電子電工培訓(xùn)1

電工電子基礎(chǔ)知識(shí)電子電工培訓(xùn)1

第一章電工基礎(chǔ)知識(shí)電路的基本組成組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。手電筒電路

電路：由電氣器件或設(shè)備，按一定方式連接起來，完成能量的傳輸、轉(zhuǎn)換或信息的處理、傳遞。電子電工培訓(xùn)1電子電工培訓(xùn)1電源是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置負(fù)載是取用電能的裝置，通常也稱為用電器。中間環(huán)節(jié)是傳輸、控制電能的裝置。電子電工培訓(xùn)1二、電路的作用完成信號(hào)的處理和傳遞。

1.電力系統(tǒng)中：2.電子技術(shù)中：電子電工培訓(xùn)1

2電路的基本物理量1電流2電壓電子電工培訓(xùn)1一、電流定義

帶電粒子或電荷在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體截面的電荷量定義為電流強(qiáng)度。二、電流的單位A（安培）、mA(毫安）、μA（微安)1電流三、電流的分類1、直流：當(dāng)電流的量值和方向都不隨時(shí)間變化時(shí),稱為直流電流,簡(jiǎn)稱直流。電子電工培訓(xùn)1

正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。(客觀存在）電流的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示()Riab常用英文小寫字母i表示。直流電流常用英文大寫字母I表示。電子電工培訓(xùn)12電壓一、電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。（二）單位：（一）定義：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）（三）實(shí)際方向：由高電位端指向低電位端電子電工培訓(xùn)1

二、電位（一）定義：把電路中任一點(diǎn)與參考點(diǎn)（規(guī)定電位能為零的點(diǎn)）之間的電壓，稱為該點(diǎn)的電位。也即該點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)所具有的電位能。

（電路中電位參考點(diǎn)：接地點(diǎn)，Vo=0）（二）單位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）電壓的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示()，也可用+，-號(hào)表示+u-Ruab參考點(diǎn)的電位為零可用符號(hào)“”表示。電子電工培訓(xùn)1電路中兩點(diǎn)之間的電壓也可用兩點(diǎn)間的電位差表示：注意電路中兩點(diǎn)之間的電壓是不變的，電位隨參考點(diǎn)(零電位點(diǎn))的選擇不同而不同。如果A、B的實(shí)際電位為：ABUAB=4V電子電工培訓(xùn)1三相電源1三相交流發(fā)電機(jī)2三相電源電子電工培訓(xùn)1三相交流發(fā)電機(jī)主要組成部分：磁極三相繞組n單相繞組（是轉(zhuǎn)動(dòng)的，亦稱轉(zhuǎn)子）三相繞組的三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等,頻率相同,彼此之間相位相差120°。+++–+SN鐵心繞組–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN1三相交流發(fā)電機(jī)電樞（是固定的，亦稱定子）：定子鐵心內(nèi)圓周表面有槽，放入三相電樞繞組。電子電工培訓(xùn)12三相電源

三相電源是由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相對(duì)稱正弦電壓。Um–Umt02

u1u3u2電子電工培訓(xùn)1數(shù)制電子電工培訓(xùn)11數(shù)制：（1）十進(jìn)制（Decimalnumber）--逢十進(jìn)一數(shù)碼：0~9位權(quán)：10

i(123.45)10=(123.45)D（2）二進(jìn)制（Binarynumber）--逢二進(jìn)一數(shù)碼：0，1位權(quán)：2i電子電工培訓(xùn)1十六進(jìn)制的數(shù)碼比較：十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制0000010011201023011341004510156110671117810008101010910019A111011B121100C131101D141110E151111F電子電工培訓(xùn)1第二章電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)一、電子技術(shù)的發(fā)展

