《電工電子學(xué)》緒論中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院緒論

電工電子學(xué)課程的性質(zhì)與任務(wù)

電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介

電工電子學(xué)課程的學(xué)習(xí)安排主要內(nèi)容緒論電工電子學(xué)是研究電工技術(shù)和電子技術(shù)的理論和應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)課。電工技術(shù)：研究電能在工程中的應(yīng)用技術(shù)電子技術(shù)：研究電子器件及其應(yīng)用的技術(shù)電工技術(shù)與電子技術(shù)發(fā)展十分迅速，應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)代一切新的科學(xué)技術(shù)無不與電有著密切的關(guān)系。一、電工電子學(xué)課程的性質(zhì)與任務(wù)一、電工電子學(xué)課程的性質(zhì)與任務(wù)緒論

基礎(chǔ)性：是指基本理論、基本知識和基本技能。為后續(xù)課程打基礎(chǔ)，為畢業(yè)后從事與電相關(guān)的工作打基礎(chǔ)。也是為繼續(xù)深造、拓寬和創(chuàng)新打基礎(chǔ)（上冊內(nèi)容）。

應(yīng)用性：學(xué)習(xí)電工電子學(xué)重在應(yīng)用，學(xué)完該課程，應(yīng)具有將電工技術(shù)和電子技術(shù)應(yīng)用于解決本專業(yè)基本問題的能力。為此，課程內(nèi)容理論應(yīng)聯(lián)系實際應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力（下冊內(nèi)容）；還要注重實驗技能的訓(xùn)練。

先進性：電工電子學(xué)發(fā)展非常迅速。為此，課程內(nèi)容要不斷更新和改革。一、電工電子學(xué)課程的性質(zhì)與任務(wù)緒論電工技術(shù)與電子技術(shù)已經(jīng)深入到工業(yè)、國防、通信、醫(yī)療和社會生活的各個方面，并且始終引領(lǐng)工業(yè)與社會現(xiàn)代化的進程。

強電應(yīng)用：電能的產(chǎn)生、傳輸、變換和控制；

弱電應(yīng)用：信號的產(chǎn)生、傳輸、變換和控制。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論1.強電應(yīng)用強電應(yīng)用技術(shù)的核心是多種能量轉(zhuǎn)換的方法和技術(shù)，如電能－熱能、電能―光能、電能－機械能、電能―化學(xué)能以及電能―電能。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介非電能電能非電能非電能→發(fā)電機→水能熱能太陽能其他能核能風能電氣設(shè)備機械能熱能聲能光能風能其他緒論二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介遠距離輸電過程示意圖升壓變壓緒論

（1）電力驅(qū)動

電動機性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用方便、控制精確、便于調(diào)節(jié)等，用它驅(qū)動多種機械裝置仍是首選方案。電動機所消耗的電能占國家發(fā)電總量的30％以上，可見它的應(yīng)用之廣泛。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介機械加工設(shè)備：機床、軋鋼等；緒論連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備：泵、風機、傳送帶等；交通運輸：電氣機車、磁懸浮列車、電動汽車；家用電器：洗衣機、電冰箱、電烤箱、錄音機、打印機等。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論

（2）電力照明

電力照明轉(zhuǎn)換效率高，便于控制和調(diào)節(jié)。迄今為止，還沒有任何其他的照明技術(shù)可以用來取代電力照明。從發(fā)光二極管到泛光燈，多式多樣的發(fā)光器件和照明燈具廣泛應(yīng)用于家庭、建筑物、影劇院、體育館、街道公路、機場碼頭、廣告等場合。多種高效、節(jié)能型的照明燈還在不斷的研究和開發(fā)之中。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論（3）電力加熱電加熱是一種高效的加熱技術(shù)，它可以準確控制加熱溫度和加熱過程，并且把熱量嚴格控制在需要加熱的部位或空間中。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論傳統(tǒng)的電阻加熱：用于連續(xù)生產(chǎn)過程以及建筑物采暖。中頻加熱：用于金屬冶煉、金屬加工、金屬熱處理以及金屬焊接。高頻加熱：用于非金屬材料加工、焊接。日常生活：電灶具、電烤箱、電磁爐、微波爐、熱水器。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論2.弱電應(yīng)用

（1）檢測系統(tǒng)

檢測是獲取信號或信息的一種技術(shù)手段，它借助傳感器感受被測信號并將它轉(zhuǎn)換成電信號，電信號經(jīng)放大、濾波等處理后，供人們觀測、分析或進行記錄、存儲、顯示；或進入計算機進行進一步的處理、分析或參與控制。

工業(yè)領(lǐng)域：檢測壓力、溫度、流量、料位等；

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：檢測體溫、心率、血壓等；二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論各種檢測儀器二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論

(2）通信系統(tǒng)人與人之間交換信息稱為通信，如電話、廣播、電視等。機器與機器之間交換信息以數(shù)據(jù)交換為主，稱數(shù)據(jù)通信，如計算機網(wǎng)絡(luò)。人與機器之間交換信息：常要經(jīng)過數(shù)據(jù)到信號或信號到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，即所謂的數(shù)模轉(zhuǎn)換或模數(shù)轉(zhuǎn)換。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論（3）信息處理系統(tǒng)信息處理包含信號處理和數(shù)據(jù)處理兩個方面。

信號處理：包括信號的放大、濾波、變換等；

數(shù)據(jù)處理：包含數(shù)值計算、圖像處理、語音合成等。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論

（4）控制系統(tǒng)

控制是對對象狀態(tài)或過程的調(diào)整，使之準確達到既定目標。如：壓力控制、溫度控制、機器人控制系統(tǒng)。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介溫度傳感（輸入）信號放大信號濾波控制執(zhí)行（輸出）功率放大數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換恒溫裝置模擬小信號電路數(shù)字電路非電子物理系統(tǒng)模擬大信號電路電子系統(tǒng)緒論強電應(yīng)用和弱電應(yīng)用只是從電能應(yīng)用的角度對電氣工程進行的一種劃分。事實上，在強電領(lǐng)域中有弱電技術(shù)的應(yīng)用；在弱電領(lǐng)域也有強電技術(shù)的應(yīng)用。所以這種劃分不是絕對的，實際的電氣工程系統(tǒng)總是體現(xiàn)強電和弱電技術(shù)的綜合應(yīng)用。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論典型的機電一體化：電動汽車電子機械電機驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論汽車電子強電弱電電機驅(qū)動逆變電源電力電子…...電機與電器控制信號處理（DSP）計算機、單片機…...二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論3.在石油工業(yè)中的應(yīng)用

