电流-电压特性曲线方程式共43页
集成电路后端设计简介.pptx
N型MOS管物理结构和电路符号
栅极 源极
导体 绝缘体
栅极
栅极
n
n
p 掺杂半导体衬底
n 型MOS管
漏极 源极
漏极 源极
漏极
衬底 耗尽型电路符号
衬底 增强型电路符号
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P型MOS管物理结构和电路符号
栅极 源极
导体 绝缘体
栅极
栅极
p
p
n 掺杂半导体衬底
p 型MOS管
漏极
源极
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CMOS传输门
CMOS传输门工作原理： 在图中的CMOS传输门采用了P管和N管对，控制信号和C分别控制P管和N管，使两管同时关断和开通。
由于PMOS管对输入信号S高电平的传输性能好，而NMOS管对输入信号S低电平的传输性能好，从而使信 号S可以获得全幅度的传送而没有电平损失。
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MOS晶体管性能分析
描述NMOS器件在三个区域中性能的理想表达式为：
Ids＝
0
（a）截止区
Vgs－VT≤0
（b）线性区
0＜Vgs－VT＜ Vds （c）饱和区
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MOS器件电压-电流特性
N型MOS管和P型MOS管工作在线性区和饱和区时的电压-电流特性曲线：
线性区 ︱Vds︱=︱Vgs－Vt︱
（0V）。值得指出的是，任一种逻辑状态，不管
是Vi为VDD或为VSS，两个晶体管必有一个截止。
因此，在任一逻辑状态下，只有非常小的电流从
VDD流向VSS，所以耗电很少。对高密度应用来说，
CMOS的低功耗是它最重要的优点。
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基尔霍夫电流和电压定律 ppt课件
达式：
i 0（任意波形的电流）
I 0（直流电路的电流）
I4
I1
a I2
I3
若以指向节点的电流为正，背离节点 的电流为负，则根据KCL，对节点 a 可 以写出：
–I1 + I2 – I3 –I4 = 0
5
例：
i1
i2
• i4
i3
ppt课件
根据 i(t) 0
可列出KCL：i1 – i2+i3 – i4= 0
I I1 1 2 1 3A
解 I 10 3 7 A 9.
4 U 2I 0
10A
U 2I 4 14 4 10V
+ 4V -
+ 3A
2
U =?
I
-
20
+ +
I
12.
2
3V
解
I1=?
+ U 1 －
1
2V
-
KVL: -3+2I1+U=0
ppt课件
基尔霍夫定律
1
ppt课件
知识回顾：
1.电路的组成。 2.电流和电压的参考方向。
常用理想电路元件图形符号
2
1、电路名词
新课讲解
支路：一个或几个二端元件首尾相接中间没有分岔，
使各元件上通过的电流相等。（m）
节点：三条或三条以上支路的连接点。（n）
ppt课件
回路：电路中任一闭合路径。（l）
-U+I+2=0
KCL: -I1+U+I=0
即 I2=1
-I1+(I+2)+I=0 -3+2I1+ (I+2) =0
晶体管的直流特性
平面管在高浓度的N+衬底上，生长一层N型的外延层，再在外延层上用硼扩散制作P区，后在P区上用磷扩散形成一个N+区。其结构是一个NPN型的三层式结构，上面的N+区是发射区，中间的P区是基区，底下的N区是集电区。
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平面晶体管的发射区和基区是用杂质扩散的方法制造得到的，所以在平面管的三层结构即三个区域的杂质分布是不均匀的。其杂质分布可根据扩散工艺推算出来，如图所示。
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共射极输入特性曲线
在输出电压 VCE一定时，输入端电流IB与输入端电压VBE的关系曲线，即IB～VBE曲线。
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综上所述可知，通过发射结有两股电流，即InE和IPe，所以，发射极电流 IE=InE+IpE通过集电结也有两股电流InC和ICB0，
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晶体管中的载流子传输示意图
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因发射结正偏，大量电子从发射区注入到基区，形成电子电流InE。如基区很薄，大部分电子都能通过扩散到达集电结边界，并被集电极收集，形成集电极电子电流InC。由于通过基区的电子是非平衡载流子，因此在基区中，电子将一边扩散，一边和基区中的空穴复合，形成体复合电流IVR。显然，体复合电流垂直于电子电流流动方向的多数载流子电流。同时，基区也向发射区注入空穴，形成发射结的反注入空穴电流IpE。这股空穴电流在发射区内边扩散边复合，经过扩散长度LpE后基本复合消失，转换成电子电流。另外，在集电结处还有一股反向饱和电流ICB0。
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减小基区体内复合电流IVR是提高β*的有效途径，而减小IVR的主要措施是减薄基区宽度WB，使基区宽度远小于少子在基区的扩散长度LnB，即WB远小于LnB。
高中物理必修三 第三章 第一节 导体的伏安特性曲线
3.(2022·北京师范大学珠海分校附属外国语学校高二期末)某金属导体内，
若在2 s内有3.2 C的电子定向通过某横截面，则电流大小为
A.6.4 A
B.0.8 A
√C.1.6 A
D.3.2 A
根据电流的定义式可知，电流大小 I＝qt ＝32.2 A＝1.6 A，故选 C.