電子技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使之“無孔不入”，應(yīng)用廣泛！廣播通信：發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、擴(kuò)音、錄音、程控交換機(jī)、電話、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)：路由器、ATM交換機(jī)、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器工業(yè)：鋼鐵、石油化工、機(jī)加工、數(shù)控機(jī)床交通：飛機(jī)、火車、輪船、汽車軍事：雷達(dá)、電子導(dǎo)航航空航天：衛(wèi)星定位、監(jiān)測(cè)醫(yī)學(xué)：γ刀、CT、B超、微創(chuàng)手術(shù)消費(fèi)類電子：家電（空調(diào)、冰箱、電視、音響、攝像機(jī)、照相機(jī)、電子表）、電子玩具、各類報(bào)警器、保安系統(tǒng)電子電工培訓(xùn)1電子電工培訓(xùn)1電子電工培訓(xùn)1電子系統(tǒng)收音機(jī)電子電工培訓(xùn)1電子技術(shù)的發(fā)展很大程度上反映在元器件的發(fā)展上。從電子管→半導(dǎo)體管→集成電路1904年電子管問世1947年晶體管誕生1958年集成電路研制成功電子管、晶體管、集成電路比較電子電工培訓(xùn)1電子技術(shù)(ELCTRONICSTECHNOLOGY)：關(guān)于電子器件(DEVICES)與系統(tǒng)(SYSTEM)的科學(xué)研究與工程實(shí)用技術(shù)。在科學(xué)和工程應(yīng)用上，把電子技術(shù)分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大類。信號(hào)(SIGNAL)：載有信息的物理量。模擬(ANALOG)：連續(xù)變量。模擬信號(hào)(ANALOGSIGNAL)：以連續(xù)變量方式出現(xiàn)的物理信號(hào)。數(shù)字信號(hào)(DIGITALSIGNAL)：以數(shù)字或數(shù)據(jù)方式出現(xiàn)的物理信號(hào)。電子技術(shù)的基本內(nèi)容介紹電子電工培訓(xùn)11)數(shù)字信號(hào)：離散性“1”的電壓當(dāng)量“1”的倍數(shù)介于K與K+1之間時(shí)需根據(jù)閾值確定為K或K+1任何瞬間的任何值均是有意義的2)模擬信號(hào)：連續(xù)性。電子電路中信號(hào)的分類電子電路中信號(hào)的分類數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)電子電工培訓(xùn)1數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào):時(shí)間和數(shù)值上都是離散的信號(hào)時(shí)間上離散---信號(hào)只在時(shí)間坐標(biāo)的離散點(diǎn)上發(fā)生變化

數(shù)值上離散---各離散點(diǎn)上的信號(hào)數(shù)值是量化的（某個(gè)最小單位的整倍數(shù)）

電子電工培訓(xùn)1模擬信號(hào)：連續(xù)性。時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的物理量.大多數(shù)物理量為模擬信號(hào)。

模擬電路模擬電路是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的電路。最基本的處理是對(duì)信號(hào)的放大，有功能和性能各異的放大電路。其它模擬電路多以放大電路為基礎(chǔ)。電子電工培訓(xùn)1“模擬電子技術(shù)”特點(diǎn)處理對(duì)象：模擬信號(hào)處理目的：放大、穩(wěn)定、濾波、產(chǎn)生信號(hào)分析方法：工程分析方法（抓住主要因素，忽略次要因素）難點(diǎn)：交流、直流疊加，工程分析方法電子電工培訓(xùn)1模擬信號(hào)：時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的物理量.數(shù)字信號(hào):時(shí)間和數(shù)值上都是離散的信號(hào)電子電工培訓(xùn)1模擬電子技術(shù)(AnalogElectronicsTechnology)：處理模擬信號(hào)的電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)的目的是，向工程實(shí)際提供各種模擬信號(hào)處理電子電路(系統(tǒng))的分析(ANALYSIS)和設(shè)計(jì)(DESIGN)技術(shù)。模擬電路(ANALOGCIRCUITS)：處理模擬信號(hào)的電子器件組成的電子系統(tǒng)。數(shù)字電子技術(shù)(DigitalElectronicsTechnology)：處理數(shù)字信號(hào)的電子技術(shù)。數(shù)字電路(DIGITALCIRCUITS)：處理數(shù)字信號(hào)的電子器件組成的電子系統(tǒng)。數(shù)字電子技術(shù)的目的是，向工程技術(shù)提供各種數(shù)字信號(hào)處理電子電路(系統(tǒng))的分析設(shè)計(jì)技術(shù)。電子電工培訓(xùn)1

導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。什么是半導(dǎo)體(semiconductor)

？

半導(dǎo)體(semiconductor)

－－硅（Si或Silicon

）、鍺（Ge或Germanium

），均為四價(jià)元素，它們?cè)拥淖钔鈱与娮邮茉雍说氖`力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。還如硒、砷化鎵和大多數(shù)金屬硫化物、氧化物等都是半導(dǎo)體。電子電工培訓(xùn)1半導(dǎo)體元器件的發(fā)展1904年電子管問世1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管1958年集成電路1969年大規(guī)模集成電路1975年超大規(guī)模集成電路第一片集成電路只有4個(gè)晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個(gè)晶體管。有科學(xué)家預(yù)測(cè)，集成度還將按10倍/6年的速度增長(zhǎng)，到2015或2020年達(dá)到飽和。電子電工培訓(xùn)1值得紀(jì)念的幾位科學(xué)家他們?cè)?947年11月底發(fā)明了晶體管，并在12月16日正式宣布“晶體管”誕生。第一只晶體管的發(fā)明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）

1956年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巴因所做的超導(dǎo)研究于1972年第二次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第一只晶體管的發(fā)明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一個(gè)集成電路及其發(fā)明者（JackKilbyfromTI