在石油開采中的應(yīng)用：電驅(qū)動鉆機、抽油機、注水泵等；二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介在勘探中的應(yīng)用：信號的控制與處理等；緒論二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論在儲運中的應(yīng)用：壓力、流量、溫度的檢測，泵驅(qū)動；在煉油過程中的應(yīng)用：過程控制等。二、電工電子技術(shù)的應(yīng)用簡介緒論三、電工電子學(xué)課程的學(xué)習(xí)安排1.學(xué)習(xí)內(nèi)容

信號的測量與處理變壓器與電動機直流穩(wěn)壓電源工廠供電與安全用電應(yīng)用模塊（16-32學(xué)時）電路分析基礎(chǔ)模擬集成電路數(shù)字集成電路Multisim及應(yīng)用基礎(chǔ)模塊（32-48學(xué)時）電氣控制技術(shù)緒論

●建立學(xué)習(xí)電工電子學(xué)課程的興趣；

●課堂上要認真聽課，提高效率；

●在自學(xué)過程中要認真思考；重點掌握基本概念、基本電路、基本方法;對課后習(xí)題予以充分重視，獨立完成，注意解題方法和技巧；

●充分利用教學(xué)網(wǎng)站（課件、動畫、實驗、交互學(xué)習(xí)）；●注重實驗。充分利用實驗來消化、理解課程的理論內(nèi)容；借助multisim軟件或其它EDA軟件進行仿真分析和設(shè)計。2.學(xué)習(xí)要求和方法三、電工電子學(xué)課程的學(xué)習(xí)安排第一章電路的基本概念、定律和電路元件中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院主要內(nèi)容電路的基本概念電路的基本元件基爾霍夫定律電路的分析方法1.1

電路的基本概念1.1.1電路與電路模型1.1電路的基本概念1.實際電路為完成某種預(yù)期目的而設(shè)計、安裝、運行，由電路部件（如電阻器、蓄電池等）和電子器件（例如晶體管、集成電路等）相互連接而成的電流通路。電路的基本功能：傳輸電能、處理信號、測量、控制和計算等。開關(guān)斷開燈泡電池照明電路

1.1電路的基本概念開關(guān)閉合燈泡電池1.1電路的基本概念照明電路

2.電路模型

電路理論建立在模型分析的基礎(chǔ)之上，即用理想化的模型來描述實際電路。理想化的模型是由一些理想元件所構(gòu)成。理想元件：①一個二端電子元件的數(shù)學(xué)模型。②可由端口的電壓、電流關(guān)系完全描述其性質(zhì)。

③不能被分解為其他二端元件。理想元件能夠反映實際電路中的電磁現(xiàn)象，表征其電磁性質(zhì)。1.1電路的基本概念電阻元件電感元件電容元件電源元件1.1電路的基本概念電路模型實際電路1.1電路的基本概念照明電路

1.1電路的基本概念線圈直流電路交流電路關(guān)于電路模型要注意以下幾點：①

一個器件的電路模型及參數(shù)與該器件的工作條件有關(guān)。②

電路模型只是對實際物理過程的一種近似描述，模型的繁簡與實際工程計算要求的精度有關(guān)。1.1.2

電流、電壓及其參考方向1.電流定義:單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量。實際方向：正電荷運動的方向。單位：安培A直流(DC)交流(AC)1.1電路的基本概念

UsIsRIRab電流正方向ab？電流正方向ba？復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實際方向，電流如何求解？1.1電路的基本概念2.電流的參考方向電流的參考方向——假定的電流正方向1.1電路的基本概念i1.1電路的基本概念2.電流的參考方向電流的參考方向——假定的電流正方向iabi>0參考方向真實方向i6mA電流的參考方向與真實方向一致，則i>0。1.1電路的基本概念2.電流的參考方向電流的參考方向——假定的電流正方向iabi<0參考方向真實方向電流的參考方向與真實方向相反，則i<0。i-6mA3.電壓及參考方向定義：單位正電荷由a點移至b點電場力所做的功。正電荷由a移到b，若失去能量，則ua

ub，即a端為正b端為負；若得到能量，則ua<ub

。方向：電壓降方向，即由高電位指向低電位。單位：伏特V1.1電路的基本概念電壓的參考方向（極性）——假定的電壓正方向1.1電路的基本概念3.電壓及參考方向電壓的參考方向與真實方向一致，則u>0。電壓的參考方向與真實方向相反，則u<0。4.電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向

對一個元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。abiu+

(a)關(guān)聯(lián)方向abiu?+(b)非關(guān)聯(lián)方向1.1電路的基本概念1.1.3

電路中的功率定義：元件吸收或釋放能量的速率。單位：瓦特W方向：在電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向下，p=ui

表示的是該元件“消耗”（吸收）的電功率的大小。即為：p>0p<0+

ui+

ui1.1電路的基本概念實際吸收功率實際提供功率+

uip=ui+

ui+

ui+

uip=

uip=

uip=ui功率(吸收)與電壓、電流參考方向的關(guān)系：請思考：功率(提供)與電壓、電流參考方向的關(guān)系如何？1.1電路的基本概念例1.1已知i=1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，求ab、bc、ca三部分電路吸收的功率P1、P2、P3。（吸收）（吸收）（提供）功率平衡解：1.1電路的基本概念第一章電路的基本概念、定律和電路元件中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院1.2電路元件1.2.1電阻元件

電阻元件是一種消耗電能的元件。

如果一個二端元件在任意時刻t，其電壓與電流的關(guān)系（伏安關(guān)系，VAR）服從歐姆（Ohm）定律，即u=Ri則該元件稱線性二端電阻元件。單位：歐姆（Ω）電阻元件的電路符號:+

uiR1.2電路元件（a）開路電阻元件的兩種特殊情況

當一個電阻元件中的電流i不論為何值時，它的端電壓u恒為零，則稱“短路”，即R=0。

當一個電阻元件的端電壓u不論為何值時，流過它的電流恒為零，則稱“開路”，即R→∞。（b）短路Nabu+-R=∞i=0R=0Nabu=0+-i1.2電路元件1.2.2電容元件平板電容電容元件的電路符號定義：一個二端元件，如果在任意時刻t，它所儲存的電荷q和其端電壓u之間滿足

q=Cu所確定的關(guān)系，則此二端元件稱線性電容元件。C是

電容元件的參數(shù)，單位：法拉(F)

