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电子线路基础知识

写的不是很好,还有错别字多包涵,都是书上抄的...,希望能帮到大家!
无聊的我今天又想起写这个了,哈哈,支持下吧,大家都互相助人为乐!
边看书边写,能理解的全写下来,知道我为什么要这么做吗?咳,我现在已经对学习电路知识失去了兴趣,所以希望这样能让自己重新振作起来,这可是我的理想啊怎么能放弃是不!
废话说完了,可以开始写了:
【一】在现代化的日常生活中我们几乎天天要和电这个东西打交道,它之所以获得广泛的应用是因为它具有的几个优点:1电能便于转换为其他形式的能量;2便于传输;3还便于控制
在各个电技术领域内,可以通过各种电路来完成各种任务,不同的电路具有不同的功能。电路的种类繁多,其功能的分类方法也很多。然而无论电路结构有多么的不同,它们之间却有着最基本的共性,都遵循着相同的运动规律。
在日常生活中我们看到的电路都是物理实体,称为实际电路。它是由各种电器按一定方式互相连接而构成的电流通路,其主要功能是实现电能或电信号的产生、传输、转换和处理。
用电设备在电路中称为负载,提供电能的叫电源,导线等负责传输,开关啊这些就是控制环节!
组成实际电路的器件往往是比较复杂的,所以在分析一个实际部件或电路时常采用模型化的方法。就是在一定的条件下对它加以理想化,只考虑起主要作用的某些现象;能提供电压和电流的元件称为有源元件,反之为无源元件,它们都是理想电路元件(理想只是表示仅具有一种物理特性,所以电路模型也仅是实际电路在一定条件下的近似或抽象)。
这些元件通过引出端钮互相连接,具有两个端钮的称为二端元件,两个以上的就称为多端元件。
【二】电路中的主要物理量,其中最常用的是电流、电压和功率。
1电荷的定向移动形成电流,在单位时间内通过导体横截面的电荷量就定义为电流强度;如果电流的大小和方向都不随时间的变化而变化,称为恒定电流,简称直流用大写字母I来表示。国际单位安培<A>
2在电路中,电场力将单位正电荷从a点移动到b电所做的功定义为两点之间的电压,也称电位差!功的单位是焦耳<J>,电压、电位的单位为伏特<V>;如果电压的大小和方向都不随时间的变化而变化,称为恒定电压或直流电压,用大写字母U表示
3非静电力把正电荷从负极经电源内部移送到正极所做的功与被输送的电荷量的比值,叫做电源的电动势,用字母E表示。它的单位与电压相同,电源的电动势是由电源本身决定,与外电路的情况没有关系。
4在一个完整的电路中,能量一定是守恒的,当电

路中某些部分消耗<或吸收>能量时,电路的其余部分必也要提供能量。
在单位时间内一段电路消耗或吸收的能量就称为电功率!用P表示国际单位瓦特<W>
【三】元件是组成电路的最小单元,分析元件的特性时主要是搞清元件端口上的电压电流关系,常称为元件的“伏安关系”。简写为VAR
1电阻元件是无源二端元件,是实际电阻器的理想化模型。
电阻元件的定义:任一时刻t,某个二端元件的电压、电流关系
用函数表示,如果元件的伏安特性曲线在任一时刻是一条通过原点的直线,称为线性电阻元件;若为曲线则称为非线性电阻元件
按照伏安特性曲线是否随时间变化又可分为时变电阻和时不变电阻,等等……
线性电阻元件有两种特殊情况,一种是电阻值R为无限大,电压为任何有限值时,其电流总是零,这时就把它称为“开路”;反之另一种情况是电阻为零,电流为任何有限值,其电压总是零,这时便称它为“短路”
电阻元件有一个重要的特性,就是任意时刻它两端的电压<或通过的电流>都是由当前时刻的电流<或电压>所决定的,而无过去的电压或电流无关。就是说电阻呢是一种无记忆性元件,或称为即时元件。
还有哦,电流通过电阻时要消耗能量,所以电阻元件是一种耗能元件!
2电容元件也是实际电容器的理想化模型。把两块金属板用介质隔开就可以构成一个简单的电容器。因为理想介质是不导电的,在外电源的作用下两块板上能聚集等量的异性电荷,在极板间形成电场,所以电容是一种能积聚电荷、能存储电场能量的器件。
定义:一个二端元件,在任一时刻t,它所积聚的电荷q(t)与端电压u(t)之间的关系
和电阻元件类似,若用函数表示,电容元件的曲线为通过原点的直线则为线性电容,反之就是非线性电容。还有时不变和时变电容!
现在只说线性时不变电容,在任意时刻通过电容的电流取决于该时刻电容的端电压变化率,而与该时刻的电容电压数值无关!即电压变化得越快,电流越大;当电压为一常数<直流>时,电流为零。因此电容具有通交流、隔直流的作用
若某一时刻电容电流为有限值,则其电压变化率也必然为有限值。说明了什么呢,该时刻电容电压只能连续变化而不能发生跳变,如果某时刻电容电压发生跳变,则该时刻电容电流为无限大<放电了>!
电容某时刻的电压不仅与该时刻的电流有关,还与该时刻以前的所有电流有关,所以电容是一种记忆电流的元件。但是电容任一时刻的储能只取决于该时刻的电容电压值,而无该时刻的电流值无关!
电感元件它们其实都是实际器件的理想化模型。

