《电路和电路元件课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路和电路元件课件（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.1 1.1 1.1 1.1 电路和电路的基本物理量电路和电路的基本物理量电路和电路的基本物理量电路和电路的基本物理量1.1.11.1.1 电路电路1.1.21.1.2 电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向1.1.31.1.3 电路功率电路功率第1章上页下页返回1.1.11.1.1 电路电路 电路是电流的通路，它是为了某种需要由某电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工、电子器件或设备组合而成的些电工、电子器件或设备组合而成的 。电路的组成：电路的组成：电源、电源、负载负载和导线、开关等。和导线、开关等。实实际际电电路路电电路路模模型型第1章上页下页返回E+SIR上页下页返回第1
2、章 各种蓄电池和干电池由化学能转换成电能。电电源源上页下页返回第1章 汽轮发电机和风力发电机将机械能转换成电能。 实际的负载包括电动机、电动工具和家用电器等等。电动机电动机手电钻手电钻吸尘器吸尘器负负载载上页下页返回第1章电力系统扩音器电路的作用电路的作用实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理电路的作用电路的作用上页下页返回第1章电 灯电 炉电动机发电机升 压变压器降 压变压器话筒话筒扬声器扬声器放大器1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向1 1 1 1.
3、 . . . 基本物理量基本物理量基本物理量基本物理量W、kW、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、 VA、mA、 A(用电或供电)电源力驱动正电荷的方向 （低电位低电位 高电位高电位）电位降的方向（高电位高电位 低电位低电位） 正电荷移动的方向 高电位流向低电位PE（直流直流） e（交流交流）U（直流直流） u（交流交流）i（交流）（交流）I（直流直流）物理量物理量单位单位方向方向功率功率电流电流电压电压电动势电动势上页下页返回第1章2. 2. 2. 2. 电压、电流参考电压、电流参考电压、电流参考电压、电流参考方向方向方向方向 在复杂电路中难于预先判断某段电路在复杂电路中难于预先判断某
4、段电路中电流的实际方向，从而影响电路求解。中电流的实际方向，从而影响电路求解。问题问题电流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+ + +E1E2E URIab电压、电压、电流实际方向：电流实际方向：上页下页返回第1章 在解题前先任意选定一个方向，称为在解题前先任意选定一个方向，称为参参考方向（或正方向）。考方向（或正方向）。依此参考方向，根据依此参考方向，根据电路定理、定律列电路方程，从而进行电路电路定理、定律列电路方程，从而进行电路分析计算。分析计算。解决方法解决方法解决方法解决方法: : : :计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为负
5、，实际方向与假设方向相反。计算结果为负，实际方向与假设方向相反。 由计算结果可确定由计算结果可确定U、I 的实际方向：的实际方向：上页下页返回第1章解：解：假定假定I I 的的参考方向参考方向如图所示。如图所示。 则：则：（实际方向与参考方向相反！）（实际方向与参考方向相反！） 已知：已知：E =2=2V, , R R =1=1问：当问：当Uab为为1V时，时，I = ?= ?, ,上页下页返回第1章 例例1.1.11.1.1URE IRabd 假定假定U 、I 的参考方向如图所示的参考方向如图所示，若若 I = -= -3 3A ，E =2=2V , , R =1 Uab= =？（实际方向与
6、参考方向一致）实际方向与参考方向一致） 小结小结1.1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理现象，“参考方向” 是人为假设的方向。解解：上页下页返回第1章URE IRabd=-(-(-3）1+2V = 5V 例例1.1.21.1.24 4.为方便列电路方程，习惯假设I与U 的参 考方向一致（关联参考方向）。 2.2.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参考方向一致时为正，否则为负。 3.3.在解题前，一定先假定电压电流的“参考方 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。
7、上页下页返回第1章 小结小结 设电路任意两点间的电压为U，电 流为 I , 则这部分电路消耗的功率为1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 电路功率电路功率电路功率电路功率如果假设方向不一致怎么办？如果假设方向不一致怎么办？功率有无正负？功率有无正负？问题：问题：问题：问题：上页下页返回第1章bIRUa+ +- -P = UI1)1)按所设参考方向列式按所设参考方向列式U、I参考参考方向一致方向一致 P = U I功率的计算功率的计算功率的计算功率的计算 U、I参考方向相反参考方向相反上页下页返回第1章bIRUa+ +- -IbRUa- -+ +bRUa+ +- -IbIRUa- -+
