第2課電路基礎(chǔ)知識(shí)

1、燈板電路原理一、燈板電路一、燈板電路1、定義：由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的有一定電氣特性的電路（1）燈板事物： 圖12 2、熱地、熱地（1）、熱地是帶電的地，是不安全的。 下面我們來分析帶多少伏特電壓，帶什么波形的電壓，見圖（2）。圖2（2 2）、由圖（）、由圖（2 2）可得結(jié)論：）可得結(jié)論： 熱地帶220Vrms 交流50Hz半波電壓。最高電壓是310V。是很危險(xiǎn)的，必須隔離! 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品到了消費(fèi)者使用過程中都要十分注意這個(gè)電壓。 安規(guī)就是各個(gè)國(guó)家管理這個(gè)電壓法律文件、操作規(guī)程?；A(chǔ)篇 一、電阻一、電阻 物體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻。物體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻。 利用

2、這種阻礙作用做成的元件稱為電阻器，簡(jiǎn)稱電阻。利用這種阻礙作用做成的元件稱為電阻器，簡(jiǎn)稱電阻。 單位：歐姆單位：歐姆 參數(shù)：功率，阻值，誤差是其主要參數(shù)。參數(shù)：功率，阻值，誤差是其主要參數(shù)。 符號(hào)：符號(hào)：1、貼片碳膜電阻：0603,0805,1206型編帶電阻。 誤差有5%，1%。多用于12V一下電路。2、1/2W, 1W, 2W碳膜，金屬膜，金屬氧化膜電阻： 在脈沖電路選擇電阻功率時(shí)，絕不能用萬用表直流檔 測(cè)得電阻兩端電壓值來計(jì)算電阻功率。而要用示波器測(cè)電 阻兩端電壓波形的最高值來計(jì)算電阻功率。這樣才能保證 可靠性。對(duì)于高壓脈沖電路要用實(shí)芯電阻，不能用薄膜電 阻。3、熱敏電阻： NTC負(fù)溫度系

3、數(shù)：一般用在消除浪涌電路。小電流可恢復(fù)保險(xiǎn)絲小于10A。 PTC正溫度系數(shù)：用于消磁等電路4、光敏電阻： 一般用在環(huán)境光控制上。5、壓敏電阻：防止過電壓保護(hù)。安全件。6、電位器：種類繁多。是電阻類。7、電阻串聯(lián)算法： R1=4.7k R2=5.6K R(等效電阻)=R1+R2 R(等效電阻)=4.7+5.6=10.3歐姆8、電阻并聯(lián)算法： R1=4.7K R2=5.6K R1*R2 4.7*5.6 R(等效)=-=-=2.56歐姆 R1+R2 4.7+5.6 二、電容二、電容電容器是一種能儲(chǔ)存電荷能量的元件。能量可以長(zhǎng)期保存。電容器是一種能儲(chǔ)存電荷能量的元件。能量可以長(zhǎng)期保存。單位：法拉單位：

4、法拉 F F 瓷片電容：CT低頻、CC高頻；Pf-nF 薄膜電容：nF-uF 電解電容：1u-幾千uF 鉭電容： 穩(wěn)定性能好。 超大型法拉電容1F-幾百F參數(shù)：參數(shù)：耐壓，容量，損耗角ESR ，誤差，溫度特性，頻率特性是其主要參數(shù)。 電解電容要注意損耗角低ESR。符號(hào)：主要作用：隔直通交。 注意：電源次級(jí)整流后第一個(gè)電容要用高頻低漏電解電容1、電容串聯(lián)計(jì)算 C1=4.7uF C2=5.6uF C1*C2 4.7*5.6C(等效電容)=-=-=2.56uF C1+C2 4.7+5.62、電容并聯(lián)計(jì)算 C(等效電容）=C1+C2=4.7+5.6=10.3uF 三、電感三、電感電感是一種儲(chǔ)能元件，但

5、能量不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，要立即釋放掉。電感是一種儲(chǔ)能元件，但能量不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，要立即釋放掉。單位：亨利單位：亨利 H H參數(shù)：電感量，誤差，通過電流的最大值是其主要參數(shù)。參數(shù)：電感量，誤差，通過電流的最大值是其主要參數(shù)。符號(hào)：符號(hào)： 特性：電流連續(xù)，電壓跳變。 完成電能-磁能-電能的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換的時(shí)候能量 是連續(xù)變化，不能跳變。1、電感串聯(lián)算法： L1=4.7uH L2=5.6uH L(等效電感)=L1+L2 L(等效電感)=4.7+5.6=10.3uH2、電感并聯(lián)算法： L1=4.7uH L2=5.6uH L1*L2 4.7*5.6 L(等效)=-=-=2.56uH L1+L2 4.7+5.6 四