把绝缘导线绕成线圈就构成了一个电感线圈,当有电流通过时就会在线圈内外建立磁场<磁场能够存储能量>并产生磁通。当电流增大时,磁通增大,磁链也增大,这时储存的能量增加;
当电流减小时,磁通减小,磁链也减小,这时储存的磁场能量减少,便把一部分能量释放给电路。
当电流减小为零时,磁通和磁链也相应为零,所以电感线圈也是一种储能的电路器件。
其定义为:一个二端元件,在任一时刻t,它所交链的磁链与其电流i之间的关系
它分为线性时不变电感元件和非线性时不变电感元件,同样我看的书是只研究线性时不变的东西,因为毕竟是基础知识嘛比较简单!
由线圈自身电流产生并通过自身线圈的磁通称为自感磁通,线圈的自感磁链与产生该磁链电流的比值便称为电感量!
线圈的匝数与磁通的乘积称为磁链,磁通和磁琏的单位是韦伯<Wb>,电感的单位是亨利用符号H来表示它。
在任一时刻电感的电压取决于该时刻电感两端的电流变化率,而与该时刻的电流数值无关。即电流变化得越快,电压越大;当电流为一常数时电压为零。因此电感具有通直流、隔交流的作用
若某一时刻电感电压为有限值,则其电流变化率也为有限值。说明该时刻电感电流只能连续变化而不能发生跳变,如果某时刻电感电流发生跳变,则该时刻电感电压为无限大
电感某时刻的电流不仅与该时刻的电压有关,还与该时刻以前的所有电压有关,所以它还是一种记忆电压的元件。
电感元件的功率和电容元件一样可为正和负,功率为正时表示吸收能量,功率为负时就表示释放能量。所以它们是储能元件,而不是耗能元件
电容与电阻相反,越串越小,越并就越大;
电感就跟它一样的,越串越大,越并越小。
5理想电源
理想电源是从实际电源抽象出来的模型,是有源元件,它分为理想电压源和理想电流源。
第一个电压源的定义:一个二端元件接到任一电路中,不论流过它的电流是多少,其两端的电压始终保持给定的时间函数或定值
特性:电压源的端电压由元件本身决定,与流经的电流无关;流经电压源的电流与电压源相连接的外电路确定;端电压保持定值的电压源称为直流电压,端电压保持给定时间函数的电压源为时变电压源。
当直流电压源或时变电压源为零时<即用函数表示,其伏安特性曲线与电流i轴重合>,相当于短路。
由于流经电压源的电流由外电路决定,故电流的实际方向可以从不同方向流经电压源,因此电压源既可能对外电路提供能量,也可能从外电路吸收能量。
第二电流源,它与电压源的相同,我就只提下几个不同的

地方。
为了计算方便,常取电压参考方向与电流参考方向为非关联方向,就是当它们没关系!
当电流为零时,其伏安特性曲线与电压u轴重合,相当于开路。
由于电流源的端电压由外电路决定,故其两端电压可以有不同的真实性,因此电流源既可能………
6受控源
对于电压源和电流源来说,因为电压源的端电压和电流源的电流都是由电源本身决定的,与电源以外其他电路无关。而受控源是非独立源,受控电源的输出电压或电流受到电路中某部分的电压或电流的控制!
受控源是一个四端元件,有两个端口,一个是电源端口,由电压源或电流源提供能量;另一个是控制端口,控制电压或电流。
根据控制量是电压还是电流,受控的电源是电压源还是电流源,分为四种基本形式:电压控制电压源<VCVS>,电压控制电流源<VCCS>.电流控制电压源<CCVS>,电流控制电流源<CCCS>
受控源可以输出功率是有源元件,但是受控源不能单独作为电路的激励,只有在电路已经被独立源激励时才可能向外输出电压或电流,才有可能向外提供能量。
【四】基尔霍夫定律
它是分析集中参数电路的根本依据,集中参数电路就是实际电路的尺寸小于其工作频率的波长的。。
支路:电路中无分支的一段电路,通常是由一个二端元件或多个串联组成;
节点:电路中三条或三条以上支路的连接点;
回路:电路中任一闭合路径称为回路;
网孔:内部不含跨接支路的回路。
1基而霍夫电流定律<KCL>
它是描述电路中与节点相连的各支路电流间的相互关系的定律。
基本内容为:集中参数电路中的任一节点,任意时刻流出该节点的电流之和等于从该节点流入的电流之和。
如果定义流入节点的电流为正,则流出的电流为负。即KCL可表述为:对于集中参数中,任一时刻流经任一节点的所有支路电流的代数和等于零。
KCL不仅适用于电路中的节点,对于电路中的任一假设闭合面也成立。
基尔霍夫电流定律的实质是电流连续性原理,是电荷守恒原理的体现。在集中参数电路中,节点是理想导体的连接点,不可能积聚电荷。在任一时刻流入节点的电荷必然等于流出节点的电荷。
2基尔霍夫电压定律(KVL)
基尔霍夫电压定律是描述回路中各元件电压之间的关系,其基本内容为:集中参数电路中,任意时刻,环绕电路一周所有元件的电压降代数和为零。
在集中参数电路中,任一时刻沿任一回路的支路电压降之和等于电压升之和。即任一回路中各个支路电压的代数和为零
KVL适用于任意时刻、任意激励源情况的一切集中参数电路。列KVL方程时,首先设定出电路中各元件

