电工学课件。秦曾煌04
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《电工学》(秦曾煌主编第六版)第四章__正弦交流电路(完整版)
∴
，
，
， 4.5.8 解 求图 4.15 所示电路的阻抗 Zab。 对图 4.15（a）所示电路
对图 4.15（b）所示电路 ，
4.5.9 解
求图 4.16 两图中的电流 。
用分流比法求解。
对图 4.16（a）所示电路
对图 3.18（b）所示电路
4.5.10 解
计算上题中理想电流源两端的电压。
对图 4.16（a）所示电路
线圈电感 43.3 H，试求线圈电流及功率因数。 解
， 4.4.5 日光灯管与镇流器串联接到交流电压上，可看作为
1=280Ω
， 串联电路。
2=20Ω
如已知某灯管的等效电阻 =1.65H，电源电压
，镇流器的电阻和电感分别为
和
=220V，试求电路中的电流和灯管两端与镇流器上的电压。
这两个电压加起来是否等于 220V？电源频率为 50HZ。 解 日光灯电路的等效电路见图 T4.4.5。
根据题意画出等效电路图 T4.4.2
4.4.3
一个线圈接在
=120V 的直流电源上， =20A；若接在 f=50HZ， 及电感 。
=220V 的交流电源上，则 =28.2A。试求线圈的电阻 解 线圈加直流电源，电感 看作短路，电阻
。 。
线圈加交流电源，等效阻抗 感抗 ∴
4.4.4
有一 JZ7 型中间继电器，其线圈数据为 380V 50HZ，线圈电阻 2KΩ ，
，试求电容值。同上题比较，u2
画出相量图 T4.4.9 ，由相量图知 u2 滞后 u1
， u1 滞后 i
。
4.4.10
图 4.07 所示的是桥式移相电路。当改变电阻
时，可改变控制电
压 ug 与电源电压 u 之间的相位差 ，但电压 ug 的有效值是不变的，试证明之。 图中的 Tr 是一变压器。 证 ，设 ，则
电工学(第七版上册)秦曾煌主编ppt课件
A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位： 电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称 为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
.
16
4.关联参考方向 i
+
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
.
11
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
.
21
1.3 电功率和能量 一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为 功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率， 以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
.
23
由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导 数，反过来能量是功率对时间的积分。
电工学(第七版)上册秦曾煌第四章_图文
相位差
定义：
XL
感抗:
()
则:
O
f
XL与 f 的关系
直流：f = 0, XL =0，电感L视为短路
交流：f
XL
超前
电感L具有通直阻交的作用
相量式：
电感电路相量形式的欧姆定律
相量图
2. 功率关系 (1) 瞬时功率
(2) 平均功率
L是非耗 能元件
(3)无功功率Q 用以衡量电感电路中能量交换的规模。
阻抗模：
阻抗角：
由电路参数决定。
电路参数与电路性质的关系：
当 XL >XC 时， > 0 ，u 超前 i 呈感性 当 XL < XC 时 ， < 0 ， u 滞后 i 呈容性 当 XL = XC 时 ， = 0 ， u. i 同相 呈电阻性
2) 相量图
参考相量
XL > XC
XL < XC
用相量表示后，即可用直流电路的分析方法。
4.1 正弦电压与电流
I, U
o
t
直流电流和电压
正弦电流和电压
正弦交流电的优越性： 便于传输；易于变换 便于运算； 有利于电器设备的运行；
.....