例4 电路中有一段导体，给它两端加上4 V的电压时，通过它的电流为 10 mA，可知这段导体的电阻为__4_0_0__ Ω；如果给它两端加上10 V的 电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为_2_._5_×_1_0_－__2_ C；如果 要让导体的电流为15 mA，则需要在其两端加上__6___ V的电压.
二、电流的微观表达式
1.电流的微观表达式的推导 如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端 加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平 均速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每 个自由电荷的电荷量大小为q.则： 导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝vl .导体AD内的自由电荷总 数N＝nlS 总电荷量Q＝Nq＝nlSq
5.如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加
一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I.已知导体左
侧的横截面积为S，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动
的速率为v0，自由电子的电荷量用e表示，真空中的光速用c表示.假设自 由电子定向移动的平均速率为v，则
与导体的横截面积S有关.
(2)v表示电荷定向移动的平均速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，
电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的.
电流-电压特性曲线方程式
太陽是地球能源之母
• 太陽是地球上所有能源的源頭，目前已知的能源幾乎都直 接或間接來自太陽。 – 石油、煤、天然氣、水力、太陽能、風力、光合作用、 海洋能等等 ，核能、地熱除外。
• 太陽光照射整個地球表面 1小時內的能量(~51020 J)，約 可供全人類使用 1 年 (2005)。
影響平流來源：IPCC,2001)
溫室效應所帶來的氣溫變化(三)
• (1855－1995全球平均地球表面溫度的變化年平均值)
(資料來源：WMO,1996)
氣溫上升所帶來的傷害
• 這種溫度快速升溫情況，而全球氣候和生態環境 將產生劇烈的變化，包括：
1. 海平面的上升。根據氣候變化政府間專家委員會 (IPCC） 2001 年的評估報告，到 2100 年氣溫可能再上升 1.4 至 5.8 度,在未來的預測上，海平面也因此大約會上升18公分到1 公尺之間，平均的海平面將上升了45公分。 2. 全球氣候變遷，暴雨或乾旱，氣候變的異常，例如熱浪、 寒流、颱風、水災或旱災等造更多損害。 3. 土地沙漠化，生態環境改變，動植物生態發生變化大規模 的遷移等。
• 太陽還可以繼續發光至少 50 億年以上。
太陽能是免費、取之不盡、用之不竭之潔淨能源，但必須 找到有效的使用法。
地球的污染日愈嚴重，溫室效應不容小觀
1997年京都議定書於2005年2月16日正式生 效，要求工業國家降低CO2排放量，發展再 生能源，降低碳的排放是必然的趨勢 平均傳統能源發電之CO2排放量530噸/GWh 太陽光電發電製造之CO2排放量僅5噸/GWh
人類必須對能源與環保應該覺醒
• • • • • • • • 石油儲藏量剩下1兆338億桶(Barrel)，尚可使用約43年 天然氣儲藏量剩下146兆立方公尺，尚可使用約62年 鈾儲藏量剩下395萬噸，尚可使用約64年 煤儲藏量剩下9,842億噸，尚可使用約230年 全世界至少有20億人口，目前仍無電可用！ 不必等到石油耗盡，能源的價格將會飆漲到大家都無法承受！ 目前地球的平均溫度比 20年前高了 0.2℃以上 1997年「京都環境會議」，制訂各工業國家CO2排放減量標 準 (2005/2/16開始實施) • 各國皆訂定達成再生能源比例 12%~15%之目標
电流特性曲线
●短路保护：保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机 械力造成危害之前分断该短路电流。
● 短路保护电器的分段能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流——断路器 厂家的产品资料 ● 应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流—— t<=(K^*S^)/I^
●接地故障保护:当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部 分、PE线、PEN线、大地之间的接地故障时，保护电器必须自动切 断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。
保护、控制、转换和通断作用的电器。
●按正常工作条件选择 ●额定电压 ●额定电流 ●保护特性 ●按短路工作条件选择 ●短时耐受电流 ●短路分断能力
●按使用环境条件选择 ●多尘环境 ●腐蚀环境 ●高原地区 ●热带地区 ●特殊场所