+

quc+q+++++++1.2電路元件1.2.2電容元件

i

du/dt。只有電容上的電壓變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但i=0，相當于開路，即電容具有隔直作用。又1.2電路元件1.2.2電容元件電容元件的伏安關(guān)系在取關(guān)聯(lián)參考方向時電容元件在t時刻儲存的總電場能量為：UC(t0)為初始時刻t0時的電容電壓，反映t0前電容電流的積累效應(yīng)——電容對它的電流具有記憶能力，又稱記憶元件。電容元件儲存的電場能量只和考察時刻它的端電壓數(shù)值有關(guān)。1.2電路元件1.2.3電感元件電路符號電感元件是一種能夠貯存磁場能量的元件。Ψ=LiL為一常系數(shù)時，則該元件就稱為線性電感元件。

L：自感系數(shù)也稱電感單位：H

iL、eL1.2電路元件1.2.3電感元件（1）uL

diL/dt

，電感是一動態(tài)元件。（2）在實際電路中，電壓為有限值，故流入電感的電流不能躍變，即diL/dt≠∞。（3）當電感的電流變化時，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但u=0，相當于短路。1.2電路元件1.2.3電感元件電感元件的伏安關(guān)系也可表為：IL(t0)為初始時刻t0時電感的電流，反映t0前電感電壓的積累效應(yīng)——電感對其電壓具有記憶能力，又稱記憶元件。

電感元件在某一時刻儲存的總磁場能量為：

電感在某一時刻所儲存的磁場能量只與該時刻電流的瞬時值有關(guān)。因電感電流不能躍變，故電感的能量也不能躍變。1.2電路元件1.2.4電源元件

獨立電源：能夠獨立地向外電路提供能量，即稱為激勵（或輸入）非獨立電源（或受控源）：為分析有源器件（如晶體管、運算放大器等）

建立的電路模型。兩大類電源：獨立電源非獨立電源或受控源1.2電路元件1.獨立理想電壓源定義：如果一個二端元件接到任一電路后，其兩端的電壓us(t)總能保持規(guī)定值，與通過它的電流大小無關(guān)，則該二端元件就稱為理想的獨立電壓源。電壓源的伏安特性曲線+

usUsor電壓源的電路符號usi0u1.2電路元件例1.2電壓源中的電流由外電路決定當并聯(lián)一個2Ω電阻時:當4Ω電阻接入時:i=0.5Ai=1.5A解：1.2電路元件2.獨立理想電流源電流源的電路符號電流源的伏安關(guān)系Isi0u定義：如果一個二端元件接到任一電路后，不論其端電壓的大小如何，該元件能夠?qū)ν怆娐诽峁┮?guī)定的電流is(t)，則該元件就稱為獨立的理想電流源。is、Is1.2電路元件例1.3設(shè):Is=1AR=10時，

Uab

=10

VR=1

時，

Uab=1

V則:電流源兩端電壓由外電路決定解：1.2電路元件3.受控電壓源和受控電流源根據(jù)控制變量與被控制變量的不同，受控電源可以分成四類：壓控電壓源流控電壓源壓控電流源流控電流源us=μux+

+

uxis=gux+

uxus=rix+

ixis=

ixix1.2電路元件例1.4

根據(jù)理想電源的定義，說明下列連接是否允許？1.2電路元件例1.4根據(jù)理想電源的定義，說明下列連接是否允許？

1.2電路元件例1.5（1）求圖示電路中電流源兩端的電壓。（2）當電壓源的電壓或電阻的阻值變化時，電流源的輸出電流是否變化？電流源的電壓是否變化？1A10Ω++??10VUU=10×1+10=20V（1）（2）電流源輸出電流不變化電流源的電壓變化解：1.2電路元件第一章電路的基本概念、定律和電路元件中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院1.3基爾霍夫定律幾個有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞基爾霍夫電流定律基爾霍夫電壓定律電路的基本規(guī)律包含兩方面的內(nèi)容（即兩大類約束關(guān)系）：其一，電路中的各種元件本身具有的約束關(guān)系——元件的電壓電流關(guān)系；其二，電路的結(jié)構(gòu)整體所遵循的約束關(guān)系——基爾霍夫定律。1.3基爾霍夫定律電路中通過同一電流的一段電路稱為支路。3條或3條以上支路的連接點稱為結(jié)點。電路中任一閉合的路徑稱為回路?；芈穬?nèi)部不另含回路的回路稱為網(wǎng)孔。圖示電路有

條支路，

個結(jié)點，

個回路，

個網(wǎng)孔。3322幾個有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞：1.3基爾霍夫定律1.3.1基爾霍夫電流定律簡稱KCL

若流出結(jié)點的電流規(guī)定為正，流入結(jié)點的電流為負，則KCL可以表示為：

在集總參數(shù)電路中，任一時刻，流入任意結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點的電流之和。數(shù)學(xué)表示為：1.定律表述：i1＝i4＋i6i2＋i4－i5＝0結(jié)點a:結(jié)點b:i1－i4－i6＝01.3基爾霍夫定律2.基爾霍夫電流定律的擴展結(jié)點

任意封閉面i1

＋i2＋i3

＝0U2U3U1+?RR1R+_+?RII=0I=?1.3基爾霍夫定律1.3.2基爾霍夫電壓定律簡稱KVL1.定律表述：

在集總參數(shù)電路中，任一時刻，對任意回路，按一定方向巡行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表示為：順時針繞行UR1?Us2+Us3+UR2?Us1=0UR1+Us3+UR2=Us2+Us1

任何時刻，沿任一回路循行，電壓降的代數(shù)和恒等于電壓升的代數(shù)和。1.3基爾霍夫定律Uab+?10V++?I??+30V8V5Ω3Ω2.基爾霍夫電壓定律的擴展Uab＝5I+8或Uab＝10?3I+30回路

開口電路1.3基爾霍夫定律例1.6圖示電路的基爾霍夫電壓方程為

。A.U=Us+IRB.U=Us?IRC.U=?Us+IRD.U=?Us?IR

B1.3基爾霍夫定律例1.71.求圖示電路中的io；2.求各元件的功率，并驗

證電路的功率平衡性。1.求圖示電路中的ioKCL：KVL：Ohm’sLaw：

120V6Aio10

50

解：

120V6Aio10

50

i1

u2uo1.3基爾霍夫定律2.求各元件的功率，并驗證電路的功率平衡性。電阻消耗的功率：電源提供的功率：驗證功率平衡：

120V6Aio10

50

i1

u2uo1.3基爾霍夫定律第一章電路的基本概念、定律和電路元件中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院主要內(nèi)容1.4.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)1.4.2二極管的符號、特性和主要參數(shù)1.4.3二極管的電路模型1.4.4二極管應(yīng)用電路1.4.5特殊二極管1.4半導(dǎo)體二極管1.4.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)半導(dǎo)體的基本知識