）1958年9月12日，在德州儀器公司的實(shí)驗(yàn)室里，實(shí)現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想。42年以后，2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?！盀楝F(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。

電子電工培訓(xùn)1

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：對(duì)溫度反映特別靈敏,可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)()，導(dǎo)電能力明顯改變(如硼和磷等可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管、場(chǎng)效晶體管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化(如鎘、鉛的硫化物與硒化物可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)(如鈷、鎳、錳等的氧化物Impurity電子電工培訓(xùn)1本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。什么是本征半導(dǎo)體？無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體：化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體,在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。完全純凈的、晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體雖有大量的價(jià)電子，但沒有自由電子，此時(shí)半導(dǎo)體是不導(dǎo)電的.電子電工培訓(xùn)1N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體.在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。

無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子（多子），空穴是少數(shù)載流子（少子）

。電子電工培訓(xùn)1

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理帶正電的空穴hole

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。帶負(fù)電的自由電子freeelectron

在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來填補(bǔ)，而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。電子電工培訓(xùn)1+4+4+4+4+4+4+4+4+4半導(dǎo)體中存在兩種載流子：帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴。在一定溫度下電子–

空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在本征半導(dǎo)體中，兩種載流子總是成對(duì)出現(xiàn)稱為電子–空穴對(duì)本征載流子的濃度對(duì)溫度十分敏感電子–空穴對(duì)兩種載流子濃度相等電子電工培訓(xùn)114.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入微量其他元素而得到的半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為：

N(電子)型半導(dǎo)體和P(空穴)型半導(dǎo)體兩類電子電工培訓(xùn)1N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子（多子），空穴是少數(shù)載流子（少子）

。動(dòng)畫(施主原子)

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體(N-typesemiconductor)。電子電工培訓(xùn)1N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體(P-typesemiconductor).

摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

SiB–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。電子電工培訓(xùn)114.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?4.2.1PN結(jié)的形成PNjunction多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。

擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱PN結(jié)

擴(kuò)散(diffusion)和漂移(drift)這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)電子電工培訓(xùn)11.PN結(jié)的形成

PN結(jié)的基本原理

在一塊本征半導(dǎo)體的兩邊摻以不同的雜質(zhì)，使其一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體，則在它們交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差，于是P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散。

另一方面，隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，P區(qū)一邊失去空穴留下負(fù)離子，N區(qū)一邊失去電子留下正離子，形成空間電荷區(qū)，產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。電場(chǎng)方向由N區(qū)指向P區(qū)，有利于P區(qū)和N區(qū)的少子漂移運(yùn)動(dòng)，而阻止多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。區(qū)區(qū)電子電工培訓(xùn)11.PN結(jié)的形成

擴(kuò)散交界處的濃度差P區(qū)的空穴要向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)的電子要向P區(qū)擴(kuò)散P區(qū)留下帶負(fù)電的受主離子N區(qū)留下帶正電的施主離子內(nèi)建電場(chǎng)漂移電流擴(kuò)散電流PN結(jié)動(dòng)態(tài)平衡PN結(jié)的基本原理電子電工培訓(xùn)114.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?uni-directconduction)1.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置forwardbias

）PN結(jié)變窄

P接正、N接負(fù)

外電場(chǎng)IF

內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性，正向電阻很小,正向電流較大，PN結(jié)處于導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–電子電工培訓(xùn)1PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)

內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。動(dòng)畫–+PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止(cut-off)狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－電子電工培訓(xùn)1PN結(jié)的單向?qū)щ娦訴VDVSVS正向偏置，相當(dāng)于開關(guān)閉合。反向偏置，相當(dāng)于開關(guān)斷開。VVD電子電工培訓(xùn)1外加反向偏置電壓

反向電壓與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)(變寬)。

漂移電流遠(yuǎn)大于擴(kuò)散電流。

PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性，反向電阻很大。

PN結(jié)不導(dǎo)電。漂移電流恒定，與反向電壓大小無關(guān)，也稱為反向飽和電流IS

。VI0IS電子電工培訓(xùn)1偏置電壓PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)P區(qū)N區(qū)正向偏置反向偏置PN結(jié)不導(dǎo)電PN結(jié)導(dǎo)電電子電工培訓(xùn)1晶體管(transistor)

基本結(jié)構(gòu)(architecture)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號(hào)(Symbol)BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管電子電工培訓(xùn)1半導(dǎo)體三極管(BipolarTransistor)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型ECBECB電子電工培訓(xùn)1基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大電子電工培訓(xùn)1小功率管中功率管大功率管電子電工培訓(xùn)1半導(dǎo)體三極管外形電子電工培訓(xùn)1電流分配和放大原理1.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB