电工学-电子技术期末复习-总结知识点

电工学电子技术下册期末总复习

第一篇

电子器件与

电子电路基础本篇的主要内容半导体材料本征半导体P型、N型半导体

PN结半导体二极管半导体二极管（一个PN结）二极管的外特性、主要电参数二极管电路组成及电路分析第一章半导体二极管及电路分析结构，导电机理外特性，主要电参数放大电路、开关电路组成及其电路分析

晶体三极管（二个PN结）

CCCS场效应管（电场控制器件）VCCS结构，导电机理外特性，主要电参数放大电路、开关电路组成及其电路分析1.1.1半导体二极管的结构、特性与参数一、二极管的结构与类型二极管由一个PN结，加相应的电极引线和管壳封装而成。电路符号（P）（N）空心三角形箭头表示实际电流方向：电流从P流向N。本征半导体的电特性

硅单晶体的原子结构排列的非常整齐；每个原子外层的四个电子与相邻四周的原子外层电子形成稳定的共价键结构；绝对零度时，价电子无法争脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝缘体特性；在室温下，本征半导体非常容易受热激发产生电子—空穴对；这时的载流子浓度称本征浓度，本征浓度随温度的上升而增大，所以本征载流子浓度是温度的函数。二极管杂质半导体N型半导体（主要载流子为电子，电子半导体）P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。伏安特性UI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.2V。UIE+-反向漏电流（很小，A级）

稳压二极管IZmax+-稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZmin当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和

Izmin之间时,其两端电压近似为常数正向同二极管稳定电流稳定电压二极管的用途：

1.整流：将正弦交流信号变为单向信号

2.检波：将周期非正弦信号变为单向信号

3.钳位：二极管一端与固定电位相连接，另一端 不高于（低于）该电位。

不同方向钳位构成限幅电路

4.开关：用于数字电路

5.元件保护：二极管反向并联，限制其端电压

6.温度补偿：利用半导体的温度特性三极管特性曲线ICmAAVVUCEUBERBIBUSCUSB

实验线路(共发射极接法)CBERC输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB,且

IC=

IB

。此区域称为线性放大区。此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死区电压,，称为截止区。截止区发射结和集电结均反偏硅管0.5V，锗管0.1V

等效电路

饱和区发射结正偏，集电结正偏

当集电结零偏(vCB=0)时称为临界饱和。VCES称饱和压降，ICS称集电极饱和电流，IBS称基极临界饱和电流。当iB＞IBS时，三极管进入深饱和。IBSICSVCES

饱和区模型临界饱和：VCES＝0.7V，深度饱和：VCES≈0.3V等效电路简化等效电路

放大区发射结正偏，集电结反偏特征是iC仅受iB控制，与vCE的大小基本无关。

等效电路输出特性三个区域的特点:(1)放大区

BE结正偏，BC结反偏，IC=IB,且

IC=

IB(2)饱和区

BE结正偏，BC结正偏，即UCEUBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止区

UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO0

输出回路方程输出特性曲线双极型和场效应型三极管的比较

双极型三极管

场效应三极管结构NPN型结型耗尽型N沟道P沟道 PNP型绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型N沟道P沟道

C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源CCCS(β)电压控制电流源VCCS(gm)

双极型三极管

场效应三极管噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，可有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆几兆欧姆以上静电影响不受静电影响易受静电影响集成工艺不易大规模集成适宜大规模和超大规模集成第2篇数字电路和系统令开关闭合和灯亮为逻辑“1”，开关断开和灯暗为逻辑“0”时，有如表所示的真值表。1.“与”逻辑关系及运算决定结果成立的所有条件都具备时，结果才成立，这种条件与结果之间的关系称为“与”逻辑。以二只串联开关控制一只电灯为例，只有当二只开关都闭合时，电灯才亮。ABL000010100111该“与”逻辑关系也可写成逻辑表达式形式。“与”逻辑关系用“与”门逻辑符号表示：从逻辑运算上，是逻辑乘关系，0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1这种关系在日常生活中也是非常普遍的。以二只并联开关控制一只电灯为例，当其中一只开关闭合时，电灯就亮。令开关闭合和灯亮为逻辑“1”，开关断开和灯暗为逻辑“0”时，有如表所示的真值表。ABL2202.“或”逻辑关系及运算决定结果成立的所有条件只要有一个具备时，结果就成立，这种条件与结果之间的关系称为“或”逻辑。ABL000011101111逻辑关系式为：逻辑运算为逻辑加：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1逻辑符号如下：真值表条件A结果L

