直流电路.ppt

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1、第一章第一章 直流电路直流电路第一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识第二节第二节 电路的两个基本定律电路的两个基本定律第三节第三节 电源的工作状态电源的工作状态第四节第四节 线性电路基本原理及电位计算线性电路基本原理及电位计算第一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识一、电路的组成一、电路的组成 电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电气设备或元电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电气设备或元件按一定方式组合起来的。件按一定方式组合起来的。 在日常生活中最常用的手电筒电路就是一个最简单的电路，在日常生活中最常用的手电筒电路就是一个最简单的电路，如如图图1-1所示。所示。下一页下一页第

2、一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识一、电路的组成一、电路的组成组成电路的基本部件如下组成电路的基本部件如下1.电源电源 它是电路中电能的来源。电源的功能是将其他形式的能量它是电路中电能的来源。电源的功能是将其他形式的能量转换为电能。转换为电能。2.负载负载 用电设备叫负载，它将电能转换成其他形式的能量用电设备叫负载，它将电能转换成其他形式的能量 3.中间环节中间环节 主要是指连接导线和控制电路通断的开关电器，以及保障主要是指连接导线和控制电路通断的开关电器，以及保障安全用电的保护电器安全用电的保护电器(如熔断器等如熔断器等)。它们将电源及负载连接。它们将电源及负载连接起来，构成电流通路起

3、来，构成电流通路下一页下一页上一页上一页第一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识二、电路中的基本物理量二、电路中的基本物理量 1.电流电流 电流是带电粒子在外电场的作用下做有秩序的移动而形成电流是带电粒子在外电场的作用下做有秩序的移动而形成的。电流的实际方向是客观存在的，习惯上规定正电荷运动的。电流的实际方向是客观存在的，习惯上规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。的方向为电流的实际方向。 如如图图1-2所示，当电流的实际方向与其参考方向一致时，所示，当电流的实际方向与其参考方向一致时，电流为正值电流为正值;反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，

4、电流则为负值。电流则为负值。 在国际单位制在国际单位制(SI)中，电流的单位是中，电流的单位是A(安培安培)下一页下一页上一页上一页第一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识二、电路中的基本物理量二、电路中的基本物理量 2.电压电压 电场力把单位正电荷从电场力把单位正电荷从a点移到点移到b点所做的功称为点所做的功称为a, b两点两点之间的电压，用之间的电压，用U或或u表示表示 电压又称为电位差，它总是和电路中的两个点有关，电压电压又称为电位差，它总是和电路中的两个点有关，电压的方向规定为由高电位端的方向规定为由高电位端(“+”极性极性)指向低电位端指向低电位端(“-”极性极性)，即为电位降低的

5、方向即为电位降低的方向 在国际单位制中，电压的单位是在国际单位制中，电压的单位是V(伏特伏特) 为了分析方便，常常采用关联的参考方向，即把元件上电为了分析方便，常常采用关联的参考方向，即把元件上电压和电流的参考方向取为一致，见压和电流的参考方向取为一致，见图图1-4 ( a)。当然也可采用。当然也可采用非关联参考方向，即使元件上电压和电流的参考方向互不相非关联参考方向，即使元件上电压和电流的参考方向互不相关，见关，见图图1-4 (b)下一页下一页上一页上一页第一节第一节 电路的基本知识电路的基本知识二、电路中的基本物理量二、电路中的基本物理量 3.功率功率 电路的基本作用之一是实现能量的传递，

6、用功率电路的基本作用之一是实现能量的传递，用功率(power)来表示能量变化的速率，常用来表示能量变化的速率，常用P或或p来表示。来表示。 在直流情况下，当电压、电流为关联参考方向时在直流情况下，当电压、电流为关联参考方向时 P=UI 此时，若算得的功率此时，若算得的功率P0，元件为吸收功率，元件为吸收功率; P n1。这时转子绕组切割定子旋转磁场方向与原电动状态相反，。这时转子绕组切割定子旋转磁场方向与原电动状态相反，则转子绕组感应电动势和电流方向也随之相反，电磁转矩方则转子绕组感应电动势和电流方向也随之相反，电磁转矩方向也反厂，即转矩与电机旋转方向由同向变为反向，成为制向也反厂，即转矩与电