導(dǎo)體：電阻率ρ<10-4cm

絕緣體：ρ

1010cm

半導(dǎo)體：10-4cm<

ρ<1010cm，導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，受溫度、光照和摻雜程度影響極大。自然界的物質(zhì)按其導(dǎo)電能力的大小可分為：物質(zhì)的分類:1.4半導(dǎo)體二極管

近代大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）中主要用硅（Si）、鍺（Ge）和砷化鎵（GaAs）材料。半導(dǎo)體根據(jù)純度的不同可以分為：

本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1.4半導(dǎo)體二極管

純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，也稱為晶體。1.本征半導(dǎo)體284+14Si28184+32Ge

最外層原子軌道上的電子稱為價電子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價鍵+4簡化模型二維晶格結(jié)構(gòu)圖4個價電子晶體結(jié)構(gòu)1.4半導(dǎo)體二極管本征激發(fā)：因熱運動產(chǎn)生自由電子空穴對的現(xiàn)象。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子空穴復(fù)合：空穴與自由電子結(jié)合而消失的現(xiàn)象。一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達到動態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。本征濃度：1.4半導(dǎo)體二極管在半導(dǎo)體中能夠運載電荷的粒子有兩種——自由電子和空穴，稱為載流子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子移動空穴移動導(dǎo)電機理：當外部加電場時，載流子即空穴與自由電子在電場的作用下而定向移動，形成電流。1.4半導(dǎo)體二極管外加電場漂移電流漂移電流與電場強度和載流子濃度成正比。1.4半導(dǎo)體二極管+4+4+4+4+4+4+4+5+52.雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體—摻入5價元素如砷（As）、磷（P）自由電子、空穴對多余自由電子——N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體自由電子稱為多數(shù)載流子，簡稱多子；本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴稱為少數(shù)載流子，簡稱少子。1.4半導(dǎo)體二極管+4+4+4+4+4+4+4+3+3P型半導(dǎo)體—摻入3價原子如硼（B）、鎵（Ga）多余空穴自由電子、空穴對多數(shù)載流子（多子）是空穴；少數(shù)載流子（少子）是自由電子。1.4半導(dǎo)體二極管在兩種半導(dǎo)體交界面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少載流子所以也稱為耗盡層。濃度差

多子的擴散運動

空間電荷區(qū)

內(nèi)電場

促使少子漂移阻止多子擴散動態(tài)平衡

PN結(jié)PN結(jié)1.PN結(jié)的形成1.4半導(dǎo)體二極管

PN結(jié)加正向電壓時，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加反向電壓時，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止狀態(tài)。結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.4半導(dǎo)體二極管+?uDiD1.4.2二極管的符號、特性和主要參數(shù)

將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為半導(dǎo)體二極管（D）。電路符號與基本結(jié)構(gòu)電路符號A陽極K陰極1.4半導(dǎo)體二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。2.面接觸型二極管1.點接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。正極引線鋁合金小球P型硅N型硅底座金銻合金負極引線負極引線正極引線金屬觸絲外殼N型鍺1.4半導(dǎo)體二極管3.平面型二極管

用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路。正極引線P型硅N型硅SiO2負極引線1.4半導(dǎo)體二極管604020–0.02–0.0400.40.8–25–50i/mAu/V死區(qū)死區(qū)電壓——Uth

正向特性1.正向特性二極管伏安特性死區(qū)電壓UT＝kT/q≈26mV（常溫）當加正向電壓，且u>>

UT時,+?uDiD1.4半導(dǎo)體二極管2.反向特性二極管具有單向?qū)щ娦浴?04020–0.02–0.0400.40.8–25–50i/mAu/V小功率硅管：＜1A小功率鍺管：10~100A當u＜0時，i=?Is（反向飽和電流）反向特性U(BR)+?uDiD導(dǎo)通電壓硅管：0.6~0.7V鍺管：0.2~0.3V導(dǎo)通電壓1.4半導(dǎo)體二極管3.反向擊穿特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50i/mAu/V反向特性反向擊穿當反向電壓增大至U(BR)時，反向電流將突然增大。二極管失去單向?qū)щ娦?。U(BR)+?uDiD導(dǎo)通電壓1.4半導(dǎo)體二極管主要參數(shù)2.最高反向工作電壓URM

它是保證二極管不被擊穿而給出的最高反向電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。1.最大整流電流IFM

最大整流電流是指二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。3.最大反向電流IRM

指二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。1.4半導(dǎo)體二極管國家標準對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：命名方法用字母表示材料。A、B、C、D用字母表示器件的種類。P：普通管用數(shù)字表示同種器件的序號二極管

2AP91.4半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管圖片1.4半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管圖片1.4半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管圖片1.4半導(dǎo)體二極管

二極管是一種非線性器件，一般采用非線性電路的模型分析法。2.恒壓降模型1.理想模型uD>0D導(dǎo)通理想開關(guān)uD>導(dǎo)通電壓UonD導(dǎo)通uD<0D截止+?uDiDAKDAK×AKuD<導(dǎo)通電壓UonD截止+?UonAK×AK1.4半導(dǎo)體二極管1.4.3二極管的電路模型

在電子技術(shù)中二極管電路得到廣泛應(yīng)用?；倦娐酚邢薹娐?、整流電路、鉗位電路、開關(guān)電路等。1.判斷二極管在電路中的工作狀態(tài)例1.4.1設(shè)圖示電路中各二極管性能理想，試判斷各電路的二極管是導(dǎo)通還是截止？15V12VD15.1k

6V12V3k

D1D21.4半導(dǎo)體二極管判斷二極管在電路中的工作狀態(tài)，常用的方法是：

首先假設(shè)二極管斷開，然后求得二極管陽極與陰極之間將承受的電壓UU>導(dǎo)通電壓，二極管正向偏置，導(dǎo)通；U<導(dǎo)通電壓，二極管反向偏置，截止；

在用上述方法判斷的過程中，電路中出現(xiàn)兩個以上二極管共陽極或者共陰極時，如果承受大小不等的正向電壓，則應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，其兩端電壓為導(dǎo)通電壓降，然后再用上述方法判斷其余的二極管。1.4半導(dǎo)體二極管D1斷開UAK=(?12)?(?15)=3V>0VD1、D2均斷開UA1K1=12VUA2K2=12?(?6)=18VUA2K2>UA1K1，D2優(yōu)先導(dǎo)通UA1K1=?6V<0D1截止15V12V5.1k