0

1

1

0逻辑式为：是求反运算逻辑符号如下：3.“非”逻辑关系及运算条件具备时，结果不成立，条件不具备时结果成立，这种条件与结果之间的关系称为“非”逻辑真值表二个条件相同时，结果不成立，二个条件相异时，结果成立。条件AB结果L

00

0

01

1

10

1

11

0函数式逻辑符号4.复杂和复合逻辑关系（1）异或逻辑关系二个条件相同时，结果成立，二个条件相异时，结果不成立。条件AB结果L

00

1

01

0

10

0

11

1函数式逻辑符号（2）同或逻辑关系（3）复合逻辑关系它由“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系组合而成。其中后四个定律可以用前四个进行证明成立，也可用真值表证明等式成立。分配律荻魔根定律令开关合上为“1”，不合为“0”，灯亮为“1”，暗为“0”时真值表ABCLABCL00001000001010110100110001111111（2）函数表达式表示（1）真值表表示（3）逻辑图和波形图表示（4）卡诺图→2.逻辑函数的标准“与—或”表达式三开关控制一只电灯的逻辑问题的三种表达式例2.卡诺图化简结果为:画出四变量卡诺图3.包围“1”格得原函数，包围“0”格得反函数，经二次求反后分别可用“与非”逻辑和“或非”逻辑实现。卡诺图化简时的一般原则和规律：1.只能对个相邻方格实施包围，包围圈越大，式子越简；2.小方格可以重复包围，但每一包围必须含有一个未被包围过的方格，否则多余；

本章讨论的是实现各种功能逻辑功能的具体电子电路。如实现“与”逻辑功能的具体电路，“或非”逻辑功能的具体电路等等。由于“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“与或非”等逻辑功能已经了解。所以，我们只介绍两种主要的电路类型和结构。即电路的基本类型、结构、定性的工作原理、电路的外特性、以及使用时的注意事项等。第二章集成逻辑门电路五、TTL其它逻辑门电路或非门、集电极开路与非门（OC）、三态输出门（TS）等1.TTL或非门2.TTL集电极开路与非门（OC门）L1L2OC门的线与连接OC门电路符号3.TTL三态输出门使能控制端三态门使能，即D1、D2截止，A和L实现了反相输出，；=1，在A=0或1这两种情况下，注意：三态输出门的电路符号有多种：数据A输出L11110001高阻态001LA三态门的应用信号双向传输总线结构2.2.3各类门电路应用时的注意事项一、多余输入端的处理（1）对于与非门电路：把多余输入端接正电源或者与有用端并联使用；（2）对于或非门电路：把多余输入端接地或与有用端并联使用，通过电阻接地时，对TTL这只串联电阻阻值只能在500欧姆以下；特别注意：不能把多余输入端悬空。对TTL电路，悬空虽相当于高电平，但易引入干扰；对CMOS电路，悬空低电位，使相应管子截止，破坏了逻辑关系，也会引入干扰。

组合逻辑电路的特点是：在任何时刻的输出状态（结果），只决定于该时刻的输入取值。一旦输入取值确定后，输出结果就可以明确确定。它的电路框图如图所示：第3章组合逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路现时的输出仅取决于现时的输入除与现时输入有关外还与原状态有关§3.1概述1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。分析步骤：2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。3.列出输入输出状态表并得出结论。电路结构输入输出之间的逻辑关系组合逻辑电路分析例：分析下图的逻辑功能。

&&&ABF任务要求最简单的逻辑电路1.指定实际问题的逻辑含义，列出真值表，进而写出逻辑表达式。2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。3.列出输入输出状态表并画出逻辑电路图。分析步骤：§组合逻辑电路设计

例：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出量为F，多数赞成时是“1”，否则是“0”。2.根据题意列出逻辑状态表。逻辑状态表3.画出卡诺图：用卡诺图化简ABC0001111001ABACBC4.根据逻辑表达式画出逻辑图。&1&&ABBCF&&&&ABCF若用与非门实现第四章集成触发器和时序逻辑电路

时序逻辑电路的工作特点与组合逻辑电路不同，时序电路某时刻的输出状态不但与该时刻的输入取值有关，还与前一时刻的输出状态有关。因此，必须把前一时刻的输出记忆下来。为此，增加了电路的复杂性。下面是时序电路的基本框图,它由组合电路和记忆电路（触发器）两部分组成。第四章集成触发器第四章集成触发器

式中X是电路输入，Z是电路输出，Qn记忆电路的初态，Qn+1是记忆电路的次态。显然，除X以外，其它量都与时钟CP有关，说明电路需要一个时钟脉冲信号来触发或协调工作。触发器部分小结电路结构：基本RS、电平触发、边沿触发（主从触发器）等，可从CP脉冲引入端的符号加以区别。与非门组成的基本RS触发器高电平触发RS触发器低电平触发RS触发器第四章集成触发器上升沿触发的D触发器下降沿触发的D触发器上升沿触发JK触发器下降沿触发JK触发器JK端分别有二个与逻辑变量&&第四章集成触发器逻辑功能RS三种功能：置0，置1，保持，约束RS=0D二种功能：置0，置1JK四种功能：置0，置1，保持，翻转（计数）

T二种功能：翻转，保持第四章集成触发器第四章集成触发器例：已知CP、D以及和的波形，试画出上升沿D和高电平D两种触发器的Q端波形图。第三篇模拟电路和系统第一章放大电路的动态和频响分析

3.1.1放大电路的主要性能指标输出信号源放大电路的等效电路图主要技术指标输出信号源(1)增益又称放大倍数，衡量放大电路放大电信号的能力。最常用的是电压增益：分贝增益常用分贝（dB)作为单位，1分贝＝1/10贝尔，源于功率增益的对数：当用于电压增益时：输出信号源(2)输入电阻Ri

输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压与输入电流之比。

输入电阻反映了放大电路从信号源所汲取电压的能力。Ri越大，则信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压。输入电阻影响源电压增益情况(3)输出电阻Ro

放大电路负载开路时从输出端看进去的等效电阻。输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载的能力。Ro越小，则放大电路带负载能力越强，电路输出越接近恒压源输出。3.1.2半导体三极管和场效应管的低频小信号模型在分析计算放大电路的具体指标时，可用作图方法—图解法，也可通过电路模型计算法处理。常用的是通过模型进行计算来求取各种技术指标：器件模型化的基本条件：①放大信号频率在低频范围②器件工作在线性放大区；③器件的动态工作范围在工作点附近的较小一段认为是直线；由于内电压反馈系数很小，常略。而输出电导也很小，输出电阻很大。所以，晶体三极管的低频小信号模型如下：简化模型1简化模型2在应用三极管低频小信号模型时应注意：⑤β和rbe可用H参数测试仪测得，而rbe可用公式估算：①只适用于低频小信号条件下;②变化量或交流分量，不允许出现直流量或瞬时量符号;③模型中的参数，与Q点有关，不是固定常数;④电流源“βib”

方向和大小由ib

决定;

