电路基础知识

1、灯板电路原理一、灯板电路一、灯板电路1、定义：由若干个发光二极管组成的有一定电气特性的电路（1）灯板事物： 图12 2、热地、热地（1）、热地是带电的地，是不安全的。 下面我们来分析带多少伏特电压，带什么波形的电压，见图（2）。图2（2 2）、由图（）、由图（2 2）可得结论：）可得结论： 热地带220Vrms 交流50Hz半波电压。最高电压是310V。是很危险的，必须隔离! 产品设计过程中，产品生产过程中，产品到了消费者使用过程中都要十分注意这个电压。 安规就是各个国家管理这个电压法律文件、操作规程。基础篇 一、电阻一、电阻 物体对电流的阻碍作用称为电阻。物体对电流的阻碍作用称为电阻。 利用

2、这种阻碍作用做成的元件称为电阻器，简称电阻。利用这种阻碍作用做成的元件称为电阻器，简称电阻。 单位：欧姆单位：欧姆 参数：功率，阻值，误差是其主要参数。参数：功率，阻值，误差是其主要参数。 符号：符号：1、贴片碳膜电阻：0603,0805,1206型编带电阻。 误差有5%，1%。多用于12V一下电路。2、1/2W, 1W, 2W碳膜，金属膜，金属氧化膜电阻： 在脉冲电路选择电阻功率时，绝不能用万用表直流档 测得电阻两端电压值来计算电阻功率。而要用示波器测电 阻两端电压波形的最高值来计算电阻功率。这样才能保证 可靠性。对于高压脉冲电路要用实芯电阻，不能用薄膜电 阻。3、热敏电阻： NTC负温度系

3、数：一般用在消除浪涌电路。小电流可恢复保险丝小于10A。 PTC正温度系数：用于消磁等电路4、光敏电阻： 一般用在环境光控制上。5、压敏电阻：防止过电压保护。安全件。6、电位器：种类繁多。是电阻类。7、电阻串联算法： R1=4.7k R2=5.6K R(等效电阻)=R1+R2 R(等效电阻)=4.7+5.6=10.3欧姆8、电阻并联算法： R1=4.7K R2=5.6K R1*R2 4.7*5.6 R(等效)=-=-=2.56欧姆 R1+R2 4.7+5.6 二、电容二、电容电容器是一种能储存电荷能量的元件。能量可以长期保存。电容器是一种能储存电荷能量的元件。能量可以长期保存。单位：法拉单位：

4、法拉 F F 瓷片电容：CT低频、CC高频；Pf-nF 薄膜电容：nF-uF 电解电容：1u-几千uF 钽电容： 稳定性能好。 超大型法拉电容1F-几百F参数：参数：耐压，容量，损耗角ESR ，误差，温度特性，频率特性是其主要参数。 电解电容要注意损耗角低ESR。符号：主要作用：隔直通交。 注意：电源次级整流后第一个电容要用高频低漏电解电容1、电容串联计算 C1=4.7uF C2=5.6uF C1*C2 4.7*5.6C(等效电容)=-=-=2.56uF C1+C2 4.7+5.62、电容并联计算 C(等效电容）=C1+C2=4.7+5.6=10.3uF 三、电感三、电感电感是一种储能元件，但

5、能量不能长期储存，要立即释放掉。电感是一种储能元件，但能量不能长期储存，要立即释放掉。单位：亨利单位：亨利 H H参数：电感量，误差，通过电流的最大值是其主要参数。参数：电感量，误差，通过电流的最大值是其主要参数。符号：符号： 特性：电流连续，电压跳变。 完成电能-磁能-电能的转换。在转换的时候能量 是连续变化，不能跳变。1、电感串联算法： L1=4.7uH L2=5.6uH L(等效电感)=L1+L2 L(等效电感)=4.7+5.6=10.3uH2、电感并联算法： L1=4.7uH L2=5.6uH L1*L2 4.7*5.6 L(等效)=-=-=2.56uH L1+L2 4.7+5.6 四

6、、变压器四、变压器不可做成标准件出售。对于特定的电路单独进行设计。后面专讲。不可做成标准件出售。对于特定的电路单独进行设计。后面专讲。 四、二极管四、二极管参数：导通最大电流，反向耐压， 电流恢复时间是其主要 参数。类别：小反压开关管，稳压管，高反压大电流二极管， 肖特基二极管： 用于3.3V-5V之间电压整流， 如1N5819、SB560、MBR10100 （适合输出低电压，大电流） 正向压降0.40.8V； 反向恢复时间短1040ns； 反向耐压低：200V 快恢复二极管： 恢复时间小于100ns。如FR 、HER、MUR开头的二极 管，FR107、HER304、MUR860等二极管符号：