7、机旋转方向由同向变为反向，成为制动转矩动转矩(如如图图5-17所示所示)，使重物受到制动而匀速下降。实际，使重物受到制动而匀速下降。实际上这台电动机已转人发电机运行状态，它将重物的势能转变上这台电动机已转人发电机运行状态，它将重物的势能转变为电能而回馈到电网，故称回馈制动。为电能而回馈到电网，故称回馈制动。下一页下一页上一页上一页第三节第三节 三相异步电动机的启动、调三相异步电动机的启动、调速与制动速与制动三、三相异步电动机的制动三、三相异步电动机的制动3.能耗制动能耗制动 异步电动机能耗制动接线如异步电动机能耗制动接线如图图5-18 ( a)所示。制动方法是所示。制动方法是在切断电源开关在切

8、断电源开关Q1同时闭合开关同时闭合开关Q2触点，在定子两相绕组间触点，在定子两相绕组间通入直流电流。于是定子绕组产生一个恒定磁场，转子因惯通入直流电流。于是定子绕组产生一个恒定磁场，转子因惯性而旋转切割该恒定磁场，在转子绕组产生感应电动势和电性而旋转切割该恒定磁场，在转子绕组产生感应电动势和电流。由流。由图图5-18 (b)可判得，转子的载流导体与恒定磁场相互可判得，转子的载流导体与恒定磁场相互作用产生电磁转矩，其方向与转子转向相反，起制动作用，作用产生电磁转矩，其方向与转子转向相反，起制动作用，因此转速迅速下降，当转速下降至零时，转子感应电动势和因此转速迅速下降，当转速下降至零时，转子感应电

9、动势和电流也降至零，制动过程结束。制动期间，运转部分所储藏电流也降至零，制动过程结束。制动期间，运转部分所储藏的动能转变为电能消耗在转子回路的电阻上，故称能耗制动。的动能转变为电能消耗在转子回路的电阻上，故称能耗制动。上一页上一页返返 回回第四节第四节 三相异步电动机的铭牌和技三相异步电动机的铭牌和技术数据术数据 铭牌的作用是向使用者简要说明这台设备的一些额定数据铭牌的作用是向使用者简要说明这台设备的一些额定数据和使用方法，因此看懂铭牌，按照铭牌的规定去使用设备，和使用方法，因此看懂铭牌，按照铭牌的规定去使用设备，是正确使用这台设备的先决条件。是正确使用这台设备的先决条件。 如一台三相异步电动

10、机铭牌数据如如一台三相异步电动机铭牌数据如表表5-2所示。所示。1.型号型号 为了便于各部门业务联系和简化技术文件对产品名称、规为了便于各部门业务联系和简化技术文件对产品名称、规格、型式的叙述等而引用的一种代号，由汉语拼音字母、国格、型式的叙述等而引用的一种代号，由汉语拼音字母、国际通用符号和阿拉伯数字三部分组成。际通用符号和阿拉伯数字三部分组成。各类型电机的主要产品代号意义摘录于各类型电机的主要产品代号意义摘录于表表5-3中。中。下一页下一页第四节第四节 三相异步电动机的铭牌和技三相异步电动机的铭牌和技术数据术数据2.额定功率额定功率PN 指电动机在额定状况下运行时，转子轴上输出的机械功率，

11、指电动机在额定状况下运行时，转子轴上输出的机械功率，单位为单位为kW3.额定电压额定电压UN 指电动机在额定运行情况下，三相定子绕组应接的线电压指电动机在额定运行情况下，三相定子绕组应接的线电压值，单位为值，单位为V4.额定电流额定电流IN 指电动机在额定运行情况下，三相定子绕组的线电流值，指电动机在额定运行情况下，三相定子绕组的线电流值，单位为单位为A 三相异步电动机额定功率、电流、电压之间的关系为三相异步电动机额定功率、电流、电压之间的关系为下一页下一页上一页上一页NNNNNIUPcos3第四节第四节 三相异步电动机的铭牌和技三相异步电动机的铭牌和技术数据术数据5.额定转速额定转速nN 指

12、额定运行时电动机的转速，单位为指额定运行时电动机的转速，单位为r/min6.额定频率额定频率fN 我国电网频率为我国电网频率为50 Hz，故国内异步电动机频率均为，故国内异步电动机频率均为50 Hz7.接法接法 电动机定子三相绕组有电动机定子三相绕组有Y连接和连接和连接两种，如连接两种，如图图5-19所所示。示。Y系列电动机功率在系列电动机功率在4kW及以上均接成及以上均接成连接。绕组的连接。绕组的接线标志如接线标志如表表5-4所示。所示。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 三相异步电动机的铭牌和技三相异步电动机的铭牌和技术数据术数据 8.温升及绝缘等级温升及绝缘等级 温升是指电机运行时绕组

