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1、电工电子技术 教案第 一 讲教学章节:第一章 电路和电路元件 1.11.2 电路与电路模型,电路的基本物理量教学要求:1、熟悉强电和弱电电路;2、掌握电路元件及其模型;3、掌握电流、电压及其参考方向;4、了解功率正负的含义;5、掌握电阻、电感和电容元件的伏安特性。教学重点:电路元件及其模型,电流、电压及其参考方向,电阻、电感和电容元件的伏安特性。教学难点:电流、电压及其参考方向;电感和电容元件的伏安特性。教学方法与手段:启发式讲授,讨论发言,多媒体,板书。教学内容与进程:一、引入:电路1. 电路及其组成电源 中间环节 负载2.电路的作用 传输、分配、转换电能;-能量领域-“强电”电路 传送、处
2、理、储存信号。-信息领域-“弱电”电路二、电路元件和电路模型电路模型:从实际电路中抽象出来的、由理想元件组成的电路。理想元件是假想元件,具有单一的电磁性质,具有精确的定义与相应的数学模型。理想电阻、理想电感、理想电容三、电流、电压及其参考方向1、电流及其参考方向 电流的定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量。直流电流和交流电流 电流的实际方向与参考方向:正电荷移动的方向为电流的实际方向。为计算而假设的方向,称为参考方向。参考方向可以任意设定。参考方向可以用箭头表示,也可以用双下标表示,如 Iab。电流的参考方向与实际方向相同,电流为正值;与实际方向相反则为负值。例:设下图电流表达式为判断 t
3、为0.001s和0.006s时的电流实际方向。2、电压及其参考方向(1)电压的定义:电场力把单位正电荷从a点移动倒b点所做的功,称为a、b两点之间的电压,即dW 0时,u 0,说明a点电位高于b点电位,正电荷在移动过程中失去能量;dW 0时,u 0,元件或电路在吸收功率,等效为负载;若p 0,元件或电路在发出功率,等效为电源。1.2 电阻、电感和电容元件 五、电阻元件伏安特性在任一时刻,电阻上的电压只取决于这一时刻流过的电流,与以前的电流大小无关。功率电阻是一个纯耗能元件。实际电阻元件是有额定功率的。消耗的功率不允许超过额定值,否则元件有损坏的危险。有线性电阻和非线性电阻。六、电感元件伏安特性
4、 电感元件为动态元件,只有变化的电流才会产生电压。在直流电路中,电感相当于短路线。功率 电感不耗能可以储能,但不产生能量。电感是一个无源元件。七、电容元件伏安特性 电容是一个动态元件,直流电路中电容相当于开路。功率电容不耗能可以储能,但不产生能量。电容是一个无源元件。八、实际元件的主要参数及电路模型作业:1.1.1 1.2.2 1.2.5第 二 讲教学章节:第一章 电路和电路元件 1.31.4 独立电源元件,二极管教学要求:1、熟悉电压源和电流源;2、掌握两种电源模型的等效;3、熟练掌握二极管的特性;4、掌握稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特点。教学重点:两种电源模型的等效,二极管的特性,
5、稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特点。教学难点:两种电源模型的等效;二极管的特性;稳压二极管工作状态。教学方法与手段:启发式讲授,联系实际,多媒体,板书。教学内容与进程:一、引入:电压源和电流源1、电压源 两端的电压仅由自身决定,与流过的电流及外电路无关。 流过的电流由外电路决定。电压源置零,等效于两端短路。电压源不允许外电路短路。2、电流源 电流源的电流仅由自身决定,与两端的电压无关。 两端的电压由外电路决定。电流源置零,等效于两端开路。电流源不允许外电路开路。二、实际电源的模型1、电压源模型2、电流源模型3、两种电源模型的等效1.4 二极管 三、PN结及其单相导电性二极管的结构和电路符