7、伏安特性曲线 五、三极管五、三极管 晶体三极管：晶体三极管：B Bipolar ipolar J Junction unction T Transistors (ransistors (BJTBJT) ) 三端器件，应用时易于控制；三端器件，应用时易于控制；用来实现受控源，它是放大器设计的基础。用来实现受控源，它是放大器设计的基础。晶体三极管是由晶体三极管是由两个两个靠得很近并且背对背排列的靠得很近并且背对背排列的PNPN结，它是由结，它是由自由电子自由电子与与空穴空穴作为载流子共同参与导电的，因此晶体三极管作为载流子共同参与导电的，因此晶体三极管晶体三极管：晶体三极管：B Bipolar i

8、polar J Junction unction T Transistors (ransistors (BJTBJT) ) 三端器件，应用时易于控制；三端器件，应用时易于控制；用来实现受控源，它是放大器设计的基础。也称为用来实现受控源，它是放大器设计的基础。也称为双极型双极型晶体管晶体管( (B Bipolar ipolar J Junction unction T Transistorsransistors) )，简称，简称BJTBJT。 BCENNP1、 晶体管的实际结构 (以NPN为例)NPNNPN型晶体管的横截面如左图型晶体管的横截面如左图所示。所示。结构特点：结构特点： 集电区是包围

9、着发射区的，所集电区是包围着发射区的，所以集电结比发射结有更大的结面积，以集电结比发射结有更大的结面积，这样使得被注入到薄基区的自由电这样使得被注入到薄基区的自由电子很难逃脱被收集的命运。因此，子很难逃脱被收集的命运。因此， 就非常接近于就非常接近于1 1， 非常大。非常大。 2 2、物理结构与电路符号、物理结构与电路符号根据根据PNPN结的排列方式不同，晶体三极管结的排列方式不同，晶体三极管NPNNPN型型和和PNPPNP型两种。型两种。qNPNNPN型型三极管的物理结构和电路符号如下图所示。三极管的物理结构和电路符号如下图所示。 发射极（发射极（E E） 集电极（集电极（C C） 基极（基

10、极（B B） 发射结（发射结（EBJEBJ） 集电结 （集电结 （CBJCBJ） 金属接触金属接触 C B E (a) (b) 基区基区 P P 型型 发射区发射区 N N+ +型型 集电区集电区 N N 型型 NPN NPN型型(a)(a)物理结构物理结构 (b)(b)电路符号电路符号qPNPPNP型型三极管的物理结构和电路符号如下图所示。三极管的物理结构和电路符号如下图所示。 发射极（发射极（E E） 集电极（集电极（C C） 基极（基极（B B） 发射结（发射结（EBJEBJ） 集电结 （集电结 （CBJCBJ） 金属接触金属接触 C B E (a) (b) 基区基区 N N 型型 发射

11、区发射区 P P+ +型型 集电区集电区 P P 型型 PNPPNP型型(a)(a)物理结构物理结构 (b)(b)电路符号电路符号q结构特点结构特点：基区的宽度很基区的宽度很薄薄(m(m级级) )，发射区的掺杂浓度远大于，发射区的掺杂浓度远大于基区，集电结的面积大于发射结面积基区，集电结的面积大于发射结面积。3 3、三极管的工作模式、三极管的工作模式依据晶体管的发射结依据晶体管的发射结(EBJ)(EBJ)和集电结和集电结(CBJ)(CBJ)的的偏置偏置情况，情况，晶体管的工作模式如下表所示：晶体管的工作模式如下表所示： 晶体管的工作模式晶体管的工作模式工作模式工作模式发射结（发射结（EBJEB

12、J）集电结（集电结（CBJCBJ）放大模式放大模式正偏正偏反偏反偏截止模式截止模式反偏反偏反偏反偏饱和模式饱和模式正偏正偏正偏正偏4、晶体管内部载流子的传递(以NPN为例) 偏置电压偏置电压V VBEBE保证发射结正向偏置，偏置电压保证发射结正向偏置，偏置电压V VCBCB保证集保证集电结反向偏置，放大模式时晶体管内部的载流子运动如下图电结反向偏置，放大模式时晶体管内部的载流子运动如下图所示。所示。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 复复合合电电子子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂漂移移电电子子 漂漂移移空空穴穴 收收集集电电

