汽车电工电子技术基础PPT完整全套教学课件

项目一直流电路电路的基本概念1.1【案例5】百鸡问题

1.2

电路的基本定律1.3电路的工作状态1.4

电路的基本物理量电阻的串并联1.5支路电流法1.6项目1直流电路项目2正弦交流电路项目3磁路与铁芯线圈电路项目4电动机及其控制项目5工厂供电与安全用电项目6汽车电路中常用的电子元件项目7信号放大电路项目8整流与稳压电路项目9数字电路基础项目10模拟量与数字量之间的转换项目11汽车电子控制系统概述1.1电路的基本概念1.1.1电路的组成1.1.2电路模型1.1.3电路的作用1.1.1电路的组成电路，简单地说就是电流流通的路径。它是由若干电气设备或元件按照一定方式用导线联结而成的，通常由电源、负载和中间环节三个部分组成。(a)手电筒实际接线图

(b)手电筒电路原理图

(c)手电筒电路模型

电源是将其他形式的能量转换为电能的装置，负载是消耗电能的设备，中间环节包括变压器、联结导线、控制开关和保护装置等。

1.1.2电路模型为了便于对实际电路进行分析，必须在一定的条件下对实际部件加以理想化，突出其主要的电磁特性，而忽略其次要因素，用一个足以表征其主要性质的模型来表示它。这样，实际电路就可近似地看是由这些理想电路元件组成的电路，也可称作实际电路的电路模型。各种理想元件都用一定的符号图形表示，下图是三种基本理想元件的符号图形。（a）电感元件（b）电阻元件（c）电容元件三种基本元件的符号图形一类是电力电路，其主要作用是电能的传输和转换。如把发电厂发电机组产生的电能，通过变压器、输电线路送到工厂和千家万户的电力系统。一类是信号电路，其主要作用是传递和处理电信号。如各种物理量的测量电路、放大电路、声音、图像或文字处理电路等。1.1.3电路的作用1.2电路的基本物理量1.2.1电流1.2.2电压与电动势1.2.3电位1.2.4电能和电功率1.2.1电流

电流是带电粒子（电子、离子等）在外电场的作用下做有秩序的移动而形成的。电流的大小等于单位时间内流过导体横截面的电荷量，用符号i表示.大小和方向不随时间变化的电流称直流电流（DC）。用大写英文字母I表示在复杂的电路分析过程中，一段电路电流的实际方向很难预先判断出来，在电路中就无法标明电流的实际方向。为了计算方便，在电路分析中引入电流参考方向的概念。

电流的参考方向1.2.2电压与电动势1.电压电路中

、

两点间的电压，在数值上等于电场力把单位正电荷从电路中

点移动到点所做的功，用

公式表示为

电压的实际方向规定为由高电位端指向低电位端，即指向电位降低的方向。与电流一样，在较为复杂的电路中，往往无法事先确定电压的实际方向。在电路图上所标出的是电压的参考方向。电动势是用来表示电源力移动单位正电荷做功本领的物理量，电源的电动势

在数值上等于电源力把正电荷

从负极

（低电位）经由电源内部移到电源的正极

（高电位）所做的功

，即电动势与电压的关系：

1.2.2电压与电动势

在分析电子电路时，通常要用到“电位”这个概念。从本质上说，电位与电压是同一个概念，电路中某一点的电位就是该点到参考点电压。在电位这个概念中，一个十分重要的因素就是参考点，在电路图中，参考点用符号“⊥”表示，通常参考点的电位为零，故参考点又叫做“零电位点”。在工程上常选大地作为参考点。即认为大地电位为零。1.2.3电位在图

所示的直流电路中，

、

两点间的电压为

，在

时间内电荷

受电场力作用，从

点移动到

点，电场力所做的功为若负载为电阻元件，则在

时间内所消耗的电能为单位时间内消耗的电能称为电功率（简称功率），即1.2.4电能和电功率常把某一元件或某一段电路上的电流与电压的参考方向取为一致（即电流的参考方向是从电压的正极性端指向负极性端），称为关联参考方向，反之称为非关联参考方向。习惯上将无源元件取关联参考方向。电路的基本作用之一是实现能量的传递，用功率来表示能量变化的速率，常用P或p来表示。在直流情况下，当电压、电流为关联参考方向时P＝UI此时，若算得的功率P＞0，元件为吸收功率；P＜0，则为产生功率根据功率的正负便可判断电路中哪个元件是电源，哪个元件是负载在关联参考方向下，若P＜0，可断定该元件为电源；若这P＞0，可断定该元件为负载。1.2.4电能和电功率1.3.1欧姆定律1.3.2基尔霍夫定律1.3电路的基本定律

欧姆定律是电路的基本定律之一，它指出流过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。在上图的电路中，电压和电流的参考方向相关联，欧姆定律可用下式表示电压和电流的参考方向非关联，欧姆定律可用下式表示当元件的电压

U和电流I之间的关系满足欧姆定律时，称为线性器件；1.3.1欧姆定律1.3.2基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是求解复杂电路的基本定律1.电路中几个专用名词

支路:电路中由一个元件或多个元件组成的一条路径，可以流过独立的电流，就称这条路径为一条支路。节点:电路中三条或三条以上支路的联结点称为节点。回路:由若干条支路所组成的闭合路径称为回路。（1.3.2基尔霍夫定律2.基尔霍夫第一定律——电流定律（KCL）基尔霍夫电流定律（KCL）指出：在任一时刻，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和等于零。其数学表达式为各支路电流的正负号的规定如下：(1)首先选定各支路电流的参考方向。(2)流进节点电流为正，流出节点电流为负。上图中对于节点a有：经变形得：也可以表述为，在任一时刻，流入电路中任一节点的各支路电流的代数和等于流出该节点的各支路电流的代数和，即1.3.2基尔霍夫定律

3.基尔霍夫第二定律—电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）指出：在任一时刻，电路中的任一闭合回路，沿任意方向绕行一周，电压的代数和等于零。即各支路电压正负号确定如下：(1)首先任意规定回路的绕行方向。(2)标明各支路电压的参考方向。(3)凡支路电压参考方向与回路绕行方向一致者，此电压前面取“+”号；反之，取“-”号。1.3.2基尔霍夫定律在图所示的闭合回路中，以