其中，rbb′为晶体三极管的基区体电阻，约为100~300Ω；VT＝26mV（室温下，是电压的温度档量）；IEQ为发射极静态电流。④计算动态性能指标（如Av、Ri、Ro）。放大电路分析的一般步骤：二、基本放大电路的动态分析①求静态工作点，根据Q点计算小信号模型参数，如rbe；②确定交流通路；③画出微变等效电路；3.2.1集成运算放大器的典型结构及特点

集成运算放大器是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。

集成运算放大器是非常重要的一种线性集成电路，它的应用十分广泛。它用在模拟信号的运算、放大、检测、变换、处理、信号产生等等场合。差模成分：两个输入信号之差。共模成分：两个输入信号平均值。所以可见，差动放大器若在①端和②端输入信号时，这信号中即包含有差模信号，又含有共模信号。这时，差分放大器的输出电压应包括对差模信号放大后的电压，和对共模信号放大后的输出电压。即有：差模电压放大倍数共模电压放大倍数Avd大Avc小附录资料：不需要的可以自行删除日常设备点检与润滑点检的定义：为了维持生产设备原有的机能、确保设备和生产的顺利进行，满足客户的要求，按照设备的特性，通过人的“五感”和简单的工具、仪器，对设备的规定部位（点），按照预先设定的技术标准和观察周期，对该点进行精心的、逐点的周密检查，查找有无异状的隐患和劣化，使设备的隐患和劣化能够得到“早期发现、早期预防、早期修复的效果；2.点检与传统设备检查的区别（1）点检管理的特点设备点检，完全改变了设备检查的业务机构，改变了设备传统性检查的业务层次和业务流程，创造了基础管理的新形势，点检管理与传统的设备检查形式的不同之处做如下所述：1）体现了设备管理思想的更新，现代化的技术装备担负着社会大生产的重要使命，生产的产量、质量和经济效益将完全借助与生产设备来实现，往往一个小的故障，将会导致自动化设备的全线停产，其损失之大不可估计；因此，实行设备点检的主要目的，其实就是实现针对性维修；2）达到以管为主，全员参加管理的目的。3）实现了维修的最佳化目标；（通过点检，将设备故障消灭在萌芽状态）4）成为了标准化的设备基础管理作业方法；（2）传统设备检查的几种形式1）事后检查；设备在发生突发性故障以后，为恢复其故障部位的工作性能，以决定合理的修复方案和确定具体的内容进行的对应性检查；2）巡回检查；按照预先设定的检查部位和主要内容实行粗劣的巡视工作；3）计划检查；根据预先设定的周期和检查项目对设备进行检查或对部件进行解体检查；4）特殊性检查；零部件的品质、精度等5）法定检查；压力容器、起重设备等（3）点检与传统设备检查的区别；设备点检完全区别于传统的设备检查，他使隐患和异常都能在故障发生前得到前当得处理，做到既经济，又正确，因此，设备点检，其实就是预防性的主动的设备检查；另外“点检”是一种管理制度，而传统的设备检查仅是一种进行检查的方法。（4）如何点检？按照全员设备管理的要求，操作人员必须参与设备的维修活动，其活动范围及内容，与管辖本区域设备的点检员以协议的形式确定。因此，生产方在进行生产操作、检查的的同时，要进行设备的状态检查。日常点检内容：利用“五感”点检：依靠人的五官，对运转中的设备进行良否。通常对温度、压力、流量、振动、异音、动作状态、松动、龟裂、异常及电器线路的损坏、熔丝熔断、异味、泄漏、腐蚀等内容的点检。边检查边清扫：清除在生产运行过程中产生的废料（液），防止被掩埋了的设备性能劣化或损坏，此项工作应在生产巡检时及时进行，按程序及时处理劣化的设备，防止故障的扩大。做好紧固与调整：在五官点检过程中，如已发现松动和变化时，在确认可以实施恢复和力所能及的前提下，应该给予紧固和调整，并记录在案，及时的报告和传递信息。日常点检的方法和技巧点检表的确认：按设定的日常点检表逐项检查，逐项确认；点检结果的处理：点检结果，按照固定的符号记入日常点检表内，在交接班时交代清楚并向上级汇报，对发现的异常情况处理完毕，则要把处理过程、结果立即记入作业日志内；对正在观察、未处理结束的项目，必须连续记入符号，不能在未说明情况下自行取消记号，每班的点检结果，生产班组长、工段长都要认真确认、签字；不同要求的三种点检：根据不同岗位，不同要求，一般每个作业班，都要进行三种点检：静态点检：停机点检，要求要做到逐项逐点进行；动态点检：不停机点检，要求要做到逐项逐点进行；重点点检：随机进行，重点部位认真检查；2）良否点检在使用“五官点检法”，需要判别检查点良否的知识如下：振动：人体对振动的感觉极限，一般在适当的转速下，振幅在5微米时，就不容易感觉到。