电工电子学综述论文-李飞龙

电工电子学综述论文,上册完整版,内容为前四章,合肥学院化工系创作。

合 肥 学 院

化学材料与工程系

电 工 电 子 学

电工电子学综述论文,上册完整版,内容为前四章,合肥学院化工系创作。

——综述论文

李飞龙

电工电子学综述论文,上册完整版,内容为前四章,合肥学院化工系创作。

电工电子学(综述论文)

前言：

作为化工学子的我们为什么要学习电工电子学呢？本门课程刚开课的时候我常常这样问自己也常常和同学讨论。在电工电子学的课堂上，老师也曾对这个问题做过回答。电工电子学的学习对于非电专业也有着非常重要的领导作用。因为，各门学科之前存在很大的联系，我们在研究化工的时候，也非常有必要学习化工设备的仪器的原理。一学期的电工电子学课程结束之后，我认识到这门课程对我们化工学子的重要性。

通过对本门课程的学习，我了解到本学期的内容有以下特点： （1）电路和电子技术适当结合。在第一章电路元件中就介绍二级管、晶体管及它们的模型，于是在第二章中就可对含有这些元件的电路进行分析，为后面学习电子技术打好较好的基础。

(2)适当加强数字电子技术，将模拟和数字电子技术的内容适当交叉。在第三章分立元件基本电路中既介绍基本放大电路，又介绍基本门电路。接着在第四章就讲数字集成电路，并增加了可编程逻辑器件和半导体存贮器等内容。在第六、七章中，则同时含有模拟和数字电子技术的内容。

(3)加强知识的综合和应用系统的介绍。比如将测量和数据采集系统专门列为一章，从系统的基本组成出发，介绍了传感器、有源波、测量放大、模拟开关、取样保持、模拟转换、数模转换等单元电器，最后给出非电量测量系统的实例。

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（4）适当反映近代电力电子技术的发展。增加了绝缘门极双极型晶体管、无源逆交、交流调压及变频、直流调压等内容，并将低频功率放大、直流稳压电源、半导体变流电路等内容安排为功率电子电路一章

（5）增加了电子控制方面的内容。在电气控制技术一章中增加了固态继电器、可编程序控制器、异步电动机的软启动及变频调速等，并将变压器，电动机及电子控制安排在电子技术之后，以便于对这些内容的介绍。 主体部分:

第一章 电路和电路元件

1.1 电路和电路的基本物理量 1.1.1

电路

电路：电路是为了实现某种应用目的，将若干电工、电子器件或设备按一定的方式相互连接所组成的整体。 1.1.2

电路元件和电路模型

实际元件：用于构成电路的电工、电子元器件或设备的统称 1.1.3

电压、电流及其参考方向

1. 电流及其参考方向

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表示参考方向由a指向b 2. 电压及其参考方向

▲ Uab 表示a端为高电位端，b为低电位端 u=dW/dq

电压的方向是从高电位指向地电位 1.1.4

电路功率

P=ui (单位W)

功率是电路分析中常用的另一个物理量

1.2 电阻、电感和电容元件 1.2.1

电阻元件

电阻（R）：具有消耗电能特性的元件。

uu Ri,P ui Ri

R

2

电感元件

2

伏安特性：电阻元件上电压与电流间的关系称为伏安特性。 1.2.2

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d dieL L

dtdt

diu eL L

电感：能够存储磁场能量的元件。

1.2.3

电容元件

电容：具有存储电场能量特性的元件。 q=Cu (F)

1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型 1.3 独立电源元件 1.3.1 电压源和电流源 1.电压源

外特性：输出电压与输出电流的关系。

(1)端电压始终恒定，等于直流电压

dt

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(2)输出电流是任意的，即随负载(外电路） a) 的改变而改变。 2. 电流源

(1)输出电流恒定不变

(2)端电压是任意的,即随负载不同而不同 1.3.2 实际电源的模型

1.3.3 两种电源的等效互换

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U = Us I·R0 U = IR0·R0

说明：

1） 电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，即

IS和Us方向一致。

2） 所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对外电路的伏－安

特性一致），对于电源内部并不一定等效。

1.4 二极管

1.4.1 PN结及其单向导电性

1.本征半导体完全纯净的具有晶体结构的半导体称为本征 半导体。它具有共价键结构。

2.在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电。空穴和自由电子都称为载流子。它们成对出现，成对消失。 3. PN结的形成

用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上，形成P型半导体区域和N型半导体区域，在这两个区域的交界处就形成一个PN结 。 结论：

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在PN结中同时存在多子的扩散运动和少子的漂移运动。 内电场阻挡多子的扩散运动，推动少子的漂移运动。

在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定。 1.4.2 二极管的特性和主要参数

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(1)最大正向电流IFM (2)最高反向电压URM (3)反向电流IR (4)最高工作频率fM

1.4.3 二极管的电路模型 二极管的端电压

UD=US-RID

1.4.4 稳压二极管

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稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压作用。 (1) 反向特性曲线比较陡 (2) 工作在反向击穿区