绕行方向为回路的绕行方向，应用基尔霍夫电压定律有

其中若将电阻电压写在等式的一边，电源电动势写在等式的另一边，则有即1.4电路的工作状态1.4.1通路状态1.4.2开路状态1.4.3短路状态

1.4.1通路状态

如图所示的电路中，当开关

闭合后，电源和负载接通形成闭合回路，称为电源的有载工作状态，又称通路状态。电路在这种状态下，电源输出的电流即为流经负载的电流，因此电路具有下列特征：

1.电路中的电流（负载电流）为2.电源端电压

等于负载电阻两端的电压3.电源的输出功率为将图中的开关断开，电路即处于开路状态。开路也称为断路，有时也称为空载状态。电路空载时，外电路呈现的电阻为无穷大（相当于

），这时电路具有下列特征：

1.由欧姆定律可知

，所以电路中电流

。2.电源外特性可知

，所以电源的端电压恒等于电源电动势，通常应用这个特性检测电路故障。3.电源产生的功率

和负载消耗的功率

均为零（因为

）。

1.4.2开路状态1.4.2短路状态当电源的两个输出端由于某种原因而短接时称为短路，如图

所示。电源发生短路时，主要特征为如下：1.由于无阻导线的存在，使得

，所以电源对输出的端电压

。2.电源内通过的电流3.流过负载中的电流

短路是一种严重的事故，应尽量避免。通常在电路中接入熔断器（俗称保险丝）或者自动断路器，以便在发生短路时迅速将故障电路与电源断开，从而保护电源的安全。

1.5电阻的连接1.5.1电阻串联电路1.5.2电阻并联电路1.5.1电阻的串联将若干

个电阻元件

依次连接起来，这种连接方式称为电阻的串联，n个电阻串联可等效为一个电阻。下图是以三个电阻串联为例1.流过每个电阻的电流相等。2.电路的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即3.电路的总电阻（等效电阻）等于各串联电阻之和，即1.5.2电阻并联将

若干个电阻首末端分别连接起来，这种连接方式称为电阻并联，n个电阻并联可等效为一个电阻。如图

所示为三个电阻的并联电路。1.各电阻两端的电压相等。2.电路的总电流等于流过每个电阻的分电流之和，即(3)电阻并联时的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即1.6支路流法

支路电流法是以支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律()和基尔霍夫电压定律()，列出与未知量数目相等的独立方程，然后解出未知的支路电流。支路电流法的解题步骤为：（1）确定各支路电流的参考方向。(2)如果电路中有

个节点，根据

列出（

）个独立节电流方程。(3)选取回路并选定回路的绕行方向，根据列出回路电压方程，补齐所需方程数。(4)联立方程组，计算出各支路电流项目二

正弦交流电路正弦交流电的基本知识2.1正弦量的相量表示法2.2交流电路中的基本元件2.3单相正弦交流电路2.4RLC串联电路2.5功率与功率因数2.6三相正弦交流电路2.7

2.1正弦交流电的基本知识2.1.1正弦交流电的基本概念2.1.2正弦交流电的三要素2.1.1正弦交流电的基本概念大小和方向随时间作周期性变化的电压、电流和电动势统称交流电。如图

所示为几种交流电的波形图。（a)矩形波（b）尖顶波(c)正弦波

图2-1周期性交流电的几种波形

大小和方向随时间按正弦规律变化的电压、电流和电动势统称为正弦交流电，简称正弦量。2.1.2正弦交流电的三要素1.幅值和有效值幅值是瞬时值中的最大值，又称为峰值，通常用

、

和

表示，它们是与时间无关的常数。有效值是由电流的热效应来规定的,有效值用大写字母表示.交流电的有效值与幅值之间的关系

2.角频率角频率

是表示正弦量变化快慢的一个物理量，周期T是正弦量变化一周期所需要的时间，周期

越大，波形变化越慢；周期

的单位是秒（S）

。频率

表示每秒时间内正弦量重复变化的次数，频率

越大，正弦量变化越快；频率的单位是赫兹（HZ）。较高的频率用千赫（KHZ)和兆赫（

MHZ）表示。周期

和频率

互为倒数，即

或

角频率

表示正弦量每秒变化的弧度数，单位是弧度/秒（

）。角频率、周期、频率三者之间的关系为

2.1.2正弦交流电的三要素3.初相位图中所示为正弦交流电的电流(i)的一段变化曲线，该曲线可用下式表示：式中称为正弦量的相位角，相位角是时间的函数。当t=0时，正弦量的相位称作初相位，又称初相角。表示初相位。

式中、、合称为正弦交流电的三要素，它们分别表示正弦交流电变化的幅度、快慢和初始状态。正弦交流电波形2.1.2正弦交流电的三要素2.2正弦量的相量表示法2.2.1相量图2.2.2正弦量的加法运算2.2.1相量图是电压的幅值相量，是电压的有效值相量。相量只是表示正弦量，而不是等于正弦量。在线性电路中，电路的输入和输出均为同频率的正弦量，频率是已知的或特定的，可不必考虑，只要求出正弦量的幅值（或有效值）和初相位即可。按照各个正弦量的大小和相位关系用初始位置的有向线段画出的若干相量的图形，称为相量图。在相量图上能形象地看出各个正弦量的大小和相互间的相位关系。相量图表示正弦量在交流电路的分析计算中，常常需要将几个同频率的正弦量相加或相减。已知两正弦电流和试用相量合成法计算。先画出电流

和

的相量

和

，然后以

和

为两邻边作一平行四边形，其对角线即为总电流

的幅值相量

。对角线与横轴正方向（或参考相量）之间的夹角即为初相位

。这就是相量运算中的平行四边相量加法运算形法则。2.2.2正弦量的加法运算2.3交流电路中的基本元件2.3.1电阻元件2.3.2电感元件2.3.3电容元件RR电阻元件是电路中最基本的电路元件，是实际电阻器的理想化模型，是表征电路中电能消耗的理想元件。电阻元件，用符号

表示。（a）固定电阻（b）可变电阻一个电阻元件有电流通过后，若只考虑它的热效应，忽略它的磁效应，即成为一个理想电阻元件。电阻元件把从电源吸收的电能全部转化为热能消耗掉，所以电阻是一个耗能元件，并且电阻消耗电能的过程是不可逆的能量转换过程。

