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1、会计学1电路电路(dinl)和电路和电路(dinl)元件元件15438第一页，共94页。电路电路(dinl)(dinl)电路是电流的通路，它是为了(wi le)某种需要由某些电工、电子器件或设备组合而成的。电路的组成：电源、负载和导线、开关等。实际(shj)电路电路模型第1章上页下页返回E+SIR第1页/共94页第二页，共94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2页/共94页第三页，共94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3页/共94页第四页，共94页。实际的负载包括
2、(boku)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4页/共94页第五页，共94页。电力系统(din l x tn)扩音器电路的作用实现电能的传输和转换实现信号的传递和处理电路电路(dinl)(dinl)的作用的作用上页下页返回(fnhu)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5页/共94页第六页，共94页。电压、电流及其参考电压、电流及其参考电压、电流及其参考电压、电流及其参考(cnko)(cnko)(cnko)(cnko)方向方向方向方向1.1.基本基本(jbn)(jbn)物物理量理量W、kW、mWV
3、、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）物理量单位方向功率电流电压电动势上页下页返回(fnhu)第1章第6页/共94页第七页，共94页。2.2.电压、电流电压、电流(dinli)(dinli)参考方向参考方向 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。问题电流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+E1E2EURIab电压(diny)、电流实际方向：上页下页返回(fnhu)第1章
4、第7页/共94页第八页，共94页。在解题前先任意选定一个(y)方向，称为参考方向（或正方向）。依此参考方向，根据电路定理、定律列电路方程，从而进行电路分析计算。解决解决(jiju)(jiju)方方法法: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8页/共94页第九页，共94页。解：假定(jidng)I 的参考方向如图所示。则：（实际(shj)方向与参考方向相反！）已知：E=2V,R=1问：当Uab为1V时，I=?,上页下页返回(fnhu)第1章例URE IRabd第9页/共94页第十页，共94页
5、。假定(jidng)U、I 的参考方向如图所示，若 I=-3A，E=2V,R=1 Uab=？（实际方向与参考(cnko)方向一致）小结1.电压电流“实际(shj)方向”是客观存在的物理现象，“参考方向”是人为假设的方向。解：上页下页返回第1章URE IRabd=-(-3）1+2V=5V例第10页/共94页第十一页，共94页。4.为方便列电路方程，习惯假设(jish)I与U 的参 考方向一致（关联参考方向）。2.方程U/I=R 只适用于R 中U、I参考方向一 致的情况。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(diny)电流的“参考
6、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。上页下页返回第1章 小结第11页/共94页第十二页，共94页。设电路任意两点间的电压(diny)为U，电 流为 I,则这部分电路消耗的功率为电路电路(dinl)(dinl)功率功率如果(rgu)假设方向不一致怎么办？功率有无正负？问题：问题：上页下页返回第1章bIRUa+-P=UI第12页/共94页第十三页，共94页。1)按所设参考(cnko)方向列式U、I参考方向(fngxing)一致 P=U I功率功率(gngl)(gngl)的计算的计算 U、I参考方向相反上页下页返回第1章bIRU
7、a+-IbRUa-+bRUa+-IbIRUa-+P=U I第13页/共94页第十四页，共94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 UBCVBVERCBCE共发射极放大电路共发射极放大电路第1章上页下页PNP 管：UBE0即VCVBIB 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，集电结反偏的条件。3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69页/共94页
8、第七十页，共94页。特性特性(txng)(txng)曲线和主要参数曲线和主要参数1.1.输入输入(shr)(shr)特性曲线特性曲线IB=f(UBE )UC E =常数(chngsh)UCE1V第1章上页下页返回IEIBRBUBICUCCRC-UBEUCEUBE/VIB/AO第70页/共94页第七十一页，共94页。O2.2.晶体管输出特性曲线晶体管输出特性曲线(qxin)(qxin)IC =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IEIBRBUBICUCCRC-UBEUCE第71页/共94页第七
9、十二页，共94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(jizh)区饱和(boh)区放大区第1章上页下页返回第72页/共94页第七十三页，共94页。UCE /VIC /mA806040 0 IB=20 AO24681234放大(fngd)区第1章上页下页返回(fnhu)晶体管三个工作晶体管三个工作晶体管三个工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)区的特点区的特点区的特点:放大区放大区: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第73页/共94页第七十四页，共94页。UCE /VI
10、C /mA806040 0 IB=20 AO2461234第1章上页下页返回(fnhu)晶体管三个工作晶体管三个工作晶体管三个工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)区的特点区的特点区的特点:放大放大(fngd)(fngd)区区: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截止区截止区:发射结、集电结处于反偏失去电流放大作用,IC0晶体管C、E之间相当于开路截止区截止区:CEIC0第74页/共94页第七十五页，共94页。UCE /VIC /mA806040 0 IB=20 AO2461234第1章上页下页返回(fnhu)晶体管三个工作晶体管三个工作晶体管三个工作(