KAD16V12V3k

A1K1A2K2D1D2D1導(dǎo)通1.4半導(dǎo)體二極管1.整流電路當us>0，D導(dǎo)通，uo=us單向整流電路當us<0，D截止，uo=0+?+?usuoRLD1+?+?usuoRLAK1.4半導(dǎo)體二極管1.4.4二極管的應(yīng)用電路2.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。+?+?usuoRD1D21.4半導(dǎo)體二極管uA1K1>0.7V:uA1K1=usuA2K2=?usD1導(dǎo)通，D2截止+?+?usuoRA1K2K1A22.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。1.4半導(dǎo)體二極管2.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。uo=0.7V+?+?usuoRK2A2+?0.7VuA1K1>0.7V:uA1K1=usuA2K2=?usD1導(dǎo)通，D2截止1.4半導(dǎo)體二極管2.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。uo=0.7VuA2K2>0.7V:D2導(dǎo)通，D1截止+?+?usuoRA1K2K1A2uA1K1>0.7V:uA1K1=usuA2K2=?usD1導(dǎo)通，D2截止1.4半導(dǎo)體二極管uo=?0.7V2.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。uo=0.7VuA2K2>0.7V:D2導(dǎo)通，D1截止+?+?usuoRA1K1+?0.7VuA1K1>0.7V:uA1K1=usuA2K2=?usD1導(dǎo)通，D2截止1.4半導(dǎo)體二極管|uS|<0.7V:

uo=usD1、D2均截止+?+?usuoRA1K2K1A2uo=?0.7V2.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，Uon=0.7V。uo=0.7VuA2K2>0.7V:D2導(dǎo)通，D1截止uA1K1>0.7V:uA1K1=usuA2K2=?usD1導(dǎo)通，D2截止1.4半導(dǎo)體二極管例1.4.2

在圖中，輸入電位VA=+3V，VB=0V，電阻R負電源–12V。求輸出端電位VO。（設(shè)二極管的正向壓降是0.3V）D1起鉗位作用，將輸出端電位鉗制在+2.7V。解：VO=+2.7V。UA1K1=3?(?12)=15VUA2K2=12VD1優(yōu)先導(dǎo)通UA2K2=?2.7VD2截止D1RD2VAVB?12VVoA2K2+?0.3VA1K11.4半導(dǎo)體二極管

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。1.穩(wěn)壓二極管0i/mAu/VUZ

IZIZminIZmax

UZ正向+?反向+?+?uDiD1.4半導(dǎo)體二極管1.4.5特殊二極管

穩(wěn)壓二極管在工作時應(yīng)反接，并串入一只電阻。+?UIDZRLRUZILI

穩(wěn)壓條件：UImin≥UZ,IZmin≤IZ≤Izmax0i/mAu/VUZ

IZIZminIZmax

UZ正向+?反向+?電阻R的作用:

起限流作用，以保護穩(wěn)壓管。當輸入電壓或負載電流變化時，通過R上的壓降調(diào)節(jié)保持輸出電壓基本不變。1.4半導(dǎo)體二極管穩(wěn)壓原理，輸入電壓或負載變化時:

+?UIDZRLRUZILI0i/mAu/VUZ

IZIZminIZmax

UZ正向+?反向+?UI↑→Uo↑→Iz↑→I↑

→UR↑→Uo↓RL↓→IL↑

→UR↑→Uo↓→Iz↓→I

↓→UR↓→Uo↑1.4半導(dǎo)體二極管RDZRLIOIZIUOUI++??例1.4.3一硅穩(wěn)壓電路如圖。其中未經(jīng)穩(wěn)壓的直流輸入電壓UI=18V，R=1k?，RL=2k?，硅穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓UZ=10V，動態(tài)電阻及未被擊穿時的反向電流均可忽略。（a）試求UO、IO、I和IZ的值；（b）試求RL值降低到多大時，電路的輸出電壓將不再穩(wěn)定。1.4半導(dǎo)體二極管（a）試求UO、IO、I和IZ的值DZ被反向擊穿，使輸出電壓穩(wěn)定，故解：先斷開DZDZ兩端電壓：RDZRLIOIZIUOUI++??1.4半導(dǎo)體二極管（b）試求RL值降低到多大時，電路的輸出電壓將不再穩(wěn)定。解：若DZ不能被擊穿，電路不能穩(wěn)定。代入UI、R及UZ可求得電路不再穩(wěn)壓時的RL，即分析：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時，管子必須反向擊穿，條件是在管子斷開時的其兩端電壓應(yīng)大于穩(wěn)定電壓。RDZRLIOIZIUOUI++??1.4半導(dǎo)體二極管

當電流流過時，發(fā)光二極管將發(fā)出光來，光的顏色由二極管材料（如砷化鎵、磷化鎵）決定。發(fā)光二極管通常用作顯示器件，工作電流一般在幾mA至幾十mA之間。2.發(fā)光二極管1.4半導(dǎo)體二極管3.光電二極管

光電二極管可將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。其特點是光電二極管的反向電流與照度成正比。

應(yīng)用：將電信號變?yōu)楣庑盘?，通過光纜傳輸，然后用光電二極管接收，再現(xiàn)電信號。1.4半導(dǎo)體二極管第一章電路的基本概念、定律和電路元件中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院1.5雙極型晶體管三極管的結(jié)構(gòu)與電流放大原理三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)三極管的其它形式ecbNPN型N＋NP按結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型。集電極，用C表示基極，用B表示發(fā)射區(qū)，摻雜濃度高發(fā)射結(jié)集電結(jié)，面積比發(fā)射結(jié)大發(fā)射極，用E表示集電區(qū)，摻雜濃度低基區(qū)，薄1.5.1晶體管的結(jié)構(gòu)與工作原理1.三極管的結(jié)構(gòu)與符號發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實際方向。becbecNPN型與PNP型三極管的工作原理相似，只是使用時所加電源的極性不同。2.電流分配與放大作用

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。以NPN型為例①發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子（形成電流IE）②電子在基區(qū)擴散、復(fù)合（形成電流IB）③集電區(qū)收集電子（形成電流IC）IBICIEUBUCRBRCCBE2.電流分配與放大作用用實驗說明三極管的電流分配和放大作用。

為了使三極管具有放大作用，必須使發(fā)射結(jié)上加正向電壓（正向偏置），集電結(jié)加反向電壓（反向偏置）。

改變可變電阻RB，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE

都發(fā)生變化。mA

AVVmAICUCCIBIERB+UBE

+UCE

UBBCEBIB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA<0.0010.701.502.303.103.95IE/mA<0.0010.721.542.363.184.05三極管電流測量數(shù)據(jù)結(jié)論：（2）有電流放大作用。電流放大系數(shù)（1）

IE=IC+IB，且

IC≈IEICUCCIBIE+UBE

+UCE

UBBCEBRBBUBE+

UCE+

ECBUBE+

UCE+

ECNPN型三極管應(yīng)滿足:UBE

>0，UBC

<

0

即

VC>

VB>

VEPNP型三極管應(yīng)滿足:

