电磁电子理论精.ppt

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1、电磁电子理论第1页，本讲稿共38页11.1.电的理解电的理解 1.电的本质 1）物质和电：一切物质是很少的分子或原子的集合，原子 是由带阳电的原子核和带阴电的电子微粒子来构成。原子核由和电子同数的阳子和不带电的中子构成。电子轨道原子核2)电子和阳子的性质 阳子是带正电，电子是带负电，同种电的相互排斥，不同相互吸引。电子的质量是9.10955*10-31Kg阳子的质量很重 1.67261*10-27Kg约是电子的1840倍。1个电子和阳子具有的负电和正电子量的绝对值相 同，是1.60219*10-19C。第2页，本讲稿共38页2 3)自由电子：金属的情况是绕原子核的电子在最外轨道上转动，电子与原

2、子核结合力弱，这些电子具有离开原子核自由移动 的性质，这些电子叫自由电子。电的各种现象几乎都是在自 由电子的作用下产生的。2.电的发生 物质产生余量（剩或缺少）的正电或负电叫其物质阳（），阴（）导电。3.电荷与电量 通过物质摩擦等原因使物质导电的为电荷，且电荷具有的电的 量叫电量。自由电子自由电子（a）中性的状态（b）发生正电（c）发生负电第3页，本讲稿共38页34.电压和电流 1）电流：单位时间内通过导体截面积的电量叫电流。IQ/tAQ：电量C，t：时间 即1s中1c通过的电量移动1g的电。2）导体和绝缘体 导体：电荷容易通过的物质（金属，盐，酸，碱类的水溶液）半导体：在低温下电荷很难流动与

3、绝缘体一样，但温度升高就和导体一样容易导电的物质 （硼，硅）绝缘体（不导体）：电荷很难通过的物质（空气，玻璃，橡胶）3）电压：物质的电性高为电位，电流是从高地方向低流，其差为电位差（电压）VW/QJW：功的量J，Q：电量C V即1c的电在两点之间作1j的功时这两点之间的电位差叫1V。还有像电池一样 造成电位差的力叫作电力。4）法则：回路上流的电流强度是与电压正比，与电流反比。I=V/RA V:电压V，R：电阻 防碍电流的流动叫电阻，容易导电的程度叫CONDUCTANCE。用电阻的逆数来表示。G=1/R V=IR，I=GV#G是导电率第4页，本讲稿共38页45.5.水和电的比较水和电的比较水的高

4、度（h）（电压v）管的粗（)（电阻）水流是大小（p）电流（I）电阻大，电流小电阻小，电流大水流的大小是管的水流的大小是管的 粗成反比。粗成反比。V=IRV=IR I=V/R I=V/R2.2.电的作用电的作用 1.1.电的热作用电的热作用 1）电力：电以能量原因作的功速度表示1s之间的电能量来表示，单位是瓦 wattW P=W/tVQ/tEI=I2RE2/R（W）1（HP）746（W）3/4 2）电力量：说电的热量，单位是（J）用（W.sec）表示。实际用（Wh.kwh）表示。W=VitPt（J）1（KWh）103（Wh）3.6*106（J）860（Kcal）第5页，本讲稿共38页53）效率效

5、率 =出力入力入力损失入力出力出力+损失2.2.法则法则 电阻（）里电流I(A)在t(s)之间流动时在R力消费的电力量变换为热能。1cal4.186（J）1（J）0.24（cal）热量H0.24I2Rt（cal），W=PtI2Rt（J），1 KWh860（Kcal）P:电力（KW），H：热量（Kcal）3.3.热电的现象热电的现象 1）控制效果：两种金属接触，两金属点间的温度差就生成热量，电流，这叫热 力电力。电流叫热电流，装置叫*。效果为（seebeckeffect热电效果）。利用这效果温度表（温度SENSOR类）广泛应用。2）*效果 两种类型的金属接合部分的电流在电流方向以外吸收或发生热现

6、象的吸收 装置有电子冷冻机。第6页，本讲稿共38页63.电阻（Resistance）1.电阻 1）固有电阻IARAIR=()I:单位面积（m2），：固有电阻（m）长度为1（m），单位面积为1（m2）的物体的电阻按物质表示的叫物体的固有电阻。1（m）102（cm）103（mm）-1-1007 55025篮备金铝钨锌钛锡镍104100706 530281791.7历亲捞利促历亲捞农促(傈幅啊儒福扁奖促.)(傈 幅啊儒福扁绢菲促.)档眉狼辆 幅 客傈扁儒抚狼厚背电阻小（电流容易流）电阻大（电流很难流）导 体 种 类 和 电 流 比 较银铜第7页，本讲稿共38页72）导电率 =1/=1/(RA/I)=

7、I/RA3)D电阻的温度系数：电阻温度上升1时，与原电阻值电阻上升的比率叫温度 系数。RrRt1t（Tt）t 0/（1 0t）纯铜在0 时的温度系数 01/234.50.00427 金属的温度上升就电阻就增加，半导体或电解液的电阻减少。2.电阻器（Resistor）防碍电流的流动的素子 符号：R 单位：Ohm（）公认符号：第8页，本讲稿共38页8电阻体必要条件 固有电阻要大 电阻的温度系数要小 对铜的热起电力要少 电阻种类 固定电阻：标准电阻，线圈电阻，碳皮莫电阻，CHIP电阻 可变电阻：slide电阻，dial型电阻，plug电阻 氢化物电阻器（Hydrid Resistor）水电阻器特殊电

8、阻 绝缘电阻，接地电阻，接触电阻，电解液电阻测定电阻 中电阻测定：电压，电流计法（电压，降下法），回路实验计 低电阻测定：电位差计 高电阻测定：绝缘电阻计，*特殊电阻测定：*第9页，本讲稿共38页93.3.电阻值标识方法电阻值标识方法蓝 灰 褐 黑 红 蓝灰红金6812%6.8K5%五色电阻的第一带（颜色）四色电阻的第一带（颜色）第10页，本讲稿共38页10-1-4.4.电阻的接触电阻的接触 串联 合成电阻 R=R1+R2+R3+.Rn 电压比 V1:V2:V3=IR1:IR2:IR3 =R1:R2:R3 -1-R R3 3V V3 3=-V VR RR R2 2V V2 2=-V VR RR

9、 R1 1V V1 1=-V VR R 并联 合成电阻R1R111R21R31Rn+.电流比：I1：I2：I3VR1VR2VR3:-1-R RI I1 1=-I IR R1 1R RI I2 2=-I IR R2 2R RI I2 2=-I IR R2 2电阻串联接触的合成电阻电阻并联接触的合成电阻第11页，本讲稿共38页114.容量（Capacitance）为储存电荷为目的作的，Condenser，储存电荷的能力叫静电容量。符号：C（Coulomb）单位：F（Farad）国际公认符号：1.Condenser的结构 Condenser是如上图2张金属板（电极板）相对的结构。这Condenser

10、上加电压就+正电极的金属板储存+电荷，负极板的金属板上储存-电荷两极上储存电荷叫充电。第12页，本讲稿共38页122.静电容量 Condenser储存的电荷的量Q(C)是与Condenser的静电容量和加的电压成比例。Q=C*V Q:电荷，C：静电容量，V：加的电压 C大就在低的电压下能储存很多电荷，C小就电压高也只能储存一点电荷。所以有1（F）静电容量的Condenser加1（V）的电压时可以储存1（C）的电荷容量。还有加某电压（V）储存电荷Q(C)其静电容量C(F)是 Condenser储存的电荷的量极少使用（F）的单位，使用上不便，在电子回路上多使用F或PF.第13页，本讲稿共38页13

11、3.Condenser的充，放电 Condenser上储存电荷叫充电，充电原因流的电流叫充电电流。把充电的Condenser短路时瞬间流电中和的叫放电，放电时流的电流 叫放电电流。电压电流充电电压充电电流电压电流放电电流放电电压Condenser的充电特性Condenser的放电特性4.时常数 充电时Vc一定的电压称V的63.2时间，放电时Vc一定的电压的36.8 的时间叫时常数。符号 单位 sec（秒）时间时间第14页，本讲稿共38页14充电放电Condenser充电放电特性充电 S/W充电电流放电电流充电放电回路Condenser端子电压充电放电时间时常数的意义（sec）C(F)*R()：

12、时常数，C：静电容量，R：电阻 Inductance和R的直列回路上在L上流的电流是与Condenser情况相同，这时时常数是 （sec）L(H)/R()：时常数，L:电感 ，R：电阻 时间时间放电第15页，本讲稿共38页155.Condenser的表示 Ceramic Condenser-1-10 3 K=10*1 03=1 0,000pF=0.01F误差:10%,K级符号CDFGJKMNZPVX公差(%)0.25 0.51251 02030+80-2 0+1 00-0+20-1 0+40-2 0公差表示颜色红 黄黑 青紫 桔黄 绿 无色 符号 LHRHCHTHUJPHSHSL表示意义容量表

13、示10的平方误差Condenser特征10 3K特性表示符号及颜色第16页，本讲稿共38页16（Mylar）Condenser 静电容量：22*103Pf0.022 F误差K：10额定使用电压：50V 电解Condenser6.Condenser连接 1）串联-1-VQQQV1V2V3C1C2C3111V=Q(+)C1C2C3Q：储存的电荷（C，库）C1C3:各Condenser容量（F,法）V1V3：各Condenser两端电压（V，伏）第17页，本讲稿共38页17合成静电容量2）并联接触并联接触-1-VQ1Q2Q3C1C2C3Q1Q3：各Condenser储存的电荷（C，库仑）C1C3:各

14、Condenser容量（F,法拉）V1V3：各Condenser两端电压（V，伏特）合成静电容量第18页，本讲稿共38页185.电感（电感（Inductance）把导体卷成圆筒状的叫Inductor或coin，coin具有电特性（大小），用Inductance表示。1.电特性电特性 电流的流动常数磁力或起电力。防碍交流的电流2.符号，单位，公认符号符号，单位，公认符号 符号：L 单位：H(Henry)（1H：1s间 1A的电流有变化时发生1V的起电力的Inductance。公认符号：空芯（Air Core）铁芯（Iron Core）Core 使用H一般很少，通常使用H或mH单位。第19页，本讲

15、稿共38页194.core的连接的连接 串联 并联合成inductance合成inductance第20页，本讲稿共38页206.6.交流（交流（ACAC）1.SIN1.SIN波交流波交流 1）交流：随时间的变化大小和方向周期变化的电流，电压叫交流电压，电流叫交流 电流。相反方向和大小不变，流的方向一定的叫直流电，直流电压。2）周期和频率：周期：1频率变化所需的时间叫周期。单位上（SEC）。频率：1秒内变化的频率数叫之。周期与频率的关系 T=1/f(s),f=1/T(Hz)-1-0it0itT(s)0it林扁2直流（DC）Direct Current交流（AC）Alternating Curr

16、ent交流的周期周期第21页，本讲稿共38页212.2.交流的大小交流的大小 1）瞬时值：交流是随时间变化，任一的瞬间的大小叫瞬时值。2）最大值：在瞬时值中最大 的值叫最大值。3）实效值：把交流的大小转换为作同样功的直流的值叫实效值。正弦波的实效值正是最大值。Em 的1/（位）即，E 1/Em（V）4）交流的瞬时值的瞬间到下次为止，阳（+）的半周期的瞬时值 的平均叫平均值。平均值Eavg叫最大值Em之间是 Eavg=2/Em 0.637 Em(V)22第22页，本讲稿共38页22-1-+Peak-PeakPeakTOPeak (p-p)RMSAVG063.770.71 00RMS:实效值，AV

17、G：平均值，Peak：最大值，Peak to Peak：幅度-1-第23页，本讲稿共38页237.7.电子部品电子部品 1.1.二极管（二极管（DiodeDiode）具有使电流向一个方向，反方向不让流的性质的（整流作用）的素子。1）Diode结构，外观，符号 PN结合Diode是锗或硅的单品里使结晶成晶体，P型半导体部分 和N型半导体部分连接做出的。这内部的原理结构如上图是二极管，电极是P向端子，（阳极）N向端子（阴极）构成。-1-PNAKAKPN圈磊蜡傈磊hall自由电子AK阴极波段阳极阴极第24页，本讲稿共38页24-1-鉴 规氢傈拘开规氢傈鉴规氢傈幅开规氢傈幅亲汗傈拘PN+开规氢傈幅鉴规

18、氢 傈幅2.Diode特性顺方向电流逆方向电压逆方向电流顺方向电流逆方向电流顺方向电流电压与电流的关系不是直线，不符zener Ohm法则小的顺方向电压能让大电流，硅Diode 约0.2V，锗Diode约0.6V逆方向电压大就大电流突然逆方向流，这并不是PN结合被破坏，电压减少就电流也趋于0。这现象叫抗复现象。电流突然增加时 的电压叫抗复电压或zener电压。抗复电压第25页，本讲稿共38页253）Dilde的不良判定 （使用法参照）测定顺序 万用表电阻Range调为*1 K。测定笔（红色与黑色）接触调零。测试的Diode的正级（A）黑对黑笔，负极（K）对红笔（顺方向TSET）指针不到0处停在

19、中间就好。（按Diode特性有所不同）相反（A）对红笔，负极对黑笔（逆方向测试）指针不动就好。zener Diode是逆方向TSET时电压低的时候指针上去一点。发光二极管（LED:Light Emitting Diode）的TEST时放*1 range里后作顺 方向实验时高就良好。顺方向TEST逆方向TEST正极负极第26页，本讲稿共38页26 静电压Diode（Zener Diode）利用逆方向抗复现象的，抗复电压叫Zener电压。Zener电压大小是随着被添加的不纯物质的量，扩散时间，合金温度被确定的。用途：静电压Diode。鉴规氢 傈拘顺方向电流逆方向电流顺方向电压逆方向电压Zener电

20、压特性曲线特性曲线记号记号第27页，本讲稿共38页272.三极管 1）概要-1-CEBPNPEBCNPNE:发射极（Emitter）B:基极（Base）C:集电极（Collector）ECBECB第28页，本讲稿共38页28-1-沥傍傈磊沥傍PNPBCEVBEVCE傈磊沥傍傈磊NPNBCEVBEVCE真空电子真空电子真空电子2）Transistor动作领域VBE（+）VBE（-）（+）（-）活性领域饱和领域逆活性领域切断领域第29页，本讲稿共38页29-1-3）Transistor种类CEBECBECBECBEBCEBCEBCECBEBCEBCCEBE C BE C B第30页，本讲稿共38页

21、304)半导体素子的形成名-1-2SC945A第一行数字0:PHOTO1:DIODE2:TR,FET3:4段FET4:5段FET第二行文字意味着半导体素子第二行文字意味着半导体素子第三行文字用途别区分A:PNP高波形B:PNP低波形C:NPN高波D:NPN低波形F:P GATE3极G:N GATE3极H:TR(UJT)J:P CHANEL FETK:N CHANEL FETM:TRIACP:发光素子V：可变容量第4行文字登录顺番号11开始连续番号第5行数字改良品种把圆形变更的变更次序贴A,B,C,D,E,F,G,N,J,K。还有极性相反的Diode贴R。参照制造公司的名称（Catalog）第3

22、1页，本讲稿共38页313.3.直接回路（直接回路（IC:Integrated CircuitIC:Integrated Circuit）三极管，二极管，电阻，电容等电子部品结合的叫CHIP的小的半导体，chip是在金属或plastic package内设置的接点与外部端子来构成。1）优点：小型，高信赖性，低价，动作速度快，低电力消耗，外部配线少。2）发展过程-1-1 0-1210-910-610-3柳傍包飘罚瘤胶磐笼利雀肺家屈 哪腔磐狼 惯傈(措痹葛 IC(LSI)HEMT第1代第2代第3代第4代第35代真空管transistor直接回路小型COMPUTER的发展大规模IC（LSI）HEMT

23、真空管 transistor IC LSI 钾 素子回路/1素子 14回路 10200回路/420010000 10万回路 /1素子 1chip 回路/1chip 以上1ms1s1n s1ps第32页，本讲稿共38页322)直接回路的分类 按结构分 双极型直接回路（Bipolar IC）：利用普通transistor结构在11个的板上构成回路。MOS型直接回路（MOS IC）：MOS型电效果reansistor（FET）直接回路也叫单极型直接 回路。按功能分类 线型直接回路（Linear IC）：一般增幅回路，验算增幅回路等的直接回路。数字直接回路（Digital IC）：阀门等的构成Digi

24、tal 回路的直接回路。按制造技术的分类 半导体直接回路：半导体基板上作的各素子之间接触的之间回路一般使用的多。薄膜直接回路（Thin Film IC）：绝缘物基板上电阻，电容，三极管等素子和回路接触 按薄膜结构构成的直接回路。混性直接回路（Hybrid IC）：半导体IC和薄膜IC混成的直接回路。按规模分类 小规模IC（SSI）：100素子以内 中规模IC（MSI）：100素子以上，1000素子以内 大规模IC（LSI）：1000素子以上第33页，本讲稿共38页333）直接回路的型名和外形添字：RSN：放射能无影响回路SN标准品 SNM：SNC,SNH,SNJ等特殊 按制造MAKER分类（H

25、D,HC,TC,TD,UA,UP.）型量 54：动作环境温度从-55125为止(军用)74:动作环境温度从070为止(民用)-制造MAKER别赋予(其他 40,45,75等CATALOG参照)添字型别性能番号PACKAGE外型取汲第34页，本讲稿共38页34第35页，本讲稿共38页354.微处理器（微处理器（Micro Processor：Processor）1）CPU（Centrol Precessing Unit:中央处理器）Control装置：验算装置：验算装置是从控制设备主记忆设备传达的命令进行算术 验算和逻辑验算。2）Processor-1-40 01(1970,INTEL)800

26、8(1971,INTEL)8 0 80(1973,INTEL)ZILOG 拌 凯Z80(1976)|Z80000INTEL系列8085(1976)80286MOTOROLLA系列68 0 0(1974)|6802068060系列第36页，本讲稿共38页368.8.电的一般电的一般 1.1.接地工程接地工程2.2.测定器接地测定器接地 测定器的接地端子接地电源或入出力线和本地的上升的Noise（Common Mode Noise）减少效果和触点事故预防效果。测定器专用接地:最佳共用接地:良好共同接地:不可电极器测定器电极器测定器电极器第37页，本讲稿共38页37-1-3.正触接地确认正触接地确认HotNaturalGND1 00 V1 00 V1 0V以下100 V LINEGND220 V220 V1 0V以下Hot NaturalGND220 V Line*220V是没有大的区分，最好对好。第38页，本讲稿共38页38