电工电子技术第1章电路和电路元.ppt

第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电工电子学教学课件电工电子学教学课件主讲：郭建华郭建华联系地址：重庆理工大学联系地址：重庆理工大学联系地址：重庆理工大学联系地址：重庆理工大学 电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院邮政编码：邮政编码：邮政编码：邮政编码：400050400050电子信箱：电子信箱：电子信箱：电子信箱：联系电话联系电话联系电话联系电话：第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.1 电路和电路的基本物理量电路和电路的基本物理量1.2 电阻、电感和电容元件电阻、电感和电容元件1.3 独立电源元件独立电源元件 1.4 二极管二极管 1.5 双极晶体管双极晶体管 1.6 绝缘栅场效晶体管绝缘栅场效晶体管 第第1章章 电路和电路元件电路和电路元件第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.1.1 电路电路1.1.2 电路元件和电路模型电路元件和电路模型1.1.3 电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.1.4 电路功率电路功率1.1 电路和电路的基本物理量电路和电路的基本物理量第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电路电路电路电路由电源、开关、连接导线和负载等组成。由电源、开关、连接导线和负载等组成。由电源、开关、连接导线和负载等组成。由电源、开关、连接导线和负载等组成。强电电路强电电路强电电路强电电路电压较高、电流和功率较大；实现电能电压较高、电流和功率较大；实现电能电压较高、电流和功率较大；实现电能电压较高、电流和功率较大；实现电能 的传输和转换。（如电力系统等）的传输和转换。（如电力系统等）的传输和转换。（如电力系统等）的传输和转换。（如电力系统等）弱电电路弱电电路弱电电路弱电电路电压较低、电流和功率较小；实现信号电压较低、电流和功率较小；实现信号电压较低、电流和功率较小；实现信号电压较低、电流和功率较小；实现信号 的传递和处理。（如扩音系统等）的传递和处理。（如扩音系统等）的传递和处理。（如扩音系统等）的传递和处理。（如扩音系统等）发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器负载（如负载（如电灯、电电灯、电动机等）动机等）话筒话筒放大器放大器扬声器扬声器1.1.1 电路电路第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.1.2 电路元件和电路模型电路元件和电路模型实际电路元件实际电路元件理想理想电路元件电路元件实际电路实际电路电路模型电路模型第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.1.3 电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.电流及其参考方向电流及其参考方向电流电流电荷量对时间的变化率：电荷量对时间的变化率：直流电流直流电流电流的大小和方向不随时间变化。电流的大小和方向不随时间变化。电流的实际方向电流的实际方向正电荷移动的方向。正电荷移动的方向。电流的参考方向电流的参考方向假定方向，也称正方向。假定方向，也称正方向。交流电流交流电流电流的大小和方向随时间变化。电流的大小和方向随时间变化。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学为什么要设电流参考方向？为什么要设电流参考方向？简单电路简单电路 R2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 电流的实际方向可知电流的实际方向可知电流的实际方向可知电流的实际方向可知各电流的实际方向未知各电流的实际方向未知各电流的实际方向未知各电流的实际方向未知复杂电路复杂电路a+UUabIbE+第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学2.电压及其参考方向电压及其参考方向电压电压电压电压单位正电荷从一点移至另一点作的功：单位正电荷从一点移至另一点作的功：单位正电荷从一点移至另一点作的功：单位正电荷从一点移至另一点作的功：电压的实际方向电压的实际方向电压的实际方向电压的实际方向高电位指向低电位，电位降低的高电位指向低电位，电位降低的高电位指向低电位，电位降低的高电位指向低电位，电位降低的 方向。方向。方向。方向。直流电压直流电压直流电压直流电压电压的大小和极性不随时间变化。电压的大小和极性不随时间变化。电压的大小和极性不随时间变化。电压的大小和极性不随时间变化。交流电压交流电压交流电压交流电压电压的大小和极性随时间变化。电压的大小和极性随时间变化。电压的大小和极性随时间变化。电压的大小和极性随时间变化。电压的参考方向电压的参考方向电压的参考方向电压的参考方向假定方向。假定方向。假定方向。假定方向。电位、电动势。电位、电动势。电位、电动势。电位、电动势。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.1.4 电路功率电路功率根据电压电流的参考方向，电路功率：根据电压电流的参考方向，电路功率：根据电压电流的参考方向，电路功率：根据电压电流的参考方向，电路功率：iNu N N 消耗功率消耗功率消耗功率消耗功率(吸收功率吸收功率吸收功率吸收功率)N N 输出功率输出功率输出功率输出功率(释放功率释放功率释放功率释放功率)在时间在时间在时间在时间t t1 1到到到到t t2 2期间，元件（或电路）吸收的电能为：期间，元件（或电路）吸收的电能为：期间，元件（或电路）吸收的电能为：期间，元件（或电路）吸收的电能为：单位为焦耳（单位为焦耳（单位为焦耳（单位为焦耳（J J），实际采用千瓦小时（），实际采用千瓦小时（），实际采用千瓦小时（），实际采用千瓦小时（KWKW.h h），），），），1 1 KWKW.h h=1000=1000WW3600s=3.6106J=1度电。