UBE<0UBC>0即

VC<VB<VE三極管實現(xiàn)放大的外部條件：

發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。

PNNPPN1.輸入特性曲線iB

和uBE之間的關(guān)系與二極管相似。

輸入特性也有一段死區(qū)，在發(fā)射結(jié)外加電壓大于死區(qū)電壓時，才會產(chǎn)生iB。1.5.2晶體管的特性曲線++??iBiCuBEuCEoiB

/uBE/VμA204060801000.20.40.60.81.01V10VuCE=0V2.輸出特性曲線（1）放大區(qū)NPN型管:VC

>VB>

VE

IC＝βIB（2）截止區(qū)對應(yīng)IB=0以下的區(qū)域。

處于截止狀態(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置。PNP型管:VC

<VB<VE

++??iBuBEuCEiCiC/mA

uCE/VIB=20μA02468

IB=0放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)IB=40μA4321（3）飽和區(qū)

三極管處于飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置狀態(tài)。在飽和區(qū)，IC和IB不成正比。

當三極管飽和時，UCE

0，C-E間如同一個開關(guān)的接通。當三極管截止時，IC

0，C-E之間如同一個開關(guān)的斷開?？梢?，三極管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。++??iBuBEuCEiCiC/mA

uCE/VIB=20μA02468IB=0放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)IB=40μA4321例1.5.1在放大電路中測得4個三極管的各管腳對“地”電位如圖所示。試判斷各三極管的類型（是NPN型還是PNP型，是硅管還是鍺管），并確定e、b、c三個電極。（a）3V3.7V8V

?3V2V2.3V

（b）?5V?0.6V0V

（c）?0.8V6V?1V

（d）分析：1）三極管工作于放大狀態(tài)，發(fā)射結(jié)應(yīng)正偏，集電結(jié)應(yīng)反偏，

因而NPN型有VC>VB>VE，PNP型有VC<VB<VE。可見基極

電位總是居中，據(jù)此可確定基極。2）硅管|UBE|=0.6~0.8V，鍺管|UBE|=0.2~0.4V，與基極電位相

差此值的電極為發(fā)射極，并可判斷是硅管還是鍺管。3）余下一電極為集電極。4）集電極電位為最高的是NPN型管，集電極電位為最低的是PNP型管。（a）3V3.7V8V

?3V2V2.3V

（b）?5V?0.6V0V

（c）?0.8V6V?1V

（d）（a）NPN型硅管，

-發(fā)射極，-基極，-集電極（b）PNP型鍺管，

-集電極，-基極，-發(fā)射極（c）PNP型硅管，

-集電極，-基極，-發(fā)射極（d）NPN型鍺管，

-基極，-集電極，-發(fā)射極例1.5.2:

測得電路中三極管3個電極的電位如圖所示。問哪些管子工作于放大狀態(tài)，哪些處于截止、飽和，哪些已損壞？鍺管?3V0V?2.7V發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏，管子截止。鍺管1.8V3.7V1.5V發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。硅管?2.8V?1.4V?3.5V發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。硅管2V12V?0.7VUBE=2.7V，遠大于發(fā)射結(jié)正偏時的電壓，故管子已損壞。鍺管1.3V1.1V1V發(fā)射結(jié)偏、集電結(jié)均正偏，管子飽和。鍺管?0.3V?3V0V發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。1.2V鍺管1.3V1.5V發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，管子飽和。晶體管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)β（2）極間反向電流ICBO、ICEO（3）極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM

集電極—發(fā)射極間的擊穿電壓U(BR)CEO

集電極最大耗散功率PCM

三極管的參數(shù)是用來表征其性能和適用范圍的，也是評價三極管質(zhì)量以及選擇三極管的依據(jù)。1.常用的主要參數(shù)uCEiC0ICMU(BR)CEOIB=0PCM=ICUCE安全區(qū)過流區(qū)過壓區(qū)過損區(qū)國家標準對半導(dǎo)體三極管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A鍺PNP管,B鍺NPN管,C硅PNP管,D硅NPN管第三位：X低頻小功率管，D低頻大功率管，

G高頻小功率管，A高頻大功率管，K

開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管2.三極管型號的意義三極管的其它形式1.復(fù)合三極管β=β1β2復(fù)合管的類型取決于T1管BCEibicieT1T2BECibieicT1T2BCEibicieBECibieic2.光電三極管和光電耦合器+?uCE第二章電路的分析方法中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院2.1

電路的等效變換

具有相同電壓電流關(guān)系（即伏安關(guān)系，簡寫為VAR）的不同電路稱為等效電路。+

u1i1N1外電路+

u2i2N2外電路當u1=u2，i1=i2時,N1與N2對外電路的影響是相同的。1．等效的概念Reqiu

+baN2R1R2Rniu+

b++

+u1u2unN1a（1）電阻的串聯(lián)2．電阻串并聯(lián)接的等效變換u=u1+u2+

+un=R1i+R2i+

+Rni

=(R1+R2+

+Rn)iu=Reqin個電阻串聯(lián)可等效為一個電阻Reqiu

+baN2R1R2Rniu+

b++

+u1u2unN1a分壓公式兩個電阻串聯(lián)時電阻串聯(lián)使用多用于分壓。（1）電阻的串聯(lián)2．電阻串并聯(lián)接的等效變換（2）電阻的并聯(lián)Reqiu

+baN2R1R2Rn…ii1i2inab+

uN1i=i1+i2++

in

=G1u+G2u++

Gnu

=（G1+G2+…+Gn）ui=Gequ（2）電阻的并聯(lián)R1R2Rn…ii1i2inab+

uN1分流公式電阻并聯(lián)使用多用于分流。兩個電阻并聯(lián)的等效電阻為兩個電阻并聯(lián)時例2.1.1求解端口ab的等效電阻。1.找到并聯(lián)電阻進行等效。2.串聯(lián)電阻等效3.如不是最簡形式可反復(fù)使用串、并等效，直到得到等效電阻。Req=8//8+6//3+0//5

=4+2=6Ω解：例2.1.2求解圖示電路中a、b間的等效電阻。Rab=4+6=10

3．實際電源模型間的等效變換ui0電流源Is電壓源Usu=Us

Rs

iUS+?ua+-iRsbRLIsuab+-iRL注意事項：電壓源的極性與電流源的方向之間的關(guān)系。理想電壓源與理想電流源之間是不可等效變換的。電源模型等效變換的推廣：理想電壓源與電阻串聯(lián)的含源支路可等效為電流源與電阻并聯(lián)的含源支路，反之亦然。等效變換的條件bUS+?ua+-iRobIsuab+-i