_
正半周
_
负半周
4.1 正弦电压与电流
设正弦交流电流：
i
Im
O
T
初相角：决定正弦量起始位置 角频率：决定正弦量变化快慢 幅值：决定正弦量的大小 幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。
2.4 电阻、电感与电容元件串联的交流电路
1. 电流、电压的关系 (1) 相量式
设
(参考相量)
则
如用相量表示电压与 电流关系,可把电路模型 改画为相量模型。 总电压与总电流
电工学课件
电位表示 : V
24
3、电压
为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的 物理量——电压 大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场 力把单位正电荷从某一高电位处a点移到另一 a + Uab b _ I
低电位处b点时所消耗的电能。
电源的端电压 U S 负载的端电压 U L
方向：规定由高电位指向低电位的方向即电位降的方向 为电压的正方向。 单位：伏特(V) 千伏(kV) 毫伏(mV) 直流： U
dq 交流： i dt
Q单位为库仑（C）,t单位为秒（s） 单位:安培(A) 毫安(mA)、 微安(A) 实际方向:正电荷移动的方向
+ _
I
R
23
2、电位
电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时 所消耗的电能称为该点的电位。 参考点： 定义：电路中，常将电路中的某一点选为参考点，并 规定该点的电位为零,参考点也称为零电位点。 选择： ① 选大地为参考点： ② 选元件汇集的公共端或公共线为参考点 各点的电位只有在参考点选定以后才有确定的数 值——电位的单值性。 单位: 伏[特]（V）
I
B
R1 2
50 k W K
A +6V
＝＋1V
32
5、功率 功率:单位时间内所转换的电能称为电功率简称为功率。
设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流 为 I， 则这部分电路消耗的功率为: I d W为瓦[特] + kW为千瓦 U R P U I c E与 I 的乘积等于电源产生的电功率。
P 60 I 0.273A U 220
U 220 R 806 W I 0.273
2
a + U -
电工学(第七版)上册秦曾煌第一章ppt课件
(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正值，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负值，则实际方向与假设方向相反。
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
.
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
电工学上册(第七版)PPT 高等教育出版社,秦曾煌主编
应用基尔霍夫电流定律列出 I2－I1－IB＝0
得 IB＝－0.255mA
例： I1
a I2
I6
d
R6
c
R4 I3 b I4 I
应用 U = 0列方程 对网孔abda： I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0 对网孔acba： I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0 对网孔bcdb：
例1： I1
a I2
IG
dG
c
R4 I3 b I4 I
+E –
支路：ab、bc、ca、… （共6条）
结点：a、 b、c、d
(共4个）
回路：abda、abca、
adbca … （共7 个）
网孔：abd、 abc、bcd （共3 个）
1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律) （应用于节点）
1．定律
在任一瞬间，流入任一结点的电流等于流出该
结点的电流。
I1 a I2
+ R1
R2
E1
I3 R3
b
即: Ｉ入= Ｉ出 或: Ｉ= 0
+ 对结点 a： I1+I2 = I3
E2
或 I1+I2–I3= 0
实质: 节点不能存储电荷。
注意：上面的流入和流出都是指电路的参考方向。
2．推广：从节点到闭合面
电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的
闭合面。在任何一个时刻，流过任何一个闭合面的电流 的代数和为0。
例:
IA
A
广义结点
IB
IC B
C
IA + IB + IC = 0 （1）
左图式（1）可以用基尔霍夫节 点电流定理来证明。
2024版电工学简明教程(秦曾煌)ppt课件
29