稳压管的主要参数:

稳定电压UZ：不同型号的稳压管其UZ是不同的，使用是注意选择 动态电阻rZ： rZ越小，稳压性能越好 最大稳定电流IZM：允许通过的最大反向电流 最大允许耗散功率PZM：PZM≈UZIZM

电压温度系数αUZ：温度每升高时稳压值的相对变化量。

1.5 双极晶体管

1.5.1 基本结构和电流放大作用 晶体管具有电流放大作用的外部条件： (1)发射结正向偏置 (2)集电结反向偏置

由上所述可知:

(1)由于基区很薄且掺杂浓度小,电子在基区扩散的数量远远大于复合的数量。

(2)当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IB的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。

(3)晶体管起电流放大作用，必须满足发射结正偏，集电结反偏的条

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件。

1.5.2 特性曲线和主要参数 放大区：

(I)发射结正偏,集电结反偏 (II) 有电流放大作用, IC=βIB (III) 输出曲线具有恒流特性 截止区：

I、 发射结、集电结处于反偏 II、 失去电流放大作用, IC≈0 III、 晶体管C、E之间相当于开路 饱和区：

I、 发射结、集失去放大作用 II、 电结处于正偏

III、 晶体管C、E之间相当于短路

1.5.3 简化的小信号模型 1.6 绝缘栅场效晶体管 1.6.1 基本结构和工作原理 1.6.2主要参数

特性曲线和主要参数

夹断电压UGS(off)：是耗尽型场效应管当ID为一微小电流时

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的栅源电压。

开启电压UGS(th)：是增强型场效应管当漏源之间出现导电沟道时的栅源电压。

饱和漏电流IDSS：耗尽型场效应管在UGS=0的情况下，当漏源电压大于夹断电压时的漏极电流。

栅源直流输入电阻RGS：栅源电压和栅极电流的比值。

最大漏源击穿电压U(BR)DS:漏极和源极之间的击穿电压

最大漏极电流IDM，最大耗散功率PDM 。

低频跨导gm：在UDS为某一固定值时，漏极电流的微小变化和相应的栅源输入电压变化量之比。

1.6.3 简化的小信号模型

第二章 电路分析基础

2.1 基尔霍夫定律 2.1.1 基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部分电流相互之间的内在联系。 基尔霍夫电流定律(KCL) 基尔霍夫电压定律(KVL)

结点：三个或三个以上电路元件的联结点

支路：连接两个结点之间电路。含有元件且电流相同 回路：电路中任一闭合路径称为回路

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网孔：单孔回路

1. 基尔霍夫电流定律(KCL)

在任何电路中，任何结点上的所有支路电流的代数和在任何时刻都等于零。 I = 0

流入某结点的电流之和 = 流出某结点的电流之和

I1 I3 I2 I4I1 I3 I2 I42. 基尔霍夫电压定律(KVL)

在任何一回路中，沿同一循行方向电压的代数和等于零。

I1R1 I2R2 I3R3 US1 0

0

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2.1.2 支路电流法

思路：应用KCL 、KVL分别对结点和回路列方程，联立求解。 解题步骤：

1、列KCL方程，n＝3个结点

2.2叠加定理与等效电流原理 2.2.1 叠加原理 叠加原理的内容：

对于一个线性电路来说，由几个独立电源共同作用所产生的某一支路的电压或电流，等于各个电源单独作用时分别在该支路所产生的电压或电流的代数和。

注：当其中某一个电源单独作用时，其余的独立电源应除去（恒压源予以短路，恒流源予以开路）。

结点a：－I1－I2＋I3＝0 结点b：－I3＋I4＋I5＝0 结点c：I1＋I2－I4－I5＝0

可知，n个结点，可列n－1个独立KCL方程

2、列KVL方程，需再列b－（n－1）＝3个独立KVL方程 回路1：R1I1－R2I2－US1＝0 回路2：R2I2＋R3I3＋R4I4＝0 回路3：－R4I4＋R5I5＋US2＝0

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应用说明

叠加原理只适用于线性电路。

叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。 暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令US =0； 暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0 。

解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。最后结果是各部分电压或电流的代数和。

叠加原理只能用于求电压或电流，不能用于求功率。 2.2.2 等效电源定理 有源二端网络 无源二端网络

等效电源定理思路：当求解对象为某一支路的电压或电流时，可将所求支路以外的电路，用一个有源二端网络等效代替。 戴维宁定理

内容：对外电路来说，任意一个线性有源二端网络可以用一个电压源和电阻串联的电路来等效代替。

等效电压源的电压，等于有源二端网络的开路电压；

等效电压源模型的内阻，等于该有源二端网络内所有电源为零时，所得到的相应的无源二端网络的等效电阻。 等效电源定理小结：

等效电源定理适用于求解对象为某一支路的情况；被化简的电路应是线性电路，外电路任意。