上电压参考方向,然后选定一个绕行方向,再按照选定的方向和电压参考方向写出KVL方程,代入数值即可。
【五】电路等效
1概念:如果两个二端网络的端口伏安关系完全相同,那么这两个网络等效。相互等效的二端网络在电路中是可以互换的,互换前后的电路对任意外电路的电压、电流、功率是没有影响的。
举个例子,一个2欧姆的电阻等效于两个1欧姆的电阻串联
但需要指出的是,等效电路的“等效”只对外电路等效(没有变换的部分),对内部不等效(等效代换后的那部分)。
2理想电源的串联与并联
当电路中有多个电压源串联时,对外而言可等效为一个电压源,其等效电压源的电压为多个电压源的电压之和;但并联就必须满足KVL,即只有电压相等且极性一致才能并联,并且其等效电压源的电压就是其中一个电压源的电压。
当电路中有多个电流源并联时,对外而言可等效为一个电流源,其等效的电流源为各个电流源的代数和;但电流源的串联必须满足KCL,即电流相等且方向一致才能串联,其等效的电流源为串联电流源的一个
因为等效是对外电路等效,所以当电压源和电流源串联时,根据串联电路的特性,可以等效为一个电流源;同理,当电压源和电流源串联时,根据并联电路的特性,可以等效为一个电压源。
作为推广,电流源与任意支路串联,其等效电路为电流源;电压源与任意支路并联,其等效为电压源。
3实际电源及模型其等效转换
前面讲的电源都是理想化元件。事实上当实际电源接入电路时,电源自身也是有损耗的,因为电源有内阻
实际电压源可以用一个电压源和一个表示电源损耗的内阻的串联电路模型来表示。内阻越小,电流越大;
实际电流源模型可以用一个电流源与内阻的并联电路模型来表示。内阻越大,电压越高
4两种模型的等效互换
实际电压源模型和实际电流源模型跟具等效的概念,只要外特性相同,是可以互换的。其等效条件就是欧姆定律
U=IR I=U/R
应用电源互换等效时需要注意:
电源的等效只是对外电路而言,对其内部是不等效的;
变换的时候要考虑电压源的极性和电流源的方向;
实际电压源模型和实际电流源模型可以等效互换,但是理想电压源和理想电流源是不能等效互换的。

【六】现在我讲的都是模拟电路的基础部分,模拟电路就是在模拟信号作用下工作的电路。
再介绍一下:
在电子技术中所说的“信号”是指变化的电压或电流,也就是电信号。电信号可分为两大类,振幅随时间连续变化的称为模拟信号;那什么是数字信号呢,它体现为只是在某些不连续的瞬时给出的

函数值,即时间和幅值都是离散的。实际电路要复杂得多,可以将模拟信号转换为数字信号经数字信号处理后再转换为模拟信号。
在电子技术中,向信号(或数据)处理系统送入的信号称为输入信号,处理后得到的信号就称为输出信号。非电输入信号(如光、声、温度等信号)在进行电子处理之前,必须将其转换成电信号,在多数情况下输入的电信号又必须再转换成非电信号在才能为人们所用。
模拟信号在进行远距离传送时将容易产生衰减和受到各种干扰,如对信号还要求有较高的精确度则应使用数字处理!
电子信号处理电路简称电子电路,它是由下列各种元件构成:
1电阻器,电容器,电感器和变压器等;
2还有一些半导体器件,有二极管、三极管、场效应管、金属氧化物晶体管、可控硅元件等;
3最后就是连接件,如同轴电缆等……
电子信号处理系统就是由这些元件构成的电路组成,其目的是为了对信号进行传输、处理,或产生某些信号,简单的说就是电路根据需要必须具备某种功能。
半导体技术日益完善,60年代出现了集成电路(IC),它标志着电子技术的发展进入到一个新阶段。集成电路又叫固体电路,它是把元件和电路一体化的电路系统。在集成电路中,可以把大量的元器件如电阻、二极管、三极管及他们之间的连接线,全部集中制作在一小块半导体硅片上,一平方毫米的面积上可容纳几十到几百万个元件。
集成电路不仅体积小、重量轻、能耗小,而且电路工作的可靠性很高,组装和调试也很方便,它已广泛应用在电子计算机、电子设备和家用电器等各种领域。集成电路按其功能可分为两大类,用来处理模拟信号的是模拟集成电路;用来处理数字信号的是数字集成电路。