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主 磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位， 实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压 器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发 电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机 运行状态和电网要求，输出相应的控制信号； 励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的 励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和 实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续 专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打 下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方 法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同 时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能 的装置。在电路中，电源提供电能， 驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端 的电子元件。在电路中，负载消耗 电能，将电能转换为其他形式的能 量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减 小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提 高测量精度，需要使用精密电压互感器等。
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主 磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位， 实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压 器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发 电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机 运行状态和电网要求，输出相应的控制信号； 励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的 励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
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2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和 实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续 专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打 下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方 法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同 时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能 的装置。在电路中，电源提供电能， 驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端 的电子元件。在电路中，负载消耗 电能，将电能转换为其他形式的能 量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减 小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提 高测量精度，需要使用精密电压互感器等。
2024版电工学(第七版上册)秦曾煌主编PPT课件
根据磁化曲线的不同特点， 铁磁性物质可分为软磁材 料、硬磁材料和矩磁材料 等。
26
铁心线圈电路模型和分析方法
铁心线圈电路模型
将铁心线圈等效为一个电阻和一个电 感的串联电路，其中电阻表示线圈的 铜损，电感表示线圈的磁损。
铁心线圈电路的特点
由于铁心的存在，铁心线圈电路具有 非线性、饱和性和磁滞性等特点，使 得电路的分析和计算变得复杂。
2024/1/28
无功功率
比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功 率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场， 就要消耗无功功率。
视在功率
在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联 而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也 就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
4
第七版上册内容结构
第七版上册主要包括电路的基本概念和基本定律、电阻电路的分析、动态电路的时域分析、正弦稳态电 路的分析、含有耦合电感的电路分析、三相电路、非正弦周期电流电路和信号的频谱分析等内容。
本册内容在编排上注重系统性、连贯性和实用性，通过大量的例题和习题帮助学生巩固所学知识，提高分 析问题和解决问题的能力。
在并联电路中，总电阻的倒数等于 各电阻倒数之和，即 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn，同时 电压相等，电流分配与电阻成反比。
13
电源等效变换方法
电压源等效变换
将电压源转换为等效的电流源，使得二者在外部电路中具有相同的电压和电流 表现。具体方法是通过计算电压源的内阻和开路电压，得到等效电流源的电流 和内阻。
