电子理论基础知识

电子理论基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN直流电 Direct Current电压 U 高电位与低电位的电位差，方向是电位降的方向 U ＝IR 单位：伏特（V ）电动势 E 实际方向由电源内部的负极指向正极 电位V电路中任一点与参考点之间的电压电流和电压的实际方向总是一致的，或设为关联方向U ＝IR ；当两者设为非关联的参考方向时，U ＝－IR功：正电荷Q （=It ）在电场力作用下，由a 点通过R 移到b 点。

W ＝UQ ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2t ∕R 单位：焦耳（J ） 1千瓦小时为1度电：1kWh ＝1000瓦× 3600秒＝ × 106 J功率：P ＝W ∕t ＝UI ＝U 2∕R ＝I 2R 单位：瓦 （W ）P ﹥0组件吸收功率 (电阻) P ﹤0组件发出功率 (电源)基尔霍夫电流定律KCL ：任一瞬间，流入一个节点的电流总和等于从该节点流邮的电流总和。

∑I ＝0 任一时刻，电路中节点处电流的代数和为零。

基尔霍夫电压定律KVL ：任一时刻，电路中任一回路，各段电压的代数和等于零。

∑U ＝0 凡电压的参考方向与绕行方向一致时此电压前取正号，与绕行方向相反时此电压前取负号。

∑IR ＝∑E 任一回路，电阻电压降的代数和等于电动势的代数和。

电动势参考方向与绕行方向一致时，前面取正号。

电阻串联电路：通过串联电阻的电流是同一电流I ，串联电阻两端的总电压等于各电阻上电压的代数和【串联分压】U ＝IR 1＋IR 2＋…＋IRn R ＝R 1＋R 2＋…＋Rn电阻并联电路：各并联电阻两端电压是同一电压U ，总电流等于各并联电阻中电流的代数和【并联分流】I ＝U ∕R 1＋U ∕R 2＋…＋U ∕Rn R ＝R 1∥R 2∥…∥Rn 1∕R ＝1∕R 1＋1∕R 2＋…＋1∕Rn电压源：电压U S 与低值内阻R 0串联组成。

U ＝U S －IR 0在电压源内阻R 0＝0理想情况下，电源两端电压U ≡U S ，该电压源称为恒压源，其输出电流I 由外电路负载决定：I ＝U S ∕R L电流源：电激流I S 与高值内阻R S 并联组成。

I ＝I S －U ∕R S在电流源内阻R S ＝∞理想情况下，输出电流I ≡I S ﹐该电流源称为恒流源，其两端电压U 由外电路负载决定：U ＝I S R L节点电压法：（弥尔曼定理）分子∑(U s /R )＋∑I s ：各支路电压源与本支路电阻相除后的代数和，电源参考方向依下列规则：①恒流源流向节点时取正号 ②电动势正极指向节点时取正 ③恒压源与节点电压参考方向一致时取正号分母∑1/R ： 两节点之间各支路的恒压源为零(短路)后的电阻的倒数和，均为正值；但不计与恒流源串联的电阻叠加原理：在线性电路中，如有多个线性独立电源同时作用时，则每一组件中的电流或电压等于各个独立源单独作用于该组件所产生的电流或电压的代数和。

当其它电源不作用时：若是恒压源，则Us ＝0在电路中作短路处理；若是电流源，则Is ＝0，在电路中作开路处理。

戴维南定理：任何一个线性有源二端网络对外电路而言，可用一个电压源和电阻R 0串联的电路等效代替。

等效电压源的电动势E 等于有源二端网络开路电压U 0（将负载开路）；等效电压源的内阻R 0等于有源二端网络除源后（恒压源短路、恒流源开路）所求得的无源二端网络的等效电阻。

诺顿定理：任何一个线性有源二端网络对外电路而言，可用一个恒流源I S 和电阻R S 并联的电路来等效。

等效电流源的恒流源I S 的大小等于有源二端网络的短路电流（将负载短路）等效电源源的内阻 R S 等于有源二端网络除源后（恒压源短路、恒流源开路）所得的无源二端网络的等效电阻。

负载获得功率：P L ＝I L 2R L ＝(U 02∕(R 0+R L )) 2R L当满足R L ＝R 0﹐负载获得取大功率 P Lmax ＝U 02∕4R 0＝U 02∕4R L ﹐但电源输出功率的效率仅有50﹪∑ ＋∑Is ∑ Us R 1 R U ＝交流电 Alternating Current交流电的参考方向设定为正半周时的方向。

e ＝ E m sin (ωt ＋ψ) u ＝ U m sin (ωt ＋ψ) i ＝ I m sin (ωt ＋ψ)最大值 (幅值)：E m 、U m 、I m正弦电流/电压的有效值是其幅值的1／ (≈倍 E ＝ U ＝ I ＝相位差：两个同频率的正弦交流电在任何瞬时的相位之差。