13、温度允许高出周围环境温度的数温升是指电机运行时绕组温度允许高出周围环境温度的数值。但允许高出数值的多少由该电机绕组所用绝缘材料的耐值。但允许高出数值的多少由该电机绕组所用绝缘材料的耐热程度决定，绝缘材料的耐热程度称为绝缘等级，不同绝缘热程度决定，绝缘材料的耐热程度称为绝缘等级，不同绝缘材料，其最高允许温升是不同的，中小电动机常用的绝缘材材料，其最高允许温升是不同的，中小电动机常用的绝缘材料分五个等级，如料分五个等级，如表表5 -5，其中最高允许温升值是按环境温，其中最高允许温升值是按环境温度度40计算出来的。计算出来的。 9.工作方式工作方式 为厂适应不同的负载需要，按负载持续时间的不同，国家

14、为厂适应不同的负载需要，按负载持续时间的不同，国家标准把电动机分成了三种工作方式标准把电动机分成了三种工作方式:连续工作制、短时工作制连续工作制、短时工作制和断续周期工作制。和断续周期工作制。 除上述铭牌数据外，还可由产品目录或电工手册中查得其除上述铭牌数据外，还可由产品目录或电工手册中查得其他一些技术数据，如一台他一些技术数据，如一台Y160M-6电动机电动机(表表5 -6 ) 上一页上一页返返 回回第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机一、步进电动机一、步进电动机1.步进电动机的用途和基本要求步进电动机的用途和基本要求 步进电动机或称脉冲电动机，是一种将输人脉冲信号转换步进电动机或称脉

15、冲电动机，是一种将输人脉冲信号转换成输出轴的角位移成输出轴的角位移(或直线位移或直线位移)的执行元件。的执行元件。 由于步进电动机的工作职能正好符合数字控制系统的要求，由于步进电动机的工作职能正好符合数字控制系统的要求，同时电子技术的发展也解决厂步进电动机的电源问题。因此，同时电子技术的发展也解决厂步进电动机的电源问题。因此，随着数字计算机的发展，步进电动机的应用也日益广泛。随着数字计算机的发展，步进电动机的应用也日益广泛。 图图5-20就是数控机床控制系统的示意图就是数控机床控制系统的示意图下一页下一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机一、步进电动机一、步进电动机1.步进电动机的用途

16、和基本要求步进电动机的用途和基本要求 控制系统对步进电动机的基本要求是控制系统对步进电动机的基本要求是: 在一定的速度范围内步进电动机都能稳定运行，愉出轴转在一定的速度范围内步进电动机都能稳定运行，愉出轴转过的步数必须等于输入脉冲数，既不能多走一步，也不能少过的步数必须等于输入脉冲数，既不能多走一步，也不能少走一步，即不能出现所谓的走一步，即不能出现所谓的“失步失步”现象现象 每输入一个脉冲信号，愉出轴所转过的角度称为步距角，每输入一个脉冲信号，愉出轴所转过的角度称为步距角，该值要小而且精度要高，这样才能使工作台的位移量小而且该值要小而且精度要高，这样才能使工作台的位移量小而且准确均匀，从而可

17、以提高加工精度准确均匀，从而可以提高加工精度 允许的工作频率高，这样才能动作迅速，减少辅助工时，允许的工作频率高，这样才能动作迅速，减少辅助工时，提高生产率提高生产率下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机一、步进电动机一、步进电动机2.步进电动机的作用原理和基本结构步进电动机的作用原理和基本结构 步距角步距角s与转子齿数与转子齿数z及拍数及拍数N之间存在如下关系之间存在如下关系: 转子每分钟转速为转子每分钟转速为 典型结构如典型结构如图图5 -21所示，转子的齿数增加厂很多所示，转子的齿数增加厂很多(图中为图中为40个齿个齿)，定子每个极上也相应地开了几个齿，定子每

18、个极上也相应地开了几个齿(图中为图中为5个齿个齿)。下一页下一页上一页上一页zNs360zNfn60第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机二、伺服电动机二、伺服电动机 伺服电动机亦称执行电动机，它具有一种服从控制信号的伺服电动机亦称执行电动机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能，在信号来到之前，转子静止不动要求而动作的职能，在信号来到之前，转子静止不动;信号来信号来到之后，转子立即转动到之后，转子立即转动;当信号消失，转子能即时自行停转。当信号消失，转子能即时自行停转。由于这种由于这种“伺服伺服”的性能，因此而命名。的性能，因此而命名。1. 直流伺服电动机直流伺服电动机 (1)基本结