26
铁心线圈电路模型和分析方法
铁心线圈电路模型
将铁心线圈等效为一个电阻和一个电 感的串联电路，其中电阻表示线圈的 铜损，电感表示线圈的磁损。
铁心线圈电路的特点
由于铁心的存在，铁心线圈电路具有 非线性、饱和性和磁滞性等特点，使 得电路的分析和计算变得复杂。
2024/1/28
无功功率
比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功 率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场， 就要消耗无功功率。
视在功率
在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联 而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也 就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
4
第七版上册内容结构
第七版上册主要包括电路的基本概念和基本定律、电阻电路的分析、动态电路的时域分析、正弦稳态电 路的分析、含有耦合电感的电路分析、三相电路、非正弦周期电流电路和信号的频谱分析等内容。
本册内容在编排上注重系统性、连贯性和实用性，通过大量的例题和习题帮助学生巩固所学知识，提高分 析问题和解决问题的能力。
在并联电路中，总电阻的倒数等于 各电阻倒数之和，即 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn，同时 电压相等，电流分配与电阻成反比。
13
电源等效变换方法
电压源等效变换
将电压源转换为等效的电流源，使得二者在外部电路中具有相同的电压和电流 表现。具体方法是通过计算电压源的内阻和开路电压，得到等效电流源的电流 和内阻。
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− IB UBC < 0 + + UBE > 0 − IC + UCE − IB = 0 − UBC < 0 IC ≈ 0 + IB − UBC > 0 + + UBE > 0 −
ICቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ≈ U CC RC
+ UCE ≈ UCC + − UBE ≤ 0 −
+ UCE ≈ 0 −
(a)放大 放大
(b)截止 截止
(4) 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置， 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置， 集电结必须反向偏置。 集电结必须反向偏置。
IC ⊕ C + IB B T UCE + ⊕ E − UBE IE
−
IB +
⊕B
IC C + TU
−
CE
UBE ⊕ E IE
−
电流方向和发射结与集电结的极性 (a) NPN 型晶体管； (b) PNP 型晶体管 型晶体管；
IB IC B + R UBE
B −
C+ UCE E−
EC=UCC
EB
共发射极电路
12 U /V CE 3DG100晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
2. 输出特性
IC = f (UCE ) I
B =常数
晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线 输出特性曲线分为 晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为 三个工作区 (1) 放大区 IC/mA 发射结处于正向偏置、 发射结处于正向偏置、 4 100 µA 集电结处于反向偏置， 集电结处于反向偏置， 80µA 3 晶体管工作于放大状态。 晶体管工作于放大状态。 放 Q2 60 µA IC = β IB ,具有恒流特性。 具有恒流特性。 2.3 2 大 Q1 40 µA 型管： 对 NPN 型管： 1.5
IB
B RB EB
ICE IC − ICBO IC β= = ≈ IBE IB + ICBO IB
IC = β IB + (1 + β )ICBO = β IB + ICEO
若IB = 0, 则 IC ≈ ICE0 集－射极穿透电流, 温度↑→ICEO↑ 射极穿透电流, 温度↑→ ↑→I
I 常用公式) 忽略 CEO ，有 IC ≈ β IB (常用公式)
跳转
当晶体管饱和时， 当晶体管饱和时，UCE ≈ 0，发射极与集电极之 ， 间如同一个开关的接通， 其间电阻很小； 间如同一个开关的接通 ， 其间电阻很小 ； 当晶体管 截止时， 截止时，IC ≈ 0 ，发射极与集电极之间如同一个开关 的断开， 其间电阻很大， 可见， 的断开 ， 其间电阻很大 ， 可见 ， 晶体管除了有放大 作用外，还有开关作用。 作用外，还有开关作用。 晶体管三种工作状态的电压和电流
N E IE
发射结正偏, 发射结正偏, 发 射区电子不断向 基区扩散， 基区扩散，形成 发射极电流I 发射极电流IE。
3. 三极管内部载流子的运动规律
IC = ICE+ICBO ≈ ICE IB = IBE- ICBO ≈ IBE
ICE与IBE 之比称为共发射 极电流放大倍数
C IC ICBO ICE N P IBE N E I E EC
3.三极管内部载流子的运动规律
集电结反偏， 集电结反偏， 有少子形成的反 向电流I 向电流ICBO。 基区空穴向 发射区的扩散 可忽略。 可忽略。
C
ICBO ICE
N P
B RB