半导体器件
【七】 PN结
自然界的物质按其导电能力来分,可分为导体、绝缘体和半导体三大类。在电子器件中,用得最多的半导体材料是硅和锗。
大概的说一下吧:
纯洁的、结构完整的、不含其他杂质的半导体称为本征半导体。当温度升高时,它的导电能力会变弱,因此本征半导体的导电能力对温度十分敏感。
由于本征半导体的导电能力微弱,若在其中掺入某种特定的有用的杂质,成为杂质半导体后,它的导电能力会发生质的变化。杂质半导体有两种,就是P型和N型半导体。
若将一块半导体的一侧掺入3价元素的杂质使其成为P型半导体,另一侧掺入5价元素的杂质使其成为N型半导体,则在二者的交界处将形成一个特殊的接触面,称为PN结。
PN结在未加电压前,电流为零,对外呈电中性。但给PN结外加电压时,有两种情况:一种是正向连接

,即P区一边接电源正极N区一边接负极,就叫正向偏置;反之另一种叫反向偏置。
当PN结正偏时,回路中会产生一个较大的正向电流,PN结处于导通状态;当PN结反偏时,回路中的反向电流很小几乎等于零,PN结处于截止状态。这个呢就是PN结的单向导电特性
PN结除了具有单向导电性外,当加在PN结两端的电压发生变化时,PN结中储存的电荷量也会随之发生变化,因此它还具有电容效应,称为结电容。PN结的电容包括两部分,即势垒电容和扩散电容。PN结中储存的电荷量随反向电压变化的为势垒电容,反之为扩散电容。当PN结正偏时扩散电容起主要作用,反之势垒电容起主要作用。说这个是因为在高频运用时,必须要考虑二极管结电容的影响
【八】 二极管
给PN结装上外壳,再引出两个电极,就构成了晶体二极管。其中阳极从P区引出,阴极从N极引出。
二极管的类型有很多,按材料来分有硅和锗二极管;按管子的制作工艺(管芯结构不同)来分有点接触型、面接触型和平面型几种。其中点接触型的特点是PN结的面积小,结电容也小,它允许通过的电流小,适合在高频率下工作;面接触型则相反,适合在低频率下工作,可用于整流电路;平面型适合在脉冲数字电路中做开关使用。
二极管的核心是一个PN结,所以PN结的单向导电性也为二极管所有:
当二极管两端所加的正向电压较小时,正向电流也很小,几乎为零,即二极管呈现很大的电阻。只有当正向电压超过某一数值时,正向电流才明显地增大,这就是二极管的正向特性,正向特性上电流增大时对应的正向电压通常就称为“电压死区”。死区电压的大小与二极管的材料及温度有关,一般硅管的死区电压为0.5V左右,锗管为0.1V到0.2V之间。当正向电压超过死区电压后,随着电压的升高正向电流迅速增大,这时二极管处于导通状态,此时管子两端的电压降会增加0.1V到0.2V左右。
当给二极管反偏(加反向电压)时,形成的反向电流很小,当反向电压超过零点几伏后,反向电流值几乎不随反向电压增大而增大,而是达到了饱和,这个电流就是反向饱和电流(单向导电)。若反向电压继续升高,超过了反向击穿电压时,反向电流便会急剧增大,这种现象就称为二极管的击穿现象,二极管击穿后便不再具有单向导电性。…但需要说明是,发生击穿并不意味着二极管被损坏。实际上反向击穿时只要注意控制反向电流的数值,不使其过大就不会因为过热而烧坏二极管,当反向电压降低时二极管的性能仍会恢复正常。
不同的材料、不同的结构和不同的工艺制成的二极管,其伏安特性会有一定的差别,但