度电。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电流、电压、功率的符号和单位电流、电压、功率的符号和单位 电电电电 量量量量 名名名名 称称称称 符符符符 号号号号 基基基基 本本本本 单单单单 位位位位 常用工程单位常用工程单位常用工程单位常用工程单位 电电电电 流流流流I I 直流）直流）直流）直流）i i 交流）交流）交流）交流）A AkAkA、mAmA、A A、nAnA 电电电电 压压压压U U 直流）直流）直流）直流）u u 交流）交流）交流）交流）V VkVkV、mVmV、V V 功功功功 率率率率 P P(平均功率平均功率平均功率平均功率)WWkWkW、mWmW第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.2.1 1.2.1 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件1.2 电阻、电感和电容元件电阻、电感和电容元件1.2.2 电感元件电感元件 1.2.3 电容元件电容元件1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型实际元件的主要参数及电路模型第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电压电流关系电压电流关系电压电流关系电压电流关系 电阻功率电阻功率电阻功率电阻功率 电阻耗能电阻耗能电阻耗能电阻耗能 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系耗能元件耗能元件IUOIUO线性电阻线性电阻线性电阻线性电阻 非线性非线性非线性非线性电电电电 阻阻阻阻 (电阻电阻电阻电阻R R的单位：的单位：的单位：的单位：、k k)电阻元件电阻元件第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学 部分电阻器的照片部分电阻器的照片膜电阻器膜电阻器膜电阻器膜电阻器线绕电阻器线绕电阻器线绕电阻器线绕电阻器电位器电位器电位器电位器热敏电阻器热敏电阻器热敏电阻器热敏电阻器水泥电阻器水泥电阻器水泥电阻器水泥电阻器第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.2.2 电感元件电感元件线性电感线性电感线性电感线性电感 i i N N=LiLi 电压电流关系：电压电流关系：电感在直流电路中，电感在直流电路中，u=0，相当于短路。，相当于短路。电感是一种储能元件，储存的磁场能量电感是一种储能元件，储存的磁场能量 电感电感L的单位：亨利的单位：亨利(H)、毫亨、毫亨(mH)、微亨、微亨(H)。-eL+-+uiL第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学部分电感器的照片部分电感器的照片不同类电感器不同类电感器不同类电感器不同类电感器陶瓷电感器陶瓷电感器陶瓷电感器陶瓷电感器标准电感器标准电感器标准电感器标准电感器第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.2.3 电容元件电容元件线性电容线性电容 uq q=cu 电压电流关系电压电流关系 电容在直流电路中，电容在直流电路中，i=0,相当于开路。相当于开路。电容是一种储能元件，储存的电场能量电容是一种储能元件，储存的电场能量 电容电容C的单位：法拉的单位：法拉(F)、微法、微法(F)、皮法、皮法(pF)。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学部分电容器的照片部分电容器的照片 电解电容器电解电容器电解电容器电解电容器 普通电容器普通电容器普通电容器普通电容器 电力电容器电力电容器电力电容器电力电容器单相电动单相电动单相电动单相电动机电容器机电容器机电容器机电容器第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学 1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型实际元件的主要参数及电路模型主要参数（额定参数）主要参数（额定参数）：电阻器：标称电阻值、允许偏差、额定功率电阻器：标称电阻值、允许偏差、额定功率电感器：标称电感值、额定电流电感器：标称电感值、额定电流电容器：标称电容值、额定电压电容器：标称电容值、额定电压电路模型电路模型:理想电路模型：电阻器理想电路模型：电阻器R、电感器、电感器L、电容器、电容器C实际电路模型：理想元件模型的不同组合。实际电路模型：理想元件模型的不同组合。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.3.1 电压源和电流源电压源和电流源电压源（理想电压源）电压源（理想电压源）:IU U 端电压（输出电压）端电压（输出电压）端电压（输出电压）端电压（输出电压）I I 端电流（输出电流）端电流（输出电流）端电流（输出电流）端电流（输出电流）U O I US 输出电压输出电压U等于源电压等于源电压US，与输出电流和外电，与输出电流和外电路的情况无关。路的情况无关。US 源电压源电压源电压源电压 U=US1.3 独立电源元件独立电源元件第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电流源（理想电流源）：电流源（理想电流源）：IS 源电流源电流U 端电压端电压 I 端电流端电流U O I IS 输输出出电电流流I等等于于源源电电流流IS，与与输输出出电电压压和和外外电电路的情况无关。