13、子子 扩扩散散电电子子 注注入入电电子子 注注入入空空穴穴 发发射射结结 集集电电结结 q在发射结处在发射结处( (正偏正偏) ) ：由两边的多子通过发射结由两边的多子通过发射结扩散运动扩散运动而形成的电流。而形成的电流。包括：包括： 发射区中的多子发射区中的多子( (自由电子自由电子) )通过发射结注入到基区而形成的电通过发射结注入到基区而形成的电子电流子电流 基区的多子基区的多子( (空穴空穴) )通过发射结注入到发射区而形成的空穴电流通过发射结注入到发射区而形成的空穴电流 注意：注意：注入到基区的自由电子边注入到基区的自由电子边扩散边复合，同时向集电结边界扩散边复合，同时向集电结边界行进

14、。因基区很薄，绝大部分都行进。因基区很薄，绝大部分都到达了集电结边界，仅有很小部到达了集电结边界，仅有很小部分被基区中的空穴复合掉（形成分被基区中的空穴复合掉（形成电流电流 ）。）。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 复合电子复合电子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂移电子漂移电子 漂移空穴漂移空穴 收集电子收集电子 扩散电子扩散电子 注入电子注入电子 注入空穴注入空穴 发射结发射结 集电结集电结 ENI 1BEPII2BIq在集电结处在集电结处( (反偏反偏):):两边的少子通过集电结漂移而形成的。包括：两边的少子通过集电结漂

15、移而形成的。包括：集电区中少子集电区中少子( (空穴空穴) )漂移而形成的漂移电流漂移而形成的漂移电流基区中少子基区中少子( (自由电子自由电子) )漂移而形成的漂移电流漂移而形成的漂移电流发射区注入的大量自由电子经集电结被集电区收发射区注入的大量自由电子经集电结被集电区收集而形成的电流集而形成的电流 CPI2CNI1CNI说明：说明：q发射区为高掺杂浓度、基区为低掺杂的浓度，因此有发射区为高掺杂浓度、基区为低掺杂的浓度，因此有q集电区中因集电区中因 由少数载流子形成的，因此有由少数载流子形成的，因此有 q正向受控的电流正向受控的电流：发射区中的自由电子通过发射结注入、发射区中的自由电子通过发

16、射结注入、基区扩散基区扩散( (复合复合) )和集电区收集三个环节将发射区的注入电子和集电区收集三个环节将发射区的注入电子转化为集电结电流，成为正向受控的电流，且其大小仅受发转化为集电结电流，成为正向受控的电流，且其大小仅受发射结的正向偏置电压射结的正向偏置电压V VBEBE控制，而几乎与集电结反向偏置电控制，而几乎与集电结反向偏置电压压V VCBCB无关。无关。q寄生电流寄生电流：其它载流子运动产生的电流对正向受控作用都其它载流子运动产生的电流对正向受控作用都是无用的，称为寄生电流。是无用的，称为寄生电流。EPENIICPCNCNIII、212CNCPII、q一般情况下，由少子形成的电流一般

17、情况下，由少子形成的电流 可忽略不计。但随着可忽略不计。但随着温度升高温度升高，本征激发，本征激发的增强，基区和集电区的少子剧增，则该电的增强，基区和集电区的少子剧增，则该电流显著增大。流显著增大。 2CNCPII、 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 复复合合电电子子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂漂移移电电子子 漂漂移移空空穴穴 收收集集电电子子 扩扩散散电电子子 注注入入电电子子 注注入入空空穴穴 发发射射结结 集集电电结结 5、晶体管的各极电流 IC C N B 2 IC N 1 IC N 2 IC P IC B O 收

18、收 集集 电电 子子 （1 1）集电极电流）集电极电流 CBOCNCPCNCNCIIIIII121其中：其中： 为反向饱和电流，为反向饱和电流，常温下很小，常温下很小，可忽略不计。可忽略不计。但与温度密切相关，温度每升高但与温度密切相关，温度每升高1010度度， 约增大一倍。约增大一倍。因此，集电极的电流主要是因此，集电极的电流主要是 ，它主要受发射结的正它主要受发射结的正向偏置电压向偏置电压V VBEBE影响。影响。CPCNCBOIII 21CNICI其中其中I IS S 为饱和电流，与基区的宽度成反比，与发射结的面积成正比，为饱和电流，与基区的宽度成反比，与发射结的面积成正比，也称为比例也