6、、變壓器四、變壓器不可做成標(biāo)準(zhǔn)件出售。對(duì)于特定的電路單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。后面專講。不可做成標(biāo)準(zhǔn)件出售。對(duì)于特定的電路單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。后面專講。 四、二極管四、二極管參數(shù)：導(dǎo)通最大電流，反向耐壓， 電流恢復(fù)時(shí)間是其主要 參數(shù)。類別：小反壓開關(guān)管，穩(wěn)壓管，高反壓大電流二極管， 肖特基二極管： 用于3.3V-5V之間電壓整流， 如1N5819、SB560、MBR10100 （適合輸出低電壓，大電流） 正向壓降0.40.8V； 反向恢復(fù)時(shí)間短1040ns； 反向耐壓低：200V 快恢復(fù)二極管： 恢復(fù)時(shí)間小于100ns。如FR 、HER、MUR開頭的二極 管，F(xiàn)R107、HER304、MUR860等二極管符號(hào)：

7、伏安特性曲線 五、三極管五、三極管 晶體三極管：晶體三極管：B Bipolar ipolar J Junction unction T Transistors (ransistors (BJTBJT) ) 三端器件，應(yīng)用時(shí)易于控制；三端器件，應(yīng)用時(shí)易于控制；用來實(shí)現(xiàn)受控源，它是放大器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。用來實(shí)現(xiàn)受控源，它是放大器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。晶體三極管是由晶體三極管是由兩個(gè)兩個(gè)靠得很近并且背對(duì)背排列的靠得很近并且背對(duì)背排列的PNPN結(jié)，它是由結(jié)，它是由自由電子自由電子與與空穴空穴作為載流子共同參與導(dǎo)電的，因此晶體三極管作為載流子共同參與導(dǎo)電的，因此晶體三極管晶體三極管：晶體三極管：B Bipolar i

8、polar J Junction unction T Transistors (ransistors (BJTBJT) ) 三端器件，應(yīng)用時(shí)易于控制；三端器件，應(yīng)用時(shí)易于控制；用來實(shí)現(xiàn)受控源，它是放大器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。也稱為用來實(shí)現(xiàn)受控源，它是放大器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。也稱為雙極型雙極型晶體管晶體管( (B Bipolar ipolar J Junction unction T Transistorsransistors) )，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱BJTBJT。 BCENNP1、 晶體管的實(shí)際結(jié)構(gòu) (以NPN為例)NPNNPN型晶體管的橫截面如左圖型晶體管的橫截面如左圖所示。所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 集電區(qū)是包圍

9、著發(fā)射區(qū)的，所集電區(qū)是包圍著發(fā)射區(qū)的，所以集電結(jié)比發(fā)射結(jié)有更大的結(jié)面積，以集電結(jié)比發(fā)射結(jié)有更大的結(jié)面積，這樣使得被注入到薄基區(qū)的自由電這樣使得被注入到薄基區(qū)的自由電子很難逃脫被收集的命運(yùn)。因此，子很難逃脫被收集的命運(yùn)。因此， 就非常接近于就非常接近于1 1， 非常大。非常大。 2 2、物理結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)、物理結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)根據(jù)根據(jù)PNPN結(jié)的排列方式不同，晶體三極管結(jié)的排列方式不同，晶體三極管NPNNPN型型和和PNPPNP型兩種。型兩種。qNPNNPN型型三極管的物理結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)如下圖所示。三極管的物理結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)如下圖所示。 發(fā)射極（發(fā)射極（E E） 集電極（集電極（C C） 基極（基

10、極（B B） 發(fā)射結(jié)（發(fā)射結(jié)（EBJEBJ） 集電結(jié) （集電結(jié) （CBJCBJ） 金屬接觸金屬接觸 C B E (a) (b) 基區(qū)基區(qū) P P 型型 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) N N+ +型型 集電區(qū)集電區(qū) N N 型型 NPN NPN型型(a)(a)物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu) (b)(b)電路符號(hào)電路符號(hào)qPNPPNP型型三極管的物理結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)如下圖所示。三極管的物理結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)如下圖所示。 發(fā)射極（發(fā)射極（E E） 集電極（集電極（C C） 基極（基極（B B） 發(fā)射結(jié)（發(fā)射結(jié)（EBJEBJ） 集電結(jié) （集電結(jié) （CBJCBJ） 金屬接觸金屬接觸 C B E (a) (b) 基區(qū)基區(qū) N N 型型 發(fā)射

