；編輯于星期二\17點50分電流源（理想電流源）：I—源電流IS—端電壓

U—端電流IU

O

I

IS輸出電流

等于源電流，與輸出電壓和外電路的情況無關。IIS本文檔共56頁；當前第19頁；編輯于星期二\17點50分1.3.2實際電源的模型1.實際電壓源—端電壓隨端電流的增加而減小

，開路狀態(tài)，

—開路電壓

，短路狀態(tài)，—短路電流

實際電壓源在工作時要避免短路！U

O

I

US本文檔共56頁；當前第20頁；編輯于星期二\17點50分部分電壓源照片本文檔共56頁；當前第21頁；編輯于星期二\17點50分2.實際電流源U

O

I

IS端電流隨端電壓的增加而減小。本文檔共56頁；當前第22頁；編輯于星期二\17點50分等效---對外電路等效3.兩種實際電源模型的等效互換互換---實際電壓源可變換為實際電流源，實際電流源可變換為實際電壓源

本文檔共56頁；當前第23頁；編輯于星期二\17點50分1.4二極管1.4.1PN結及其單向導電性1.4.2二極管的特性和主要參數(shù)1.4.3二極管的工作點和理想特性1.4.4穩(wěn)壓二極管1.4.5發(fā)光二極管和光電二極管

本文檔共56頁；當前第24頁；編輯于星期二\17點50分1.4.1PN結及其單向導電性物質按導電能力分為：導體、半導體、絕緣體。本征半導體—純凈的半導體（如硅、鍺、砷化鎵等）P型半導體—在純凈的半導體硅、鍺中摻入少量三價元素。—多數(shù)載流子為空穴。N型半導體—在純凈的半導體硅、鍺中摻入少量五價元素?！鄶?shù)載流子為電子。本文檔共56頁；當前第25頁；編輯于星期二\17點50分PN結的形成：

濃度差→擴散和復合

空間電荷區(qū)（耗盡層）→內電場

擴散和復合→空間電荷區(qū)（耗盡層）內電場→阻止擴散、并引起少數(shù)載流子漂移最終，擴散與內電場作用達到平衡→PN結本文檔共56頁；當前第26頁；編輯于星期二\17點50分PN結的單向導電性

PN結加正向電壓

外電場與內電場方向相反外電場→空間電荷區(qū)變窄當外加電壓足夠大→外電場足夠強→克服內電場作用→PN結導通→電流I從P流向N外加正向電壓→外電場本文檔共56頁；當前第27頁；編輯于星期二\17點50分PN結加反向電壓

PN結的單向導電性

外電場與內電場方向相同外電場→空間電荷區(qū)變寬→不導通（截止）結論：PN結具有單向導電性。PN結加正向電壓導通，加反向電壓截止，導通方向：P→N本文檔共56頁；當前第28頁；編輯于星期二\17點50分1.4.2二極管的特性和主要參數(shù)二極管：一個PN結，兩個電極--陽極、陰極1.二極管的伏安特性——二極管兩湍的電壓與流過的電流之間的關系曲線

●正向特性死區(qū)——電壓小，基本不導通。死區(qū)電壓：硅管0.4～0.5V鍺管約0.1V本文檔共56頁；當前第29頁；編輯于星期二\17點50分1.二極管的伏安特性非線性區(qū)——開始導通，電流小●正向特性導通區(qū)——近似線性，導通壓降：硅管0.6～0.7V鍺管0.2～0.3V●反向特性正常工作區(qū)——截止——反向電流很小反向擊穿區(qū)——反向電壓過大，反向擊穿本文檔共56頁；當前第30頁；編輯于星期二\17點50分2.二極管的主要參數(shù)最大正向電流

最高反向工作電壓

反向電流

最高工作頻率本文檔共56頁；當前第31頁；編輯于星期二\17點50分1.4.3二極管的工作點和理想特性二極管的工作點

靜態(tài)電阻

動態(tài)電阻

通常，同一工作點，

不同工作點的

均不同。

本文檔共56頁；當前第32頁；編輯于星期二\17點50分二極管的理想特性考慮正向導通壓降忽略正向導通壓降

二極管電路的分析方法

分析關鍵：判斷二極管是否導通——方法：單個二極管：陽極電位高于陰極電位足夠大??；本文檔共56頁；當前第33頁；編輯于星期二\17點50分◆

陽極接于同一點（同電位），陰極電位最低的優(yōu)先導通；◆陰極接于同一點（同電位），陽極電位最高的優(yōu)先導通。二極管電路的分析方法

[例題]設右圖中二極管導通時的正向壓降為0.7V，試分析的工作情況并求I值。

[解]

陽極同電位，陰極

導通，

截止，故

多個二極管：本文檔共56頁；當前第34頁；編輯于星期二\17點50分1.4.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管。1.穩(wěn)壓二極管的伏安特性

