电工电子基础基础知识

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1、电工电子基础知识电工电子基础知识 一、导体、绝缘体和半导体（超导体）知识一、导体、绝缘体和半导体（超导体）知识 二、电阻、电容、电感相关知识及应用二、电阻、电容、电感相关知识及应用 三、电路分析方法三、电路分析方法 四、二极管、可控硅整流原理四、二极管、可控硅整流原理 第一部分第一部分 导体、绝缘体和半导体、超导体知识导体、绝缘体和半导体、超导体知识 导体、半导体、绝缘体器件是构导体、半导体、绝缘体器件是构 成各种电气设备、电工电子器件的成各种电气设备、电工电子器件的 基础，在电力生产上，更是普遍存基础，在电力生产上，更是普遍存 在，作为一名电力生产人员，应熟在，作为一名电力生产人员，应熟 悉

2、掌握导体、半导体、绝缘体的定悉掌握导体、半导体、绝缘体的定 义和性质以及应用。义和性质以及应用。 一、导体一、导体 定义：具定义：具有良好导电性能的材料就称有良好导电性能的材料就称 为导体。大家知道，金属、石墨和电解为导体。大家知道，金属、石墨和电解 液具有良好的导电性能，他们都是导体液具有良好的导电性能，他们都是导体 。 集肤效应：又叫趋肤效应。直流通过导线集肤效应：又叫趋肤效应。直流通过导线 时电流密度均匀分布于导线截面，不存在时电流密度均匀分布于导线截面，不存在 集肤效应。而当交变电流通过导体时集肤效应。而当交变电流通过导体时, ,电流电流 将集中在导体表面流过将集中在导体表面流过, ,

3、这种现象叫集肤效这种现象叫集肤效 应。应。 二、绝缘体二、绝缘体 定义：不导电的物质，称为绝缘定义：不导电的物质，称为绝缘 体。如包在电线外面的橡胶、塑料体。如包在电线外面的橡胶、塑料 。常用的绝缘体材料还有陶瓷、云。常用的绝缘体材料还有陶瓷、云 母、胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油母、胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油 （变压器油）等，空气也是良好的（变压器油）等，空气也是良好的 绝缘物质。绝缘物质。 n n 导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否 存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限 也不是绝对的，在一定条件下可以相互转也不是绝对的，

4、在一定条件下可以相互转 化。化。 三、半导体三、半导体 有一些物质，如硅、锗、硒等，其有一些物质，如硅、锗、硒等，其 原子的最外层电子既不象金属那样容原子的最外层电子既不象金属那样容 易挣脱原子核的束缚而成为自由电子易挣脱原子核的束缚而成为自由电子 ，也不象绝缘体那样受到原子核的紧，也不象绝缘体那样受到原子核的紧 紧束缚，这类物质的导电性能介于导紧束缚，这类物质的导电性能介于导 体和绝缘体之间，并且随着外界条件体和绝缘体之间，并且随着外界条件 及掺入微量杂质而显著改变，这类物及掺入微量杂质而显著改变，这类物 质称为半导体。质称为半导体。 1.1.半导体有以下独特性能：半导体有以下独特性能： n

5、 n 通过掺入杂质可明显地改变半导体的通过掺入杂质可明显地改变半导体的 电导率。电导率。 n n 温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效 应应 n n 光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生 电动势，这就是半导体的光电效应。电动势，这就是半导体的光电效应。 与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的 ，直到，直到2020世纪世纪3030年代，当材料的提纯技术改进以后年代，当材料的提纯技术改进以后 ，半导体的存在才真正被学术界认可。半导体技术，半导体的存在才真正被学术

6、界认可。半导体技术 的发现应用，使电子技术取得飞速发展，的发现应用，使电子技术取得飞速发展， 2.2.本征半导体与杂质半导体、本征半导体与杂质半导体、PNPN结结 （1 1）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶 体就是一个半导体，称为本征半导体。体就是一个半导体，称为本征半导体。 本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且 受温度影响很大，不稳定，用途有限。受温度影响很大，不稳定，用途有限。 （2 2）杂质半导体、）杂质半导体、PNPN结：如果在本征半导体中掺结：如果在本征半导体中掺 入微量杂质（掺杂）

7、，其导电性能将发生显著变入微量杂质（掺杂），其导电性能将发生显著变 化，如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五化，如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五 个电子），就形成个电子），就形成NN型半导体；掺入少许的硼（型半导体；掺入少许的硼（ 最外层有三个电子），就形成最外层有三个电子），就形成P P型半导体。型半导体。 P P型和型和N N型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通 常是在半导体的局部分别掺入浓度较大的三价或五价杂质常是在半导体的局部分别掺入浓度较大的三价或五价杂质 ，使其变为，使其变为P P型或型或N N型半导体，在型半导体，在P P型和型

8、和N N型半导体的交界面型半导体的交界面 就会形成就会形成PNPN结，而结，而PNPN结就是构成各种半导体器件的基础，结就是构成各种半导体器件的基础， 最简单的一个最简单的一个PNPN结就是二极管。结就是二极管。 四、超导体四、超导体 n n 定义：某些金属在摄氏零下定义：某些金属在摄氏零下273273度的绝对温度的绝对温 度下，电阻会突然消失，这种金属电阻完度下，电阻会突然消失，这种金属电阻完 全消失的特殊现象，称超导电性，具有超全消失的特殊现象，称超导电性，具有超 导电性的金属称超导体。导电性的金属称超导体。 超导现象是超导现象是19111911年荷兰物理学家昂尼斯在研究年荷兰物理学家昂尼