当一台19～90千瓦、3000r/min交流电机，安装在牢固的基础上，其单振幅允许在50微米以下。用手判别振动良否，可以用一只铅笔，笔尖放在振动体上，如果垂直放置的铅笔，发生激烈的上下跳动，而且向前移动时，就有超值的可能，需要用专用的“振动仪”测定振动值。温度：使用温度计在设备点检过程中，往往采用手指触摸发热体来判别温升值是否属于正常，用手指触摸判别温度的技巧是：用食指和中指放在被测的物体上，根据手指按放以后，人能忍受时间的长短，来大致判断物体的温度：具体参数如下，具体运用过程要考虑到人的皮肤质感，季节的不同：设备温度(摄氏度）触摸忍受时间（秒）设备温度(摄氏度）触摸忍受时间（秒）5060以上70253约30751.55510～12801605850.5653松动知识：用目视观看螺栓是否松动，一般在紧固螺杆上总沾有油灰，在存在松动螺栓上的油灰、形态有别于松动的螺栓，往往会出现新色、脱落的痕迹；用手锤敲击被检查的螺栓，若敲击声出现低沉沙哑的情况，同时观察螺栓周围所积油灰出现崩落的现象，基本上能判断出是否存在松动现象，对存在怀疑的螺栓用扳手紧固确认；最好在紧固螺栓时，用有色笔在螺栓和固定座之间划一道直线，再次点检时，若发现直线对不准，说明螺栓已经松动；声音知识：对传动设备是否存在缺油、断油、精度损失，可以用侧听声音的办法来判别其状态，常用的是“听音棒”，判断的正确取决于各人的经验。轴承：轴承的正常转动声音是均匀、圆滑的转动声，若出现周期性的金属碰撞声，则预示着轴承的滚道、保持架有异常，当出现高频声，则往往是少油、缺油现象，结合温升进行综合判断。对电动机的磁声判别：正常的磁声是连续的、轻微的、均匀的沙沙响声，有异物进入定转子的间隙或偏心时，这种连续声被破坏，不在出现；听声时，一定要集中思想，脑子要专心捕捉特定频率的声音，这样当其它频率的声音进入耳中时才会被滤掉。味觉知识：通常不太常用“尝”，因要进入口中需要特别谨慎，除非在特殊的场合，如电化学，急需鉴别酸性、碱性时，在确保对身体无害时，方可实施。引起设备故障原因分析1）造成设备性能劣化的原因；a:使用原因：设备的负荷运行造成劣化，但运行条件、操作方法的不同造成劣化程度不同；b：自然原因：潮湿生锈，天长日久的自然磨损、变形，时效老化等；C：灾害原因：天灾、狂风暴雨、地震等等；上述的原因引起设备的结果就出现了由于磨损、腐蚀等的减损，由于冲击、疲劳等的破坏，由于原料黏附灰尘引起的污损等现象，直至设备原有性能不能充分发挥，这就叫做设备性能劣化；2）机能劣化：a:转动和滑动部分出现机能劣化：磨损：由于运动摩擦引起接触面的磨损；如齿轮、轴承、轴套等；损坏：由于磨损或受力作用（弯曲、剪切）而断裂等；旋转不好：转动不灵活、滑动面粗糙等造成运动不灵活；操作不良：操作不正确或不按操作规程操作设备，或误操作而造成故障；异声：由于润滑不良或异物落入造成转动部位发生异声；振动：转动或滑动部位各种异常振动；漏油：润滑部位出现泄漏；b:固定部分机能劣化现象和原因：松弛脱落：连接部位螺钉出现松弛和脱落；变形断开：结构或构件变形或切断、折损等现象；腐蚀、龟裂、受腐部位或构件龟裂；c:电器部分劣化现象和原因：电器烧损、绝缘不良等；线路接点的短路或断路；电器整流不良；电参数的漂移；设备出现劣化，原因较多，除了上述的原因，还可能有工艺熔损、机件或其它部分出现剥落或破断造成设备故障；（3）上述原因从设备本体质量、维修质量、点检质量和操作保养等方面来分析，这些原因又可归纳为以下四个方面：1）设备本身原因：设备本体素质不高，设计不合理，机件强度不够，形状结构不良，使用材料不当，零部件性能低下，集体刚性欠佳造成断裂、疲劳和蠕变等现象。2）日常维护的原因：点检、维护质量不高，污垢异物混入机内，设备润滑不良。紧固不良、绝缘接触不良，造成机件性能低下，机件配合松动，短路、得不到及时改善和调整等现象。3）修理质量的原因：维修质量低劣，修后设备安装不好，零配件配合不良，装配粗糙，组装精度不高，选择配合不合要求，造成偏心，中心失常、振动、平衡不佳等现象；4）操作及其它原因：操作水平低、操作保养质量差，超负荷运转，工艺调整不良，误操作，拼设备、不清扫、温湿控制差，欠保养，风沙、浸水、地震，造成设备运转失常等现象。设备润滑常识一、使用润滑油过程中油品变黑是否正常?答：油品发黑原因有三：

