汽車電工電子技術(shù)第1章

1、 第第2 2章章 汽車電路基礎(chǔ)汽車電路基礎(chǔ) 第第3 3章章 正弦交流電路正弦交流電路 第第4 4章章 磁路及電磁器件磁路及電磁器件 第第5 5章章 二極管與晶體管控制電路二極管與晶體管控制電路 第第6 6章章 發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī) 第第7 7章章 數(shù)字電路基礎(chǔ)數(shù)字電路基礎(chǔ) 第第8 8章章 汽車電子控制技術(shù)簡(jiǎn)介汽車電子控制技術(shù)簡(jiǎn)介 第第1 1章章 汽車常用電氣元器件汽車常用電氣元器件v了解電阻的分類與標(biāo)記了解電阻的分類與標(biāo)記v掌握電容的表示方法掌握電容的表示方法v了解電感的基本特性了解電感的基本特性v了解電阻、電容、電感在汽車上的應(yīng)用了解電阻、電容、電感在汽車上的應(yīng)用v掌握指針式萬用表測(cè)

2、量電阻的方法掌握指針式萬用表測(cè)量電阻的方法v了解半導(dǎo)體和了解半導(dǎo)體和PN結(jié)的基本知識(shí)結(jié)的基本知識(shí)v掌握二極管的符號(hào)及特性掌握二極管的符號(hào)及特性v了解特殊二極管在汽車電路中的應(yīng)用了解特殊二極管在汽車電路中的應(yīng)用v了解三極管的三種工作狀態(tài)了解三極管的三種工作狀態(tài)第第1 1章章 汽車常用電氣元器件汽車常用電氣元器件電阻、電容電阻、電容及及電感電感元件元件1.1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件1.21.1 1.1 電阻、電容及電感元件電阻、電容及電感元件1 1掌握電阻、電容、電感元件的掌握電阻、電容、電感元件的基本概念基本概念。2 2掌握電阻、電容、電感元件的掌握電阻、電容、電感元件的識(shí)別與檢測(cè)識(shí)別與檢測(cè)。3 3

3、了解電阻、電容、電感元件了解電阻、電容、電感元件在汽車上的應(yīng)用在汽車上的應(yīng)用。4 4學(xué)會(huì)使用指針式萬用表學(xué)會(huì)使用指針式萬用表測(cè)量電阻的方法測(cè)量電阻的方法。1.1.1 電阻元件電阻元件1.1.1 電阻元件電阻元件1)1)電電子在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到一些阻礙，形成了電阻。子在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到一些阻礙，形成了電阻。1.1.1 電阻元件電阻元件1 1電阻的定義電阻的定義電路中的元件，如不另加說明，都是指電路中的元件，如不另加說明，都是指理想元件理想元件。分析研究電路的一項(xiàng)基本內(nèi)容就是分析電路或元件的分析研究電路的一項(xiàng)基本內(nèi)容就是分析電路或元件的電壓、電流及其它們的關(guān)系，即電壓、電流及其它們的關(guān)系，即伏

4、安關(guān)系或伏安特性伏安關(guān)系或伏安特性。1)1)電電子在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到一些阻礙，形成了電阻。子在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到一些阻礙，形成了電阻。2)2)電阻元件（簡(jiǎn)稱為電阻）。電阻元件（簡(jiǎn)稱為電阻）。uRi電阻伏安特性曲線電阻伏安特性曲線 (a) (a) 線性電阻線性電阻 (b) (b) 非線性電阻非線性電阻(1-1) 電阻元件的伏安特性有電阻元件的伏安特性有線性線性和和非線性非線性之分。如果電壓之分。如果電壓與電流成正比關(guān)系與電流成正比關(guān)系( (圖圖a)a)，這類電阻元件稱為線性電阻元，這類電阻元件稱為線性電阻元件，它兩端的電壓與電流服從歐姆定律。即件，它兩端的電壓與電流服從歐姆定律。即( (圖圖b

5、)b)所示為半導(dǎo)體二極所示為半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線，它不管的伏安特性曲線，它不是一條直線，其電壓與電是一條直線，其電壓與電流之間不符合歐姆定律，流之間不符合歐姆定律，這類元件稱為非線性電阻這類元件稱為非線性電阻元件，其阻值隨著電壓、元件，其阻值隨著電壓、電流的變化而變化，不是電流的變化而變化，不是一個(gè)定值。一個(gè)定值。 如果電阻元件上電壓與電流的參考方向非關(guān)聯(lián)，歐姆定律式子前應(yīng)加“”！ 注意注意若令若令G G=1/=1/R R，則則G G稱為電阻元件的電導(dǎo)。稱為電阻元件的電導(dǎo)。電導(dǎo)的單位為西門子（電導(dǎo)的單位為西門子（S S）。）。 GiRiu（1-2）電路中電阻元件取用的電路中電阻元件取用的