伏安特性曲线的形状基本相似。从伏安特性曲线(就是正向特性和反向特性)可以看出,二极管的电压与电流变化不呈线性关系,即其内阻不是常数,所以二极管属于非线性器件。
器件的参数是对其特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。半导体二极管的主要参数有:
1最大整流电流,指二极管长时间工作时,允许通过管子的最大正向平均电流。电流的数值是由二极管允许的温度限定的,使用时管子的工作温度不得超过此值,否则会因管子过热而损坏;
2最高反向工作电压,二极管反偏时,两端电压不得超过此值,否则二极管可能会被击穿。为了留有余地通常取击穿电压的一半;
3反向电流,指室温下在二极管两端加上规定的反向电压时,流过管子的反向电流一般希望越小越好,反向电流越小说明二极管的单向导电性越好,但电流受温度影响很大所以工作时需要考虑温度的影响;
4最高工作频率,它主要取决于PN结电容的大小,结电容越大则二极管允许的最高工作频率越低。
还有呢,理想二极管是指正向偏值时,其管压降为零伏;反向偏置时,认为PN结的电阻为无穷大,即反向电流为零。实际电路中当电源电压比其管压降大时,采用这样的的近似分析就会显得很简单了。
非理想二极管是指正向偏置时管子导通后,认为管压降是恒定值;反向时反向饱和电流也是恒定的。也就是考虑了PN结内电阻,其等效模型为与其内阻串联
二极管的工作状态仅为导通和截止两种,根据二极管的等效电路,在含有多个二极管的电路中,判断二极管的工作状态时还要考虑优先导通的问题。
稳压二极管。
如果二极管工作在反向击穿区,则反向电流的变化量较大时,管子两端相应的电压变化量却很小,说明其具有“稳压”特性。利用这种特性可以做成稳压管,所以稳压管实质上就是一个二极管,所不同的是它工作在反向击穿区。
稳压管的主要参数:1稳定电压,不同型号的稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压是不同的;2稳定电流,要使稳压管正常工作,还需要稳定的工作电流,太小会使工作性能变差,太大可能就超过了额定功耗会烧坏稳压管;3动态内阻,它是指稳压管两端的电压和电流变化量之比,所以动态内阻自然是越小越好。一个性能较好的稳压管,动态内阻一般在几欧至几十欧;4电压温度系数,它表示当稳压管电流保持不变时,环境温度每变化1摄氏度所引起的稳压电压变化的百分比。一般稳压在4到7伏的稳压管,电压温度系数的值比较小,稳压性能较好。5额定功耗,P=UI大家都知道,稳压管工作时要消耗的功率

不能超过管子的额定功率,否则管子将发热被损坏。
使用稳压管时还应该注意的问题:1稳压管两端的电源极性使之反偏;2稳压管应与负载并联,因为稳定电压变化量很小,基本上是稳定的;3稳定电流不得超过管子手册(说明书吧)上的规定值,以免损坏管子。

【九】晶体三极管
晶体三极管中有两种载流子参与导电,又叫双极型晶体管、半导体三极管,简称三极管。三极管可是组成各种电子电路的核心器件,它有三个电极,是两个PN结依据一定的规律构成。
我国生产的晶体三极管,目前最常见有NPN型和PNP型两大类。无论采用硅还是锗材料都可制成这两类,但一般制作的硅材料管多为NPN型,锗材料管多为PNP型。无论是NPN型还是PNP型,内部都有三个区,即发射区、基区和集电区,并分别在这三个区引出电极:发射极、基极、集电极,在三个区的两个交界处形成两个PN结,靠近发射区的叫发射结,靠近集电区的叫集电结。PNP型三极管与NPN型的符号不同之处就是发射极箭头方向相反,而实际上发射极箭头方向就是发射极正向电流的方向。
由于三极管的功率不同,它们的体积和封装形式也不一样。三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。三极管的种类也很多,按功率分有小功率、中功率和大功率管;按工作频率分有低频、高频和超高频管;按管芯所用半导体材料分有硅和锗管;按结构工艺分主要有合金和平面管;按用途分有放大管和开关管等……
三极管的主要功能是通过电流放大的作用来放大电信号,那它是如何实现这一功能的呢,下面我们便要来研究三极管的具体构造和工作特性:
前面说过了,三极管内部有三个区,分别是发射区、基区和集电区。在二管那里也说过,P型和N型半导体是由硅或锗(不含任何杂质的本征半导体)中掺入了某种特定的有用的杂质后形成的杂质半导体。答案就在这里了,从表面上看PNP型和NPN型三极管,就类似两个PN结背对背或面对面的串联,但如果这么简单的话他们是不具有放大电流的作用的。所以实际上三极管内部结构还具有这样的特点:1发射区高掺杂;2基区轻掺杂,做得很薄;3集电区则面积大,便于形成较大的电流
好,内部结构就简单的介绍完了,现在说工作时的外部情况。
由于书上也只写了NPN管的典型电流实验,所以我要讲的自然只有NPN型管工作时的电流分配特性:
用字母表示:E发射极,B基极,C集电极
实验采用双电源供电,基极电源通过电位器(滑动变阻器)将正向电压加到发射结;集电极电源将电压加到集电极与发射极之间以提供电压。电路中,集电极电源电压应高于基极电压,即发