8、 +P = U I2 2）将）将U、I 的代数值代入式中的代数值代入式中 若计算的结果若计算的结果P 0, 0, 则说明则说明U、I 的的实际方实际方 向一致，向一致，此部分电路吸收电功率此部分电路吸收电功率（消耗能量消耗能量） 负载负载 。 若计算结果若计算结果P 0 UBCVBVERCBCE共发射极放大电路共发射极放大电路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：管： UBE0即即V VCVBIB 或或 ICIB第1章上页下页返回晶体管起电流放大作用，必须满足发射结正偏，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。集电结反偏的条件。3当基极电路由于外加电压或
9、电阻改变而引起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，必定使的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。电路和电路元件优秀课件1.5.21.5.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数1.1.1.1.输入特性曲线输入特性曲线输入特性曲线输入特性曲线IB = f (UBE )UC E = 常数常数UCE1V第1章上页下页返回IEIBRBUBICUCCRC- - -UBEUCEUBE/VIB/AO电路和电路元件优秀课件O2.2.晶体管输出特性曲线晶
10、体管输出特性曲线IC = f (UCE ) | IB = 常数常数IB 减小减小IB增加增加UCEICIB = 20AIB =60AIB =40A第1章上页下页返回IEIBRBUBICUCCRC- - -UBEUCE电路和电路元件优秀课件晶体管输出特性曲线分三个工作区晶体管输出特性曲线分三个工作区UCE /VIC / mA806040 0 IB= 20 AO24681234截止区截止区饱和区饱和区放大区放大区第1章上页下页返回电路和电路元件优秀课件 晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点: : : :放大区放大区放大区放大区: : : :截止区
11、截止区截止区截止区: : : :饱和区饱和区饱和区饱和区: : : :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, 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章上页下页返回电路和电路元件优秀课件 3.3.3.3.主要参数主要参数主要参数主要参数集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流 ICBO集电极发射极间穿透电流集电极发射极间穿透电流 ICEOICEO=(1+)ICBO交流电流放大系数交流电流放大系数=IC / IB第1章上页下页直流电流放大系数直流电流放大系数=I
12、C / IB 电流放大系数电流放大系数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极间反向饱和电流极间反向饱和电流返回ICEOCBEAAICBOCEB电路和电路元件优秀课件集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM集集- -射反向击穿电压射反向击穿电压 U(BR)CEO集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM过过过过压压压压区区区区过流区过流区过流区过流区安安安安全全全全工工工工作作作作区区区区过损区过损区过损区过损区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过这
13、些极限参数过这些极限参数. . . .第1章上页下页 极限参数极限参数极限参数极限参数返回电路和电路元件优秀课件1.5.3 简化的小信号模型简化的小信号模型 三极管工作在放大状态时可用电路模型来表征它的特性。建立简化小信号模型的条件建立简化小信号模型的条件：1 1）三极管工作在放大状态）三极管工作在放大状态; ;2) 2) 输入信号非常小（一般输入信号非常小（一般AA数量级）数量级）上页下页第1章返回电路和电路元件优秀课件 rbe = 200+ （1+）26（mv）IE（mA）三极管微变等效模型的建立步骤：三极管微变等效模型的建立步骤：iB0uBEUce1VIBIBUBE第1章上页下页Q 输入
14、回路微变等效电路输入回路微变等效电路返回b be er rbebeUBEIBubeib= =rbe =ibec+-+-uceubeicb电路和电路元件优秀课件输出回路微变等效电路输出回路微变等效电路iC 0uCEICQUCEI CUCE = IBIC rce = I CUCE第1章上页下页iC= ib 返回ic= =ib受控恒流源受控恒流源I IC CI IB BC Ce eibr rcece电路和电路元件优秀课件e第1章上页下页返回ibec+-+-uceubeicbebibicrceib等等等等效效效效模模模模型型型型cuceuberbe+bibiCcib简简简简化化化化模模模模型型型型ub