6、号如图所示,VD是文字符号。 PN结加正向电压四、二极管的主要特性和主要参数(1)正偏导通(2)反偏截止(3)二极管的伏安特性正向特性:二极管正向电压超过某一数值时电流开始快速增长,对应的电压称为死区电压,也称阈值电压或开启电压,记作UT,二极管导通时的正向电压称为二极管导通电压或管压降,记作UD。方向特性:二极管反向电流一般很小,小功率硅管为几mA,锗管为几十mA。反向击穿特性:反向电压增高到一定数值U(BR)时,二极管反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。五、二极管的工作点和理想特性六、稳压二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的符号、伏安特性和典型应用电路。 七、
7、发光二极管和光电二极管发光二极管工作在正向偏置状态。光电二极管又称光敏二极管,它工作在反向偏置状态。作业:1.3.1 1.3.4 1.3.5 1.4.1 1.4.2第 三 讲教学章节:第一章 电路和电路元件 1.5 双极性晶体管教学要求:1、了解双极性晶体管的结构;2、熟练掌握三极管的三种工作状态及相应PN结的偏置状况;3、熟悉晶体管的输入输出特性曲线及分区情况;4、掌握晶体管简化小信号模型。5、了解绝缘栅场效应管的结构和特性曲线。教学重点:三极管的三种工作状态及相应PN结的偏置状况,晶体管的输入输出特性曲线及分区情况,晶体管简化小信号模型。教学难点:晶体管的输入输出特性曲线及分区情况;晶体管
8、简化小信号模型。教学方法与手段:启发式讲授,多媒体,板书。教学内容与进程:一、引入:基本结构和电流放大作用1、晶体管结构2、三极管分类按结构分为NPN和PNP管,按用途分为放大管、开关管和功率管,按管芯材料分为硅管、锗管和化合物管3、三极管用于放大的条件三极管用于放大的条件是:发射结正向偏置,集电结反向偏置。NPN管:UCUBUE;PNP管:UCUBUE。 电流放大作用:小的基极电流变化量大的集电极电流变化量,具有电流放大作用,电流控制作用电流控制型器件。4、三极管内部载流子运动规律以NPN管为例,给三极管加上合适的偏置电压。 (1)发射区向基区注入电子,形成发射极电流。 (2)电子在基区扩散
9、与复合,形成基极电流。 (3)集电区收集电子形成集电极电流。iEiBiC,二、晶体三极管的特性曲线和主要参数1、共发射极输入和输出特性曲线 输入特性曲线分:死区、非线性区、线性区。常用UCE1V的一条曲线来代表所有输入特性曲线。通常输出特性曲线分为3个区域:饱和区发射结、集电结均正向偏置;IC受UCE显著控制的区域,UCE的数值较小,一般UCEUGS(th)(开启电压)时形成导电沟道(反型层)。(2)UGS对漏极电流ID的控制作用(UDS恒定)(3)漏源电压UDS对漏极ID电流的控制作用(UGS恒定,且大于UT)二、特性曲线和主要参数1、特性曲线 耗尽型NMOS管的特性曲线 NMOS管 PMO
10、S管 增强型MOS管的转移特性输出特性分为3个区:可变电阻区、恒流区和截止区。输出特性:转移特性:2、主要参数三、简化的小信号模型栅源电阻很大,栅极电流 栅源电压控制漏极电流电压控制电流源模型 四、第一章部分习题讲解作业:第一章习题复习第 五 讲教学章节:第二章 电路分析基础 2.1 基尔霍夫定律教学要求:1、熟练掌握基尔霍夫定律;2、掌握支路电流法及其使用条件。 教学重点:基尔霍夫定律、支路电流法。教学难点:根据实际电路如何灵活应用上述定理。教学方法与手段:启发式讲授,讨论发言,多媒体,板书。教学内容与进程:一、引入:基尔霍夫定律有关的电路名词:支路、节点、回路、网孔。1、基尔霍夫电流定律(KCL)任一时刻,流入一个节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。对节点a应用KCL可写i1+i3+i4=i2+i5或i1-i2+i3+i4-i5=0写成一般形式即 i=0 KCL的推广 i1+i2+i3=02、基尔霍夫电压定律(KVL)任何时刻,在任一闭合回路上的所有支路电压的代数和恒等于零。写成表示式为u=0 。对图示电路,有即写成一般形式