19、构基本结构 直流伺服电动机的结构与普通小型直流电动直流伺服电动机的结构与普通小型直流电动机相同，不过由于直流伺服电动机的功率不大，也可由永久机相同，不过由于直流伺服电动机的功率不大，也可由永久磁铁制成，省去励磁绕组。其励磁方式儿乎只采取他励式磁铁制成，省去励磁绕组。其励磁方式儿乎只采取他励式(永永磁式亦认为是他励式磁式亦认为是他励式)。下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机二、伺服电动机二、伺服电动机1. 直流伺服电动机直流伺服电动机 (2)工作原理工作原理 直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动机相同。只要在其励磁绕组中有电流

20、通过且产生厂磁通，当机相同。只要在其励磁绕组中有电流通过且产生厂磁通，当电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通相互作用而产电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通相互作用而产生转矩使伺服电动机投入工作。生转矩使伺服电动机投入工作。 (3)控制方式控制方式 交流伺服电动机的励磁绕组与控制绕组均装交流伺服电动机的励磁绕组与控制绕组均装在定子铁芯上，从理论上讲，这两种绕组的作用相互对换时，在定子铁芯上，从理论上讲，这两种绕组的作用相互对换时，电动机的性能不会出现差异。电动机的性能不会出现差异。下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机二、伺服电动机二、伺服电动机2.交流伺服

21、电动机交流伺服电动机 (1)工作原理工作原理 图图5-22是交流伺服电动机的原理图，图中是交流伺服电动机的原理图，图中f和和k表示装在定子上的两个绕组，它们在空间上相差表示装在定子上的两个绕组，它们在空间上相差90电角度。电角度。绕组绕组k是由定值交流电压励磁，称为励磁绕组是由定值交流电压励磁，称为励磁绕组;绕组绕组k是由伺服是由伺服放大器供电而进行控制的，故称为控制绕组。转子为笼型。放大器供电而进行控制的，故称为控制绕组。转子为笼型。 交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机相似，当它在交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机相似，当它在系统中运行时，励磁绕组固定地接到电源上，控制电压为零系

22、统中运行时，励磁绕组固定地接到电源上，控制电压为零时，气隙内磁场为脉振磁场，电动机无启动转矩，转子不转。时，气隙内磁场为脉振磁场，电动机无启动转矩，转子不转。下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机二、伺服电动机二、伺服电动机2.交流伺服电动机交流伺服电动机 (2)控制方法控制方法 伺服电动机不仅须具有启动和停止的伺服性，伺服电动机不仅须具有启动和停止的伺服性，而且还须具有转速的大小和方向的可控性。而且还须具有转速的大小和方向的可控性。交流伺服电动机的控制方法有以下三种交流伺服电动机的控制方法有以下三种: 幅值控制幅值控制:即保持控制电压即保持控制电压Uk的相位不变，

23、仅仅改变其幅值的相位不变，仅仅改变其幅值来进行控制。来进行控制。 相位控制相位控制:即保持控制电压即保持控制电压Uk的幅值不变，仅仅改变其相位的幅值不变，仅仅改变其相位来进行控制。来进行控制。 幅一相控制幅一相控制:即同时改变即同时改变Uk的幅值和相位来进行控制。的幅值和相位来进行控制。下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机三、单相异步电动机三、单相异步电动机 在只有单相电源或所需较小功率时，可选用单相异步电动机。在只有单相电源或所需较小功率时，可选用单相异步电动机。 单相异步电动机结构单相异步电动机结构(如如图图5-23所示所示)与三相笼型异步电动机与三相笼型异步

24、电动机相似，转子也为笼型，所不同的是单相异步电动机的定子绕相似，转子也为笼型，所不同的是单相异步电动机的定子绕组有两个，一个为工作绕组，它在全部运行中均接入电网，组有两个，一个为工作绕组，它在全部运行中均接入电网，另一个为启动绕组，它仅在启动瞬间接入，当电动机转速升另一个为启动绕组，它仅在启动瞬间接入，当电动机转速升至至70%85%的同步转速时，由离心开关将它切除的同步转速时，由离心开关将它切除(电容或电电容或电阻分相电动机阻分相电动机)。下一页下一页上一页上一页第五节第五节 其他用途电动机其他用途电动机三、单相异步电动机三、单相异步电动机 正转旋转磁场正转旋转磁场(与转向相同与转向相同)对转

25、子的转差率对转子的转差率s+，它产生正，它产生正向电磁转矩向电磁转矩Tem+，其机械特性为，其机械特性为Tem+ =f(s+)。 反转旋转磁场反转旋转磁场(与转向相反与转向相反)对转子的转差率为对转子的转差率为s- ，它产生，它产生反向电磁转矩反向电磁转矩Tem -，其机械特性为，其机械特性为Tem- =f(s-) 。 作用在电动机轴上的总转矩作用在电动机轴上的总转矩Tem= Tem+ + Tem- ，其转矩，其转矩特性特性Tem =f(s)曲线如曲线如图图5 -24所示所示上一页上一页返返 回回图图5-1 三相笼型异步电动机的结构三相笼型异步电动机的结构返返 回回图图5-2 定子铁芯冲片定子