15、eucerbe+电路和电路元件优秀课件1.61.6 绝缘栅场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管1.6.11.6.1 基本结构和工作原理基本结构和工作原理第1章上页下页返回1.6.21.6.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数1.6.31.6.3 简化的小信号模型简化的小信号模型概述概述概述概述电路和电路元件优秀课件第1章上页下页返回 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一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最为广泛，种半导体器件，绝缘栅型场效应管的应用最为广泛，这种场效应管又称为金属氧化物半导体场效应这种场效应管又称为
16、金属氧化物半导体场效应晶体管（晶体管（MOS）。）。P P沟沟道道增强增强型型耗尽型耗尽型N N沟沟道道增强型增强型耗尽型耗尽型 按其导电类型可将场效应晶体管分为按其导电类型可将场效应晶体管分为N沟道和沟道和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。和增强型两种。 因而就出现了四种不同形式的场效因而就出现了四种不同形式的场效应晶体管，它们是：应晶体管，它们是：电路和电路元件优秀课件1.6.11.6.1 基本结构和工作原理基本结构和工作原理基本结构和工作原理基本结构和工作原理1.1.结构结构BG G栅极栅极D D漏极漏极SiO2BDG
17、SP P型硅衬底型硅衬底S S源极源极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+电路和电路元件优秀课件2.2.工作原理工作原理 D D与与S S之间是两个之间是两个PNPN结反向串联，无论结反向串联，无论D D与与S S之间加什么极性之间加什么极性的电压，漏极电流均的电压，漏极电流均接近于零。接近于零。(1) (1) UGS =0结构示意图结构示意图衬底引线衬底引线BUDSID = 0GDSP型硅衬底型硅衬底SiO2栅源电压对导电沟栅源电压对导电沟道的控制作用道的控制作用第1章上页下页N+N+返回电路和电路元件优秀课件(2) 0 UGS UGS(th) 栅极下栅极下P P型半导体
18、表型半导体表面形成面形成N N型导电沟道。型导电沟道。 当当D D、S S加上正向电压加上正向电压后可产生漏极电流后可产生漏极电流I ID D 。 N+N+SiO2GDS耗尽层耗尽层BP P型硅衬底型硅衬底UGSN型导电沟道ID第1章上页下页返回UDS电路和电路元件优秀课件由上述讨论可知由上述讨论可知: : UGS愈大，导电沟道愈厚愈大，导电沟道愈厚, ,在在U UDSDS电压作用下电压作用下, ,电流电流I ID D愈愈 大。即通过改变电压大。即通过改变电压U UGSGS的大小可以改变漏极电流的大小可以改变漏极电流I ID D的的 大小。大小。 随着栅极电压随着栅极电压U UGSGS的增加，
19、导电沟道不断增加的场效的增加，导电沟道不断增加的场效 管称为增强型场效应管。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场效应管只有一种载流子参与导电, ,故称为单极型晶故称为单极型晶 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。称之为双极型晶体管。上页第1章返回下页电路和电路元件优秀课件上页第1章返回下页 0UDS/v10201234ID / mAUDS = 0 VUDS = -1 VUDS = -2 VUDS = 1 V可变电阻区可变电阻区 线性放大区线性放大区N沟道耗尽型MOS管的特性曲线ID/mA0UGS/
20、V-212UDS = 10 VIDSS输出特性输出特性转移特性转移特性1.6.21.6.2 特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数电路和电路元件优秀课件上页第1章返回下页增强型MOS管的转移特性NMOS管管PMOS管管UGS 0IDUGS（th）UGS 0IDUGS（th）电路和电路元件优秀课件主要参数主要参数上页第1章返回下页夹断电压夹断电压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。* *最大漏极电流最大漏极电流IDM，最大耗散功率，最大耗散功率PDM 。* *低频跨导低频跨导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。* *电路和电路元件优秀课件第1章上页返回简简简简化化化化模模模模型型型型BGSD1.6.31.6.3 简化的小信号模型简化的小信号模型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。说明说明电路和电路元件优秀课件
