（县公开课课件）33电路基础 高中通用技术苏教版选修1课件 .pptx

1、电子元器件电子元器件电路基础知识电器工作的根本原因：电源在电路中的两大作用：提供电压提供电压，能让导体里的电荷在电压的作用下定向移动形成电流。提供能量提供能量，为电流驱动用电器做工提供能量。电源的分类：直流电源（DC）和交流电源（AC）。电源电源有电流流过用电器并做功。有电流流过用电器并做功。电流电流形成的原因形成的原因：微观上：自由电荷的定向移动形成电流。宏观上：在闭合回路中，从电源的正极向电源的负极形成电流。电流的方向：从电源正极流向电源负极；从高电势点流向低电势点；形成条件：存在电势差存在电势差：电势差即电压，是自由电荷移动的动力，是形成电流的原因；有闭合的回路有闭合的回路：在电路中，只

2、有电路闭合，才能给电流提供流动的通道（不能出现断路，如故障、虚焊、接触不良等）；电阻电阻器简称电阻，是电路中应用最多的元件之一。电阻用字母 R 表示，单位是欧姆欧姆，简称欧，单位符号单位符号，常用单位 K、M。电阻有阻碍电流流过的作用，在电路中起到分压、分流、限压、限流作用。保险电阻在电路中起着保险丝（熔断器）和电阻的双重作用。在电路过载或短路时及时熔断，保护电路中的其它元件免遭损坏。固定电阻阻值固定不变。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、碳质电阻等。可变电阻阻值可以调节，又叫电位器，调节范围为 0 几 K，甚至达到几 M。可调电阻阻值在小范围内小范围内调节，实现精准调节精准调节，也叫微调电位器。

3、光敏电阻阻值随着光照的增强而降低，是一个负负系数元件。系数元件。湿度电阻其阻值随着湿度的增大而减小，是一个负系数元件负系数元件。热敏电阻正温度系数(PTC)热敏电阻阻值随温度上升而增加；负温度系数(NTC)热敏电阻阻值随温度上升而减小；压敏电阻对电压敏感。当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，流过电流极小，相当于一个断开的开关；当电压超过阈值时，流过电流激增，相当于一个闭合的开关。压敏电阻常与被保护器件或装置并联使用，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过压损害。电阻的标称值（1）直标法直标法：将电阻的阻值和误差、额定功率等参数直接印在电阻体上。如下图：（2）色环法色环法：是用不同

4、颜色的色环来表示电阻的阻值和误差。黑棕红橙黄绿蓝紫灰白0 1 2 3 4 5 6 7 8 9金色误差为5%，银色误差为10%最后一环与倒数第二环的间距要比其最后一环与倒数第二环的间距要比其它环间的间距宽一些它环间的间距宽一些，凭此可以区分哪条色环是最后一环。例 1 当四个色环依次是黄、橙、红、金色时，阻值为？例 2 当四个色环依次是棕、黑、橙、金色时，阻值为？例 3 当五个色环依次是蓝、黑、红、橙、银色时，阻值为？（3）数码法：用数码表示电阻的阻值大小。1.若有 4 位数字，则前 3 位数字为有效数字，第 4 位为倍率比如 1502 的阻值为：1501022.若有 3 位数字，则前 2 位数字

5、为有效数字，第 3 位为倍率比如 233 的阻值为：231033.若有 2 位数字，则前 2 位数字为有效数字，没有倍率比如 23 的阻值为：23（4）数字字母法：用数字代表有效数字，字母代表单位，字 母位置代表小数点的位置。1K8表示：1.8K1R8表示：1.8电位高低判断电容电容又称电容器，用字母 C 表示，由两个靠得很近的金属片中间用绝缘材料隔开组成。因此直流电不能通过电容。电容的两极间加上电压时，电极上就会存储电荷并产生电势差，故电容是储能元件。电容存储电荷的能力用电容量表示，单位是法拉，简称发，单位符号 F，常用单位uF、pF，1F=106uF=1012pF。电容的种类固定电容固定电