6、功率功率為：為： 22upu iR iR（1-4）從上式可以看出不論從上式可以看出不論 是正值還是負(fù)值，是正值還是負(fù)值，P P 總是總是大于零，說明電阻元件總是消耗電功率的，與電壓、大于零，說明電阻元件總是消耗電功率的，與電壓、電流的實(shí)際方向無關(guān)，故電阻是電流的實(shí)際方向無關(guān)，故電阻是耗能元件耗能元件。ui、 在直流電路中，當(dāng)電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，在直流電路中，當(dāng)電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，電阻元件在時(shí)間電阻元件在時(shí)間t t內(nèi)消耗的電能為：內(nèi)消耗的電能為：tRURtIUItUqW)/(22RURIUItWP/22 電阻元件消耗的電功率為：電阻元件消耗的電功率為：( (補(bǔ)充補(bǔ)充) ) ( (

7、補(bǔ)充補(bǔ)充) ) 解解A273.022060UPI806273.0220IUR一個(gè)月的用電量一個(gè)月的用電量 WPt60(W)30 (h) 5.4kWh來計(jì)算和或可用PURIPR22已知：已知：有一有一220V220V，60W60W的電燈，接在的電燈，接在220V220V的電源上，的電源上，求通過電燈的求通過電燈的電流電流和電燈在和電燈在220V電壓下工作時(shí)電壓下工作時(shí)電阻電阻如每晚用如每晚用3 3小時(shí)，問一個(gè)月消耗電能多少？小時(shí)，問一個(gè)月消耗電能多少？練習(xí)：練習(xí)：=5.4度電度電電阻的單位為歐姆（電阻的單位為歐姆（），簡(jiǎn)稱歐。），簡(jiǎn)稱歐。1.1.1 電阻元件電阻元件2 2電阻的單位電阻的單位 1

8、01k3101M6 是用阿拉伯?dāng)?shù)字和單位符號(hào)在電阻器表面直接標(biāo)出標(biāo)稱是用阿拉伯?dāng)?shù)字和單位符號(hào)在電阻器表面直接標(biāo)出標(biāo)稱阻值。阻值。1.1.1 電阻元件電阻元件3 3電阻電阻常見的標(biāo)注方法常見的標(biāo)注方法是用不同顏色的環(huán)在電阻器的表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許是用不同顏色的環(huán)在電阻器的表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許誤差。誤差。 （1）直標(biāo)法直標(biāo)法（2）色環(huán)法色環(huán)法顏色顏色第一位第一位有效數(shù)字有效數(shù)字第二位第二位有效數(shù)字有效數(shù)字倍乘數(shù)倍乘數(shù)允許誤差允許誤差% %黑黑00100棕棕111011紅紅221022橙橙33103黃黃44104綠綠551050.5藍(lán)藍(lán)661060.2紫紫771070.1灰灰88108白白991

9、09金金10-15銀銀10-210無色無色20表1-1四色環(huán)電阻色環(huán)各位含義 1 1）四色環(huán)電阻）四色環(huán)電阻2 2）五色環(huán)電阻）五色環(huán)電阻1.1.1 電阻元件電阻元件4 4電阻電阻的的檢測(cè)檢測(cè) 1k 0調(diào)零 0 0測(cè)測(cè)量量電電阻阻的的錯(cuò)錯(cuò)誤誤操操作作1.1.1 電阻元件電阻元件5 5電阻元件在汽車上的典型應(yīng)用電阻元件在汽車上的典型應(yīng)用1.1.1 電阻元件電阻元件1.1.1 電阻元件電阻元件電容元件是從實(shí)際電容器抽象出來的電路模型。電容元件是從實(shí)際電容器抽象出來的電路模型。1.1.2 電電容元件容元件1 1電容的定義電容的定義任何兩塊非常靠近的金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)就構(gòu)任何兩塊非?？拷慕饘?/p>

10、導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)就構(gòu)成一個(gè)電容器，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)成一個(gè)電容器，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量異號(hào)電荷，并在兩極板間形成電場(chǎng)，儲(chǔ)存等量異號(hào)電荷，并在兩極板間形成電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能電場(chǎng)能。即：即：uqC （1-5） 電容的伏安特性：電容的伏安特性：0i 上式表明：只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電上式表明：只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但其對(duì)時(shí)間的流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但其對(duì)時(shí)間的變化率為變化率為0，即，即 ，此時(shí)電容相當(dāng)于開路狀態(tài)，因此，此時(shí)電容相當(dāng)于開路狀態(tài)，因此電容具有電容具有隔直通交隔直通交的作用

11、。的作用。 （1-6） tuCtqidddd電容元件極板間儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：電容元件極板間儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：2C001dd2tuWui tCu uCu （1-7） 上式說明，電容元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量與元件在上式說明，電容元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量與元件在該時(shí)刻所承受的電壓的平方成正比。電容元件該時(shí)刻所承受的電壓的平方成正比。電容元件不消耗能不消耗能量量，故稱為，故稱為儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件。 1.1.1 電阻元件電阻元件1.1.1 電阻元件電阻元件在國際單位制中，電容的單位為法拉（在國際單位制中，電容的單位為法拉（ ）。）。1.1.2 電電容元件容元件2 2電容的單位電容的單位pF10F10F