2.3.1电阻元件2.3.2电感元件电感元件是实际电感器的理想模型，用来表征电路中磁场能储存这一物理性质的理想元件。

电感元件当线圈中通过不随时间变化的恒定电流时，其感应电动势为零，电感元件可视为短路。理想电感元件是不消耗电能的，仅仅把电源输出的电能转变成磁场能并储存在线圈中，所以电感是一个储能元件。实际的电感元件可以被看成是理想电感元件和理想电阻元件的串联组合。

电容元件是用来表征电路中电场能储存这一物理性质的理想元件。电容元件简称电容，用符号C表示。下图为几种常见的电容元件的图形符号。（a）固定电容（b）可调电容

（c）微调电容（d）电解电容

理想电容元件是不消耗电能的，仅仅把电源输出的电能转变成电场能并储存在两极板之间，所以电容是一个储能元件。实际的电容器元件可以被看成是理想电容元件和理想电阻元件的并联组合。2.3.3电容元件2.4单相正弦交流电路2.4.1纯电阻电路2.4.2纯电感电路2.4.3纯电容电路

电路中只有电阻的电路,下图就是一个线性电阻元件的交流电路。1.电压与电流的关系2.功率在纯电阻电路中，平均功率为

纯电阻电路2.4.1纯电阻电路2.4.2纯电感电路1.电压与电流的关系下图为一电感线圈组成的交流电路，假定这个线圈中只有电感L，而电阻R可忽略不计，这就是一纯电感电路。设电流为参考正弦量，即2.感抗由上式可知，在纯电感电路中电压与电流的幅值或有效值之比为

，显然它的单位是欧姆（

）。当电压

一定时，

越大，则电流

越小。可见，

具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，称为感抗，用

表示，即3.功率平均功率这一特性反映了电感元件不消耗电能，是一种储能元件。

无功功率在纯电感电路中，没有能量消耗，只有电源与电感元件间的能量互换。这种能量互换的规模可用无功功率

来衡量。2.4.2纯电感电路2.4.3纯电容电路1.电压与电流的关系设

2.容抗

由式上式可知。在纯电容电路中，电压与电流的幅值或有效值的比值为

，它的单位是欧姆（

）。它具有对电流起阻碍作用的物理性质，故称为容抗，用

表示，即

3.功率平均功率说明容元件是不消耗能量的，是一种储能元件。

无功功率在纯电容电路中，电源与电容之间只发生能量的互换，能量互换的规模用无功功率

来衡量。2.4.3纯电容电路1.电路中电压与电流的关系下图所示为电阻、电容、电感元件串联的交流电路。电路中的电流及各个电压的参考方向如图所示。RLC串联电路2.4.4RLC串联电路2.4.4RLC串联电路2.电路中的阻抗由式可知电路中，电压与电流的有效值（或幅值）之比为对电流起阻碍作用，称为电路的阻抗。用

表示，即可见

、

、之间也可用一个直角三角形——阻抗三角形来表示，如图所示。

阻抗三角形

2.4.4RLC串联电路3.串联谐振（1）串联谐振的条件在RLC串联电路中，当或时，则有即电源电压

与电路中的电流

同相。这时电路发生谐振，称为串联谐振。下式是发生串联谐振的条件，并由此得出谐振频率2.4.4RLC串联电路（2）串联谐振的特性A.电路的阻抗最小，电流最大。在电源电压

不变的情况下，电路中电流达到最大值，即(2)电路呈纯阻性。电源供给电路的能量全被电阻所消耗，电源与电路之间不发生能量互换。能量的互换只发生在电感线圈与电容器之间。(3)串联谐振时，

和

都高于电源电压

，所以串联谐振也称电压谐振。通常用品质因数

表示

或

与

的比值，即2.5功率与功率因数2.5.1正弦交流电路中的功率2.5.2功率因数2.5.1正弦交流电路中的功率1.有功功率为在RLC串联电路中，电阻元件要消耗电能，电感元件与电容元件要储存和释放能量，即电感元件和电容元件与电源之间要进行能量互换。2.无功功率在RLC串联电路中，电感元件和电容元件与电源之间进行能量互换的规模,即为无功功率

。3.视在功率在交流电路中，有功功率一般不等于电压与电流有效值的乘积，若将两者的有效值相乘，则得到视在功率

，1.功率因数的概念电路的功率因数

的大小在数值上等于有功功率

与视在功率

的比值，在电工技术中功率因数一般用

来表示，即2.功率因数的提高大量感性负载的存在是功率因数低的根本原因。功率因数低主要会带来下面两个方面的问题A.电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量

一定的情况下，如果

低，则负载吸收的有功功率低，电源的潜力没有得到充分发挥。B.增加线路中的功率及电压损耗当电源电压

和输出有功功率

一定时，线路电流

与功率因数

成反比，即

功率因数越低，线路电流越大，电路中的功率损耗和电压越大。

2.5.2功率因数2.6三相交流电路2.6.1三相交流电源的星形连接2.6.2三相负载的连接2.6.3三相交流电路的功率若将发电机三个定子绕组的末端连在一起引出的一根导线称为中性线

（中性线接地时又称为零线），三个绕组的始端

、

、

分别引出的三根导线称为端线（或相线或火线），这种连接称为三相电源的星形连接。由三根端线和一根中性线组成的供电方式称为三相四线制，只用三根端线组成的供电方式称为三相三线制。三相电源相电压的瞬时值表达式为三相四线制电源系统2.6.1三相交流电源的星形连接2.6.1三相交流电源的星形连接电源任意两根端线之间的电压称为线电压，线电压和相电压的相量关系三个线电压的有效值相等，均为相电压有效值的

倍。线电压的相位超前相应的相电压相位

。线电压、相电压均为对称的三相电压。通常的三相四线制低压供电系统线电压为

，相电压为

，可以提供两种电压供负载使用。三相负载有两种连接方式：星形（Y）和三角形（△）连接。1.三相负载星形连接如图案将负载接到端线与中性线之间。（1）对称三相负载星形连接的三相对称负载，中性线可以省去。采用三相三线制供电。三相负载的星形接法2.6.2三相负载的连接（2）不对称三相负载