6、容指电容量固定不变的电容器，分为无极性电容和有极性电容。常用的有陶瓷介电容器、金属化纸质电容器、有机薄膜电容器和铝电解电容器等。一般电容器没有极性。可变电容可变电容是指电容量可在一定范围内调节的电容器，包括微调电容器和可调电容器。电容的标称值1.电容的标称值包含额定直流工作电压和电容量。2.额定直流工作电压：电容在连续工作中所能承受的最大直流电压，即电容的耐压值。如果在交流电路中，要注意加在电容两端的交流电压最大值（峰值）不能超过电容的额定直流工作电压。3.在实际标注电容量时，常常将“F”省略，微法只标出“u”，皮法只标出“p”。（1）直标法：将电容器的电容量、额定直流工作电压直接印在电 容器

7、表面上，电解电容的电容量和耐压值常印在外壳上，如“220pF 600V”。（2）色环法：与电阻的色环法类似，不同的是电容的单位是 pF。（3）数码法：用数码在电容器上只标出电容量的大小。数码小于 1 时，单位 uF，如 0.047 代表 0.047 uF；当数字为整百、整千时，单位 pF，如 3300 代表 3300pF；当数字为两位数字时，单位 pF，如 22 代表 22pF；当数字为三位数字时，前两位指有效数字，第三位为倍率，单位 pF，如 102 表示1000pF；特别的，当第三位数字为 9 时，代表 10-1倍，即 0.1 倍。电容器的作用电感电感器通常被称电感线圈或线圈，用字母 L

8、表示，由导线（表面涂有绝缘层）绕制而成，有空心线圈（无骨架或有骨架）、磁芯线圈和可调磁芯线圈等三类。电感把电能转化成磁能并存储在磁场中，也是储能元件。其储能能力大小用电感量来衡量，单位是亨利，用字母 H 表示。常用的单位有毫亨（mH）和微亨（uH）。电感则有“通直流，阻交流”的功能。二极管导体：电阻率很小且容易导电的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子，在外电场的作用下，电荷做定向移动形成电流。绝缘体：电阻率很大且不容易导电的物质。绝缘体在某些外界条件（如加热、加高压等）影响下，会被“击穿”，而转化为导体。绝对不导电的物质不存在。半导体：电阻率介于导体与绝缘体之间半导体中杂质的含量以及外界

9、条件的改变（如光照,或温度、压强的改变等）,都会使其导电性能发生显著变化二极管N型区：N 型半导体构成（含电子浓度较高）P型区：P 型半导体构成（含空穴浓度较高）PN 结是 P 型半导体和 N 型半导体紧密接触后形成的。P 区带负电、N 区带正电。P 区和 N 区交界面附近，形成了一个从 N 区指向 P 区的内电场。由于这个内电场的存在，导致 P 区和N 区其它自由移动的电荷无法进入这个区域或通过这个区域，我们将这个区域称为 PN 结。PN 结的单向导电性：从 PN 结的形成原理可以看出，要想让 PN 结导通形成电流，必须消除内部电场的阻力。（1）将 P 区接外加电源的正极，N 区接负极，即给

10、 PN 结加上一个正向电压，此时称 PN处于正向偏置状态，简称正偏。正向电压产生的外电场会削弱内电场。当正向电压很小时，不足以克服内电场的阻挡，无电流通过 PN 结，PN 结截止。当正向电压达到某一数值（称为“门槛电压”或“阈值电压”）后，就可以克服内电场的阻挡，电流通过 PN 结，PN 结导通，电流方向为 P 区到N 区。（2）将 N 区接外加电源的正极，P 区接负极，即给 PN 结加上一个反向电压，此时称PN结处于反向偏置状态，简称反偏。反向电压产生的外电场会增强内电场，内电场的阻力更大，此时几乎没有电流流过 PN 结，PN 结不导通，处于截止状态。当反向电压增大至某一数值时，PN 结将被

11、击穿，反向电流急剧增大，PN 结反向导通，这种状态称为击穿。引起击穿的临界电压称为反向击穿电压。二极管及其分类普通二极管加正向电压导通后，二极管两端电压基本上保持不变，称为二极管导通电压，又叫正向压降。硅管的导通电压是（0.7V）,锗管的导通电压是（0.3V）。导通电压随电流变化的影响很小，故二极管具有一定的稳压作用。加反向电压时，二极管截止。若反向电压过大，则二极管会被击穿。如果二极管没有因击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，这种击穿状态称之为可恢复性击穿，否则二极管就损坏了，称之为不可恢复性击穿。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。稳压二