11、gngzu)(gngzu)(gngzu)区的特点区的特点区的特点:发射结、集电结处于(chy)反偏失去电流放大作用,IC0晶体管C、E之间相当于开路截止区截止区:CEUCE0饱和区发射结、集电结处于正偏失去放大作用晶体管C、E之间相当于短路饱和区饱和区:第75页/共94页第七十六页，共94页。晶体管三个工作晶体管三个工作晶体管三个工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)区的特点区的特点区的特点:放大放大(fngd)(fngd)区区:截止截止(jizh(jizh)区区:饱和区饱和区: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,
12、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之间相当于短路第1章上页下页返回第76页/共94页第七十七页，共94页。3.3.主要参数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 电流放大系数电流放大系数 极间反向饱和电流极间反向饱和电流返回(fnhu)ICEOCBEAAICBOCEB第77页/共94页第七十八页，共94页。集电极最大允许(ynx)电流 ICM集-射反向击穿(j chun)电压 U(BR)CEO集电极最大允许(y
13、nx)耗散功率 PCM过过压压区区过流区过流区安安全全工工作作区区过损区过损区PCM=ICUCEUCE/VU(BR)CEOIC/mAICMO使用时不允许超使用时不允许超过这些极限参数过这些极限参数.第1章上页下页 极限参数极限参数返回第78页/共94页第七十九页，共94页。简化(jinhu)的小信号模型 三极管工作(gngzu)在放大状态时可用电路模型来表征它的特性。建立简化(jinhu)小信号模型的条件：1）三极管工作在放大状态;2)输入信号非常小（一般A数量级）上页下页第1章返回第79页/共94页第八十页，共94页。rbe=200+（1+）26（mv）IE（mA）三极管微变等效模型三极管微
14、变等效模型(mxng)(mxng)的建立步骤：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80页/共94页第八十一页，共94页。输出(shch)回路微变等效电路iC 0uCEICQUCEI CUCE=IBIC rce=I CUCE第1章上页下页iC=ib 返回(fnhu)ic=ib受控恒流源ICIBCeibrce第81页/共94页第八十二页，共94页。e第1章上页下页返回(fnhu)ibec+-+-uceubeicbebibicrceib等等效效模模型型cuce
15、uberbe+bibiCcib简简化化模模型型ubeucerbe+第82页/共94页第八十三页，共94页。1.6 1.6 绝缘绝缘(juyun)(juyun)栅场效栅场效晶体管晶体管 基本基本(jbn)(jbn)结构和工作原理结构和工作原理第1章上页下页返回(fnhu)特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数 简化的小信号模型简化的小信号模型概述概述第83页/共94页第八十四页，共94页。第1章上页下页返回(fnhu)场效应晶体管是利用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(yngyng)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
16、道增强型耗尽型 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84页/共94页第八十五页，共94页。基本结构基本结构(jigu)(jigu)和工作原理和工作原理1.1.结构结构(jigu(jigu)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85页/共94页第八十六页，共94页。2.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压(diny)，漏极电流均接
17、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作用第1章上页下页N+N+返回第86页/共94页第八十七页，共94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加上正向电压后可产生(chnshng)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88页/共94页第八十九页，共94页。由上述由上述(shngsh)(shngsh)讨论可知讨论可知:UGS愈大，导电(dodin)沟道愈厚,在UDS电压作用下,电
18、流ID愈 大。即通过改变电压UGS的大小可以改变漏极电流ID的 大小。随着栅极(shn j)电压UGS的增加，导电沟道不断增加的场效 管称为增强型场效应管。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89页/共94页第九十页，共94页。上页第1章返回(fnhu)下页 0UDS/v10201234ID/mAUDS=0 VUDS=-1 VUDS=-2 VUDS=1 V可变电阻区 线性放大区N沟道(u do)耗尽型MOS管的特性曲线ID/mA0UGS/V-212UDS=10 VIDSS输出特性转移(zhuny
19、)特性 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数第90页/共94页第九十一页，共94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91页/共94页第九十二页，共94页。主要参数主要参数上页第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化量之比。*栅源直流输入电阻RGS：栅源电压和栅极电流的比值。*开启电压UGS(th)：是增强型场效应管当漏源之间出现导电沟道时的栅源电压。*饱和漏电流IDSS：耗尽型场效应管在UGS=0的情况下，当漏源电压大于夹断电压时的漏极电流。*第92页/共94页第九十三页，共94页。第1章上页返回(fnhu)简简化化(ji jin nh hu u)模模型型BGSD 简化的小信号简化的小信号(xnho)(xnho)模型模型SDUGS+GgmUGS ID由于MOS管的栅源输入电阻很大，故可认为G、S间是开路的。说明第93页/共94页第九十四页，共94页。