三相负载不对称，若中性线的存在，使每相负载两端的电压是对称的电源相电压，从而保证了三相负载能独立正常的工作。，三相负载不对称时，必须采用三相四线制，且中性线上不能安装开关、熔断器等装置。2.三相负载的三角形连接将三相负载分别接在三相电源的每两根相线之间的接法，称为三相负载的三角形接。每相负载两端的电压都是电源的线电压。线电压与相电压、线电流与相电流的关系为：

三相负载的星形接法2.6.2三相负载的连接三相交流电路可以视做三个单相交流电路的组合。三相交流电路的有功功率、无功功率、视在功率为各相电路有功功率、无功功率、视在功率之和。无论三相负载是星形连接还是三角形连接，当三相负载对称时，电路总的有功功率，无功功率、视在功率均是每相负载有功功率，无功功率、视在功率的3倍。三相负载作星形连接时，

，

；三相负载作三角形连接时，

，

将这些关系式代入式,可得三相功率与线电压、线电流的关系：2.6.3三相交流电路的功率项目三磁路与铁芯线圈电路磁路的基础知识3.1交流铁芯线圈电路3.2变压器3.3几种常见的变压器3.43.1磁路的基础知识3.1.1磁场的基本物理量3.1.2铁磁材料的磁性能3.1.3磁路的基本定律3.1.1磁场的基本物理量1.磁感应强度磁感应强度

是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），简称特。2.磁通在均匀磁场中，磁感应强度

与垂直于磁场方向的面积

的乘积，称为通过该面积的磁

通，在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称磁通密度。3.磁导率磁导率

是表示物质导磁性能的物理量，它的单位是亨/米（

）。任意一种物质的磁导率与真空的磁导率之比称为相对磁导率。4.磁场强度磁场强度

是进行磁场分析时引用的一个辅助物理量，为了从磁感应强度中

除去磁介质的因素。3.1.2铁磁材料的磁性能物质按其导磁性能可分为两大类。一类称为铁磁材料，如铁、钢、镍、钴等，这类材料的导磁性能好，磁导率

值大；另一类为非铁磁材料，如铜、铝、纸、空气等，此类材料的导磁性能差，磁导率

值小（接近真空的磁导率

）。铁磁材料是制造变压器、电动机等各种电工设备的主要材料。铁磁材料的磁性能对电磁器件的性能和工作状态有很大影响。铁磁材料的磁性能主要表现为高导磁性、磁饱和和磁滞性。3.1.3磁路的基本定律1.磁路在通有电流的线圈周围和内部存在着磁场。当线圈中通过电流时，铁芯即被磁化，使得其中的磁场大为增强，故通电线圈产生的磁通主要集中在由铁芯构成的闭合路径内，这种磁通集中通过的路径便称为磁路。用于产生磁场的电流称为励磁电流，通过励磁电流的线圈称为励磁线圈或励磁绕组。下图为几种常见的磁路。常见的几种铁心3.1.3磁路的基本定律2.磁路的欧姆定律如图所示为绕有线圈的铁芯，电流、磁通、线圈匝数、磁路的截面积、磁路的材料磁的导率之间关系如下式：该式与电路中的欧姆定律相似，因而称它为磁路欧姆定律。

铁心线圈电路3.2交流铁芯线圈电路3.2.1电磁关系3.2.2功率损耗3.2.3电磁铁

3.2.1电磁关系如图

所示是交流铁芯线圈电路，线圈的匝数为N，当在线圈两端加上正弦交流电压

时，就有交变励磁电流i流过。设线圈电阻为R。根据磁路定析可得：上式给出了铁芯线圈在正弦交流电压作用下，铁芯中磁通最大值与电压有效值的数量关系。3.2.2功率损耗1.磁滞损耗铁磁材料交变磁化的磁滞现象所产生的铁损称为磁滞损耗。它是由铁磁材料内部磁畴反复转向，磁畴间相互摩擦引起铁心发热而造成的损耗。铁心单位体积内每周期产生的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。为了减小磁滞损耗，交流铁芯均由软磁材料制成。2.涡流损耗铁磁材料在交变磁通的作用下铁芯内将产生感应电动势和感应电流，感应电流在垂直于磁通的铁芯平面内围绕磁力线呈旋涡状，故称为涡流。涡流使铁芯发热，其功率损耗称为涡流损耗，为了减小涡流，可采用硅钢片叠成的铁芯。3.2.3电磁铁

电磁铁是利用载流铁芯线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成。

当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。电磁铁3.3变压器3.3.1变压器的基本结构3.3.2变压器的工作原理3.3.3变压器的外特性3.3.4变压器的主要参数变压器由铁芯和绕在铁芯上的两个或多个线圈（又称绕组）组成。铁芯的作用是构成变压器的磁路。根据铁芯结构形式的不同，变压器分为壳式和心式两种。下图

为一个单相双绕组变压器的原理结构示意图及其图形符号。两个绕组中与电源相连接的绕组称为一次绕组，又称原绕组或初级绕组。

（a）心式（b）壳式3.3.1变压器的基本结构3.3.2变压器的工作原理如图

所示为单相变压器的工作原理图1.电压变换2.电流变换3.阻抗变换

3.3.3变压器的外特性变压器的输出电压随所带负载性质的变化而变化，利用变压器的外特性描述它们之间的关系。通常希望二次电压的变动越小越好。在一般变压器中，由于其电阻和漏磁感均很小，电压变化率约为5%左右。

变压器外特性3.3.4变压器的主要参数1.额定电压（、）额定电压是根据绝缘强度和允许发热所规定的应加在一次绕组上的正常工作电压和一次侧施加额定电压时的二次侧空载电压有效值。2.额定电流（、）变压器连续运行时，一、二次绕组允许通过的最大电流有效值。3.额定容量（）变压器二次侧额定电压和额定电流的乘积。4.额定频率（）变压器应接入的电源频率。3.4几种常见的变压器3.4.1自耦变压器3.4.2互感器自耦变压器的结构特点是：二次绕组是一次绕组的一部分，而且一、二次绕组不仅有磁的耦合，还有电的联系。上述变压、变流和变阻抗关系都适用于它。

自耦变压器的外形与原理图

除了单相自耦变压器之外，还有三相自耦变压器。

3.4.1自耦变压器3.4.2互感器互感器是配合测量仪表专用的小型变压器，使用互感器可以扩大仪表的测量范围，使仪表与高压隔开，保证仪表安全使用。1.电压互感器电压互感器一次与二次电压关系为：