12、极管稳压二极管加正向电压时导通情况等同于普通二极管；加反向电压时，工作在反向击穿状态，实现其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，起稳压作用，稳定电压为反向击穿电压。故稳压二极管必须反向接入电路。除此之外，稳压二极管还可以并联在电源两端起到一次性保护电路的作用。发光二极管发光二极管工作电流一般在 3-20mA 之间，为了保护发光二极管正常工作，防止烧毁，要串联一个电阻进行限流。发光二极管正向压降会随不同发光颜色而不同，导通电压一般在 1.6V 以上。红色发光二极管的压降为 2.0-2.2V，黄色发光二极管的压降为 1.82.0V，绿色发光二极管的压降为 3.03.2V。光敏二极管光敏二极

13、管加正向电压时导通情况等同于普通二极管，与光照条件无关；加反向电压时，光照强时导通，光照弱时截止，性能类似于光敏电阻。故光敏二极管必须反接入电路中，工作在反偏状态下下，才具有感光特性。二极管引脚正负极性的判断方法符号法符号法：二极管的极性有些在管壳上用电路符号表示，也有采用符号“P”、“N”来表示；色环法色环法：小功率二极管的外壳上带色环的一端则为负极。万用表法万用表法：用万用表测量二极管的双向电阻，以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。判别发光二极管的正、负电极判别发光二极管的正、负电极：通常长引脚为正极，短引脚为负极。因发光二极管呈透明状，所以管壳内的

14、电极清晰可见，内部电极较宽大的一个为负极，而较窄小的一个为正极二极管整流电路二极管整流桥又称集成整流桥或者可以简称为整流桥，它是将二极管芯片采用桥式连接的方案集成在一个模块之内,具备独立完成交流电向直流电转换的功能。二极管整流桥电路图通常有两种画法：一种为标准画法，一种为简易画法。三极管三极管，全称为半导体三极管，也称晶体三极管，是一种控制电流的半导体控制电流的半导体器件器件，其作用是在合适的工作状态下，可作为一个放大器放大器，把微弱信号放大成幅值较大的电信号；也可以利用三极管的截止和饱和状态作为一个无触点无触点开关开关。NPN型二极管PNP型二极管三极管有三个区：发射区、基区和集电区；三个电

15、极：发射极(e)、基极(b)和集电极(c)；两个 PN 结：发射结和集电结。三极管内部结构不是对称的：基区很薄且只掺入少量杂质；集电区很厚但也只掺入少量杂质；发射区既厚又掺入了大量杂质，因此大部分自由电荷存在于发射区中。一般中小功率塑料封装三极管的管脚识别方法：将带有文字的一面朝向自己，三个引脚向下放置，从左到右依次为发射极 e、基极 b、集电极 c。三极管有三种工作状态：截止状态；放大状态；饱和导通状态。学习三极管的核心在于搞清楚三种状态下的电流和电压的变化。三极管的截止、放大和饱和NPN 型NPN 三极管要想能够工作，必须集电极接高电平，发射极接低电平，即 UcUe。若三极管接反，即 Ue

16、Uc，则三极管不工作，三极管截止不导通，电流不能通过三极管。调节 Rp 为 0，则 a 点电势为 0，a 点与 e 极的电势差为 0，所以 b 点与 e 极的电势差也为 0，即Ube=Ub-Ue=0，发射结处于零偏状态，发射结不导通，e 区的负电荷不会定向移动到 b 区，b 极 和 e 极之间没有电流。由于 Uc0，所以 b 极和 c 极之间也没有电流，此时三极管处于截止状态。此时Ic=0，Ib=0，Ie=0。（1）截止状态若 UbUe，则 Ube0，发射结反偏，发射结不导通，三极管截止。此时集电结反偏。若调节 Rp，使 UbUe，但 Ub-Ue0.7V（硅管的导通电压），发射结处于正偏状态，