12、1126F（1）數(shù)字標(biāo)注法數(shù)字標(biāo)注法3 3電容的標(biāo)識(shí)方法電容的標(biāo)識(shí)方法 用三位整數(shù)表示容量大小，第一、二位為電容量的有用三位整數(shù)表示容量大小，第一、二位為電容量的有效數(shù)字，第三位為有效數(shù)字后面加零的個(gè)數(shù)，單位為效數(shù)字，第三位為有效數(shù)字后面加零的個(gè)數(shù)，單位為皮法（皮法（ ）。）。pF如：如：223223、3393391.1.1 電阻元件電阻元件1.1.1 電阻元件電阻元件1.1.2 電電容元件容元件將容量的整數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)注符號(hào)的前面，小將容量的整數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)注符號(hào)的前面，小數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)注符號(hào)的后面，如圖所示。數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)注符號(hào)的后面，如圖所示。（2）文字表示法文字

13、表示法 （3）色標(biāo)法色標(biāo)法 在通常情況下，電容用做濾波或隔直流，電路中對(duì)電容在通常情況下，電容用做濾波或隔直流，電路中對(duì)電容量的精確度要求不高，故無須測(cè)量實(shí)際電容量。用萬用量的精確度要求不高，故無須測(cè)量實(shí)際電容量。用萬用表的表的“ ”“ ”擋可判斷電容器短路、斷路、漏電等故障。擋可判斷電容器短路、斷路、漏電等故障。1.1.2 電電容元件容元件4 4電容的檢測(cè)電容的檢測(cè) 1.1.2 電電容元件容元件F0.1 0.1 以下的電容器用萬用表以下的電容器用萬用表1k1k或或10k10k擋位，擋位，1 1 以以上的電容器用上的電容器用100100或或1010擋測(cè)量電容兩引線之間的電擋測(cè)量電容兩引線之間的

14、電阻值。阻值。如表筆接觸瞬間，指針擺動(dòng)一下后立即回到如表筆接觸瞬間，指針擺動(dòng)一下后立即回到“”“”位置，位置，將表筆對(duì)調(diào)再測(cè)量其阻值，表針出現(xiàn)同一現(xiàn)象，則說明將表筆對(duì)調(diào)再測(cè)量其阻值，表針出現(xiàn)同一現(xiàn)象，則說明電容器是好的。容量越大，表針擺動(dòng)的角度也越大，電容器是好的。容量越大，表針擺動(dòng)的角度也越大，1000 1000 以下的電容器幾乎看不到表針的擺動(dòng)。以下的電容器幾乎看不到表針的擺動(dòng)。FFpF（1）電容器好壞鑒別電容器好壞鑒別（1）電容式門鎖控制器電容式門鎖控制器 5 5電容器在汽車上的典型應(yīng)用電容器在汽車上的典型應(yīng)用圖圖1-10 1-10 電容式中控門鎖系統(tǒng)電容式中控門鎖系統(tǒng)11電容器；電容器

15、；22門鎖開關(guān)；門鎖開關(guān)；33接電源；接電源；44熱敏斷路器；熱敏斷路器；55閉鎖繼電器；閉鎖繼電器；66開鎖繼電器；開鎖繼電器；7 7、88接其他門鎖；接其他門鎖；9 9、1010電磁式門鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)；電磁式門鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)；（2）電容式閃光器電容式閃光器 圖圖1-11 電容式閃光器電路電容式閃光器電路電感元件是從實(shí)際電感線圈抽象出來的電路模型。電感元件是從實(shí)際電感線圈抽象出來的電路模型。 1.1.3 電電感元件感元件1 1電感的定義電感的定義當(dāng)電感線圈通以電流時(shí)，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部及周圍當(dāng)電感線圈通以電流時(shí)，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部及周圍建立磁場(chǎng)，儲(chǔ)存建立磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量。即：。即： i

16、L （1-8） 當(dāng)忽略導(dǎo)線電阻及線圈匝與匝之間的電容時(shí)，可將當(dāng)忽略導(dǎo)線電阻及線圈匝與匝之間的電容時(shí)，可將其其抽象為抽象為只具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量性質(zhì)的電感元件。只具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量性質(zhì)的電感元件。其伏安特性為：其伏安特性為：LddiueLt （1-9）0u上式表明，只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電上式表明，只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但其對(duì)時(shí)壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但其對(duì)時(shí)間的變化率為間的變化率為0，即，即 ，在直流電流中電感相當(dāng)于，在直流電流中電感相當(dāng)于短短路路狀態(tài)。狀態(tài)。0u電感元件中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為：電感元件中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量

17、為：20021ddiLiiLtiuWitL （1-10） 上式說明，電感元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量，與該時(shí)上式說明，電感元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量，與該時(shí)刻流過的電流的平方成正比。電感元件刻流過的電流的平方成正比。電感元件不消耗能量不消耗能量，故，故稱為稱為儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件。2 2電感的單位電感的單位H10mH10H163在國際單位制中，電感的單位為亨利（在國際單位制中，電感的單位為亨利（ ）。）。 H將電感的主要參數(shù)用文字直接標(biāo)注在電感器的外殼上，將電感的主要參數(shù)用文字直接標(biāo)注在電感器的外殼上，如圖如圖1-131-13所示。所示。 1.1.3 電電感元件感元件3 3電感的電感的標(biāo)注方法標(biāo)注方