2.电流互感器电压互感器电流互感器

电流互感器一、二次侧绕组电流关系为：项目四电动机及其控制

三相异步电动机4.1

三相异步电动机的运行4.2

单相异步电动机4.3

直流电动机4.4常用的低压控制、保护器件4.5

基本控制电路4.64.1三相异步电动机4.1.1三相异步电动机的结构4.1.2三相异步电动机的工作原理4.1.3电动机铭牌4.1.1三相异步电动机的结构1.定子定子是电动机的固定部分，主要由铁芯和绕在铁芯上的三相绕组构成。铁芯一般由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，其内圆周均匀分布一定数量的槽孔，用以嵌置三相定子绕组。4.1.1三相异步电动机的结构2.转子

转子绕组根据构造分成两种，笼式和绕线式。笼式转子是在转子铁芯槽内压进铜条，铜条两端分别焊在两个铜环（端环）上；绕线转子的铁芯与笼式相同，不同的是在转子的铁芯槽内嵌置对称三相绕组并作星形连接。笼式转子绕线转子4.1.2三相异步电动机的工作原理（一）旋转磁场的产生在空间上互差的三相对称绕组中分别通入三相对称交流电流，它们将产生各自的交变磁场，三个交变磁场将合成为一个两极旋转磁场。转磁场转速为：4.1.2三相异步电动机的工作原理2.转动原理电流的转子导体在旋转磁场中受到电磁力的作用，电磁力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向（顺时针方向）旋转。3.转差率转子转速与旋转磁场转速同方向。通常把同步转速与转子转速的差值与同步转速之比称为异步电动机的转差率

电动机转动原理4.1.3电动机铭牌三相异步电动机铭牌上标注的主要额定数据有1.型号2.额定功率3.额定电压4.额定电流5.额定转速6.防护方式7.频率8.工作制9.绝缘等级4.2三相异步电动机的运行4.2.1启动4.2.2制动4.2.3反转4.2.4调速4.2.1启动对三相异步电动机启动的要求有以下几点:（1）启动电流不能太大。（2）要有足够的启动转矩。（3）启动设备要简单，价格低廉，便于操作及维护。1.直接启动（全压启动）能符合下式的电动机也可直接启动：2.降压起动电动机启动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待启动结束时再恢复额定电压运行。4.2.2制动三相异步电动机的制动方式有机械制动和电气制动两大类。其中电气制动主要有：能耗制动、反接制动。1.能耗制动能耗制动的原理如图

所示：这种制动方法是利用转子惯性转动的能量切割磁场而产生制动转矩，其实质是将转子机械能转换成电能，并最终变成热能消耗在转子回路的电阻上，故称能耗制动能耗制动。2.反接制动如图

所示是反接制动的原理图。改变电动机的三相电源相序，从而导致旋转磁场反向，使转子产生一个与原转动方向相反的制动力矩，迫使转子迅速停转。当转速接近零时，必须立即切断电源。在反接制动时，旋转磁场与转子的相对转速很大，定子绕组电流也很大，为确保运行安全，必须在定反接制动子绕组中串入限流电阻。

4.2.2制动4.2.3反转三相异步电动机的转子转动方向与定子产生的旋转磁场方向相同，而旋转磁场的转向取决于定子绕组通入的三相电流的相序，所以只要将三根电源线中的任意两根对调，通入定子绕组的电流相序改变，从而就可使转子的转动方向改变，实现电动机反转。人为地改变电动机的转速，这就是通常所说的调速。1.变频调速变频调速指通过改变三相异步电动机电源的频率来实现调速。2.变极调速变频调速装置变极调速就是通过改变旋转磁场的磁极对数来实现对三相异步电动机的调速。3.变转差率调速改变调速变阻器的大小，就可平滑调速。譬如增大调速电阻，电动机的转差率增大，转速

下降；反之，转速

上升。从而实现调速。4.2.4调速4.3单相异步电动机4.3.1单相电容分相式异步电动机4.3.2单相罩极式异步电动机4.3.1单相电容分相式异步电动机如图

所示为单相电容分相式异步电动机原理图。其定子装有两个绕组、

，它们在空间位置上相差

。

为工作绕组，流过的电流为

；

绕组中串有电容器，称为启动绕组，流过的电流为

；两个绕组接在同一单相交流电源上。

单相电容分相式异步电动机的工作原理

4.3.1单相电容分相式异步电动机选择适当的电容器容量，使两个绕组中的电流相位差近乎

。当具有

相位差的两个电流通过空间位置相差

的两相绕组时，产生的合成磁场为旋转磁场。

相位互差两相电流的旋转磁场

4.3.2单相罩极式异步电动机如图所示单相罩极式电动机的定子制成凸极式磁极，在每个磁极上有集中绕组，即为定子绕组。罩极电动机结构罩极式单相异步电动机的扫动磁场

4.4直流电动机4.4.1直流电动机的结构及转动原理4.4.2直流电动机的励磁方式4.4.1直流电动机的结构及转动原理

直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的，主要由定子和转子两部分组成。通常将磁场固定不动，而导体做成可以在磁场内绕中心轴

旋转，如图所示为直流电动机工作原理。

直流电动机工作原理4.4.2直流电动机的励磁方式如图所示，按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励和复励四种。由于直流电动机的励磁方式不同，机械特性（指转速与转矩之间的关系）曲线也有所不同，如图所示。他励和并励直流电动机具有硬机械特性。当负载增大时转速略有下降，但变化不大。这类电动机调速范围广，适用于需要调速的轧钢机、金属切削机床、纺织印染、造纸和印刷机械。

直流电动机的机械特性4.5

常用的低压控制、保护器件4.5.1接触器4.5.2继电器4.5.3熔断器4.5.4开关与主令电器4.5.1接触器接触器是一种能按外来信号远距离地自动接通或断开正常工作的主电路或大容量的控制电路的一种自动控制电器。它是利用电磁吸力及弹簧反力的配合作用，使触头闭合与断开的一种电磁式自动切换电器。

