电路和电路元件15551学习教案

1、会计学1电路电路(dinl)和电路和电路(dinl)元件元件15551第一页，共88页。 电路(dinl)1.电路(dinl)第1章上页下页返回(fnhu)2.电路的作用3.电路的组成第1页/共88页第二页，共88页。电力系统(din l x tn)扩音器实现(shxin)信号的传递和处理电路的作用实现电能的传输和转换2.电路(dinl)的作用上页下页返回第1章电 灯电 炉电动机发电机升 压变压器降 压变压器话筒扬声器放大器第2页/共88页第三页，共88页。3. 电路(dinl)组成 电路的组成：电源、负载和导线、开关等。实际(shj)电路第1章上页下页返回(fnhu)第3页/共88页第四页，

2、共88页。上页下页返回(fnhu)第1章 各种( zhn)蓄电池和干电池由化学能转换成电能。电源(dinyun)第4页/共88页第五页，共88页。上页下页返回(fnhu)第1章 汽轮发电机和风力(fngl)发电机将机械能转换成电能。第5页/共88页第六页，共88页。 实际(shj)的负载包括电动机、电动工具和家用电器等等。电动机手电钻吸尘器负载(fzi)上页下页返回(fnhu)第1章第6页/共88页第七页，共88页。 电路元件(yunjin)和电路模型实际(shj)电路电路(dinl)模型第1章上页下页返回E+SIR实际电路元件理 想 电 路 元 件第7页/共88页第八页，共88页。W、kW、

3、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、 VA、mA、 A(用电或供电)电源力驱动正电荷的方向 （低电位 高电位）电位降的方向（高电位 低电位） 正电荷移动的方向 高电位流向低电位PE（直流） e（交流）U（直流） u（交流）i（交流）I（直流）物理量单位实际正方向功率电流电压电动势上页下页返回(fnhu)第1章1.实际正方向(fngxing)：物理中对电量规定的方向(fngxing)；第8页/共88页第九页，共88页。abiababiabbaiabi 表示参考方向由a指向b 表示参考方向由b指向abai假设正方向（参考正方向）：在分析(fnx)计算时，为解决问题方便，对物理量任意假设的参考方

4、向。第9页/共88页第十页，共88页。 表示(biosh)a端为高电位端，b为低电位端abUababUabUabUabUbaU某点a到参考点o的电压 称为a点的电位，用 表示aoUaVabUaVbV第10页/共88页第十一页，共88页。上页下页返回(fnhu)第1章关联参考方向：某元件(yunjin)中电压、电流参考方向一致，适合于电阻、电容、电感等负载元件(yunjin)；非关联参考方向：某元件中电压(diny)、电流参考方向不一致，适合于电源元件。abUIUs+SIRUR+第11页/共88页第十二页，共88页。 在复杂电路中难于预先判断某段电路中电流的实际方向，从而影响电路求解。问题电流方

5、向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+E1E2EURIab电压、电流(dinli)实际方向：上页下页返回(fnhu)第1章第12页/共88页第十三页，共88页。 在解题前先任意选定一个方向，称为参考方向（或正方向）。依此参考方向，根据电路定理(dngl)、定律列电路方程，从而进行电路分析计算。解决(jiju)方法:计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为负，实际方向与假设方向相反。 由计算结果可确定U、I 的实际方向：上页下页返回(fnhu)第1章第13页/共88页第十四页，共88页。 小结1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理现象，“参考(cnko)方向” 是人为假设的方向。

6、上页下页返回(fnhu)第1章 2.方程U=RI 只适用于R 中U、I参考方向一致(yzh)的情况。即欧姆定律表达式含有正负号，当U、I参考方向一致(yzh)时为正，否则为负。3.在解题前，一定先假定电压电流的“参考方向 ”，然后再列方程求解。即 U、I为代数量，也有正负之分。当参考方向与实际方向一致时为正，否则为负。4.为方便列电路方程，习惯假设I与U 的参考方向一致（关联参考方向）。第14页/共88页第十五页，共88页。 设电路(dinl)任意两点间的电压为U，电 流为 I , 则这部分电路(dinl)消耗的功率为电路(dinl)功率如果假设方向不一致怎么办？功率(gngl)有无正负？问题

7、：上页下页返回第1章bIRUa+-P = UI第15页/共88页第十六页，共88页。1)按所设参考(cnko)方向列式U、I参考方向(fngxing)一致 P = U I功率(gngl)的计算 U、I参考方向相反上页下页返回第1章bIRUa+-IbRUa-+bRUa+-IbIRUa-+P = U I第16页/共88页第十七页，共88页。2）将U、I 的代数值(shz)代入式中 若计算的结果P 0, 则说明U、I 的实际方 向一致，此部分电路吸收电功率（消耗能量） 负载 。 若计算结果P 0 UBCIB 或 ICIB第1章上页下页返回(fnhu)晶体管起电流放大作用，必须满足发射结正偏，集电结反

8、偏的条件。32当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IB的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。第67页/共88页第六十八页，共88页。 特性(txng)曲线和主要参数IB = f (UBE )UC E = 常数(chngsh)UCE1V第1章上页下页返回IEIBRBUBICUCCRC-UBEUCEUBE/VIB/AO第68页/共88页第六十九页，共88页。OIC = f (UCE ) | IB = 常数(chngsh)IB 减小IB增加(zngji)UCEICIB = 20AIB =60AIB =40A第1章上页下页返回IEIBRBUBICUCCR

9、C-UBEUCE第69页/共88页第七十页，共88页。晶体管输出特性曲线(qxin)分三个工作区UCE /VIC / mA806040 0 IB= 20 AO24681234截止区饱和区放大区第1章上页下页返回(fnhu)第70页/共88页第七十一页，共88页。发射结正偏,集电结反偏有电流放大作用, IC=IB输出曲线具有恒流特性发射结、集电结处于反偏失去电流放大作用, IC0晶体管C、E之间相当于开路发射结、集电结处于正偏失去放大作用晶体管C、E之间相当于短路CEB+-+CEB+-+CEB+-+第1章上页下页返回CEUCE0IC0CE放大区0BI 20BIA40BIA60BIA80BIA12

10、34mA第71页/共88页第七十二页，共88页。 3.主要参数集电极基极(j j)间反向饱和电流 ICBO集电极发射极间穿透电流 ICEOICEO=(1+)ICBO交流电流放大系数=IC / IB第1章上页下页直流电流放大系数=IC / IB返回(fnhu)ICEOCBEAAICBOCEB第72页/共88页第七十三页，共88页。集电极最大允许(ynx)电流 ICM集-射反向(fn xin)击穿电压 U(BR)CEO集电极最大允许耗散(ho sn)功率 PCMPCM=ICUCEUCE/VU(BR)CEOIC/mAICMO第1章上页下页返回第73页/共88页第七十四页，共88页。 简化的小信号(x

11、nho)模型 三极管工作在放大状态(zhungti)时可用电路模型来表征它的特性。建立简化小信号模型的条件：1）三极管工作在放大状态;2) 输入信号非常(fichng)小（一般A数量级）上页下页第1章返回第74页/共88页第七十五页，共88页。 rbe = 200+ （1+）26（mv）IE（mA）三极管微变等效模型(mxng)的建立步骤：iB0uBEUce1VIBIBUBE第1章上页下页Q 输入回路微变等效电路返回(fnhu)berbeUBEIBubeib=rbe =ibec+-+-uceubeicb第75页/共88页第七十六页，共88页。输出(shch)回路微变等效电路 = IBIC第1章

12、iC= ib ic=ib受控恒流源ebibiCcibubeucerbe+UCE /VIC / mA806040 0 IB= 20 AO24681234放大区第76页/共88页第七十七页，共88页。 1.6 绝缘(juyun)栅场效晶体管 基本(jbn)结构和工作原理第1章上页下页返回(fnhu) 特性曲线和主要参数 简化的小信号模型概述第77页/共88页第七十八页，共88页。第1章上页下页返回(fnhu) 场效应晶体管是利用(lyng)电场效应来控制电流的一种半导体器件，绝缘栅型场效应管的应用最为广泛，这种场效应管又称为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS）。P沟道增强型耗尽型N沟道增强型耗尽

13、型 按其导电类型可将场效应晶体管分为N沟道和P沟道两种，按其导电沟道的形成过程可分为耗尽型和增强型两种。 因而就出现了四种不同形式的场效应晶体管，它们是：第78页/共88页第七十九页，共88页。 基本结构(jigu)和工作原理BG栅极(shn j)D漏极SiO2BDGSP型硅衬底S源极N沟道增强型结构示意图图形符号第1章上页下页返回N+N+第79页/共88页第八十页，共88页。 D与S之间是两个PN结反向(fn xin)串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。(1) UGS =0结构(jigu)示意图衬底引线BUDSID = 0GDSP型硅衬底SiO2栅源电压对导电沟道的控制

14、作用第1章上页下页N+N+返回第80页/共88页第八十一页，共88页。(2) 0 UGS UGS(th) 栅极下P型半导体表面形成(xngchng)N型导电沟道。 当D、S加上正向(zhn xin)电压后可产生漏极电流ID 。 N+N+SiO2GDS耗尽层BP型硅衬底UGSN型导电(dodin)沟道ID第1章上页下页返回UDS第82页/共88页第八十三页，共88页。 UGS愈大，导电沟道愈厚,在UDS电压(diny)作用下,电流ID愈 大。即通过改变电压(diny)UGS的大小可以改变漏极电流ID的 大小。 随着栅极电压UGS的增加(zngji)，导电沟道不断增加(zngji)的场效 管称为增

15、强型场效应管。 场效应管只有一种载流子参与导电,故称为单极型晶 体管。普通晶体管中空穴和电子两种载流子参与导电 称之为双极型晶体管。上页第1章返回下页第83页/共88页第八十四页，共88页。上页第1章返回(fnhu)下页 0UDS/v10201234ID / mAUGS = 0 VUGS = -1 VUGS = -2 VUGS = 1 V可变电阻区 线性放大区N沟道耗尽(ho jn)型MOS管的特性曲线ID/mA0UGS/V-212UDS = 10 VIDSS输出特性转移(zhuny)特性 特性曲线和主要参数第84页/共88页第八十五页，共88页。上页第1章返回(fnhu)下页增强型MOS管的转移(zhuny)特性NMOS管PMOS管UGS 0IDUGS（th）UGS 0IDUGS（th）第85页/共88页第八十六页，共88页。主要参数上页第1章返回(fnhu)下页夹断电压UGS(off)：是耗尽型场效应管当ID为一微小电流时的栅源电压。*最大漏源击穿电压U(BR)DS:漏极和源极之间的击穿电压。*最大漏极电流IDM，最大耗散功率PDM 。*低频跨导gm：在UDS为某一固定值时，漏极电流的微小变化和相应的栅源输入电压变