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1、 1 / 812.6 物质的导电性一、金属导电1、电流强度的微观表达式在加有电压的一段粗细均匀的导体 AD 上选取截面 C，设导体的横截面积为 S。导体每单位体积内的自由电子数为 n，每个电子的电荷量为 e，电荷的定向移动速率为 v在时间 t 内，处于相距为 vt 的两截面 B、 C 间的所有自由电荷将通过截面 C 。在时间 t 内通过导体某截面的电量为 :Q = (vtS) ne形成的电流为：I = Q/t = neSv二、液体导电1、液体金属导电与金属导电类似2、溶液导电法拉第电解定律（参考黑皮的讲解）三、气体导电1、一般情况下，气体不导电。2、气体导电分自激放电和被激放电。被激放电是指有
2、其他物质作为电离剂促使空气电离。自激放电是由于碰撞产生离子，离子在强电场中高速运动，将其它气体分子撞散，产生新的离子，从而发生类似核裂变的连锁反应。自激放电包括：(1)辉光放电：空气稀薄，分子间距大，离子动能大，易碰撞产生新的离子。(2)火花放电：由于电场非常大，离子动能大，易碰撞产生新的离子。(3)弧光放电：由于温度高，离子动能大，易碰撞产生新的离子。(4)电晕放电：原理与火花放电类似，也是电场很强。但火花放电是两个带电体之间的，而电晕放电是一个高电压导体表面进行放电，电流较小。 四、半导体1 、半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。纯净的半导体经常由硅晶体制成。半导体通常具有热敏和光敏特性
3、，即温度升高，电阻率减小，光线照射，电阻率减小2、半导体的掺杂掺入三价硼，缺少电子，形成空穴。 （P 型半导体）掺入五价磷，多余自由电子。 （N 型半导体）空穴和自由电子均可导电（载流子） ，增强了半导体的导电性。3、二极管一个半导体左右掺入不同杂质，一边为 P 型，另一边为 N 型。 2 / 8在中间的结合部会形成“PN 结 ”。在中间，左右的空穴和自由电子进行复合，从而形成无载流子的“空间电荷区”。因此，可以看成中间变为绝缘体。在二极管两端加电场：(1)P 连正极，N 连负极。左边提供正电荷，右边提供负电荷，使空间电荷区变窄甚至消失。此时二极管处于导通状态(2)P 连负极，N 连正极。左边
4、提供负电荷，右边提供正电荷，使空间电荷区变宽。此时二极管处于截止状态 综上所述，二极管具有单向导通性。4、二极管的伏安特性曲线：*5、三极管三极管具有电流放大的作用。三极管分为 PNP 和 NPN 两种。本质相同，仅电流方向不同。中间的叫基极 b，很薄，掺杂浓度低。一端叫发射极 e，掺杂浓度很高。另一端叫集电极 c。工作原理：发射极提供大量载流子，很少一部分与基极的异种载流子复合，形成很小的基极电流ib，大部分进入集电极，形成较大电流 ic。从而实现了电流放大的作用。cbi 3 / 8例 1. 如图所示电路中，二极管 D 导通时电阻为零，电源内阻不计，电动势分别为 120V， 260 V.电阻
5、 R110k，R 220k ，R5k.试求通过二极管的电流强度. k0k50V6V2图 11- 1【解析】原电路可化为下图所示电路，则由基尔霍夫定律可得: 12I（1）332060II（2）351（3）V60k2I1O2Ik510k图 11- 2（1 ）式是 O 点的节点电流方程， （2 ）式是虚线框中的回路电压方程， （3）式是整个回路的电压方程.解得: 31407IA此即通过二极管的电流.【总结】当电路中含有二极管时，可先将其去掉，若求得的通过二极管的电流与二极管方向一致，则可不考虑二极管的存在对电路的影响；否则，电流为 0（即反向截止）.另外，本题也可求虚线框部分的等势电压源的方法求解，
6、过程如下：根据等效电压源定理，a、b 两点间电压为:120203VRa、 b 两端的总电阻力: 120kabRD21 abD0Rk5(a) (b)图 11- 3 4 / 8由此， 图 11- 3(a)可等效为 图 11- 3(b)，二极管导通，流过二极管的电流为:0417IAR.例 2. 在如 图 11- 4(a)所示电路中，两电容器电容 C1=C2=C.两个二极管 D1、D 2皆为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大） ，当电源输入电压如 图 11- 4(b)所示的稳定方波时，试分别画出达到稳定状态后 L 点的电势 UL 和 M 点的电势 UM 随时间的变化图像.MabD1 D2C2L