路的情况无关。I=ISI第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.3.2 实际电源的模型实际电源的模型1.1.实际电压源实际电压源实际电压源实际电压源U=USR0I 端电压随端电流的增加而减小。端电压随端电流的增加而减小。当当R时，开路状态，时，开路状态，I=0，U=US 开路电压。开路电压。当当R0时，短路状态，时，短路状态，U=0，短路电流。短路电流。实际电压源在工作时要避免短路！实际电压源在工作时要避免短路！U O I US第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学部分电压源照片部分电压源照片第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学2.实际电流源实际电流源U O I IS端电流随端电压的增加而减小端电流随端电压的增加而减小。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学等效等效等效等效-对外电路等效对外电路等效对外电路等效对外电路等效3.两种实际电源模型的等效互换两种实际电源模型的等效互换互换互换互换互换-实际电压源可变换为实际电流源，实际电压源可变换为实际电流源，实际电压源可变换为实际电流源，实际电压源可变换为实际电流源，实际电流源可变换为实际电压源。实际电流源可变换为实际电压源。实际电流源可变换为实际电压源。实际电流源可变换为实际电压源。解：分析：解：分析：IS 固定不变固定不变,US 固定不变。固定不变。IsU=?IUS+-R所以：所以：I=Is，U=IRUS例例1.3.1已知：已知：Is，US，R 问：问：I 等于多少？等于多少？U 又等于又等于多少？多少？解：解：1.Uab=US,I=US/R=4/2=2A 2.若若R 减小为减小为1，I=US/R=4A 电流源的功率不变！电流源的功率不变！电压源的功率电压源的功率 IUs=I IS=3AP=USIUs=12W 增大！增大！为什麽？为什麽？例例1.3.2已知：已知：Is，US，R试分析：试分析：1.I 等于多少？等于多少？2.若使若使R 减小为减小为1，I 如何变如何变？两个电源的功率如何变？两个电源的功率如何变？US+bRIsIIUsa-1A4V2第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学例例:试用电压源与电流源等效变换的方法计算试用电压源与电流源等效变换的方法计算试用电压源与电流源等效变换的方法计算试用电压源与电流源等效变换的方法计算2 2 电阻电阻电阻电阻中的电流。中的电流。中的电流。中的电流。解解解解:8V8V+2 2 2 2V V+2 2 I I(d)(d)2 2 由图由图由图由图(d)(d)可得可得可得可得6V6V3 3 +12V12V2A2A6 6 1 1 1 1 2 2 I I(a)(a)2A2A3 3 1 1 2 2 2V2V+I I2A2A6 6 1 1 (b)(b)4A4A2 2 2 2 2 2 2V2V+I I(c)(c)第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学解：解：解：解：统一电源形式统一电源形式统一电源形式统一电源形式例：例：例：例：试用电压源与电试用电压源与电试用电压源与电试用电压源与电流源等效变换的方法流源等效变换的方法流源等效变换的方法流源等效变换的方法计算图示电路中计算图示电路中计算图示电路中计算图示电路中1 1 电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学I4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4 二极管二极管1.4.1 PN1.4.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性1.4.2 1.4.2 二极管的特性和主要参数二极管的特性和主要参数二极管的特性和主要参数二极管的特性和主要参数1.4.3 1.4.3 二极管的工作点和理想特性二极管的工作点和理想特性二极管的工作点和理想特性二极管的工作点和理想特性1.4.4 1.4.4 稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管1.4.5 1.4.5 发光二极管和光电二极管发光二极管和光电二极管发光二极管和光电二极管发光二极管和光电二极管 第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。本征半导体本征半导体纯净的半导体纯净的半导体(如硅、锗、砷化镓等如硅、锗、砷化镓等)P型半导体型半导体 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量在纯净的半导体硅、锗中掺入少量 三价元素。三价元素。多数载流子为空穴。多数载流子为空穴。N型半导体型半导体 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量在纯净的半导体硅、锗中掺入少量 五价元素。五价元素。多数载流子为电子。多数载流子为电子。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学PN结的形成：结的形成：浓度差浓度差浓度差浓度差扩散和复合扩散和复合扩散和复合扩散和复合 空间电荷区（耗尽层）空间电荷区（耗尽层）内电场内电场 扩散和复合扩散和复合空间电荷区（耗尽层）空间电荷区（耗尽层）内电场内电场阻止扩散、并引起少数载流子漂移阻止扩散、并引起少数载流子漂移最终，扩散与内电场作用达到平衡最终，扩散与内电场作用达到平衡PN结结第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学PN结的单向导电性结的单向导电性 PNPN结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压 外电场与内电场方向相反外电场与内电场方向相反外电场外电场空间电荷区变窄空间电荷区变窄 当外加电压足够大当外加电压足够大外电场足够强外电场足够强克服内电场作用克服内电场作用 PN结导通结导通电流电流I从从P流向流向N。