11、區(qū)發(fā)射區(qū) P P+ +型型 集電區(qū)集電區(qū) P P 型型 PNPPNP型型(a)(a)物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu) (b)(b)電路符號(hào)電路符號(hào)q結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：基區(qū)的寬度很基區(qū)的寬度很薄薄(m(m級(jí)級(jí)) )，發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于，發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)，集電結(jié)的面積大于發(fā)射結(jié)面積基區(qū)，集電結(jié)的面積大于發(fā)射結(jié)面積。3 3、三極管的工作模式、三極管的工作模式依據(jù)晶體管的發(fā)射結(jié)依據(jù)晶體管的發(fā)射結(jié)(EBJ)(EBJ)和集電結(jié)和集電結(jié)(CBJ)(CBJ)的的偏置偏置情況，情況，晶體管的工作模式如下表所示：晶體管的工作模式如下表所示： 晶體管的工作模式晶體管的工作模式工作模式工作模式發(fā)射結(jié)（發(fā)射結(jié)（EBJEB

12、J）集電結(jié)（集電結(jié)（CBJCBJ）放大模式放大模式正偏正偏反偏反偏截止模式截止模式反偏反偏反偏反偏飽和模式飽和模式正偏正偏正偏正偏4、晶體管內(nèi)部載流子的傳遞(以NPN為例) 偏置電壓偏置電壓V VBEBE保證發(fā)射結(jié)正向偏置，偏置電壓保證發(fā)射結(jié)正向偏置，偏置電壓V VCBCB保證集保證集電結(jié)反向偏置，放大模式時(shí)晶體管內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)如下圖電結(jié)反向偏置，放大模式時(shí)晶體管內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)如下圖所示。所示。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 復(fù)復(fù)合合電電子子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂漂移移電電子子 漂漂移移空空穴穴 收收集集電電

13、子子 擴(kuò)擴(kuò)散散電電子子 注注入入電電子子 注注入入空空穴穴 發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié) 集集電電結(jié)結(jié) q在發(fā)射結(jié)處在發(fā)射結(jié)處( (正偏正偏) ) ：由兩邊的多子通過發(fā)射結(jié)由兩邊的多子通過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電流。而形成的電流。包括：包括： 發(fā)射區(qū)中的多子發(fā)射區(qū)中的多子( (自由電子自由電子) )通過發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)而形成的電通過發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)而形成的電子電流子電流 基區(qū)的多子基區(qū)的多子( (空穴空穴) )通過發(fā)射結(jié)注入到發(fā)射區(qū)而形成的空穴電流通過發(fā)射結(jié)注入到發(fā)射區(qū)而形成的空穴電流 注意：注意：注入到基區(qū)的自由電子邊注入到基區(qū)的自由電子邊擴(kuò)散邊復(fù)合，同時(shí)向集電結(jié)邊界擴(kuò)散邊復(fù)合，同時(shí)向集電結(jié)邊界行進(jìn)

14、。因基區(qū)很薄，絕大部分都行進(jìn)。因基區(qū)很薄，絕大部分都到達(dá)了集電結(jié)邊界，僅有很小部到達(dá)了集電結(jié)邊界，僅有很小部分被基區(qū)中的空穴復(fù)合掉（形成分被基區(qū)中的空穴復(fù)合掉（形成電流電流 ）。）。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 復(fù)合電子復(fù)合電子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂移電子漂移電子 漂移空穴漂移空穴 收集電子收集電子 擴(kuò)散電子擴(kuò)散電子 注入電子注入電子 注入空穴注入空穴 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) ENI 1BEPII2BIq在集電結(jié)處在集電結(jié)處( (反偏反偏):):兩邊的少子通過集電結(jié)漂移而形成的。包括：兩邊的少子通過集電結(jié)漂