18、法圖圖1-13 電感元件直標(biāo)法電感元件直標(biāo)法（1）直標(biāo)法直標(biāo)法在電感器的外殼涂上各種不同顏色的環(huán)，各色環(huán)顏色的在電感器的外殼涂上各種不同顏色的環(huán)，各色環(huán)顏色的含義與色環(huán)電阻標(biāo)志相同。單位為微亨（含義與色環(huán)電阻標(biāo)志相同。單位為微亨（HH）。）。例：某一電感器的色環(huán)標(biāo)志依次為：棕、紅、紅、銀，例：某一電感器的色環(huán)標(biāo)志依次為：棕、紅、紅、銀，則表示其電感量為，允許誤差為。則表示其電感量為，允許誤差為。（2）色環(huán)法色環(huán)法（1）電感器外觀結(jié)構(gòu)檢查電感器外觀結(jié)構(gòu)檢查 1.1.3 電電感元件感元件4 4電感的檢測(cè)電感的檢測(cè)主要是觀察外形是否完好無損；主要是觀察外形是否完好無損；磁性材料有無缺損、裂縫；磁性材

19、料有無缺損、裂縫；金屬屏蔽罩是否有腐蝕氧化現(xiàn)象；金屬屏蔽罩是否有腐蝕氧化現(xiàn)象；線圈繞組是否清潔干燥；線圈繞組是否清潔干燥；導(dǎo)線絕緣漆有無刻痕劃傷；導(dǎo)線絕緣漆有無刻痕劃傷；接線有無斷裂；接線有無斷裂；鐵心有無氧化等。鐵心有無氧化等。 （2 2）用萬用表測(cè)量電感器的直流電阻值及電感量）用萬用表測(cè)量電感器的直流電阻值及電感量 若測(cè)量出的阻值為無窮大，說明內(nèi)部線圈已開路，電感若測(cè)量出的阻值為無窮大，說明內(nèi)部線圈已開路，電感器已損壞；若測(cè)量出一定的阻值且在正常范圍內(nèi)，說明器已損壞；若測(cè)量出一定的阻值且在正常范圍內(nèi)，說明此電感器正常；若測(cè)量出的阻值偏小或阻值為零，說明此電感器正常；若測(cè)量出的阻值偏小或阻值

20、為零，說明導(dǎo)線的匝與匝之間有局部短路或完全短路。導(dǎo)線的匝與匝之間有局部短路或完全短路。1.1.3 電電感元件感元件5 5電感在汽車上的典型應(yīng)用電感在汽車上的典型應(yīng)用圖圖1-16 舌簧開關(guān)式電流傳感器舌簧開關(guān)式電流傳感器 萬用表的使用及電阻的認(rèn)識(shí)和測(cè)量萬用表的使用及電阻的認(rèn)識(shí)和測(cè)量1工作目標(biāo)工作目標(biāo) （1 1） 掌握指針式萬用表的使用方法；掌握指針式萬用表的使用方法；（2 2） 掌握萬用表測(cè)量電阻的方法；掌握萬用表測(cè)量電阻的方法；（3 3） 能夠準(zhǔn)確讀取電阻參數(shù)。能夠準(zhǔn)確讀取電阻參數(shù)。3工作過程工作過程不同阻值的電阻不同阻值的電阻 5個(gè)個(gè)指針式萬用表指針式萬用表 1塊塊2需用器材需用器材（1 1

21、） 學(xué)習(xí)使用指針式萬用表。學(xué)習(xí)使用指針式萬用表。（2 2） 進(jìn)行電阻的測(cè)量進(jìn)行電阻的測(cè)量（3 3）學(xué)習(xí)用色環(huán)識(shí)別電阻的阻值）學(xué)習(xí)用色環(huán)識(shí)別電阻的阻值表1-2 電阻數(shù)據(jù)記錄R1（）R2（）R3（）R4（）R5（）萬用萬用表測(cè)表測(cè)量量色環(huán)色環(huán)法識(shí)法識(shí)別別萬用萬用表測(cè)表測(cè)量量色環(huán)色環(huán)法識(shí)法識(shí)別別萬用萬用表測(cè)表測(cè)量量色環(huán)色環(huán)法識(shí)法識(shí)別別萬用萬用表測(cè)表測(cè)量量色環(huán)色環(huán)法識(shí)法識(shí)別別萬用萬用表測(cè)表測(cè)量量色環(huán)色環(huán)法識(shí)法識(shí)別別4工作評(píng)價(jià)工作評(píng)價(jià)序號(hào)序號(hào)工作目標(biāo)評(píng)價(jià)工作目標(biāo)評(píng)價(jià)自評(píng)自評(píng)互評(píng)互評(píng)師評(píng)師評(píng)1能夠正確使用萬用表測(cè)量電阻能夠正確使用萬用表測(cè)量電阻2能夠用色環(huán)識(shí)別電阻的阻值能夠用色環(huán)識(shí)別電阻的阻值3能夠?qū)σ陨?/p>