9、斯在研究 导体的电阻随温度变化的实验中，首次发现水银导体的电阻随温度变化的实验中，首次发现水银 在在4.2K4.2K的低温时，电阻突然消失，即的低温时，电阻突然消失，即R=0R=0；19331933年年 ，又发现处于超导状态的物质，外部磁场不能深，又发现处于超导状态的物质，外部磁场不能深 入超导体内，有抗磁性，即入超导体内，有抗磁性，即B=0B=0，以上是超导体的，以上是超导体的 两大特性。两大特性。 第二部分第二部分 电阻、电容、电感相关知识及应用电阻、电容、电感相关知识及应用 电阻、电容、电感是构成各种电路的基电阻、电容、电感是构成各种电路的基 本元件。这一部分主要是了解一下它们性本元件。

10、这一部分主要是了解一下它们性 质、用途，以及实际应用举例。质、用途，以及实际应用举例。 一、电阻一、电阻 1.1.定义：定义：衡量物体导电性能的物理量称为电阻。衡量物体导电性能的物理量称为电阻。 在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反 比。这就是导体的电阻定律。比。这就是导体的电阻定律。 2.2.电阻的常用单位：欧姆（电阻的常用单位：欧姆（）、）、KK、MM n n 11的含义：当导体两端电压为的含义：当导体两端电压为1V1V，通过的电流为，通过的电流为 1A1A，这段导体的电阻为，这段导体的电阻为11。 n n 换算：换算：1 M1

11、M1010 3 3 K K1010 6 6 n n 阻值标示：一般用色环法和数字法。阻值标示：一般用色环法和数字法。 3.3.电阻的性质电阻的性质 n n 电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。 n n 电阻是线性元件，它符合欧姆定律：电阻是线性元件，它符合欧姆定律：=U/R=U/R。 n n 电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。 n n 主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。 n n 电阻的串并联及计算：电阻的串并联及计算： 串联：串联：RRR1+

12、R2+ R3+R1+ R2+ R3+ 分压作用分压作用 并联：并联： 分流作用分流作用 n n 常用计算公式：常用计算公式： 串联各电阻的电压与电阻成正比。也就是说，大电阻分到高电压，串联各电阻的电压与电阻成正比。也就是说，大电阻分到高电压， 小电阻分到小电压。小电阻分到小电压。 两个电阻并联时，总电流为两分支电流之和。电流的分配与电阻大两个电阻并联时，总电流为两分支电流之和。电流的分配与电阻大 小成反比。小成反比。 例：（例：（0505年年运规运规试题）如图，试题）如图，R1R1R2R2R3R3， 则哪个电阻消耗功率大。则哪个电阻消耗功率大。 （ ） A A、R1 R1 ； B B、R2 R

13、2 ； C C、R3 R3 ； D D、一样大。、一样大。 例：计算白帜灯灯泡电阻：例：计算白帜灯灯泡电阻：220V220V，100W100W 4.4.电阻的测量：电阻的测量：一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等 电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三 极管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以极管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以 万用表在电阻档时：万用表在电阻档时：“黑黑”表笔为正极，表笔为正极，“红红”表笔为负极。表笔为负极。 兆欧表一般用于测量阻值较大的绝缘电阻。阻值较

14、小电阻的精兆欧表一般用于测量阻值较大的绝缘电阻。阻值较小电阻的精 确测量也有很多种方法，平衡电桥测量是较常用的一种（高试确测量也有很多种方法，平衡电桥测量是较常用的一种（高试 常用常用），），有直流电桥和交流电桥。有直流电桥和交流电桥。 5.5.电阻的分类及应用：电阻的分类及应用： n n 按阻值特性：固定电阻、可调电阻按阻值特性：固定电阻、可调电阻 n n 按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻 、水泥电阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。、水泥电阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。 n n 按安装方式：插件电阻、贴片电阻。按安装方式：插件电阻、贴片电阻。 5.

15、5.特种电阻特种电阻( (敏感电阻敏感电阻) )常识：常识： n n 热敏电阻：热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器，分是一种对温度极为敏感的电阻器，分 为正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温为正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温 度系数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用度系数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用 举例：举例： 如电视机消磁电路、电饭锅电路如电视机消磁电路、电饭锅电路 n n 光敏电阻：光敏电阻：阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻值随着光线的强弱而发生变化的电 阻器，称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、阻器，称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、 红外光光敏电阻、紫外

16、光光敏电阻。选用时先确红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确 定电路的光谱特性。实际应用如光控路灯，根据定电路的光谱特性。实际应用如光控路灯，根据 光线的强度自动控制路灯的开关。光线的强度自动控制路灯的开关。 n n 压敏电阻：压敏电阻：是对电压变化很敏感的非线性电阻器是对电压变化很敏感的非线性电阻器 ，具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用，具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用 的固态电压敏感元件。当电阻器上的电压在标称的固态电压敏感元件。当电阻器上的电压在标称 值内时值内时, ,电阻器上的阻值呈无穷大状态电阻器上的阻值呈无穷大状态, ,当电压略当电压略 高于标称电压时高于标称电压时, ,其阻值很快下降其阻值很快下降, ,使电阻器处于使电阻器处于 导通状态导通状态, ,当电压减小到标称电压以下时当电压减小