IBE
从基区扩散来的 电子作为集电结 的少子， 的少子，漂移进 入集电结而被收 形成I 集，形成ICE。 EC
进入P 进入P 区的电 EB 子少部分与基区 的空穴复合， 的空穴复合，形 成电流I 成电流IBE , 多数 扩散到集电结。 扩散到集电结。
3
6
9 截止区
12 UCE/V
(3) 饱和区 发射结和集电结均处于正向偏置， 集电结均处于正向偏置 发射结和集电结均处于正向偏置，晶体管工作于 饱和状态。 饱和状态。 在饱和区，βIB ≥IC， 在饱和区， 深度饱和时， 深度饱和时， IC/mA 硅管U 0.3V， 硅管UCES ≈ 0.3V， 100 µA 4 饱 锗管U 0.1V。 锗管UCES ≈ 0.1V。 和 80µA 区 3 IC ≈ UCC/RC 。 60 µA 在模拟放大电路中， 在模拟放大电路中， 40 µA 2 晶体管工作在放大状 20 µA 在数字电路中， 态。在数字电路中， 1 晶体管工作在截止或 IB =0 饱和状态。 O 3 6 9 12 UCE/V 饱和状态。
(c)饱和 饱和
2. 输出特性
IC = f (UCE ) I
B =常数
可得出不同的曲线， 在不同的 IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管 输出特性曲线是一组曲线 是一组曲线。 的输出特性曲线是一组曲线。
IC/mA 4 3 2 1 O 3 6 100 µA 80µA 60 µA 40 µA 20 µA IB =0 9
CE =常数
UCE≥1V
正常工作时发射结电压： 正常工作时发射结电压： NPN型硅管 NPN型硅管 UBE ≈ 0.6 ~ 0.7V PNP型锗管 PNP型锗管 UBE ≈ −0.2 ~ − 0.3V
0.4 0.8 UBE/V
死区电压： 死区电压： 3DG100晶体管的 晶体管的 硅管0.5V， 硅管0.5V， 输入特性曲线 锗管0.1V。 锗管0.1V。
14.5.3 特性曲线
即晶体管各电极电压与电流的关系曲线， 即晶体管各电极电压与电流的关系曲线，是晶 体管内部载流子运动的外部表现， 体管内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的 性能,是分析放大电路的依据。 性能,是分析放大电路的依据。 研究特性曲线目的： 研究特性曲线目的： (1) 直观地分析管子的工作状态 (2) 合理地选择偏置电路的参数,设计性能良好的电路 合理地选择偏置电路的参数, 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
发射结和集电结均处 于反向偏置。 于反向偏置。 IB = 0 时, IC = ICEO(很小) 很小) 对于硅管, 对于硅管 ICEO < 1µA µ 对于锗管, 对于锗管 ICEO 约为 几十1µ 几百 几百µ 几十 µA~几百µA 若忽略I ： 若忽略 CEO： IC ≈ 0, UCE ≈ UCC
测量晶体管特性的实验线路
IB
µA
IC
mA
C B
3DG100
RB
+ V UBE − 输入回路 EB
E
+ V UCE
−
EC
输出回路
共发射极电路
发射极是输入回路、输出回路的公共端 发射极是输入回路、
1. 输入特性 特点: 特点:非线性
IB/µA µ 80 60 40 20
O
IB = f (UBE) U
1
O
区 20 µA
IB =0 3 6 9 12 UCE/V 3DG100晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
UBE 约为 0.7V左右， 左右， 左右 UCE > UBE。
(2) 截止区 IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。 的曲线以下的区域称为截止区。
4 3 2 1
O
IC/mA
100 µA 80µA 60 µA 40 µA 20 µA IB =0
ICቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ≈ U CC RC
+ UCE ≈ UCC + − UBE ≤ 0 −
+ UCE ≈ 0 −
(a)放大 放大
(b)截止 截止
(4) 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置， 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置， 集电结必须反向偏置。 集电结必须反向偏置。
IC ⊕ C + IB B T UCE + ⊕ E − UBE IE
−
IB +
⊕B
IC C + TU
−
CE
UBE ⊕ E IE
−
电流方向和发射结与集电结的极性 (a) NPN 型晶体管； (b) PNP 型晶体管 型晶体管；
IB IC B + R UBE
B −
C+ UCE E−
EC=UCC
EB
共发射极电路
12 U /V CE 3DG100晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
2. 输出特性
IC = f (UCE ) I
B =常数
晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线 输出特性曲线分为 晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为 三个工作区 (1) 放大区 IC/mA 发射结处于正向偏置、 发射结处于正向偏置、 4 100 µA 集电结处于反向偏置， 集电结处于反向偏置， 80µA 3 晶体管工作于放大状态。 晶体管工作于放大状态。 放 Q2 60 µA IC = β IB ,具有恒流特性。 具有恒流特性。 2.3 2 大 Q1 40 µA 型管： 对 NPN 型管： 1.5