22、兩種方法測(cè)得的電阻能夠?qū)σ陨蟽煞N方法測(cè)得的電阻進(jìn)行誤差分析進(jìn)行誤差分析4能否用清晰簡(jiǎn)潔的語言表達(dá)自己能否用清晰簡(jiǎn)潔的語言表達(dá)自己的觀點(diǎn)的觀點(diǎn)1.2 1.2 半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件器件1. 1. 掌握半導(dǎo)體元件的掌握半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)、性能、工作原理結(jié)構(gòu)、性能、工作原理 和特點(diǎn)和特點(diǎn)。2. 2. 正確分析電子電路的工作原理。正確分析電子電路的工作原理。3. 3. 正確選擇和合理使用正確選擇和合理使用半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體元件。4 4學(xué)會(huì)半導(dǎo)體二極管和三極管的學(xué)會(huì)半導(dǎo)體二極管和三極管的測(cè)量方法測(cè)量方法。 1.2.1 半導(dǎo)體及半導(dǎo)體及PN結(jié)結(jié)半導(dǎo)體的特點(diǎn)：半導(dǎo)體的特點(diǎn)： 半導(dǎo)體導(dǎo)電特性獨(dú)有的特點(diǎn)半導(dǎo)體導(dǎo)電特性獨(dú)

23、有的特點(diǎn)熱敏性熱敏性光敏性光敏性雜敏性雜敏性自然界中的物質(zhì)按導(dǎo)電性能可以分為自然界中的物質(zhì)按導(dǎo)電性能可以分為導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體絕緣體完全純凈、原子結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體稱為完全純凈、原子結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體。1.2.1 半導(dǎo)體及半導(dǎo)體及PN結(jié)結(jié)高純度的硅和鍺高純度的硅和鍺都是單晶結(jié)構(gòu)，都是單晶結(jié)構(gòu)，它們的原子整齊它們的原子整齊地按一定規(guī)律排地按一定規(guī)律排列，原子間的距列，原子間的距離不僅很小，而離不僅很小，而且是相等的。且是相等的。（a）硅）硅原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) （b）鍺）鍺原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) 這四個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛，還受到相這四個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的

24、束縛，還受到相鄰原子核的吸引，從而形成了鄰原子核的吸引，從而形成了共價(jià)鍵共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，如圖所示：結(jié)構(gòu)，如圖所示：價(jià)電子價(jià)電子（本征激發(fā)（本征激發(fā)/熱激發(fā)）熱激發(fā)）自由電子自由電子-空穴對(duì)空穴對(duì)（1）溫度越高，自由電子）溫度越高，自由電子-空穴對(duì)數(shù)目越多；空穴對(duì)數(shù)目越多；（2）自由電子）自由電子-空穴數(shù)目空穴數(shù)目相等，對(duì)外不顯電性相等，對(duì)外不顯電性。硅（鍺硅（鍺）原子在晶體中的共價(jià)鍵排列原子在晶體中的共價(jià)鍵排列復(fù)合復(fù)合平衡平衡注意：注意： 半導(dǎo)體與導(dǎo)體不同，內(nèi)部有兩種載半導(dǎo)體與導(dǎo)體不同，內(nèi)部有兩種載流子參與導(dǎo)電流子參與導(dǎo)電自由電子與空穴。在自由電子與空穴。在外加電場(chǎng)的作用下，有：外加電場(chǎng)的作用下，

25、有： I=In（電子電流）電子電流）+Ip（空穴電流空穴電流）空穴導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是價(jià)電子的定向移動(dòng)！空穴導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是價(jià)電子的定向移動(dòng)！（2） P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體1.2.1 半導(dǎo)體及半導(dǎo)體及PN結(jié)結(jié)（1）型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中在本征半導(dǎo)體中有目的有目的、有選擇有選擇的摻入的摻入微量微量某種雜質(zhì)某種雜質(zhì)元素構(gòu)成雜質(zhì)半導(dǎo)體。元素構(gòu)成雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)為少量雜質(zhì)為少量5價(jià)元素價(jià)元素，如磷（，如磷（P） 自由電子自由電子多多數(shù)載流數(shù)載流子子空穴空穴少少數(shù)載流數(shù)載流子子載流子數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù)磷原子磷原子自由電子自由電子正離子正離子多數(shù)載多數(shù)載流子流子少數(shù)載少數(shù)載流子流子N 型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖

26、示型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示（1）型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體雜質(zhì)為少量雜質(zhì)為少量3價(jià)元素價(jià)元素，如硼（，如硼（B）。）。 空穴空穴 多子多子自由電子自由電子 少子少子硼原子硼原子空穴空穴載流子數(shù)載流子數(shù) 空穴數(shù)空穴數(shù)P型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示多數(shù)載多數(shù)載流子流子少數(shù)載少數(shù)載流子流子負(fù)離子負(fù)離子（2）P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體注意：注意： 無論是無論是N型型還是還是P型半導(dǎo)體都是電型半導(dǎo)體都是電中性，對(duì)外不顯電性！中性，對(duì)外不顯電性！1.2.1 半導(dǎo)體及半導(dǎo)體及PNPN結(jié)結(jié)什么是什么是PN結(jié)？結(jié)？ PNPN結(jié)是結(jié)是P P型與型與N N型半導(dǎo)體區(qū)域交界處的型半導(dǎo)體區(qū)域交界處的特殊帶電薄特殊帶電薄層層，具有特