凡是與電壓源并聯(lián)的元件，在求其它支路電壓、電流時不起作用，可視為開路;

凡是與電流源串聯(lián)的元件，在求其它支路電壓、電流時不起作用，可視為短路。兩個可以直接使用的結(jié)論例2.1.3如圖所示電路，求解6V電壓源的功率，并判斷其是吸收還是提供功率。解：利用電源等效變換條件，原圖可變換為解：反復(fù)進行電源等效變換電壓源的電流為(19.2-6)/(4+12)=0.825A因此電壓源吸收的功率為I第二章電路的分析方法中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院2.2支路電流分析法

支路電流法是最基本的電路分析法，它是應(yīng)用KCL、KVL分別對結(jié)點和回路列出所需要的方程組，而后解出各未知支路電流。（1）對具有n個結(jié)點、b條支路的的電路應(yīng)用基爾霍夫電流定律只能得到(n-1)個獨立方程。（2）應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出其余的[b-(n-1)]個方程，通常可取單孔回路（或稱網(wǎng)孔）列出。（3）應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可以列出(n-1)+[b-(n-1)]=b個獨立方程，能夠解出b個支路電流。列基爾霍夫電壓方程和基爾霍夫電流方程求解電流I1、I2和I3。一、引例未知數(shù)個數(shù)：3基爾霍夫電壓方程基爾霍夫電流方程5選3？I1I2+?20V6Ω10Ω2ΩI310V+?ab對具有b條支路n個結(jié)點的電路，只有（n-1）個獨立結(jié)點，[b-(n-1)]個獨立回路（一般選網(wǎng)孔作為獨立回路）。獨立方程根據(jù)基爾霍夫定律，可列出（n-1）個獨立的KCL方程和[b-(n-1)]個KVL方程。列基爾霍夫電壓方程和基爾霍夫電流方程求解電流I1、I2和I3。一、引例基爾霍夫電壓方程基爾霍夫電流方程5選3I1I2+?20V6Ω10Ω2ΩI310V+?aI1＝2.4AI2＝-0.4AI3＝-2.8A例解：I1I2用支路電流法求U。1、b=3，各支路電流參考方向如圖。2、n=2，有1個獨立的KCL方程。結(jié)點a3、只有2個待求電流，還需1個KVL方程。+?20V6A6Ω10Ω2Ω4Ω+?Ua解得：I2＝2.8A由KVL：避開電流源列KVL方程總結(jié)電壓、電流、功率等未知數(shù)解方程電路支路電流支路數(shù)b結(jié)點數(shù)n(n?1)個KCL[b?(n?1)]個KVL列KCLKVL方程第二章電路的分析方法對于一個具有n個節(jié)點的電路，任選一節(jié)點為參考點，其它N=(n

1)個節(jié)點對參考點的電壓稱節(jié)點電壓。

u1+

u2+

節(jié)點分析法：以(n

1)個節(jié)點電壓為未知變量，根據(jù)KCL，建立(n

1)個獨立的節(jié)點電壓方程。un1un2一、電位

在電路中任選一點，設(shè)其電位為零（用標記），此點稱為參考點。其他各點對參考點的電壓，就是該點的電位，記為V，單位為伏。各點電位是多少？140V+?20Ω6Ω5Ω90V+?6Adacb4A10A2.3節(jié)點電壓分析法

140V+?20Ω6Ω5Ω90V+?6Adacb4A10A以a點為參考點，則Va=0(V)Vb=Uba=－10×6=－60(V)Vc=Uca=4×20=80(V)Vd=Uda=6×5=30(V)140V+?20Ω6Ω5Ω90V+?6Adacb4A10A以b點為參考點，則Vb=0(V)Va=Uab=10×6=60(V)Vc=Ucb=140(V)Vd=Udb=90(V)Uab=Va－Vb=0－(－60)=60(V)Uab=Va－Vb=60－0=60(V)

電位值是相對的,參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；電路中兩點間的電壓值是絕對的，不會因參考點的不同而改變。電壓與電位的區(qū)別

在電子電路中，電源的一端通常都是接“地”的，為了作圖簡便和圖面清晰，電路可以做如下變換+?R1US2?+US1R2R3R1?US2+US1R2R3二、利用電位簡化電路US1,US2,R1,R2,R3已知，求A點電位。電位電壓電流KCLR1?US2+US1R2R3AI1I2I3結(jié)點電壓：對于一個具有n個結(jié)點的電路，任選一結(jié)點為參考點，其它N=(n

1)個結(jié)點對參考點的電壓。

un1+

un2+

un1un2三、結(jié)點電壓分析法以(n

1)個結(jié)點電壓為未知變量，根據(jù)KCL，建立(n

1)個獨立的結(jié)點電壓方程。

un1un2三、結(jié)點電壓分析法例解：用結(jié)點電壓法求un1、un2。應(yīng)用KCL，結(jié)點1：結(jié)點2：un1=5Vun2=2V

解方程得：例2用結(jié)點電壓法求u1、u2、u3

。結(jié)點1：結(jié)點2與結(jié)點3可看成一廣義結(jié)點，有4條支路與其關(guān)聯(lián)。且有解：

u1=-0.5Vu2=-1.5Vu3=1.5V解方程得：

（一）找出結(jié)點，確定參考點；（二）對其他

n

1個結(jié)點列KCL方程；（三）解方程，求未知量。結(jié)點電壓分析法步驟：注意：若支路中有電壓源，利用廣義結(jié)點概念列寫KCL方程。第二章電路的分析方法中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院2.4疊加原理

當線性電路中有兩個或兩個以上獨立電源作用時，任一支路的電壓或電流等于各個獨立電源單獨作用下，分別在該支路上所產(chǎn)生響應(yīng)的代數(shù)和。=+電源單獨作用保留所有電阻及受控源，其他獨立電源：如果是電流源，則令I(lǐng)S=0,即恒流源開路；如果是電壓源，則令US=0,即恒壓源短路。代數(shù)和各電源共同作用產(chǎn)生的電壓或電流稱為總量。各電源單獨作用產(chǎn)生的電壓或電流稱為分量。代數(shù)和即為某電壓或電流的總量=分量之和。=+

(us單獨作用下的響應(yīng))+(is單獨作用下的響應(yīng))=(us

、is共同作用下的響應(yīng))

將上述結(jié)論推廣到一般線性網(wǎng)絡(luò)中，就是疊加定理的內(nèi)容。疊加原理解題步驟：（1）分解電路：將含有多個電源作用的電路分解為每個電路