IB
B RB EB
ICE IC − ICBO IC β= = ≈ IBE IB + ICBO IB
IC = β IB + (1 + β )ICBO = β IB + ICEO
若IB = 0, 则 IC ≈ ICE0 集－射极穿透电流, 温度↑→ICEO↑ 射极穿透电流, 温度↑→ ↑→I
I 常用公式) 忽略 CEO ，有 IC ≈ β IB (常用公式)
跳转
当晶体管饱和时， 当晶体管饱和时，UCE ≈ 0，发射极与集电极之 ， 间如同一个开关的接通， 其间电阻很小； 间如同一个开关的接通 ， 其间电阻很小 ； 当晶体管 截止时， 截止时，IC ≈ 0 ，发射极与集电极之间如同一个开关 的断开， 其间电阻很大， 可见， 的断开 ， 其间电阻很大 ， 可见 ， 晶体管除了有放大 作用外，还有开关作用。 作用外，还有开关作用。 晶体管三种工作状态的电压和电流
N E IE
发射结正偏, 发射结正偏, 发 射区电子不断向 基区扩散， 基区扩散，形成 发射极电流I 发射极电流IE。
3. 三极管内部载流子的运动规律
IC = ICE+ICBO ≈ ICE IB = IBE- ICBO ≈ IBE
ICE与IBE 之比称为共发射 极电流放大倍数
C IC ICBO ICE N P IBE N E I E EC
3.三极管内部载流子的运动规律
集电结反偏， 集电结反偏， 有少子形成的反 向电流I 向电流ICBO。 基区空穴向 发射区的扩散 可忽略。 可忽略。
C
ICBO ICE
N P
B RB
IBE
从基区扩散来的 电子作为集电结 的少子， 的少子，漂移进 入集电结而被收 形成I 集，形成ICE。 EC
进入P 进入P 区的电 EB 子少部分与基区 的空穴复合， 的空穴复合，形 成电流I 成电流IBE , 多数 扩散到集电结。 扩散到集电结。
3
6
9 截止区
12 UCE/V
(3) 饱和区 发射结和集电结均处于正向偏置， 集电结均处于正向偏置 发射结和集电结均处于正向偏置，晶体管工作于 饱和状态。 饱和状态。 在饱和区，βIB ≥IC， 在饱和区， 深度饱和时， 深度饱和时， IC/mA 硅管U 0.3V， 硅管UCES ≈ 0.3V， 100 µA 4 饱 锗管U 0.1V。 锗管UCES ≈ 0.1V。 和 80µA 区 3 IC ≈ UCC/RC 。 60 µA 在模拟放大电路中， 在模拟放大电路中， 40 µA 2 晶体管工作在放大状 20 µA 在数字电路中， 态。在数字电路中， 1 晶体管工作在截止或 IB =0 饱和状态。 O 3 6 9 12 UCE/V 饱和状态。
(c)饱和 饱和
2. 输出特性
IC = f (UCE ) I
B =常数
可得出不同的曲线， 在不同的 IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管 输出特性曲线是一组曲线 是一组曲线。 的输出特性曲线是一组曲线。
IC/mA 4 3 2 1 O 3 6 100 µA 80µA 60 µA 40 µA 20 µA IB =0 9
CE =常数
UCE≥1V
正常工作时发射结电压： 正常工作时发射结电压： NPN型硅管 NPN型硅管 UBE ≈ 0.6 ~ 0.7V PNP型锗管 PNP型锗管 UBE ≈ −0.2 ~ − 0.3V
0.4 0.8 UBE/V
死区电压： 死区电压： 3DG100晶体管的 晶体管的 硅管0.5V， 硅管0.5V， 输入特性曲线 锗管0.1V。 锗管0.1V。
14.5.3 特性曲线
即晶体管各电极电压与电流的关系曲线， 即晶体管各电极电压与电流的关系曲线，是晶 体管内部载流子运动的外部表现， 体管内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的 性能,是分析放大电路的依据。 性能,是分析放大电路的依据。 研究特性曲线目的： 研究特性曲线目的： (1) 直观地分析管子的工作状态 (2) 合理地选择偏置电路的参数,设计性能良好的电路 合理地选择偏置电路的参数, 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
发射结和集电结均处 于反向偏置。 于反向偏置。 IB = 0 时, IC = ICEO(很小) 很小) 对于硅管, 对于硅管 ICEO < 1µA µ 对于锗管, 对于锗管 ICEO 约为 几十1µ 几百 几百µ 几十 µA~几百µA 若忽略I ： 若忽略 CEO： IC ≈ 0, UCE ≈ UCC
测量晶体管特性的实验线路
IB
µA
IC
mA
C B
3DG100
RB
+ V UBE − 输入回路 EB
E
+ V UCE
−
EC
输出回路
共发射极电路
发射极是输入回路、输出回路的公共端 发射极是输入回路、
1. 输入特性 特点: 特点:非线性
IB/µA µ 80 60 40 20
O
IB = f (UBE) U
1
O
区 20 µA
IB =0 3 6 9 12 UCE/V 3DG100晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
UBE 约为 0.7V左右， 左右， 左右 UCE > UBE。
(2) 截止区 IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。 的曲线以下的区域称为截止区。
4 3 2 1
O
IC/mA
100 µA 80µA 60 µA 40 µA 20 µA IB =0