26、铁芯冲片返返 回回图图5-3 转子铁芯冲片转子铁芯冲片返返 回回图图5-4 笼型转子笼型转子返返 回回图图5 -5 线型异步电动机接线线型异步电动机接线返返 回回图图5-6 对称三相定子绕组对称三相定子绕组返返 回回图图5 -7 三相定子电流波形三相定子电流波形返返 回回图图5-8 三相两极旋转磁场三相两极旋转磁场返返 回回表表5-1 转速转速n1与磁极对数与磁极对数p的关系的关系返返 回回图图5 -9 异步电动机工作原理示竟图异步电动机工作原理示竟图返返 回回图图5-10 三相异步电动机的三相异步电动机的Tem-s曲曲线线返返 回回图图5-11 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特

27、性返返 回回图图5-12 对应于不同对应于不同U1和和R2的机械特的机械特性曲线性曲线返返 回回图图5-13 直接启动线路直接启动线路返返 回回图图5-14 Y-换接启动接线图换接启动接线图返返 回回图图5-15 自耦补偿器启动自耦补偿器启动返返 回回图图5-16 三相异步电动机的反接制动三相异步电动机的反接制动返返 回回图图5-17 三相异步电动机的回馈制动三相异步电动机的回馈制动原理图原理图返返 回回图图5-18 三相异步电动机的能耗制动三相异步电动机的能耗制动返返 回回表表5-2 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据返返 回回表表5-3 异步电动机产品代号异步电动机产品代号返返

28、回回图图5-19 三相异步电动机的接线三相异步电动机的接线返返 回回表表5-4 Y系列三相异步电动机接线系列三相异步电动机接线端标志端标志返返 回回表表5 -5 缘材料温升限值缘材料温升限值返返 回回表表5-6 Y160M-6电动机技术数据电动机技术数据返返 回回图图5 -20 数控机床控制系统示竟图数控机床控制系统示竟图返返 回回图图5-21 步进电动机典型结构步进电动机典型结构返返 回回图图5-23 单相异步电动机结构单相异步电动机结构返返 回回图图5 -24 单相异步电动机单相异步电动机Tem=f(s)曲曲线线返返 回回第六章第六章 常用半导体元器件常用半导体元器件第一节第一节 半导体二

29、极管半导体二极管第二节第二节 晶体管晶体管第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管第一节第一节 半导体二极管半导体二极管一、二极管的结构和符号一、二极管的结构和符号 将将PN结的两个区，即结的两个区，即P区和区和N区分别加上相应的电极用引区分别加上相应的电极用引线引出，并用管壳将线引出，并用管壳将PN结封装起来就构成了半导体二极管，结封装起来就构成了半导体二极管，其结构与图形符号如其结构与图形符号如图图6-1所示，常见外形如所示，常见外形如图图6 -2所示。从所示。从P区引出的电极为阳极区引出的电极为阳极(或正极或正极)，从，从N区引出的电极为阴极区引出的电极为阴极(或或负极负极)，并分别用，并

30、分别用A、K表示表示下一页下一页第一节第一节 半导体二极管半导体二极管二、二极管的主要参数二、二极管的主要参数 (1)最大整流电流最大整流电流IFM 它是指二极管长期工作时所允许通过它是指二极管长期工作时所允许通过的最大正向平均电流的最大正向平均电流 (2)最高反向工作电压最高反向工作电压URM 它是指二极管工作时所允许加它是指二极管工作时所允许加的最高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。的最高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。 (3)反向电流反向电流IR 它是指二极管未被击穿时的反向电流值。它是指二极管未被击穿时的反向电流值。 (4)最高工作频率最高工作频率fM 主要由

31、主要由PN结的结电容大小决定结的结电容大小决定下一页下一页上一页上一页第一节第一节 半导体二极管半导体二极管三、二极管的伏安特性三、二极管的伏安特性 二极管最主要的特性就是单向导电性，这可以用伏安特性二极管最主要的特性就是单向导电性，这可以用伏安特性曲线来说明。所谓二极管的伏安特性曲线就是指二极管两端曲线来说明。所谓二极管的伏安特性曲线就是指二极管两端的电压的电压U与流过的电流与流过的电流I的关系曲线，如的关系曲线，如图图6 -3所示所示(以正极到以正极到负极为参考方向负极为参考方向)。1.正向特性正向特性 外加正向电压很小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有外加正向电压很小时，二极管呈现较大的