7、tT2O0V(a) (b)图 11- 4【解析】二极管正向导通时，电阻为零，类似于短路，电容器可被充、放电.而当加反向电压时，反向电阻为无穷大，可以认为断路，则电容器不能充、放电.当电源 a 为正时，D 1 导通，D 2 处于截止,C 1 被充电，上极带正电，下极板带负电，两极电压 U1=V0 此时 L 点电势为零 .当 a 为负时,D 2 导通，D 1 截止,C 1 与电源串联给 C2 充电，使 C2下板带正电,上板带负电 .当 a 再为正时，电源又给 C1 充电对充至电压 V0，然后 C1 与电源再串联给 C2 充电 如此反复，至稳定时,C 1 电压 V0，C 2 上电压 2 V0.当 D
8、1 导通，D 2 截止时，L 点电势为零，C 2 上的电压为 2V0，而左板为零电势，M 点电势 2 V0，当 D1 截止时，D 2 导通，L、M 点等电势，且 C2 上电压仍为 2 V0，所以 0MUV则L其变化图像如下图（甲） 、 （乙）所示. tUO0V2T3乙tO0V2TT3甲图 11- 5【点评】本题电路叫做倍压整流电路，利用同样原理可以设计出三倍压,四倍压乃至 n 倍压的整流电路如下图(a)、(b)所示.1C2303V0201Vn42(a) (b)图 11- 61. 如 图 11- 7(a)所示，电阻 12Rk，电动势 =6V,两个相同的二极管串联在电路中，二极管 D 的 DIU特
9、性曲线如 图 11- 7(b)所示，试求： 5 / 8D2R1(a)01234563mAID/VUD/(b)图 11- 7（1）通过二极管 D 电流；（2）电阻 R1消耗的功率.【解析】二极管属于非线性元件，它的电阻是随其不同工作点而不同.所以应当根据电路特点确定由电路欧姆的律找出其 DUI关系，在其 DIU特性曲线上作出相应图线，两根图线的交点即为其工作点.设二极管 D 两端电压 UD，流过二极管电流为 ID，则有:0122()UIR代入数据解得 UD 与 ID 的关系为:3(1.50)D在二极管 DI特性曲线上再作出上等式图线，如图所示: 01234563mAID/VUD/5.解图 11-
10、 1由图可见，两根图线交点 P 就在此状态下二极管工作点.1DUV2PImA电阻 R1 上的电压为 U1 6 / 8124DUV其功率为:216PmWR【总结】本题可先用等效电源知识求出电源的等效电动势和内电阻，也可用基尔霍夫定律处理，但较繁琐.例 3. 如图所示是由 24 个等值电阻连接而成的网络.AR3R1 R2R4 R5 R6 R7R8 R9 R10R11 R12 R13 R14R15 R16 R17R18 R19 R20 R21R22 R23 R24B CDE FGH图 13-14下图中电源的电动势为 =3.00V，内阻 r 为 2.00 的电阻与一阻值为 28.0 的电阻 R及二极管
11、 D 串联后引出两线；二极管的正向伏安曲线如图所示.DPQI0/mA0 U/V501001.0图 13-15（1 ）若将 P、Q 两端与图中电阻网络 E、G 两点相接，测得二极管两端的电压为0.86V，求电阻网络两点 E 与 A 的电压.（2 ）若将 P、Q 两端与图中电阻网络 B、D 两点相接，求同二极管 D 的电流 ID 和网格中 E、G 间的电压 UEG.【解析】 （1）当引线两端 P、Q 与电阻网格 E、G 两点连接时，二极管两端的电压UD1=0.86V，此时对应的电流从图中查得为 25.0mA，则 E、A 两点间的电压为:1130.25(8.)0.9)EGDIRrIV 7 / 8考虑
12、到对称性，网格 EG 两端的等效电阻 REG 可由图表示,其值 0137EGR,而10118512015.6()729.3()()6/723.9()4EGEAURIIIRIRVR1GER2R3R4R5R6R7R8R9R11R12R15R10R18R19R20R23R22R24 R21R17R14R16 R13HACF图 13-16(2)当引线两端 P、Q 与电阻网格 B、D 两点相接时,由图求得等效电阻 RBD与 R0关系,并代入 R0的阻值:R1AR2R3R4R6R7R9R11R12R15R10R18R19R20R23R22 R17 R14R16 R13B C DR5R8R24 R21图 1
13、3-170529.721.4()BDR通过二极管 D 的电流 iD与二极管两端的电压关系22()BUIRr代入数据得: 22351.4DI 8 / 8这是一条联系 UD 与的 ID 直线方程 ,而 UD、I D 同时又满足二极管伏安特性曲线中一直线22351.4DI与二极管伏安特性曲线的交点的纵坐标即为二极管的电流 2DI,由图 2 读出 0ImA.I0/mA0 U/V501001.0图 3-18根据对称性,图中,M、P 两点等势, N、Q 两点等势,流过 R18、R 22 及 R3、R 7 流过电阻的电流均为零,因此 E、G 间的电势差与 M、N 两点之间的电势差相等217DEGMNIUR412208()7DI0.52()V.