(一)润滑油变质，(二)零件磨损，(三)杂质进入油箱，如果使用过程中无杂质进入油箱，则可以认为润滑油本身质量有问题，应更换油的品牌，润滑油使用一段时间后颜色略有加深属正常，但不应变得很黑。二、旧设备可以用差一些的油?

答：一般情况下，设备的磨损件是经过表面处理的，因此零件表面硬度较高，不易磨损，但零件内部较软，旧设备有的零件表面已有磨损，因此用较差润滑油更会加速零件的磨损。我们建议不要用较低级的或较差的润滑油。三、为什么其他油品不能代替齿轮油?

答：我们发现个别用户有用抗磨液压油、导轨油、汽轮机油（透平油）或普通机械油代替齿轮油的现象。这都是不正确的，因为整个机器的动力都是通过齿轮变速传动的，齿轮齿面上的啮合线承受了巨大的负荷，要求润滑油有极压性，而其他油品不含极压添加剂，起不到保护齿面的作用，因此会导致齿面产生点蚀、断裂等现象。四、只要粘度相同，不同类型齿轮油可以相互替代?

答：不可以！同是齿轮油级别有高低，重负荷齿轮油可以替代轻负荷齿轮油，相反则不可以，目前国产普通齿轮油多属中负荷或以下齿轮油，不适合高速高负荷设备使用。五、油品发白是怎祥造成的?

答：一般情况下油品发白是由于油箱进水后造成的，是一乳化现象，应避免水进入润滑油箱体或避免雨水进入已开封的油桶中，具体操作中，设备应检查油封是否损坏，换油时检查箱体内是否有水，油桶存放在避雨的地方。六、使用润滑油不重要，只要设备有油就行，市场上随便买一些就可以用?

答：绝对要重视润滑油的使用，润滑油好比人体的血液，不良的润滑