32、电阻，几乎没有正向电流通过正向电流通过 二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的电二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的电阻，有较大的正向电流流过，称为二极管导通阻，有较大的正向电流流过，称为二极管导通下一页下一页上一页上一页第一节第一节 半导体二极管半导体二极管三、二极管的伏安特性三、二极管的伏安特性2.反向特性反向特性 当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非常小的反向电流常小的反向电流(称为反向饱和电流或反向漏电流称为反向饱和电流或反向漏电流) 当反向电压增加到一定数值时当反向电压增加到一定数值时(如曲线中的如

33、曲线中的C点或点或C点点)，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿，此时对应的电反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿，此时对应的电压称为反向击穿电压，用压称为反向击穿电压，用UBR表示，曲线中表示，曲线中CD段段(或或CD段段)称为反向击穿区。称为反向击穿区。上一页上一页返返 回回第二节第二节 晶体管晶体管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号1.外形外形 常见晶体管的外形结构如常见晶体管的外形结构如图图6-7所示。所示。2.结构和符号结构和符号 晶体管的结构示意图如晶体管的结构示意图如图图6-8 (a)所示，它是由三层不同性所示，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体的组合方

34、式不同，可将其质的半导体组合而成的。按半导体的组合方式不同，可将其分为分为NPN型管和型管和PNP型管。型管。 晶体管的图形符号如晶体管的图形符号如图图6-8 (b)所示，符号中的箭头方向表所示，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。示发射结正向偏置时的电流方向。下一页下一页第二节第二节 晶体管晶体管二、晶体管的主要参数二、晶体管的主要参数1.电流放大倍数电流放大倍数(1)共发射极直流电流放大倍数共发射极直流电流放大倍数(2)共发射极交流电流放大倍数共发射极交流电流放大倍数(hfe)下一页下一页上一页上一页BCIIBCII第二节第二节 晶体管晶体管二、晶体管的主要参数二、晶体管的主要

35、参数2.极间反向电流极间反向电流 (1)集电极集电极-基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO ICBO是晶体管的发射极是晶体管的发射极开路时，集电极和基极间的反向漏电流，在温度一定的情况开路时，集电极和基极间的反向漏电流，在温度一定的情况下，下， ICBO接近于常数，所以又叫反向饱和电流接近于常数，所以又叫反向饱和电流 ICBO的测量电路如的测量电路如图图6-9 (a)所示所示 (2)穿透电流穿透电流ICEO ICEO为基极开路时，由集电区穿过基区为基极开路时，由集电区穿过基区流人发射区的电流流人发射区的电流 ICEO的测量电路如的测量电路如图图6-9 (b)所示所示下一页下一页上一页上一页

36、第二节第二节 晶体管晶体管二、晶体管的主要参数二、晶体管的主要参数3.极限参数极限参数 极限参数是指晶体管正常工作时所允许的电流、电压和功极限参数是指晶体管正常工作时所允许的电流、电压和功率等的极限值率等的极限值 (1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM (2)集电极集电极-发射极反向击穿电压发射极反向击穿电压U(BE)CBO (3)集电极集电极-基极反向击穿电压基极反向击穿电压U(BR)CBO (4)集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM下一页下一页上一页上一页第二节第二节 晶体管晶体管三、晶体管中的电流分配和放大作用三、晶体管中的电流分配和放大作用1.晶体管的工作电压晶体管的工

37、作电压 晶体管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电晶体管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置结反向偏置 NPN型晶体管工作时电源接线如型晶体管工作时电源接线如图图6-11(a)所示，所示，PNP型型晶体管工作时电源接线如晶体管工作时电源接线如图图6-11 ( b)所示所示2.晶体管各个电极的电流分配晶体管各个电极的电流分配 为了了解晶体管各个电极的电流分配及它们之间的关系，为了了解晶体管各个电极的电流分配及它们之间的关系，先看一个实验，实验电路如先看一个实验，实验电路如图图6-12所示。由于这种电路发射所示。由于这种电路发射极是公共端，因此这种接法称为晶体管的共发射极

38、放大电路。极是公共端，因此这种接法称为晶体管的共发射极放大电路。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 晶体管晶体管三、晶体管中的电流分配和放大作用三、晶体管中的电流分配和放大作用2.晶体管各个电极的电流分配晶体管各个电极的电流分配 调节电位器调节电位器RP，则基极电流，则基极电流IB、集电极电流、集电极电流IC和发射极电和发射极电流流IE都发生变化，电流方向如图都发生变化，电流方向如图6-12所示，测量结果见所示，测量结果见表表6-1 可以找出晶体管各极电流分配关系可以找出晶体管各极电流分配关系 IE=IB+IC3.晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用 从从表表6-1中的实验数据还可以看出