15、移而形成的。包括：集電區(qū)中少子集電區(qū)中少子( (空穴空穴) )漂移而形成的漂移電流漂移而形成的漂移電流基區(qū)中少子基區(qū)中少子( (自由電子自由電子) )漂移而形成的漂移電流漂移而形成的漂移電流發(fā)射區(qū)注入的大量自由電子經(jīng)集電結(jié)被集電區(qū)收發(fā)射區(qū)注入的大量自由電子經(jīng)集電結(jié)被集電區(qū)收集而形成的電流集而形成的電流 CPI2CNI1CNI說明：說明：q發(fā)射區(qū)為高摻雜濃度、基區(qū)為低摻雜的濃度，因此有發(fā)射區(qū)為高摻雜濃度、基區(qū)為低摻雜的濃度，因此有q集電區(qū)中因集電區(qū)中因 由少數(shù)載流子形成的，因此有由少數(shù)載流子形成的，因此有 q正向受控的電流正向受控的電流：發(fā)射區(qū)中的自由電子通過發(fā)射結(jié)注入、發(fā)射區(qū)中的自由電子通過發(fā)

16、射結(jié)注入、基區(qū)擴(kuò)散基區(qū)擴(kuò)散( (復(fù)合復(fù)合) )和集電區(qū)收集三個(gè)環(huán)節(jié)將發(fā)射區(qū)的注入電子和集電區(qū)收集三個(gè)環(huán)節(jié)將發(fā)射區(qū)的注入電子轉(zhuǎn)化為集電結(jié)電流，成為正向受控的電流，且其大小僅受發(fā)轉(zhuǎn)化為集電結(jié)電流，成為正向受控的電流，且其大小僅受發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓射結(jié)的正向偏置電壓V VBEBE控制，而幾乎與集電結(jié)反向偏置電控制，而幾乎與集電結(jié)反向偏置電壓壓V VCBCB無關(guān)。無關(guān)。q寄生電流寄生電流：其它載流子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流對(duì)正向受控作用都其它載流子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流對(duì)正向受控作用都是無用的，稱為寄生電流。是無用的，稱為寄生電流。EPENIICPCNCNIII、212CNCPII、q一般情況下，由少子形成的電流一般

17、情況下，由少子形成的電流 可忽略不計(jì)。但隨著可忽略不計(jì)。但隨著溫度升高溫度升高，本征激發(fā)，本征激發(fā)的增強(qiáng)，基區(qū)和集電區(qū)的少子劇增，則該電的增強(qiáng)，基區(qū)和集電區(qū)的少子劇增，則該電流顯著增大。流顯著增大。 2CNCPII、 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 復(fù)復(fù)合合電電子子 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 漂漂移移電電子子 漂漂移移空空穴穴 收收集集電電子子 擴(kuò)擴(kuò)散散電電子子 注注入入電電子子 注注入入空空穴穴 發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié) 集集電電結(jié)結(jié) 5、晶體管的各極電流 IC C N B 2 IC N 1 IC N 2 IC P IC B O 收

18、收 集集 電電 子子 （1 1）集電極電流）集電極電流 CBOCNCPCNCNCIIIIII121其中：其中： 為反向飽和電流，為反向飽和電流，常溫下很小，常溫下很小，可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。但與溫度密切相關(guān)，溫度每升高但與溫度密切相關(guān)，溫度每升高1010度度， 約增大一倍。約增大一倍。因此，集電極的電流主要是因此，集電極的電流主要是 ，它主要受發(fā)射結(jié)的正它主要受發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓向偏置電壓V VBEBE影響。影響。CPCNCBOIII 21CNICI其中其中I IS S 為飽和電流，與基區(qū)的寬度成反比，與發(fā)射結(jié)的面積成正比，為飽和電流，與基區(qū)的寬度成反比，與發(fā)射結(jié)的面積成正比，也稱為比例也

19、稱為比例( (刻度刻度) )電流。典型范圍為：電流。典型范圍為：1010-12-121010-18-18A A。它也與溫度有關(guān)，溫度每升高它也與溫度有關(guān)，溫度每升高5 5度，約增大一度，約增大一倍。倍。 集電極的電流可表示為：集電極的電流可表示為：TBEVVSCeII IB N P IB 1 IB 2 復(fù)復(fù) 合合 電電 子子 IC N 1 IC N 2 IC P IC B O 漂漂 移移 電電 子子漂漂 移移 空空 穴穴 收收 集集 電電 子子 擴(kuò)擴(kuò) 散散 電電 子子 注注 入入 電電 子子 注注 入入 空空 穴穴 集集 電電 結(jié)結(jié) （2 2）基極電流）基極電流 BI2121BBCBOBBBI