27、殊的單向?qū)щ娦裕前雽?dǎo)體元器件制造的基，具有特殊的單向?qū)щ娦?，是半?dǎo)體元器件制造的基礎(chǔ)單元。礎(chǔ)單元。載流載流子濃子濃度差度差復(fù)復(fù)合合(耗盡層耗盡層)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)阻礙阻礙多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散幫幫助助少子漂移少子漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)平衡平衡 注意：動(dòng)態(tài)平衡的注意：動(dòng)態(tài)平衡的PN結(jié)交界面上無電流流過，即結(jié)交界面上無電流流過，即 I = 0。內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)多多子子擴(kuò)擴(kuò)散散空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)平衡平衡PN結(jié)結(jié)P區(qū)區(qū)N N區(qū)區(qū)（1）PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成 所以，正偏時(shí)擴(kuò)所以，正偏時(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，漂移運(yùn)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)幾乎減小為動(dòng)幾乎減小為0，宏觀，宏觀上形成很大的正向電上形成很大的正向電流流 IF

28、 。 外電場(chǎng)越強(qiáng)，正外電場(chǎng)越強(qiáng)，正向電流越大，向電流越大，PN結(jié)的結(jié)的正向電阻越小。正向電阻越小。內(nèi)內(nèi)電場(chǎng)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)P P區(qū)區(qū)N N區(qū)區(qū)多子空穴多子空穴多子自由電子多子自由電子正向電流正向電流IF+ UR（2）PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?）PNPN結(jié)的正向?qū)ㄌ匦越Y(jié)的正向?qū)ㄌ匦哉珜?dǎo)通（正偏導(dǎo)通（P P區(qū)區(qū)電位高于電位高于N N區(qū)）區(qū)）2 2）PNPN結(jié)的反向截止特性結(jié)的反向截止特性反偏截止（反偏截止（P P區(qū)電位低于區(qū)電位低于N N區(qū)）區(qū)） 所以，反偏時(shí)漂所以，反偏時(shí)漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，擴(kuò)散運(yùn)移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)幾乎減小為動(dòng)幾乎減小為0，由，由于少子數(shù)目較少，宏于少子數(shù)目較少，宏

29、觀上形成極小的反向觀上形成極小的反向電流電流IR （接近于接近于0） 。 外電場(chǎng)增強(qiáng)，反外電場(chǎng)增強(qiáng)，反向電流也幾乎不增加向電流也幾乎不增加，PN結(jié)的反向電阻很結(jié)的反向電阻很大。大。 +URP P區(qū)區(qū)N N區(qū)區(qū)少子自由電子少子自由電子少子空穴少子空穴反向電流反向電流I IR R內(nèi)內(nèi)電場(chǎng)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)要記住：要記?。海? 1）外加正向電壓時(shí)）外加正向電壓時(shí)PNPN結(jié)的正向電阻很小，結(jié)的正向電阻很小，電流較大，是多子擴(kuò)散形成的；電流較大，是多子擴(kuò)散形成的； （2 2）外加反向電壓時(shí)）外加反向電壓時(shí)PNPN結(jié)的反向電阻很大，結(jié)的反向電阻很大，電流極小，是少子漂移形成的。電流極小，是少子漂移形成的。要

30、注意：要注意： PN結(jié)結(jié)電路中要串聯(lián)限流電阻。電路中要串聯(lián)限流電阻。一個(gè)一個(gè)PNPN結(jié)加上相應(yīng)的外引線，然后用外殼封裝就成為最結(jié)加上相應(yīng)的外引線，然后用外殼封裝就成為最簡(jiǎn)單的二極管。簡(jiǎn)單的二極管。1.2.2 二極管二極管1二極管的結(jié)構(gòu)和分類二極管的結(jié)構(gòu)和分類從從P P區(qū)引出的引線叫做區(qū)引出的引線叫做陽極陽極或或正極正極，從，從N N區(qū)引出的引線叫區(qū)引出的引線叫做做陰極陰極或或負(fù)極負(fù)極。常用常用 D（Diode）表示二極管。）表示二極管。圖中的箭圖中的箭頭表示正頭表示正偏時(shí)的正偏時(shí)的正向電流方向電流方向。向。分類：分類：按材料分按材料分硅二極管硅二極管鍺二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接

31、觸型面接觸型面接觸型 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型金屬觸絲金屬觸絲N 型鍺型鍺P型型層層陽極陽極陰極陰極 面接觸型面接觸型P型型擴(kuò)散層擴(kuò)散層錫錫支架支架N型硅型硅SiO2保護(hù)層保護(hù)層陰極陰極陽極陽極2 2二極管的伏安特性二極管的伏安特性即即PNPN結(jié)的特性結(jié)的特性單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕?）正向特性正向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅管硅管 0.5V鍺管鍺管 0.1V正向?qū)▔航嫡驅(qū)▔航礥 UF F硅管硅管 0.7V鍺管鍺管 0.3V（2）反向特性反向特性（3）反向擊穿特性反向擊穿特性二極管兩端加上反向電壓時(shí)，在開始很大范圍內(nèi)，二極二極管兩端加上反向電壓時(shí)，在開始很大范圍內(nèi)，二極管相當(dāng)于非常大的電阻，反向電流很小