射结正偏,集电结反偏。还有,还需在基极电源和集电极上串联一个合适的电阻防止短路。
电路接通后,在电路中就有三支电流通过三极管,即基极、集电极和发射极电流(恩,这下懂了吧,再串联三个电流表)。
调节电位器的阻值,可以改变基极的偏压,从而调节基极电流的大小。每取一个基极电流的确定值,再从电流表上读取集电极电流和发射极电流的相应值。
从实验数据上可以得出三极管中三个电极之间的电流关系:E=B+C
此关系满足基尔霍夫定律中的节点电流定律,所以无论是NPN型还是PNP均符合这一规律。
实验数据还得出一个关系,就是由于基极电流的微小变化控制了集电极电流较大的变化,而这就是三极管的电流放大原理。
电流、电压,前面我也说了,今天还得再补充点
我们习惯上把正电荷移动的方向规定为电流的实际方向。在一些简单的电路中,电流的实际方向是显而易见的,但是在一些复杂的直流电路或交流电路中,电流的实际方向是很难判断的。
为了便于分析,引入了电流的参考方向:电流的参考方向是人为指定的电流的正方向,用箭头表示。参考方向一经选定就不再改变,若经计算得出电流为正,说明参考方向与实际方向相同;若为负,则说明与实际方向相反。但电流的方向只在设定参考方向的前提下才有意义。
电压,我们习惯上把电位降落的方向(高电位指向低电位)规定为电压的实际方向。通常电压的高电位端标为“+”极,低电位端标为“-”极。其他的不用多说跟电流一样,分析电路时也要事先假定电压的参考方向……
好了,现在接着说三极管,E=B+C。
因为集电结反偏存在反向饱和电流(二极管那里我可是也说了的),所以我们自然希望基极电流BE大部分成为集电极电流CE,这也是我们将发射区重掺杂,基区做得薄且轻掺杂的原因。
第二节,三极管的特性曲线
利用三极管的电流放大作用可以构成放大器。构成放大器应有四个端子,两个输入信号的端子称为输入端,两个输出端子称为输出端(跟前面讲的受控源有点像啊)。但三极管只有三个电极,所以在构成放大器时只能提供三个端子,因此必然要有一个电极作为输入和输出的公共端。据此,三极管在构成放大器时就有三种基本连接方式:把三极管的发射极作为公共端子时的电路称为共发射极电路(CE),其余还有共基极(CB)和共集电极电路(CC)。
三种连接方式可以有三套特性曲线,而每套特性曲线又可分为输入和输出两组,这样就使得它十分繁杂了。但实际中仅用共发组态的输入、输出特性来反应三个电流和各极电压之间的关系就

行,所以下面仍以PNP型管共发特性为例来说明曲线的测试方法、曲线的特点和应用。
输入特性:
输入特性是用来反映输入回路中电流与电压的关系。
基极电流会受CE间的电压影响。当CE间的电压为0时,就相当与CE短路,三极管的输入特性为两个二极管并联后的正向伏安关系;当CE间的电压大于0后,三极管处于放大状态,在同样基极电压BE下,基极电流将大大减小。但当CE间的电压大于某一常数(1V)后,基极电流也不会减少很多了;在实际的放大电路中,三极管的CE间的电压一般都大于0,所以当它大于1V时的输入特性更有实用意义。
三极管的输入特性曲线与二极管的伏安特性曲线十分相似。这是因为基极电压是加在发射结上的,而发射结也是PN结构成的,与二极管同样存在着电压死区,所以仍需要一个正向导通电压。
输出特性:
输出特性是反映输出电流与输出电压之间关系曲线。
基极电流对集电极电流有较强的控制关系。当基极电流小于或等于0时,集电极电流只有一个较小的穿透电流(受温度影响很大,硅管1微安左右,锗管几十到到几百微安),所以这时三极管处于截止状态;当基极电流有一个变化量时,集电极电流就会按比例产生一个较大的变化量,这时三极管处于放大状态;当BE间的电压大于或等于CE间的电压后,一般认为三极管处于饱和状态,三极管工作在这个状态中时,集电极电流便不受基极的控制,三极管失去电流放大作用。
简单的说,三极管工作在这三个状态区域时,其偏置电压的特点为:截止区时,发射结和集电结均反偏;放大区时,发射结正偏集电结反偏;饱和区时,发射结和集电结均正偏。
第三节,三极管的主要参数
1共发射极电流放大系数β,它体现了共发射极接法时三极管电流放大能力的大小。
2共基极电流放大系数α,……电流放大作用(α=β/1+β)
3极间反向饱和、穿透电流,它表示的是发射极、基极开路时,集电极与发射极之间的反向电流。它们受温度影响很大,温度升高它们也将增大,所以在实际中反向电流小的管子质量越好。
5集电极最大允许电流,集电极电流过大时β值就要减小,我们把使β值下降到2/3时的集电极电流规定为最大允许的…
6集电极最大允许耗散功率,P=UI的曲线。……还是两个字:温度
7反向击穿电压,它表示当三极管中某一个极开路时,加在其他两个极之间的最大允许的反向电压。如果超过某个限度,则管子的反向电流急剧增大,甚至可能击穿而损坏管子。
第四节,三极管管型和工作状态的判别
1三极管管型的判别
利用三极管工作在放大状态的外部电位特点,可以方