20、IIIII 其中：其中：I IB1B1是由基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的空穴產(chǎn)生的電流，是由基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的空穴產(chǎn)生的電流，I IB2B2是基區(qū)中的空穴與發(fā)射區(qū)注入的自由電子復(fù)合引起的電是基區(qū)中的空穴與發(fā)射區(qū)注入的自由電子復(fù)合引起的電流。流。兩者均與兩者均與 成比例關(guān)系?；鶚O電流也與集電極成比例關(guān)系。基極電流也與集電極電流成比例關(guān)系，它可表示為：電流成比例關(guān)系，它可表示為：TBEVVSCBeIII TBEVVe其中其中稱為稱為共發(fā)射極的電流放大系數(shù)共發(fā)射極的電流放大系數(shù)，反映了基極電流對(duì)，反映了基極電流對(duì)集電極電流的控制能力。集電極電流的控制能力。對(duì)于給定的晶體管，其對(duì)于給定的晶體管，其值為常數(shù)，一般在

21、值為常數(shù)，一般在5050到到200200之間，之間，但會(huì)受溫度影響。但會(huì)受溫度影響。 VBE VCB IB IC IE E B C N+ N P IEN IB1 IB2 IEP ICN1 ICN2 ICP ICBO 收集電子收集電子 擴(kuò)散電子擴(kuò)散電子 注入電子注入電子 注入空穴注入空穴 EI（3 3）發(fā)射極電流）發(fā)射極電流 EPENEIII 內(nèi)部看內(nèi)部看CCCBEIIIII 11 外部看外部看其中其中為為共基極電流放大倍數(shù)共基極電流放大倍數(shù)，它反映了發(fā)射極電流，它反映了發(fā)射極電流 轉(zhuǎn)化為集電極電流轉(zhuǎn)化為集電極電流 的能力。其值一般的能力。其值一般小于約等于小于約等于1 1 。 CI與與 的關(guān)系

22、滿足：的關(guān)系滿足： 或者或者注意：注意：PNPPNP型晶體管的工作原理與型晶體管的工作原理與NPNNPN型晶體管對(duì)型晶體管對(duì)應(yīng)，外部各極電流的大小與應(yīng)，外部各極電流的大小與NPNNPN型一樣，但其實(shí)型一樣，但其實(shí)際電流的際電流的流向流向則與則與NPNNPN型晶體管型晶體管相反相反。 1 16 6、輸入特性曲線、輸入特性曲線 vBE/V iB 0 0.5 vCE=0V 0.7 0.3V 10V 當(dāng)當(dāng)V VCECE為常數(shù)時(shí)，輸入特性為常數(shù)時(shí)，輸入特性曲線是描述輸入端口電流曲線是描述輸入端口電流i iB B隨端口電壓隨端口電壓v vBEBE變化的曲變化的曲線。改變參變量線。改變參變量V VCECE的

23、值，的值，得到一組曲線得到一組曲線, ,如左圖所如左圖所示。示。 當(dāng)參變量當(dāng)參變量VCEVCE增大時(shí)，增大時(shí)，曲線向右移動(dòng)，或者當(dāng)曲線向右移動(dòng)，或者當(dāng)vBEvBE一定時(shí)，一定時(shí)，iBiB隨隨VCEVCE的增的增大而減小。大而減小。 7 7、 輸出特性曲線輸出特性曲線 vCE iC 0 VCE(sat) V(BR)CEO AiB10AiB20AiB30AiB40AiB50AiB0放 大 區(qū) 截 止 區(qū) Ci 飽和區(qū) 它分為四個(gè)區(qū)域：它分為四個(gè)區(qū)域：v放大區(qū)放大區(qū)v截止區(qū)截止區(qū)v飽和區(qū)飽和區(qū)v擊穿區(qū)擊穿區(qū)（1 1）、放大區(qū)）、放大區(qū) vCE iC 0 VCE(sat) V(BR)CEO AiB10AiB20AiB30AiB40AiB50AiB0放大區(qū) 截止區(qū) Ci 飽和區(qū) AiB 0 satCECEVv 區(qū)域區(qū)域： 且且 特點(diǎn)特點(diǎn)：滿足：滿足 BCii 當(dāng)當(dāng)i iB B等量增加時(shí)，輸出特性等量增加時(shí)，輸出特性曲線也將等間隔地平行上曲線也將等間隔地平行上移。移。（2 2）、截止區(qū)）、截止區(qū)工程上規(guī)定工程上規(guī)定 以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。晶體管工作在截止模式時(shí)各極電流均為零，即：晶體管工作在截止模式時(shí)各極電流均為零，即： AiB0 0 ECBiii satCECEVv （3 3）、飽和區(qū)）、飽和區(qū) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，晶體管的兩