39、中的实验数据还可以看出:ICIB，而且当调节电位，而且当调节电位器器RP使使IB有一微小变化时，会引起有一微小变化时，会引起IC较大的变化，这表明基较大的变化，这表明基极电流极电流(小电流小电流)控制着集电极电流控制着集电极电流(大电流大电流)，所以晶体管是一，所以晶体管是一个电流控制器件，这种现象称为晶体管的电流放大作用。个电流控制器件，这种现象称为晶体管的电流放大作用。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 晶体管晶体管四、晶体管的特性曲线四、晶体管的特性曲线1.输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线是在基极电流输出特性曲线是在基极电流IB一定的情况下，晶体管输出一定的情况下，晶体管输出回路

40、中集射电压回路中集射电压UCE与集电极电流与集电极电流IC之间的关系曲线，用函数之间的关系曲线，用函数式表示为式表示为 图图6 -13为某晶体管的输出特性曲线。为某晶体管的输出特性曲线。下一页下一页上一页上一页常数BICECUfI| )(第二节第二节 晶体管晶体管四、晶体管的特性曲线四、晶体管的特性曲线2.输入特性曲线输入特性曲线 输入特性曲线是指当集射电压输入特性曲线是指当集射电压UCE为某一常数时，输入回为某一常数时，输入回路中的基射电压路中的基射电压UBE与基极电流与基极电流IB之间的关系曲线，用函数式之间的关系曲线，用函数式表示为表示为 图图6-14所示为某晶体管的输入特性曲线所示为某

41、晶体管的输入特性曲线上一页上一页常数CEIBEBUfI| )(返返 回回第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管一、绝缘栅场效应晶体管的结构及符号一、绝缘栅场效应晶体管的结构及符号 绝缘栅型场效应晶体管是由金属、氧化物和半导体组成的，绝缘栅型场效应晶体管是由金属、氧化物和半导体组成的，因此又称为金属氧化物半导体场效应晶体管，简称因此又称为金属氧化物半导体场效应晶体管，简称MOS管。管。MOS管可分为增强型与耗尽型两种类型，每一种又分为管可分为增强型与耗尽型两种类型，每一种又分为N沟沟道和道和P沟道，即沟道，即NMOS管和管和PMOS管。管。 图图6-15 (a)所示为所示为N沟道增强型沟道增强型

42、MOS管结构示意图管结构示意图 图图6-15 (b)是增强型是增强型N沟道绝缘栅场效应晶体管的图形符号，沟道绝缘栅场效应晶体管的图形符号，箭头向内表示箭头向内表示N沟道。沟道。 N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的结构示意图和图形符沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的结构示意图和图形符号如号如图图6-16所示。所示。下一页下一页第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管二、场效应晶体管的主要参数二、场效应晶体管的主要参数开启电压开启电压IGS(th)或夹断电压或夹断电压IGS(off)零偏漏极电流零偏漏极电流IDSS漏漏-源击穿电压源击穿电压I(BR)DS栅栅-源击穿电压源击穿电压I(BR)GS直流输入电阻

43、直流输入电阻RGS漏极最大耗散功率漏极最大耗散功率PDM跨导跨导gm下一页下一页上一页上一页第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管三、绝缘栅场效应晶体管的特性三、绝缘栅场效应晶体管的特性1. N沟道增强型沟道增强型MOS管特性管特性 (1)转移特性转移特性 某增强型某增强型 NMOS管的转移特性曲线如管的转移特性曲线如图图6-17 (a)所示所示 (2)输出特性增强型输出特性增强型NMOS管的输出特性是指当管的输出特性是指当UGSUGS(th)并保持不变时，漏源电压并保持不变时，漏源电压UDS变化所引起漏极电流变化所引起漏极电流ID的变化的变化的关系称为输出特性，的关系称为输出特性，图图6-1

44、7 (b)为某增强型为某增强型NMOS管的输出管的输出特性曲线特性曲线下一页下一页上一页上一页第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管三、绝缘栅场效应晶体管的特性三、绝缘栅场效应晶体管的特性2. N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管特性管特性 与增强型相比，由于它的结构有所改变，因而使其控制特与增强型相比，由于它的结构有所改变，因而使其控制特性有明显变化性有明显变化 图图6-18 (a)、( b)所示分别为所示分别为N沟道耗尽型管的转移特性曲线沟道耗尽型管的转移特性曲线和输出特性曲线和输出特性曲线下一页下一页上一页上一页第三节第三节 场效应晶体管场效应晶体管四、使用四、使用MOS管的注意事项管的注意事