便地测试出管型及电极:利用基极电位居中的特性,测试各极电压找出基极;再由发射结电位差最小的特点确定发射极;NPN管集电极电位最高,PNP管发射极电位最高;发射结电位差在0.6-0.8V的是硅管,0.2-0.3是锗管。
2三极管工作状态的判别
我们仍然可以在电路中利用测试各极电压的方式来判别,三极管的工作状态有四种:放大、饱和、截止和反向放大(PNP管)。……反向放大时,发射结反偏,集电结正偏。
三极管就勉强说完了,下一个,场效应管
【十】场效应管

半导体三极管是利用输入电流控制输出电流的半导体器件,称为电流控制型器件;场效应管(FET)则是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的半导体器件,称为电压控制型器件。
场效应管这种器件不仅具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等优点,而且还有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制作工艺简单等诸多优点(书上写的全都在),因而它的应用范围很广,特别是在大规模和超大规模集成电路中得到了广泛的应用。目前,国际上将场效应管的应用提到了非常重要的位置,且更为灵活的应用正在研讨中。
根据结构的不同,场效应管可分为两大类:结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)
1.1.1结型场效应管(JFET)
1结型场效应管的结构:
在一块N型半导体材料两边扩散高浓度的P型区,形成两个PN结,两边P型区引出两个欧姆接触电极并连接在一起称为栅极g,在N型半导体材料的两端各引出一个欧姆电极,分别为源极s和漏极d,两个PN结中间的N型区域称为导电沟道,这种结构称为N型沟道结型场效应管(反之就是P型沟道)。
我们观察一下它的代表符号,其中箭头的方向表示栅结正向偏置时,栅极电流的方向是由P指向N,故从符号上就可识别d、s之间是N沟道。
2工作原理
以N沟道JFET为例来分析。在工作时,假设在珊极与源极之间加一负电压(反向电压),使栅源之间的PN结反偏,则可以通过改变其反向电压的的大小来改变PN结耗尽层(百度了一下,是电场的作用,把PN结空间中导电的载流子驱赶出去了)的宽度,当漏源之间为固定电压时,漏源之间的电流将受其栅源PN结之间的反向电压控制。因为假如反向电压升高,耗尽层会变宽,然后使导电沟道的宽度变窄,使沟道的电阻增大,所以漏源之间的电流就会减小。反之电流增大
(1)夹断电压。设漏源电压为0(也就是短路),在栅源PN结之间加负压,负压增加,两个PN结耗尽层加宽,使导电沟道变窄,沟道电阻增大。当负压增大到一定值P时,两侧耗尽层在中间合拢,导电沟道被全部夹

断,此时沟道电阻无穷大(断路),相应的栅源电压就称为夹断电压,要记住该电压是个负值哦。
(2)当栅源电压为0到夹断电压中一固定值时,漏源电压对漏源电流的影响。
当漏源电压为0时,虽然已存在导电沟道,但不能使多子(多数载流子,最近刚懂一点啊)产生定向移动,因而漏源电流为0;
当漏源电压大于0时,则有电流从漏极流向源极,从而使沟道中各点与栅极间电压不再相等,而是沿沟道从源极逐渐增大,造成漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽,呈现楔形状。因为栅漏电压等于栅源电压减去漏源电压,所以当漏源电压从0逐渐增大时,栅漏电压逐渐减小,靠近漏极一边的导电沟道必将随之变窄。但只要栅漏间不出现夹断区,沟道电阻仍基本上由栅漏电压决定,漏源电流将随漏源电压(沟道电场强度)的加大而线性增大,漏源间呈现电阻特性;
当漏源电压继续增大,使漏栅间电位差加大(诶,就是栅漏反向电压加大了),两耗尽层加宽。当它们在漏极一边的一个点相遇时,就会出现夹断区,我们称这时的栅漏电压为预夹断;
若漏源电压继续增大,则栅漏电压小于(为什么是小于呢,因为负电压啊)预夹断,耗尽层闭合部分沿沟道向源极方向延伸,夹断区加长。这时,一方面自由电子从漏极向源极定向移动所受阻力加大(只能从夹断区的窄缝以较高速度通过),从而导致漏极电流减小;另一方面,随着漏源电压的加大,使漏源间的纵向电场增强,也必然导致漏极电流增大。实际上,上述漏极电流的两种变化趋势相抵消,漏源电压的增大几乎全部降落在夹断区,用于克服夹断区对漏极电流的阻力。因此,从外部看,在栅漏电压小于预夹断电压的情况下,当漏栅电压增大时漏极电流几乎不变,即漏极电流几乎仅仅决定于栅源电压,表现出的恒流(恒,不变)特性。恩,就是饱和
2结型场效应管的特性曲线,仍以共源极N沟道说明问题。
(1)转移特性
当场效应管的漏源(电源)电压保持不变时,漏极(漏源)电流与栅源(输入)电压的关系称为转移特性。
当栅源电压为0时的漏极电流称为饱和漏电流,当栅源电压等于夹断电压时漏极电流最小约等于0。
(2)输出特性
场效应管的输出特性表示栅源电压不变时,漏极电流与漏源电压的关系。
与三极管的输出特性相似,它分为四个区:可变电阻区(线性)、恒流区(饱和)、击穿区和截止区(夹断)
当漏源电压较小时,漏极电流随着漏源电压的增加而直线上升,二者之间基本上是线性关系,此时场效应管似乎成为一个线性电阻。不过当栅源电压的值不同时,直线的斜