接触器结构与符号4.5.1接触器接触器线圈通电时，在电磁吸力的作用下，动铁芯带动动触点一起下移，使同一触点组中的动触点和静触点有的闭合，有的断开。当线圈断电后，电磁吸力消失，动铁芯在弹簧的作用下复位；触点组也恢复到原来的状态。把传感器和微处理器相结合，能实现多种电动机保护功能。

交流接触器工作原理示意图4.5.2继电器继电器是一种根据外接电信号来进行自动切换的电器，它主要起到对电路的控制和保护作用。1.中间继电器中间继电器与交流接触器的工作原理相同，也是利用线圈通电，吸合动铁芯，而使触头动作。只是它们的用途有所不同：接触器主要用来接通和断开主电路，中间继电器则主要用在辅助电路中，用来弥补辅助触头的不足。因此，中间继电器触头的额定电流都比较小，一般不大于

，而触头数量比较多。在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触头数目。4.5.2继电器2.热继电器热继电器是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触头动作的自动电器。电动机在工作时，当负载过大、电压过低或发生一相断路故障时，电动机的电流都要增大，其值往往超过额定电流。时间长了会影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机。利用热继电器可以实现对电机的过载保护。热继电器的结构及图形符号4.5.2继电器3.时间继电器时间继电器是在接收到外部输入的电信号后，其执行部分需要延迟一定时间才动作的一种继电器。它利用电磁原理，配合机械动作机构能实现在得到信号输入(线圈通电或断电)后的预定时间内信号的延时输出(触头的闭合或断开)。通电延时的空气阻尼式时间继电器利用空气的阻尼作用达到动作延时的目的。空气阻尼式时间继电器的结构及图形符号4.5.3熔断器熔断器俗称保险丝，是电路中最常用的一种简便而有效的短路保护电器。熔断器应与电路串联，熔断器主要作短路或过载保护用。一般说来，当通过熔体的电流等于或小于其额定电流的1.25倍时，允许其不熔断；超过其额定电流的倍数越大则熔断时间越短。1—管体；2—熔体；3—熔断体；4—瓷底座熔断器可分为磁插式熔5—弹簧夹断器、管式熔断器等。管式熔断器1.刀开关刀开关是一种结构较为简单的手动电器，主要由闸刀(动触头)和刀座(静触头)及底板等组成，在不频繁操作的低压电路中，可用它接通或切断小容量的负载电路。刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关的结构及电气符号图4.5.4开关与主令电器4.5.4开关与主令电器2.按钮控制按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号，接通或断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机或其他电气设备的运行。当外力按下操作头（按钮帽）时，动断触点断开，动合触点闭合，取消外力，在弹簧的作用下复位。按钮外形及符号4.5.4开关与主令电器3.行程开关行程开关又称为限位开关，它的作用是将机械位移转变为触点动作信号，以控制机械设备的运动。于行程开关是利用机械运动部分的碰撞而使其动作；当运动机械的挡铁撞到行程开关的滚轮上时，传动杠杆连同转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关快速动作，使其动断触点分断，动合行程开关触点闭合；当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧使其各部分恢复原始位置。4.6

基本控制电路4.6.1全电压直接启动4.6.2降压启动4.6.3反接制动控制4.6.4能耗制动控制4.6.5正反转控制4.6.6自动往返控制4.6.1全电压直接启动全电压直接启动又可以简称为直接启动，就是在电动机的定子绕组上直接加上额定电压来进行启动。如图所示电路对电动机具有短路保护、过载保护和欠压保护功能。当电路出现短路时，熔断器的熔体因过热而立即熔断，当电动机出现长期过载而其绕组电流又不足以使熔体熔断时，利用热继电器来实现过载保护。如果电源电压过低，接触器会在切断电动机电源，实现欠压保护。

4.6.2降压启动通过控制电路将电源电压降低后加到电机的定子绕组上，以限制电机的启动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种启动方法称为降压启动。电动机采用星-三角降压启动，启动时启动电流和启动转矩均降为直接启动的

。只适用于轻载或空载启动的场合。星形—三角形启动的控制电路4.6.3反接制动控制反接制动是通过改变电动机电源相序，使定子产生的旋转磁场的方向与转子的旋转方向相反，从而产生制动力矩的一种制动方法。值得注意的是，当电动机转速接近于零时必须切断电源，否则会引起电动机反转。反接制动控制电路4.6.4能耗制动控制能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，给定子绕组加一直流电源，产生静止的磁场，当电动机旋转时，转子导体切割该静止磁场时产生与其旋转方向相反的力矩，从而达到制动目的的制动方法。能耗制动所产生的制动转矩的大小与直流电流的大小有关，直流电流的大小一般为电动机额定电流的

0.5～1倍。能耗制动控制电路4.6.5正反转控制有些机械设备要求实现正反两个方向的运动，如机床主轴正转与反转、工作台的前进与后退、提升机的上升与下降、机械装置的夹紧与放松等，因此都要求拖动电动机能够正转与反转。在主电路中，交流接触器

的主触点闭合时电动机正转，交流接触器

的主触点闭合时，由于调换了两根电源线，电动机反转。三相异步电动机正反转控制电路4.6.6自动往返控制利用行程开关自动控制电动机正反转电路，用以实现电动机带动工作机械自动往返运动的控制电路。自动往返控制电路项目五金工厂供电与安全用电工厂供电概述

5.1【案例5】百鸡问题

5.2

安全用电5.1工厂供电概述5.1.1电力系统的基础知识5.1.2工厂供电概述5.1.1电力系统的基础知识

电能是由发电厂生产的。发电厂电能用户的距离一般很远。为了降低输电线路的电能损耗和提高传输效率采用高压输电。电能经高压输电线路送到距离用户较近的降压变电所，经降压后分配给用户应用。我们把连接发电厂和用户之间的环节称为电力网。把发电厂、电力网和用户组成的统一整体称为电力系统。电力系统图5.1.1电力系统的基础知识

1.发电厂

发电厂是生产电能的工厂，把非电能转换成电能，是电力系统的核心。根据所利用能源的不同，发电厂分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型。水力发电厂，简称水电站，是利用水流的位能来生产电能的。火力发电厂，简称火电厂，是利用燃料的化学能来生产电能的。

核能发电厂，通常称核电站，是利用原子核的裂变能来生产电能的。风力发电厂，就是利用风力的动能来生产电能的。5.1.1电力系统的基础知识2.电力网电力网是联接发电厂和电能用户的中间环节，由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成。它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。其中，电力线路是输送电能的通道，是电力系统中实施电能远距离传输的环节，是将发电厂、变电所和电力用户联系起来的纽带；变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，一般可分为升压变电所和降压变电所两大类。电力网按电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域电网的范围大，电压一般在

以上。地方电网的范围小，最高电压不超过

。5.1.1电力系统的基础知识3.电力用户根据用户对供电可靠性的要求及中断供电造成的危害或影响的程度，把用电负荷分为三类：（1）一类负荷一类负荷为中断供电将造成人身伤亡并在政治、经济上造成重大损失的用电负荷。（2）二类负荷二类负荷为中断供电将造成主要设备损坏，大量产品被废，连续生产过程被打乱，需较长时间才能恢复从而在政治、经济上造成较大损失的负荷。（3）三类负荷三类负荷为较长时间中断供电造成的损失不会很严重的负荷，如有些机械行业工厂停电只造成减产5.1.2工厂供电概述1.工厂供电的基本要求工厂是电力用户，它接受从电力系统送来的电能。工厂供电是企业内部的供电系统。工厂供电需达到以下基本要求：(1)安全：在电能的供应分配和使用中，不应发生人身和设备事故；(2)可靠：应满足电能用户对供电的可靠性要求；(3)优质：应满足电能用户对电压和频率的质量要求；(4)经济：供电系统投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和材料。在供电工作中，应合理地处理局部和全部、当前和长远的关系，既要照顾局部和当前利益，又要顾全大局，以适应发展要求。5.1.2工厂供电概述2.工厂供电系统组成工厂供电系统由高压及低压两种配电线路、变电所（包括配电所）和用电设备组成。高压配电线路主要作为厂区内输送、分配电能之用。低压配电线路主要作为向低压用电设备输送、分配电能之用。变电所中的主要电气设备是降压变压器和受电、配电设备及装置。在工厂内，照明线路与电力线路一般是分开的，可采用

三相四线制。5.2安全用电5.2.1触电5.2.2电击对人体的伤害5.2.3常见的触电方式5.2.4接地和接零5.2安全用电安全用电包括供电系统安全、用电设备安全及人身安全三个方面，它们是密切相关的。供电系统的故障可能导致设备破坏和人身伤亡等事故，甚至影响到电力系统的安全运行，造成大面积停电事故，使国家财产遭受损失，给人们的生产和生活造成严重影响。随着电气化的发展，人类接触电的机会增多，发生触电的事故也日趋增多。为此，必须掌握一定的安全用电知识，采取各种安全保护措施，防止可能发生的用电事故，确保安全。5.2安全用电5.2.1触电5.2.2电击对人体的伤害5.2.3常见的触电方式5.2.4接地和接零当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象称为触电。触电依伤害程度不同可分为电击和电伤两种。1.电击电击指电流触及人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触电事故。当电流通过人体时，轻者使人体肌肉痉挛，产生麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死亡。2.电伤电伤是由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时也可危及人命。5.2.1触电5.2.2电击对人体的伤害电击对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、频率、持续时间、通过人体的路径及人体电阻的大小等多种因素有关。通过人体的电流越大，人体的生理反应就越明显，感应越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险越大。一般认为的交流电对人体最危险。随着频率的增高，危险性将降低。高频电流不仅不伤害人体，还能治病。通电时间越长，电流使人体发热和人体组织的电解液成分增加，从而导致人体电阻降低，致使通过人体的电流增加，触电的危险亦随之增加。电流通过头部可使人昏迷，通过脊髓可能导致瘫痪；通过心脏可造成心跳停止，血液循环中断；通过呼吸系统会造成窒息。从左手到胸部是最危险的电流路径，从手到手或从手到脚也是很危险的电流路径。从脚到脚是危险性较小的电流路径。5.2.3常见的触电方式1.单相触电单相触电是常见的触电方式。人体的某一部分接触带电体的同时，另一部分又与大地或中性线相接，电流从带电体流经人体到大地或中性线，形成回路。2.两相触电人体的不同部分同时接触两相电源时造成的触电，如图

所示。对于这种情况，无论电网中性点是否接地，人体所承受的线电压将比单相触电时高，危险更大。5.2.3常见的触电方式3.跨步电压触电如果人或牲畜站在距离电线落地点8～10米以内。就可能发生触电事故，这种触电叫做跨步电压触电。4.接触电压触电接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边，距设备水平距离0.8米，这时人手触及设备外壳手与脚两点之间呈现的电位差，叫做接触电压。5.2.4接地和接零1.保护接地把电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架用接地装置与大地可靠地连接起来，以保证人身安全的保护方式，称为保护接地，简称接地。2.保护接零把电气设备的金属外壳与中性线连接起来，以保护人身安全的保护方式，称为保护接零(也称保护接中线)，简称接零。项目六汽车电路中常用的电子元件基本元件6.1半导体器件6.26.1基本元件6.1.1电阻元件6.1.2电感元件6.1.3电容元件R6.1.1电阻元件1.电阻元件的符号电阻元件是电路中最基本的电路元件，是实际电阻器的理想化模型，是表征电路中电能消耗的理想元件。电阻元件，用符号R表示。

（a）固定电阻

（b

）可调电阻2.电阻元件的特性当有电流流过电阻时，电阻将消耗能量，所以电阻具有耗能的性质，电阻元件把从电源吸收的电能全部转化为热能消耗掉，所以电阻是一个耗能元件，并且电阻消耗电能的过程是不可逆的能量转换过程。R6.1.1电阻元件3.特殊电阻(1)热敏电阻：电阻值随温度升高而减少的热敏电阻称为负温度系数（热敏电阻.(2)压敏电阻：进气压力传感器是由压力转换元件（硅片）、把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路和真空室组成。(3)光敏电阻：光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。

冷却液温度传感器进气压力传感器6.1.2电感元件1.电感元件的符号电感元件是实际电感器的理想模型，用来表征电路中磁场能储存这一物理性质的理想元。电感元件的电路符号如图所示。2.电感元件的特性电感元件符号当线圈中通过不随时间而变化的恒定电流时，电感元件可视为短路。

当电路中有电感器（线圈）存在时，电流通过线圈时会产生比较集中的磁场，因而必须考虑磁场能储存的影响。理想电感元件是不消耗电能的，仅仅把电源输出的电能转变成磁场能并储存在线圈中，所以电感是一个储能元件。6.1.2电感元件3.电感元件在汽车中的应用在汽车电路中电感元件做成各点火线圈。点火线圈能将汽车电源系统提供的低压电，变为高达几千伏甚至上万伏的高压电，用于点燃发动机内的汽油混合气。点火线圈分为开磁路式和闭磁路式两类。开磁路式铁心闭磁路式铁心6.1.3电容元件1.电容元件的符号电容元件是用来表征电路中电场能储存这一物理性质的理想元件。电容元件又称器简称电容，用符号C表示。（a）固定电容（b）可调电容

（c）微调电容（d）电解电容2.电容元件的特性当电路中有电容元件存在时，电容元件极板（由绝缘材料隔开的两个金属导体）上会聚集起等量异性电荷。电压

越高，聚集的电荷

就越多，产生的电场越强，储存的电场能就越多。6.1.3电容元件理想电容元件是不消耗电能的，仅仅把电源输出的电能转变成电场能并储存在两极板之间，所以电容是一个储能元件。当电容元件两端的电压增加时，电场能量增大，在此过程中，电容元件从电源吸收能量（充电过程），当电容元件两端的电压降低时，电场能量减小，即电容元件向电源放还能量（放电过程）。实际的电容器除了有储能作用外，也会消耗一部分电能（反映出电容的漏电），因此实际的电容器元件可以被看成是理想电容元件和理想电阻元件的并联组合。汽车电路中利用电容器充电、放电和隔直流、通交流的特性，在电路中用于隔直流、耦合交流、旁路交流、滤波、定时和组成振荡电路等。6.2半导体器件6.2.1半导体的基本知识

6.2.2半导体二极管6.2.3特殊二极管6.2.4半导体三极管6.2.5晶闸管6.2.1半导体的基本知识

半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，但是因为它具有热敏性、光敏性和掺杂性，由半导体制成的各种电子器件得到了非常广泛的应用。(1)热敏性：半导体的导电性能随着温度发生明显的改变。利用热敏性可制作成各种热敏电阻，用于控制系统和温度测量等。(2)光敏性：半导体的导电性能对光照比较敏感。利用光敏性可制作成光电二极管、光电三极管及光敏电阻等多种类型的光电器件，广泛地应用于自动控制和电子设备中。(3)掺杂性：在纯净的半导体中掺入极少量的杂质元素，将会极大地改变半导体的导电性能。利用掺杂性可制作成各种不同用途的半导体器件。6.2.1半导体的基本知识

1.本征半导体本征半导体指的是完全纯净，结构完整的半导体。本征半导体中虽然有大量的价电子，但它们都不能自由移动，也不能参与导电。当半导体的温度升高或者受到光线照射等外界因素的影响时，共价键中的某些价电子获得能量，挣脱共价键的束缚成为自由电子；与此同时，原共价键中的相应位置留下空位，称作“空穴”，自由电子和空穴总是成对出现的，自由电子和空穴的数目总是相等的，对外呈电中性。这种在热或光的作用下，本征半导体中产生电子空穴对的现象称为本征激发如果把空穴看成带正电的载流子，那么空穴的移动与带负电的价电子反方向移动的效果是相同的。6.2.1半导体的基本知识

2.杂质半导体（1）型半导体在纯净半导体中掺入微量的五价元素(如磷)后，就可形成

型半导体。（2）型半导体在纯净半导体中掺入微量的三价元素(如硼)后，就可形成

型半导体。N型半导体共价键结构P型半导体共价键结构6.2.1半导体的基本知识3.PN结(1)PN结的形成在一块本征半导体上，通过一定的掺杂工艺，一边形成N型半导体，一边形成P型半导体，那么在交界面处将形成一个具有特殊功能的薄层，称为PN结。(a)多子扩散(b)PN结的形成随着内电场的逐渐建立，多子的扩散运动逐渐减弱，少子的漂移运动随之增强，最终到达动态平衡，此时空间电荷区的宽度基本保持不变。6.2.1半导体的基本知识（2)PN结的单向导电性

PN结最基本的特性就是单向导电性，即外加正向电压，结导通；外加反向电压，结截止。PN结外加正向电压PN结外加反向电压PN结具有单向导电性：正向偏置时导通，正向电阻很小；反向偏置时截止，反向电阻很大。6.2.2半导体二极管1.结构半导体二极管就是由一个

结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由

区引出的电极称为阳极，

区引出的电极称为阴极。常用二极管的符号、结构和外形示意图按材料分，有硅管和锗管两种；按用途分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种。阴极阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极阳极6.2.2半导体二极管2.伏安特性二极管的性能可以通过它的伏安特性曲线加以描述。伏安特性是指流过二极管的电流和外加电压的关系。(1)正向特性当正向电压超过某个数值以后二极管处于导通状态。(2)反向特性二极管外加反向电压时，二极管呈现很大的电阻，电路相当于断开状态。(3)反向击穿特性当加到二极管上的反向电压达到一定数值后，反向击穿。二极管伏安特性曲线6.2.2半导体二极管3.二极管的主要参数(1)最大整流电流

最大整流电流

是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向工作电流。实际应用时，二极管的平均电流不能超过此值。(2)最大反向工作电压

最大反向工作电压

是指二极管在使用时允许加的最大反向电压(峰值)。(3)反向饱和电流

反向饱和电流

是指在规定反向电压和室温下所测得的反向电流值。该值越小，说明二极管的单向导电性能越好。6.2.3特殊二极管1.稳压二极管

稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管，具有稳定电压的作用。稳压管与普通二极管的主要区别在于，稳压管是工作在PN结的反向击穿状态。(1)伏安特性曲线在反向击区域内，当

在较大范围内变化时，稳压管两端电压

基本不变。

（2）主要参数稳压管主要参数有稳定电压、稳定电流

、动态电阻等。稳压二极管的伏安特性曲线和符号

6.2.3特殊二极管2.发光二极管发光二极管是一种将电能直接转换成光能的光发射器件，简称

。它是由镓、砷、磷等元素的化合物制成。这些材料构成的

加上正向电压时，就会发出光来，光的颜色取决于制造所用的材料。发光二极管的驱动电压低、工作电流小，具有很强的抗振