伏安特性圖形符號反向擊穿區(qū)特性曲線陡直——穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓區(qū)——反向擊穿區(qū)2.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)定電壓

、穩(wěn)定電流

最大穩(wěn)定電流

最大耗散功率

動態(tài)電阻

電壓溫系數(shù)

本文檔共56頁；當前第35頁；編輯于星期二\17點50分3.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓條件：

有一定的

——穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。

本文檔共56頁；當前第36頁；編輯于星期二\17點50分1.4.5發(fā)光二極管和光電二極管1.發(fā)光二極管正向導通后發(fā)光

導通壓降大于普通二極管2.光電二極管光照射后導通，導通電流與光照強度相關。

本文檔共56頁；當前第37頁；編輯于星期二\17點50分部分二極管的照片整流二極管穩(wěn)壓

二極管發(fā)光二極管光電

二極管本文檔共56頁；當前第38頁；編輯于星期二\17點50分1.5雙極晶體管1.5.1基本結構和電流放大作用1.5.2特性曲線和主要參數(shù)1.5.3簡化的小信號模型本文檔共56頁；當前第39頁；編輯于星期二\17點50分1.5.1基本結構和電流放大作用雙極晶體管簡稱晶體管、三極管。1.基本結構和符號

NPN型PNP型本文檔共56頁；當前第40頁；編輯于星期二\17點50分1.基本結構和符號●兩個PN結：發(fā)射結、集電結●三個電極：發(fā)射極E、基極B、集電極C

●三個區(qū)：發(fā)射區(qū)—雜質濃度高（多數(shù)載流子最多）集電區(qū)—雜質濃度高,比發(fā)射區(qū)稍低基區(qū)—雜質濃度相對很低本文檔共56頁；當前第41頁；編輯于星期二\17點50分2.電流放大作用條件：發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置?！钶d流子的運動和電流的形成：

發(fā)射結外電場→發(fā)射區(qū)大量電子載流子向基區(qū)運動,電源向發(fā)射區(qū)補充電子→發(fā)射極電流

進入基區(qū)的電子載流子少量與基區(qū)空穴復合，電源向基區(qū)補充空穴→基極電流

集電結外電場→基區(qū)的大部分電子載流子進入集電區(qū)，并由電源收集→集電極電流本文檔共56頁；當前第42頁；編輯于星期二\17點50分☆電流放大作用：

小的基極電流變化量→大的集電極電流變化量，具有電流放大作用，電流控制作用——電流控制型器件。≤≤本文檔共56頁；當前第43頁；編輯于星期二\17點50分1.5.2特性曲線和主要參數(shù)1.共發(fā)射極輸入、輸出特性曲線☆輸入特性曲線：與二極管正向特性曲線類似。☆輸出特性曲線：本文檔共56頁；當前第44頁；編輯于星期二\17點50分截止區(qū)：

無放大作用；

曲線以下區(qū)域特點：集電結、發(fā)射結均反向偏置；

集電極與發(fā)射極相當于斷開的開關——用于開關電路。飽和區(qū)：

特點：發(fā)射結、集電結均正向偏置；無放大作用；本文檔共56頁；當前第45頁；編輯于星期二\17點50分集電極與發(fā)射極相當于接通的開關——用于開關電路。飽和區(qū)特點：放大區(qū)：特點：發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，有放大作用——用于放大電路。

本文檔共56頁；當前第46頁；編輯于星期二\17點50分2.主要參數(shù)電流放大系數(shù)

穿透電流集電極最大允許電流集電極最大允許耗散功率集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓本文檔共56頁；當前第47頁；編輯于星期二\17點50分1.5.3簡化的小信號模型1.受控源概念受控源——非獨立電源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（VCVS）電壓控制電流源（VCCS）電流控制電壓源（CCVS）電流控制電流源（CCCS）四種類型：本文檔共56頁；當前第48頁；編輯于星期二\17點50分四種受控源符號：VCVSVCCSCCVSCCCS本文檔共56頁；當前第49頁；編輯于星期二\17點50分2．晶體管的簡化小信號模型

晶體管工作在放大區(qū)，即:

B-E之間，工作在輸入特性的近似線性區(qū)，C-E之間,用電流控制電流源模型。本文檔共56頁；當前第50頁；編輯于星期二\17點50分部分晶體管的照片本文檔共56頁；當前第51頁；編輯于星期二\17點50分1.6絕緣柵場效應晶體管1.6.1基本結構和工作原理1.6.2特性曲線和主要參數(shù)1.6.3簡化的小信號模型本文檔共56頁；當前第52頁；編輯于星期二\17點50分1.6.1基本結構和工作原理類型：

N溝道絕緣柵場效應管（NMOS）