45、项 MOS管栅源之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄管栅源之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄放，因极间电容很小，故会造成电压过高使绝缘栅击穿。放，因极间电容很小，故会造成电压过高使绝缘栅击穿。 焊接焊接MOS管时，对工作台、操作人员应有防静电措施，管时，对工作台、操作人员应有防静电措施， 电烙铁的外壳应良好地接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。电烙铁的外壳应良好地接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。 有些有些MOS场效应晶体管将衬底引出，故有场效应晶体管将衬底引出，故有4个管脚，这种个管脚，这种管子漏极与源极可互接使用管子漏极与源极可互接使用 在使用场效应晶体管时，要注意漏一源电压、漏一

46、源电流在使用场效应晶体管时，要注意漏一源电压、漏一源电流及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。上一页上一页返返 回回图图6-1 二极管的结构与图形符号二极管的结构与图形符号返返 回回图图6-2 常见外形图常见外形图返返 回回图图6-3 二极管的伏安特性二极管的伏安特性返返 回回图图6-7 几种常见晶体管的外形结构几种常见晶体管的外形结构返返 回回图图6-8 晶体管的结构和图形符号晶体管的结构和图形符号返返 回回图图6-9 极间反向电流的测量电路极间反向电流的测量电路返返 回回图图6-11 晶体管的工作电压晶体管的工作电压返返 回回图图6-12 晶体管电

47、流的实验电路晶体管电流的实验电路返返 回回表表6-1 晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据返返 回回图图6-13 晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线返返 回回图图6-14 晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线返返 回回图图6-15 N沟道增强型绝缘栅场效应沟道增强型绝缘栅场效应晶体管晶体管返返 回回图图6-16 N沟道耗尽型绝缘栅场效应沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管晶体管返返 回回图图6-17 增强型增强型NMOS管的特性曲线管的特性曲线返返 回回图图6-18 耗尽型耗尽型NMOS管特性管特性返返 回回第七章第七章 基本放大电路基本放大电路第一节第一节 共射极放大电路共射极放大电路第二

48、节第二节 共集电极电路共集电极电路第三节第三节 多级放大电路多级放大电路第四节第四节 功率放大电路功率放大电路第五节第五节 差分放大电路差分放大电路第一节第一节 共射极放大电路共射极放大电路一、什么是放大电路一、什么是放大电路 放大电路是模拟电路中一种最常用、最基本的典型电路。放大电路是模拟电路中一种最常用、最基本的典型电路。可以说，凡是需要将微弱的模拟信号进行放大的场合，都离可以说，凡是需要将微弱的模拟信号进行放大的场合，都离不开放大电路不开放大电路 对于放大电路的要求有两个方面对于放大电路的要求有两个方面;一方面放大倍数要大，一方面放大倍数要大，因为在总的放大倍数一定的情况下，每一级的放大

49、倍数越大，因为在总的放大倍数一定的情况下，每一级的放大倍数越大，电子设备的级数就可以越少，设备可以做得体积小、质量轻、电子设备的级数就可以越少，设备可以做得体积小、质量轻、耗电量小耗电量小;另一方面是失真要小，放大电路的首要任务是把信另一方面是失真要小，放大电路的首要任务是把信号放大，但在放大信号的同时，还必须尽可能地保持原来信号放大，但在放大信号的同时，还必须尽可能地保持原来信号的波形不变，即输出波形和输入波形尽可能地保持一致号的波形不变，即输出波形和输入波形尽可能地保持一致下一页下一页第一节第一节 共射极放大电路共射极放大电路二、共射级放大电路二、共射级放大电路1.电路组成电路组成 图图7

50、-1是一个共射级接法的交流放大器，它是最基本的交是一个共射级接法的交流放大器，它是最基本的交流放大电路流放大电路2.工作原理工作原理 在放大电路中，一般采用单电源供电，如在放大电路中，一般采用单电源供电，如图图7-2所示的共所示的共发射极放大电路的实用电路只要适当调整发射极放大电路的实用电路只要适当调整RB的阻值，仍可保的阻值，仍可保证发射结正向偏置，产生合适的基极偏置电流证发射结正向偏置，产生合适的基极偏置电流lB下一页下一页上一页上一页第一节第一节 共射极放大电路共射极放大电路二、共射级放大电路二、共射级放大电路 3.放大电路的直流量和交流量放大电路的直流量和交流量 当放大电路没有输入电压