17、但不导通，三极管截止。此时集电结反偏。截止状态：发射结反偏（零偏），集电结反偏 发射结虽然正偏，但Ube小于导通电压，集电结反偏（2）放大状态调大 Rp，则 a 点电势升高，当 b 点电势升高到大概0.7v 时，即 b 点与 e 极的电势差为 0.7v，即 Ube=Ub-Ue=0.7v，发射结正偏导通，发射区的负电荷在 be间电场的作用下从 e 区定向移动到 b 区。由于在截止状态下，c 极电势为 5V，故 c 极与 b 极之间的电场使移动到 b 区的负电荷大部分向 c 极移动，形成 c 极电流 Ic，也有极少一部分负电荷向 b 极移动，形成 b极电流。故 Ic0，Ib0。由于 Ic 和 Ib

18、 都是 e 区电荷移动所产生的，故 Ie=Ib+Ic0。由于三极管内部结构的缘故，此时 Ib 和 Ic 具有一定的倍数关系，因此用 Ic=Ib 来表示。故称此状态下的三极管处于放大状态。综上，当加在三极管发射结的电压 Ube 大于 PN 结的导通电压，并处于某一恰当的值时，发射结正偏，集电结反偏，此时有 Ic=Ib，称 Ib 对 Ic 有控制作用，也可以说 Ic 对 Ib 有放大作用，也就是说三极管具有电流放大作用。在放大状态下继续调大 Rp，则 a 点电势继续升高，a 点与 e 极的电势差也会增大，而发射结导通后的压降 Ube 恒为 0.7v 不变，故 R2 两端电势差就会增大，流过 R2

19、的电流变大，即 Ib 变大，而 Ic=Ib 也会跟着变大，R3 两端的电势差也会变大，而 c 极电压会不断变小。发射极和集电极之间电压差 Uce=Uc-Ue将变小，在整个过程中，始终满足 0.3vUceVcc。由于 Ic 流过 R3 使 R3 两端产生电势差，c 极电势 Uc 降低，又由于三极管刚从截止状态进入导通状态，Ic 还不是很大，故 Uc 不会降低很多，此时三极电势满足 UcUbUe，故发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏。结反偏。（3）饱和导通状态在放大状态，c 极电势 Uc 随着 Ic 的增大而变小，但由于 c 极电势一定要大于 e 极电势，故 c 极电势不会一直下降，当 c 极

20、和 e 极之间的电势差 Uce=Uc-Ue0.3v 时，c 极电势就不会再降低，此时 R3 两端的电势差不会变化，流过 R3 的电流 Ic 也不再变化并达到最大值，此时称三极管进入饱和导通状态。在饱和导通状态下，如果继续增大 a 点电势，Ib 会继续升高，而 Ic 已经达到最大值将保持不变，故饱和状态下 Ic Ib，其计算特征满足 Ic Ib。由于 Ic 和 Ib 依然是 e 区电荷移动所产生的，故Ie=Ib+Ic 依旧成立。同时由于 Ube=0.7v，Uce0.3v，所以三极电势为 UbUcUe，此时发射结，此时发射结正偏，集电结正偏。集电极和发射极之间相当于开关正偏，集电结正偏。集电极和发

21、射极之间相当于开关的导通状态。的导通状态。截止状态下：Ib 太小（Ib0），顶不动阀门，阀门的关闭导致水被困在上面的水管中不能流动（Ic=0；Ie=0）。放大状态下：Ib 增大，顶开阀门，水会从上面 Ic 通过打开的阀门流下，和小电流Ib 汇入到下管（发射极），Ie=Ic+Ib。这样就实现小电流（Ib）控制大电流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为，Ic=Ib。所以：IeIcIb。饱和状态下：Ib 继续增大，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，此时，Ic 不会再受 Ib 的控制，Ib 的增大已无法影响 Ic。三极管的截止、放大和饱和PNP 型PNP 三极管要想能够工作，必须集电极

22、接低电平，发射极接高电平，即 UcUe。若三极管接反，即 UeUc，则三极管不工作，三极管截止不导通，电流不能通过三极管。调节 Rp 为 0，则 a 点电势为 5V（Vcc），e 极与 a 点的电势差为 0，所以 e 极与 b 点的电势差也为0，即 Ueb=Ue-Ub=0，发射结处于零偏状态，发射结不导通，e 区的正电荷不会定向移动到 b区，e 极和 b 极之间没有电流，c 极和 b 极之间也没有电流，此时三极管处于截止状态。此时 Ic=0，Ib=0，Ie=0。（1）截止状态若 UbUe，则 Ube0，发射结反偏，发射结不导通，三极管截止。此时集电结反偏。若调节 Rp，使 UbUe，但 Ue-

23、Ub0.7V（硅管的导通电压），发射结处于正偏状态，但不导通，三极管截止。此时集电结反偏。调大 Rp，则 a 点电势降低，当e 极与 b 点的电势差为 0.7v，即 Ueb=Ue-Ub=0.7v，发射结正偏导通，发射区的在电荷在 eb 间电场的作用下从 e 区定向移动到 b 区。由于在之前的截止状态下 R3 上没有电流，故 c 极电势为 0V，故 b 极与 c 极之间的电场使移动到 b 区的正电荷大部分向 c 极移动，形成 c 极电流 Ic，也有极少一部分负电荷向 b 极移动，形成 b 极电流。故 Ic0，Ib0。由于 Ic 和 Ib 都是 e 区电荷移动所产生的，故 Ie=Ib+Ic0。由于

24、三极管内部结构的缘故，此时 Ib 和 Ic 具有一定的倍数关系，因此用 Ic=Ib来表示。故称此状态下的三极管处于放大状态。（2）放大状态综上，当加在三极管发射结的电压 Ueb 大于 PN 结的导通电压，并处于某一恰当的值时，发射结正偏，集电结反偏，此时有 Ic=Ib，称 Ib 对 Ic 有控制作用，也可以说 Ic 对 Ib 有放大作用，也就是说三极管具有电流放大作用。在放大状态下继续调大 Rp，则 a 点电势继续降低，a 点与 e 极的电势差也会增大，而发射结导通后的压降 Ube 恒为 0.7v 不变，故 R2 两端电势差就会增大，流过 R2 的电流变大，即 Ib 变大，而 Ic=Ib 也会

25、跟着变大，R3 两端的电势差也会变大，而 c 极电压会不断升高。发射极和集电极之间电压差 Uec=Ue-Uc将变小，在整个过程中，始终满足 0.3vUecVcc。由于 Ic 流过 R3 使 R3 两端产生电势差，c 极电势 Uc 升高，又由于三极管刚从截止状态进入导通状态，Ic 还不是很大，故 Uc 不会升高很多，此时三极电势满足 UcUbUe，故发射结正偏，集电结反偏。（3）饱和导通状态在放大状态，c 极电势 Uc 随着 Ic 的增大而变大，但由于 c 极电势一定要小于 e 极电势，故 c 极电势不会一直升高，当 c 极和 e 极之间的电势差 Uec=Ue-Uc0.3v 时，c 极电势就不会

26、再升高，此时 R3 两端的电势差不会变化，流过 R3 的电流 Ic 也不再变化并达到最大值，此时称三极管进入饱和导通状态。在饱和导通状态下，如果继续降低 a 点电势，Ib 会继续升高，而 Ic 已经达到最大值将保持不变，故饱和状态下 Ic Ib，其计算特征满足 Ic Ib。由于 Ic 和 Ib 依然是 e 区电荷移动所产生的，故Ie=Ib+Ic 依旧成立。同时由于 Ueb=0.7v，Uec0.3v，所以三极电势为 UbUcUe，此时发射结正偏，集电结正偏。截止状态下：Ib 太小（Ib0），顶不动阀门，阀门的关闭导致水被困在发射极的水管中不能流动放大状态下：Ib 增大，顶开阀门，水会从上面 Ie 通过打开的阀门流下，分流为小电流 Ib 和大电流 Ic，即Ie=Ic+Ib。这样就实现小电流（Ib）控制大电流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为，即Ic=Ib。所以：IeIcIb。饱和状态下：Ib 继续增大，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，此时，Ic 不会再受 Ib 的控制，Ib 的增大已无法影响 Ic。谢谢聆听谢谢聆听