外加正向电压外加正向电压外电场外电场PNPN结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压 外电场与内电场方向相同外电场与内电场方向相同外电场外电场空间电荷区变宽空间电荷区变宽不导通不导通（截止）（截止）结论：结论：PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。PN结加正向电压导通，加反向结加正向电压导通，加反向电压截止，导通方向：电压截止，导通方向：P N第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4.2 二极管的特性和主要参数二极管的特性和主要参数二极管：一个二极管：一个二极管：一个二极管：一个PNPN结，两个电极结，两个电极结，两个电极结，两个电极-阳极、阴极阳极、阴极阳极、阴极阳极、阴极1.二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管两湍的电压与流过的电流之间的二极管两湍的电压与流过的电流之间的关系曲线。关系曲线。正向特性正向特性死区死区电压小，基本不导通。电压小，基本不导通。死区电压：硅管死区电压：硅管0.40.5V 锗管锗管约约0.1V。102030-50-1000.51.0UBiD/AuD/VO锗锗硅硅iD/mAD-+uDiD正向特性正向特性反向特性反向特性非线性区非线性区非线性区非线性区开始导通开始导通开始导通开始导通,电流小电流小电流小电流小导通区导通区近似线性近似线性,导通压降：导通压降：硅管硅管0.60.7V 锗管锗管0.20.3V。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学 反向特性反向特性反向截止区反向截止区反向截止区反向截止区反向电流反向电流反向电流反向电流 很小。很小。很小。很小。反向击穿区反向击穿区反向击穿区反向击穿区反向电压过大，反向电压过大，反向电压过大，反向电压过大，反向击穿。反向击穿。反向击穿。反向击穿。102030-50-1000.51.0UBiD/AuD/VO锗锗硅硅iD/mAD-+uDiD正向特性正向特性反向特性反向特性2.二极管的主要参数二极管的主要参数最大正向电流最大正向电流最大正向电流最大正向电流 I IFMFM 最高反向工作电压最高反向工作电压最高反向工作电压最高反向工作电压 U URMRM 反向电流反向电流反向电流反向电流 I IR R 最高工作频率最高工作频率最高工作频率最高工作频率 f fMM第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4.3 二极管的工作点和理想特性二极管的工作点和理想特性二极管的工作点二极管的工作点 静态电阻静态电阻 动态电阻动态电阻 通常，同一工作点，通常，同一工作点，不同工作点的不同工作点的RD、rD均不同。均不同。UD=USRIDQUDuDiDIDUDIDOUDUSIDQNOMUSRiDuD第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学二极管的理想特性二极管的理想特性考虑正向导通压降考虑正向导通压降 忽略正向导通压降忽略正向导通压降 二极管电路的分析方法二极管电路的分析方法二极管电路的分析方法二极管电路的分析方法 分析关键：判断二极管是否导通。分析关键：判断二极管是否导通。-方法：方法：单个二极管：阳极电位高于阴极电位且足够大。单个二极管：阳极电位高于阴极电位且足够大。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学阳极接于同一点（同电位），阳极接于同一点（同电位），阳极接于同一点（同电位），阳极接于同一点（同电位），阴极电位最低的优先导通；阴极电位最低的优先导通；阴极电位最低的优先导通；阴极电位最低的优先导通；阴极接于同一点（同电位），阴极接于同一点（同电位），阴极接于同一点（同电位），阴极接于同一点（同电位），阳极电位最高的优先导通。阳极电位最高的优先导通。阳极电位最高的优先导通。阳极电位最高的优先导通。例例1 设右图中二极管导通时的正向压降为设右图中二极管导通时的正向压降为0.7V，试，试分析分析D1、D2的工作情况并求的工作情况并求I值。值。解：解：D1、D2阳极同电位，阴极阳极同电位，阴极Vc=0，Vb=3V，D1导通，导通，Va=2.3V，D2截止，故：截止，故：多个二极管：多个二极管：多个二极管：多个二极管：第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学例例2：电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：U UABAB V V阳阳阳阳=6 V 6 V V V阴阴阴阴 =12 V12 V V V阳阳阳阳 V V阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V 6V否则，否则，否则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V 解：取解：取解：取解：取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开二极管二极管二极管二极管,分析二极管阳极和阴分析二极管阳极和阴分析二极管阳极和阴分析二极管阳极和阴极的电位。极的电位。极的电位。极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学解：解：解：解：两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起,取取取取 B B 点作参考点点作参考点点作参考点点作参考点,断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极管阳极和阴极的电位。极管阳极和阴极的电位。极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳=6 V6 V，V V1 1阴阴阴阴=12 V,12 V,U UD1D1=6V=6V V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V2 2阴阴阴阴=12 V,12 V,U UD2D2=12V=12V U UD2D2 U UD1 D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB =0 V=0 VD D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为：的电流为：的电流为：的电流为：例例3:求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起钳位作用，起钳位作用，起钳位作用，起钳位作用，D D1 1起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。BD16V12V3k AD2UAB+第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4.4 稳压二极管稳压二极管稳压二极管是一种特殊的二极管。稳压二极管是一种特殊的二极管。稳压二极管是一种特殊的二极管。稳压二极管是一种特殊的二极管。1.稳压二极管的伏安特性稳压二极管的伏安特性 伏安特性伏安特性图形符号图形符号反向击穿区特性曲线陡直反向击穿区特性曲线陡直稳压特性稳压特性稳压区稳压区反向击穿区反向击穿区2.稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数稳定电压稳定电压UZ、稳定电流、稳定电流IZ 最大稳定电流最大稳定电流IZM 最大耗散功率最大耗散功率PZM 动态电阻动态电阻rz 电压温系数电压温系数UZ 第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学3.稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路 稳压条件：稳压条件：UIUZ时有一定的时有一定的 IZ。稳压二极管工作在反向击穿状态。稳压二极管工作在反向击穿状态。+UIIZ+URUZUOILIDZRRL第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.4.5 发光二极管和光电二极管发光二极管和光电二极管1.1.发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管 正向导通后发光，导通压降大正向导通后发光，导通压降大正向导通后发光，导通压降大正向导通后发光，导通压降大于普通二极管。于普通二极管。于普通二极管。于普通二极管。2.2.光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 光照射后导通，导通电流与光光照射后导通，导通电流与光光照射后导通，导通电流与光光照射后导通，导通电流与光照强度相关。照强度相关。照强度相关。照强度相关。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学部分二极管的照片部分二极管的照片整流二极管整流二极管整流二极管整流二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.5 双极晶体管双极晶体管1.5.1 基本结构和电流放大作用基本结构和电流放大作用1.5.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数1.5.3 简化的小信号模型简化的小信号模型第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学双极晶体管简称晶体管、三极管。双极晶体管简称晶体管、三极管。双极晶体管简称晶体管、三极管。双极晶体管简称晶体管、三极管。1.基本结构和符号基本结构和符号 NPN型型PNNCEB集电结集电结发射结发射结发射区发射区基区基区集电区集电区BECPNP型型BECPNCEB集电结集电结发射结发射结发射区发射区基区基区集电区集电区P1.基本结构和符号基本结构和符号两个两个两个两个PNPN结：发射结、集电结结：发射结、集电结结：发射结、集电结结：发射结、集电结三个电极：发射极三个电极：发射极E、基极、基极B、集电极、集电极C 三个区：发射区三个区：发射区杂质浓度高（多数载流子最多）杂质浓度高（多数载流子最多）集电区集电区杂质浓度高杂质浓度高,比发射区稍低比发射区稍低 基基 区区杂质浓度相对很低杂质浓度相对很低第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学2.电流放大作用电流放大作用条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。载流子的运动和电流的形成：载流子的运动和电流的形成：发射结外电场发射结外电场发射区大量电发射区大量电子载流子向基区运动，电源向发射子载流子向基区运动，电源向发射区补充电子区补充电子发射极电流发射极电流 IE。进进入入基基区区的的电电子子载载流流子子少少量量与与基基区区空空穴穴复复合合，电电源源UBB向向基基区区补补充空穴充空穴基极电流基极电流 IB。