32、，且不隨反向電管相當(dāng)于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。壓而變化。反向電流反向電流IR 硅管硅管幾十幾十A A以下以下鍺管鍺管幾十到幾百幾十到幾百A A二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。 （1）最大整流電流最大整流電流IFM指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過的最大正向平均電流值。指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過的最大正向平均電流值。（2）最高反向工作電壓最高反向工作電壓URM指二極管不擊穿時(shí)所允許加的最高反向電壓，指二極管不擊穿時(shí)所允許加的最高反向電壓，URM通通常是反向擊穿電壓的一半，

33、以確保二極管安全工作。常是反向擊穿電壓的一半，以確保二極管安全工作。（3）最大反向電流最大反向電流IRM在常溫下承受最高反向工作電壓在常溫下承受最高反向工作電壓URM時(shí)的反向漏電時(shí)的反向漏電流，一般很小，但受溫度影響很大。流，一般很小，但受溫度影響很大。（4）最高工作頻率最高工作頻率fM指二極管保持單向?qū)щ娦詴r(shí)外加電壓的最高頻率。指二極管保持單向?qū)щ娦詴r(shí)外加電壓的最高頻率。3 3二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 4 4二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用（1）整流整流整流就是利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娮兂蓡握骶褪抢枚O管的單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娮兂蓡畏较蛎}動(dòng)的直流電的過程。方向脈動(dòng)的直流電的過程。

34、在汽車交流發(fā)電機(jī)中，就是利用二極管組成的整流板在汽車交流發(fā)電機(jī)中，就是利用二極管組成的整流板將發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電整流為直流電。將發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電整流為直流電。（2）鉗位鉗位二極管正向?qū)〞r(shí)，正向壓降很小，可以忽略，因此二極管正向?qū)〞r(shí)，正向壓降很小，可以忽略，因此強(qiáng)制使其陽極電位與陰極電位基本相等，這種現(xiàn)象稱強(qiáng)制使其陽極電位與陰極電位基本相等，這種現(xiàn)象稱為二極管的鉗位。為二極管的鉗位。 如圖所示，若如圖所示，若A點(diǎn)點(diǎn)UA=0，二極管二極管D正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通，壓降，壓降很小，所以很小，所以F點(diǎn)點(diǎn)的電位也的電位也被鉗制在被鉗制在0V左右，即左右，即UF近似為近似為0。（3）限幅限幅利用二

35、極管正向?qū)ê髢啥穗妷汉苄∏一静蛔兊奶乩枚O管正向?qū)ê髢啥穗妷汉苄∏一静蛔兊奶匦钥梢詷?gòu)成各種限幅電路，使輸出電壓限制在某一電性可以構(gòu)成各種限幅電路，使輸出電壓限制在某一電壓值以內(nèi)。壓值以內(nèi)。下圖為一正、負(fù)對(duì)稱限幅電路下圖為一正、負(fù)對(duì)稱限幅電路:ui=10sint（V），），US1=US2=5V。可見，如忽略二極管正向?qū)▔航担梢?，如忽略二極管正向?qū)▔航担敵霰幌拗圃诖蠹s輸出被限制在大約5V之間。之間。 OtuO/ V5 5-10ui / VOt105-5 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由于電流斷開時(shí)，由于電流的突然中斷，電感的突然中斷，電感L將產(chǎn)生一個(gè)將產(chǎn)生一個(gè)高于電源電壓很多倍的自感電高

36、于電源電壓很多倍的自感電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)eL， eL與與U疊加作用于開關(guān)疊加作用于開關(guān)S上，使開關(guān)上，使開關(guān)S的壽命縮短。的壽命縮短。 二極管二極管D的接入，使的接入，使eL通過二極管產(chǎn)生放電電流以釋放能通過二極管產(chǎn)生放電電流以釋放能量，從而保護(hù)了開關(guān)量，從而保護(hù)了開關(guān)S。 （4）續(xù)流續(xù)流在電子線路中，經(jīng)常利用二極管來保護(hù)其他元器件在電子線路中，經(jīng)常利用二極管來保護(hù)其他元器件免受過高電壓的損害。下圖所示電路是利用二極管免受過高電壓的損害。下圖所示電路是利用二極管來保護(hù)開關(guān)來保護(hù)開關(guān)S S的保護(hù)電路。的保護(hù)電路。1.2.2 二極管二極管5 5特殊二極管及其應(yīng)用特殊二極管及其應(yīng)用（1）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管