SLIC- LVD3 training – Chen ke – 2009 June
不带过电流保护的 剩余电流动作断路器
带过电流保护的 剩余电流动作断路器
IEC 61008 /GB16916
IEC 61009 GB16917 IEC 60755 GB6829
SLIC- LVD3 training – Chen ke – 2009 June
6
低压断路器选择的一般要求
低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下电路中起
SLIC- LVD3 training – Chen ke – 2009 June
11
短路分断能力试验
● 短路分断试验装置 -示意图 : A
接通 被测试的元件
B
接地熔断器
to
t1
“O”- 分闸试验 :
t
B A
合闸 已接通
分闸，分断
直流伺服电机实验报告
直流电机的特性测试一、实验要求在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性（空载）和动态特性，其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数，根据测试结果拟合转速—转矩特性（机械特性），并以X 轴为电流，拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性，绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线，即绘制电机综合特性曲线。
然后在空载情况下测试电机的调速特性，即最低稳定转速和额定电压下的最高转速，即调速特性；最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。
二、实验原理1、直流电机的机械特性直流电机在稳态运行下，有下列方程式：电枢电动势 e E C n =Φ （1-1） 电磁转矩 e m T C I =Φ （1-2） 电压平衡方程 U E IR =+ （1-3）联立求解上述方程式，可以得到以下方程：2e e e m U Rn T C C C =-ΦΦ（1-4） 式中 R ——电枢回路总电阻 Φ——励磁磁通 e C ——电动势常数 m C ——转矩常数 U ——电枢电压 e T ——电磁转矩n ——电机转速在式（1-4）中，当输入电枢电压U 保持不变时，电机的转速n 随电磁转矩eT 变化而变化的规律，称为直流电机的机械特性。
2、直流电机的工作特性因为直流电机的励磁恒定，由式（1-2）知，电枢电流正比于电磁转矩。
另外，将式（1-2）代入式（1-4）后得到以下方程：e e U Rn I C C =-ΦΦ（1-5） 由上式知，当输入电枢电压一定时，转速是随电枢电流的变化而线性变化的。
3、直流电机的调速特性直流电机的调速方法有三种：调节电枢电压、调节励磁磁通和改变电枢附加电阻。
本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。
当电磁转矩一定时，电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化，如式（1-4）中所示。
4、直流电机的动态特性直流电机的启动存在一个过渡过程，在此过程中，电机的转速、电流及转矩等物理量随时间变化的规律，叫做直流电机的动态特性。
伏安特性图
第3节电阻、电容、电感元件及其特性在我们研究的电路中一般含有电阻元件、电容元件、电感元件和电源元件（如图1.11所示），这些元件都属于二端元件，它们都只有两个端钮与其它元件相连接。
其中电阻元件、电容元件、电感元件不产生能量，称为无源元件；电源元件是电路中提供能量的元件，称为有源元件。
上述二端元件两端钮间的电压与通过它的电流之间都有确定的约束关系，这种关系叫作元件的伏安特性。
该特性由元件性质决定，元件不同，其伏安特性不同。
这种由元件的性质给元件中通过的电流、元件两端的电压施加的约束又称为元件约束。
用来表示伏安特性的数学方程式称为该元件的特性方程或约束方程。
1．3．1 电阻元件及欧姆定律1．电阻元件的图形、文字符号电阻器是具有一定电阻值的元器件，在电路中用于控制电流、电压和控制放大了的信号等。
电阻器通常就叫电阻，在电路图中用字母“R”或“r”表示，电路图中常用电阻器的符号如图1．1２所示。
电阻器的SI（国际单位制）单位是欧姆，简称欧，通常用符号“Ω”表示。
常用的单位还有“KΩ”“MΩ”，它们的换算关系如下：1MΩ=1000KΩ=1000000Ω电阻元件是从实际电阻器抽象出来的理想化模型，是代表电路中消耗电能这一物理现象的理想二端元件。
如电灯泡、电炉、电烙铁等这类实际电阻器，当忽略其电感等作用时，可将它们抽象为仅具有消耗电能的电阻元件。
电阻元件的倒数称为电导，用字母G表示，即电导的SI单位为西门子，简称西，通常用符号“S”表示。
电导也是表征电阻元件特性的参数，它反映的是电阻元件的导电能力。
2．电阻元件的特性电阻元件的伏安特性，可以用电流为横坐标，电压为纵坐标的直角坐标平面上的曲线来表示，称为电阻元件的伏安特性曲线。
如果伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图1．1３（a）所示，这样的电阻元件称为线性电阻元件，线性电阻元件在电路图中用图1．1３（b）所示的图形符号表示。
在工程上，还有许多电阻元件，其伏安特性曲线是一条过原点的曲线，这样的电阻元件称为非线性电阻元件。