率不同,即相当于电阻的阻值不同。栅源电压越负,相映的阻值越大,因此在该区,场效应管的特性呈现为一个由栅源电压控制的可变电阻,所以称为可变电阻区;
在曲线的中间部分,漏极电流基本上不随漏源电压而改变,漏极电流的值主要还是取决于栅源电压,故称为恒流区,也称为饱和区、放大区。因为此饱和是相对于漏源电压对漏极电流而言的,即在此区域内漏源电压变化时,漏极电流基本不变,所以当场效应管放大器正常工作时,为了防止非线性失真,将工作点设置在该区域;
输出特性曲线的右边部分,表示当漏源电压升高到一定程度时,反向偏置的PN结就会被击穿,漏极电流突然增大,可能使管子被破坏。为了保证器件的安全,场效应管放大器的工作点不能进入该区域;
输出特性曲线还有未画出的栅源电压小于或等于夹断电压以下的区域,此区沟道电阻无穷大,漏极电流小于或等于0,为截止区,对放大器是没有实际意义的。
结型场效应管上述两组曲线之间是相互联系的,因此它们可以互相转化,例如可以利用输出特性取线用作图的方法得到转移特性。因为转移特性是表示栅源电压不变时,漏极电流与栅源电压之间的关系曲线,所以只要在输出特性曲线上,对应于漏源电压等于某一固定电压处作一条垂线,该直线与栅源电压为不同值的各条输出特性有一系列的交点,得到不同栅源电压时的漏极电流值,由此便可画出转移特性曲线。
在结型场效应管中,由于栅源之间的PN结反偏,栅极无电流,输入阻抗可高达10的7次方欧姆以上。分析归纳一下,结型场效应管有如下结论:
JFET的栅源之间PN结反偏,其栅极(栅源)电流约等于0,输入阻抗高;
JFET是电压控制器件,漏极电流受栅源电压控制;
夹断前,漏极电流与漏源电压近似呈线性关系;预夹断后,漏极电流趋于饱和;
转移特性与输出特性互相联系,互相转化;
P沟道JFET工作时,只是所有的电源极性与N沟道JFET相反,其工作原理与特性曲线是完全类似的。
1.1.3绝缘栅型场效应管(MOSFET)
说到最后一个元器件了,这个要比JFET要好,因为MOS场效应管具有输入阻抗比其高等优点(可达10的12次方个欧姆),体积也因为制造工艺的成熟可以做的很小,特别是在大规模和超大规模集成电路中占有重要地位……
1N沟道增强型MOSFET
结构:以一块惨杂浓度较低、电阻率较高的P型硅半导体薄片作为衬底,利用扩散的方法在P型硅中形成两个高惨杂的N区。然后在P型区硅表面生长一层很薄的二氧化硅绝缘层,并在二氧化硅的表面及N型区的表面上分别安置三个铝电极--栅、源、漏极,就

成了N沟道增强型MOS管。
由于栅极与源极、漏极均无电接触,故称绝缘跚极。在它的符号上,箭头的方向表示由P(衬底)指向N(沟道),图中垂直短线代表沟道,短画线表明在未加适当栅压之前漏极与源极之间无导电沟道。
由于沟道的长度和宽度都很小(最小的只有0.5微米),这说明MOS是一个很小的器件,而氧化物的厚度可达0.4乘10的负7次方的数量值以内……稍微了解一下,呵呵
工作原理:
(1)当栅源短接<即栅源电压为零>时,源区N、衬底P和漏区N就形成两个背靠背的PN结,无论漏源电压的极性如何,其中总有一个PN结是反偏的。如果源极S与衬底B相连且接电源的负极,漏极接电源正极时,漏极和衬底间的PN结是反偏的,此时漏源之间的电阻的阻值很大,也就是说d、s之间没有形成导电沟道,因此漏极电流为零
(2)当漏源电压为零时,若在栅源之间加上正向电压<g+s->,则栅极和



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