37、 a) 符號(hào) b) 伏安特性工作在反向工作在反向擊穿狀態(tài)擊穿狀態(tài)一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體器件。一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體器件。（2）發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED Light Emitting Diode） LEDLED也是由一個(gè)也是由一個(gè)PNPN結(jié)組成的，當(dāng)正向結(jié)組成的，當(dāng)正向?qū)〞r(shí)可以發(fā)出一導(dǎo)通時(shí)可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的定波長(zhǎng)的可見光可見光，常有紅、綠、黃等常有紅、綠、黃等顏色。顏色。也有可以發(fā)出紅外光等不可見光的發(fā)光二極管。也有可以發(fā)出紅外光等不可見光的發(fā)光二極管。一般一般LEDLED的工作電流為的工作電流為幾十幾十mAmA，正向?qū)▔航禐?，正向?qū)▔航禐椋? 1 2)V2)V，安安全

38、使用電壓應(yīng)選擇全使用電壓應(yīng)選擇5V5V以下。以下。（3）光敏二極管光敏二極管a) 結(jié)構(gòu) b) 符號(hào)1.2.3 晶體管晶體管1 1晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)（1）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)三區(qū)三區(qū)三極三極兩結(jié)兩結(jié)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 Collector基極基極 Base發(fā)射極發(fā)射極 Emitter集電結(jié)集電結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū)NPN 型型ECB 集電區(qū)集電區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)PPNPNP型型（2）符號(hào)符號(hào)1.2.3 晶體管晶體管2 2晶體管的分類晶體管的分類按材料分按材料分按頻率特性分按頻率特性分按功率分按

39、功率分硅管硅管 鍺管鍺管高頻管高頻管低頻管低頻管大功率管大功率管中功率管中功率管小功率管小功率管按按結(jié)構(gòu)分結(jié)構(gòu)分NPNNPN管管PNPPNP管管3 3晶體管的電流分配和放大原理晶體管的電流分配和放大原理（1）晶體管放大條件晶體管放大條件內(nèi)部?jī)?nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大集電結(jié)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏（2）載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程下面以下面以NPNNPN管為例討論三極管的電流分配與放大作用，管為例討論三極管的電流分配與放大作用，所得結(jié)論一樣適用于所得結(jié)論一樣適用于PNPPNP三極管。三極管

40、。使發(fā)射結(jié)正使發(fā)射結(jié)正偏偏使使集電結(jié)反集電結(jié)反偏偏1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子，形成發(fā)射電子，形成發(fā)射極電流發(fā)射極電流IE的的主要成份。主要成份。IE2.基區(qū)中電子的基區(qū)中電子的復(fù)合形成基極電復(fù)合形成基極電流流IB的主要成份。的主要成份。IB3.集電區(qū)收集電集電區(qū)收集電子形成集電極電子形成集電極電流流IC的主要成份。的主要成份。IC綜上所述，得到三極管的電流分配關(guān)系綜上所述，得到三極管的電流分配關(guān)系：1）IE=IC+IB2）IC=IB3）IE=IC+IB =（1+ ）IB IC 三極管中還有一些少子電流，比如三極管中還有一些少子電流，比如I ICBOCBO ，通常可以忽略不計(jì)，通?？梢?/p>

41、忽略不計(jì)，但它們對(duì)溫度十分敏感。但它們對(duì)溫度十分敏感。（3）電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系1.2.3 晶體管晶體管4 4晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線因?yàn)槿龢O管有三個(gè)電極，因此分別將三極管的三個(gè)電因?yàn)槿龢O管有三個(gè)電極，因此分別將三極管的三個(gè)電極作為輸入端、輸出端和公共端，有三種不同的三極極作為輸入端、輸出端和公共端，有三種不同的三極管放大電路的組成方式。管放大電路的組成方式。根據(jù)公共電極的不同，分別叫做根據(jù)公共電極的不同，分別叫做共發(fā)射極共發(fā)射極電路、電路、共集共集電極電極電路和電路和共基極共基極電路。電路。 下圖是測(cè)試三極管共發(fā)射極電路伏安特性曲線的電路圖：下圖是測(cè)試三極管共發(fā)射極電路伏安特性曲

42、線的電路圖：常常數(shù)數(shù) CE)(BEBuufiu uCECE1V1V，集電結(jié)反集電結(jié)反偏，電場(chǎng)足以將發(fā)偏，電場(chǎng)足以將發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的載流子吸收到集電載流子吸收到集電區(qū)形成區(qū)形成I IC C，u uCECE 再再增增大曲線也幾乎不變大曲線也幾乎不變死區(qū)死區(qū)電壓與電壓與導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓UBE硅管分別約為硅管分別約為0.5V0.5V和和0.7V0.7V鍺管分別約為鍺管分別約為0.1V0.1V和和0.3V0.3V（1）輸入特性曲線輸入特性曲線（1）截止區(qū)）截止區(qū)iB=0曲線曲線以下的區(qū)域：以下的區(qū)域： iC= ICEO 0，兩結(jié)均反兩結(jié)均反偏，三極管各電極電流均偏，三極管各電極電流均約等于約等于0，所以可以等效為，所以可以等效為斷開的開關(guān)；斷開的開關(guān)；常常數(shù)數(shù) B)(CECiufi放放 大大 區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)ICEO飽飽和和區(qū)區(qū)（2）放大區(qū)）放大區(qū)在在iB=0的的特性曲線上方，近似