集电结外电场集电结外电场基区的大部分电子载流子进入集基区的大部分电子载流子进入集电区，并由电源收集电区，并由电源收集集电极电流集电极电流 IC。NNPEBCIC+UBB-+UCC-IBIERBRC第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学电流放大作用：电流放大作用：电流放大作用：电流放大作用：小的基极电流变化量小的基极电流变化量大的集电极电流变化大的集电极电流变化量，具有电流放大作用，电流控制作用量，具有电流放大作用，电流控制作用电流电流控制型器件。控制型器件。I IE E=I IB B+I+IC C I IB B+I+IC C I IE E改变改变改变改变U UBEBEI IB B变变变变化化化化 I IB B，I IB B I IC C、I IE E I IB B+I IC CI IE E第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.5.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数1.1.共发射极输入、输出特性曲线共发射极输入、输出特性曲线共发射极输入、输出特性曲线共发射极输入、输出特性曲线 输入特性曲线：输入特性曲线：与二极管正向与二极管正向特性曲线类似。特性曲线类似。输出特性曲线：输出特性曲线：iB=f(uBE)|UCE=常数常数iC=f(uCE)|iB=常数常数BEC+uBE+uCEiCiB80400.40.8UCE1VuBE/VOiB/A2uCE/VOiC/mA4682468100AIB=0饱和区饱和区截止区截止区放大区放大区80A60A40A20A第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学截止区：截止区：截止区：截止区：I IB B=0 =0 曲线一下区域曲线一下区域曲线一下区域曲线一下区域 特点：集电结、发射结均反向偏特点：集电结、发射结均反向偏置，无放大作用，置，无放大作用，IC=ICEO0，集电极与发射极相当于断开的开集电极与发射极相当于断开的开关关用于开关电路。用于开关电路。饱和区：饱和区：UCEUBE的区域的区域 特点：发射结、集电结均正向偏置，无放大作用特点：发射结、集电结均正向偏置，无放大作用,有有IC，但，但UCE=UCES0（约（约0.3V），），集电极与发射极相当集电极与发射极相当于接通的开关于接通的开关用于开关电路。用于开关电路。2uCE/VOiC/mA4682468100AIB=0饱和区饱和区截止区截止区放大区放大区80A60A40A20A放大区：放大区：I IC C=IIB B特点：发射结正向偏置，集电结反向偏置，有放大作特点：发射结正向偏置，集电结反向偏置，有放大作用用用于放大电路。用于放大电路。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学2.主要参数主要参数电流放大系数电流放大系数 穿透电流穿透电流ICEO集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM集电极集电极发射极反向击穿电压发射极反向击穿电压U(BR)CEO第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.5.3 简化的小信号模型简化的小信号模型1.受控源概念受控源概念受控源受控源非独立电源非独立电源输出电压或电流受电路中另一电压或电流的控制。输出电压或电流受电路中另一电压或电流的控制。电压控制电压源（电压控制电压源（VCVS）电压控制电流源（电压控制电流源（VCCS）电流控制电压源（电流控制电压源（CCVS）电流控制电流源（电流控制电流源（CCCS）四种类型：四种类型：第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学四种受控源符号：四种受控源符号：VCVSVCCSCCVSCCCS第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学2晶体管的简化小信号模型晶体管的简化小信号模型 晶体管工作在放大区，即晶体管工作在放大区，即:B-E之间，工作在输入特性之间，工作在输入特性的近似线性区，用电阻的近似线性区，用电阻rbe模拟。模拟。用电流控制电流源模型用电流控制电流源模型。rb=200 IE单位单位mA。C-E之间，之间，IC=IB。IC与与UCE基本无关。基本无关。第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学部分晶体管的照片部分晶体管的照片第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.6 绝缘栅场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管1.6.1 基本结构和工作原理基本结构和工作原理1.6.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数1.6.3 简化的小信号模型简化的小信号模型第第第第1 1 1 1章章章章 电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件电路和电路元件重庆理工大学重庆理工大学1.6.1 基本结构和工作原理基本结构和工作原理类型：类型：类型：类型：N N沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（NMOSNMOS）P P沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（PMOSPMOS）增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