單獨作用的電路，分解時保留一個電源，而將其余電源除

源。須作圖。（2）計算各分電路電流和電壓。各分電路可自行規(guī)定電流、

電壓正方向。（3）進行疊加計算，計算總電壓、電流。注意分量與總量的方

向，應(yīng)先規(guī)定總電流、電壓的正方向，與總電流或電壓方

向一致的分量取正，反之取負。注意事項：

疊加定理只適用于線性網(wǎng)絡(luò)。

在計算某個獨立源單獨作用下的響應(yīng)時，其它獨立源取零：即將其它的獨立電壓源短路，獨立電流源開路。而與這些獨立源相連接的電阻、受控源或其它元件仍應(yīng)保留。

疊加定理只能用于計算響應(yīng)量是電壓或電流的情況，不能用于計算功率和能量。如：若電阻R上的電流為i=i'+i

，P=R

i

2=R(i'+i)2=R(

i'2+2i'i

+i

2)≠Ri'2+R

i

2例解：30V+?ab10Ω10Ω4Ω6Ω5A用疊加定理求4Ω電阻的功率。能否用疊加定理直接求功率？30V+?ab10Ω10Ω4Ω6ΩI'+II"ab10Ω10Ω4Ω6Ω5AI"=1+(-2)=-1A第二章電路的分析方法中國石油大學(xué)（華東）控制科學(xué)與工程學(xué)院2.5等效電源定理二端網(wǎng)絡(luò)：若一個電路只通過兩個輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。該電路可以是任意電源、電阻等電路元件的復(fù)雜連接。無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源ab有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源ab1.戴維南定理

線性網(wǎng)絡(luò)N1可以用一個電壓源與電阻串聯(lián)的戴維南等效電路替代，其端鈕a-b上的伏安關(guān)系不受影響。這個電壓源的電壓等于線性網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uoc，其電阻等于網(wǎng)絡(luò)除去獨立源后的無源網(wǎng)絡(luò)N1o的等效電阻Ro。線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+-外電路iuoc+?uabab+-外電路iRo戴維南等效電路參數(shù)的含義：N1與外接電路斷開N1內(nèi)部電源取零值N1oRoabN1uocab+-線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+-外電路iuoc+?uabab+-外電路iRo戴維南等效電路定理的證明根據(jù)等效概念，外電路可用一電流為is=i的電流源替代，并不影響線性含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的工作狀態(tài)。=+根據(jù)疊加定理，端口電壓u為N內(nèi)部電源與外接is共同作用的結(jié)果。=+端口電壓與電流之間的關(guān)系：

u=u

+u

u

N端口處的開路電壓uoc

；此方程符合一個獨立電壓源uoc和一個電阻Ro串聯(lián)組合支路的伏安關(guān)系。u

=Rois=Roiu=u

+u

=uoc

Roi即：證明了戴維南定理的正確性。24V+?6Ω6Ω1Ω3Ω2A2Ω例2.5.1解：

使用戴維南定理求解2Ω電阻的功率。找到需要等效的有源二端線性網(wǎng)絡(luò)。24V+?6Ω6Ω1Ω3Ω2Auoc+-ab18V+?b2Ω7Ωa令有源二端線性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電源為零，得一個純電阻網(wǎng)絡(luò)：得到原電路的戴維南等效電路：根據(jù)戴維南等效電路求解2Ω電阻功率6Ω6Ω1Ω3ΩRoab24V+?6Ω6Ω1Ω3Ω2A2Ω2.諾頓定理

線性網(wǎng)絡(luò)N1可以用一個電流源與電阻并聯(lián)的諾頓等效電路替代，其端鈕a-b上的伏安關(guān)系不受影響。這個電流源的電流等于線性網(wǎng)絡(luò)N1的短路電流isc，其電阻等于網(wǎng)絡(luò)除去獨立源后的無源網(wǎng)絡(luò)N1o的等效電阻Ro。線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+-外電路iiscuabab+-外電路iRo線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+-外電路iiscuabab+-外電路iRoN1iscab諾頓等效電路參數(shù)的含義：N1內(nèi)部電源取零值N1在端口處短路諾頓等效電路N1oRoab第三章電路的暫態(tài)分析主要內(nèi)容換路定則與電壓電流初始值的確定一階線性電路的響應(yīng)一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法穩(wěn)態(tài)：電壓、電流不隨時間變化或周期性重復(fù)變化。過渡過程：電路由一個穩(wěn)態(tài)過渡到另一個穩(wěn)態(tài)需要經(jīng)歷的中間過程。暫態(tài)：在電路中，過渡過程往往非常短暫，故也稱為暫態(tài)過程，簡稱暫態(tài)。1.穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)3.1

換路定則與電壓電流初始值的確定S+?UsR+?CuCuCt0t1過渡過程原穩(wěn)態(tài)Us新穩(wěn)態(tài)2.過渡過程產(chǎn)生的原因（1）電路中存在換路現(xiàn)象（外因）支路的接入、斷開；開路、短路等電路參數(shù)變化換路（2）電路中含有儲能元件（內(nèi)因）能量不能躍變3.1

換路定則與電壓電流初始值的確定3.電路暫態(tài)分析的內(nèi)容

1）利用電路暫態(tài)過程產(chǎn)生特定波形的電信號

如鋸齒波、三角波、尖脈沖等，應(yīng)用于電子電路。4.研究暫態(tài)過程的實際意義

2）控制、預(yù)防可能產(chǎn)生的危害

暫態(tài)過程開始的瞬間可能產(chǎn)生過電壓、過電流使電氣設(shè)備或元件損壞。1）暫態(tài)過程中電壓、電流隨時間變化的規(guī)律。

直流電路、交流電路都存在暫態(tài)過程,我們主要學(xué)習(xí)直流電路的暫態(tài)過程。

2）影響暫態(tài)過程快慢的電路的時間常數(shù)。3.1

換路定則與電壓電流初始值的確定3.1換路定則與電壓電流初始值的確定3.1

換路定則與電壓電流初始值的確定3.1.1換路定則定義：t=0——換路瞬間

t=0

——換路前的終了瞬間

t=0+——換路后的初始瞬間

從t=0－到t=0+的瞬間，電容的電壓和電感的電流不會發(fā)生躍變，即：注意：（1）只有uC、

iL受換路定則的約束，電路中其他電

壓、電流都可能發(fā)生躍變。（2）換路定則僅適用于換路瞬間。3.1

換路定則與電壓電流初始值的確定3.1.2電壓、電流初始值的確定初始值：在t=0+

時刻電路各部分電壓和電流的值。求初始值的一般方法：（1）畫t=0

時