19、称为比例( (刻度刻度) )电流。典型范围为：电流。典型范围为：1010-12-121010-18-18A A。它也与温度有关，温度每升高它也与温度有关，温度每升高5 5度，约增大一度，约增大一倍。倍。 集电极的电流可表示为：集电极的电流可表示为：TBEVVSCeII IB N P IB 1 IB 2 复复 合合 电电 子子 IC N 1 IC N 2 IC P IC B O 漂漂 移移 电电 子子漂漂 移移 空空 穴穴 收收 集集 电电 子子 扩扩 散散 电电 子子 注注 入入 电电 子子 注注 入入 空空 穴穴 集集 电电 结结 （2 2）基极电流）基极电流 BI2121BBCBOBBBI

20、IIIII 其中：其中：I IB1B1是由基区注入到发射区的空穴产生的电流，是由基区注入到发射区的空穴产生的电流，I IB2B2是基区中的空穴与发射区注入的自由电子复合引起的电是基区中的空穴与发射区注入的自由电子复合引起的电流。流。两者均与两者均与 成比例关系。基极电流也与集电极成比例关系。基极电流也与集电极电流成比例关系，它可表示为：电流成比例关系，它可表示为：TBEVVSCBeIII TBEVVe其中其中称为称为共发射极的电流放大系数共发射极的电流放大系数，反映了基极电流对，反映了基极电流对集电极电流的控制能力。集电极电流的控制能力。对于给定的晶体管，其对于给定的晶体管，其值为常数，一般在

21、值为常数，一般在5050到到200200之间，之间，但会受温度影响。但会受温度影响。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 收集电子收集电子 扩散电子扩散电子 注入电子注入电子 注入空穴注入空穴 EI（3 3）发射极电流）发射极电流 EPENEIII 内部看内部看CCCBEIIIII 11 外部看外部看其中其中为为共基极电流放大倍数共基极电流放大倍数，它反映了发射极电流，它反映了发射极电流 转化为集电极电流转化为集电极电流 的能力。其值一般的能力。其值一般小于约等于小于约等于1 1 。 CI与与 的关系

22、满足：的关系满足： 或者或者注意：注意：PNPPNP型晶体管的工作原理与型晶体管的工作原理与NPNNPN型晶体管对型晶体管对应，外部各极电流的大小与应，外部各极电流的大小与NPNNPN型一样，但其实型一样，但其实际电流的际电流的流向流向则与则与NPNNPN型晶体管型晶体管相反相反。 1 16 6、输入特性曲线、输入特性曲线 vBE/V iB 0 0.5 vCE=0V 0.7 0.3V 10V 当当V VCECE为常数时，输入特性为常数时，输入特性曲线是描述输入端口电流曲线是描述输入端口电流i iB B随端口电压随端口电压v vBEBE变化的曲变化的曲线。改变参变量线。改变参变量V VCECE的

23、值，的值，得到一组曲线得到一组曲线, ,如左图所如左图所示。示。 当参变量当参变量VCEVCE增大时，增大时，曲线向右移动，或者当曲线向右移动，或者当vBEvBE一定时，一定时，iBiB随随VCEVCE的增的增大而减小。大而减小。 7 7、 输出特性曲线输出特性曲线 vCE iC 0 VCE(sat) V(BR)CEO AiB10AiB20AiB30AiB40AiB50AiB0放 大 区 截 止 区 Ci 饱和区 它分为四个区域：它分为四个区域：v放大区放大区v截止区截止区v饱和区饱和区v击穿区击穿区（1 1）、放大区）、放大区 vCE iC 0 VCE(sat) V(BR)CEO AiB10AiB20AiB30AiB40AiB50AiB0放大区 截止区 Ci 饱和区 AiB 0 satCECEVv 区域区域： 且且 特点特点：满足：满足 BCii 当当i iB B等量增加时，输出特性等量增加时，输出特性曲线也将等间隔地平行上曲线也将等间隔地平行上移。移。（2 2）、截止区）、截止区工程上规定工程上规定 以下的区域称为截止区。以下的区域称为截止区。晶体管工作在截止模式时各极电流均为零，即：晶体管工作在截止模式时各极电流均为零，即： AiB0 0 ECBiii satCECEVv （3 3）、饱和区）、饱和区 当当 时，晶体管的两