相位差Δψ＝0°时，称为同相； 相位差Δψ＝180°时，称为反相周 期 T 正弦量变化一次所需的时间 T ＝1/f ＝2π/ω 单位：秒（s ） 频 率 f 单位时间内正弦量重复变化的次数 f ＝1/T单位: 赫兹（Hz ）角频率 ω 交流电在单位时间内变化的弧度 ω＝2π/T ＝2πf单位：弧度/秒（rad/s ） 度＝弧度×180°/π 初相位ψ t ＝0时的相位角相量的加减可用代数式，相量乘除则用极座标式。

相量相乘，模相乘，幅角相加；相除时，模相除，幅角相减。

电阻截面积 )衡量一个电阻器是否线性的，应看它的电压－电流关系是否为线性函数 一个二端电阻器，不管其电压值是多少，只要其电流值恒等于零，就称为开路。

一个二端电阻器，不管其电流值是多少，只要其电压值恒等于零，就称为短路。

电导G ＝1∕R 单位 ：西门子（S ） ( 电阻的倒数称为电导 )电容C ＝Q ∕Uc ＝εS ∕d 单位：法拉（F ） （ε介质介电常数(F ∕m) 、d 极板间距、S 极板的面积） 容抗X C ＝1∕(ωC)＝1∕(2πfC) 单位 ：欧姆（Ω）I ＝U C ωC 电流超前于电压90º 有功功率 P C ＝0无功功率 Q C ＝U C I 单位：乏（var ）电容对于直流电路视作开路，起隔直作用。

X C ＝1∕(2πfC) ＝1∕0＝∞Ω (对于直流， f ＝ 0)电容充放电的规律:电容器两端电压不能突变，在外在电压突变瞬间，电容器相当于"短路" 电容器充放电结束时，流过电容的电流为零，此时电容器相当于"开路"RC 电路的充放电过程都需要一定的时间才能完成，充放电时间在3－5τ以后，可认为充放电基本结束充放电过程的快慢决定于电路本身的时间常数(τ＝RC)，而与其它的因素无关充放电过程中，V C 、I C 、U R 均按指数规律变化根据电路规律列写电压、电流的微分方程，若微分方程是一阶的，则该电路为一阶电路（一阶电路中一般仅含一个储能元件。

）τ＝RC τ越大，过渡过程曲线变化越慢，u C 达到稳态所需要的时间越长 一阶微分电路通用方程： f(t)可代表电压u (t)或电流i(t)初始值 f(0+) ： u c (0+)＝u c (0－) i L (0+)＝i L (0－) 稳态值 f(∞) ： 画出等效电路,令C 开路时间常数τ ： 对于一个电阻直接用RC 求得；对于复杂的电路,要先求其等效内阻R'RLC 串联电路出现的谐振称为串联谐振，又称电压谐振。

谐振条件：ωL －1/ωC ＝0 谐振频率： ω0＝1 / (LC)电路串联谐振时，电流最大，谐振时电感器和电容器上的电压彼此相等但相位相反。

Z ＝R ＋(X L －X C )＝R RLC 并联电路的谐振既称并联谐振，又称电流谐振。

谐振条件：ωC －1/ωL ＝0 谐振频率：ω0＝1 / (LC)相量 A ＝a ＋jb ＝ r(cos ψ＋j sin ψ) ＝ re j ψ＝ r ∠ψ模 r ＝ a 2 ＋ b 2 实部a ＝r cos ψ 幅角ψ＝arctg (b ∕a) 虚部b ＝r sin ψi ＝C u c ＝ i dtdu c dt1 Cf(t)＝f(∞) ＋ [f(0+) － f(∞)]e–电感L ＝ψ∕i ＝N Ф∕i ＝uSN 2∕l 单位：亨利（H ） （u 介质磁导率(H ∕m) 、S 截面、N 匝数、l 线圈长度）感应电动势的实际方向总是企图产生感受应电流来阻碍磁链的变化。

规定自感电动势e L 的参考方向与磁链之间符合右螺旋定则。

感抗X L ＝ωL ＝2πfL 单位：欧姆（Ω）U L ＝I X L ＝I ωL 电压超前于电流90º 有功功能 P L ＝0功率 Q L ＝U L I 单位：乏（var ）电感线圈对于直流电路，相当于短路组件。

X L ＝2πfL ＝0Ω (对于直流， f ＝ 0)电阻R 、电感L 和电容C 组件串联的交流电路： 电压 U ＝ U R 2＋(U L －U C )2阻抗（单位：Ω）复阻抗 阻抗角电阻R求阻抗：先求各分支电流，再求总电流，然后用电压除以总电流得出阻抗。

＝ R ＋ j (X L －X C ) ＝ |Z|∠ψ · · UIψ＝arctg ＝arctg ＝ arctgU L －U C U R X L －X CR Q P|Z|＝ R 2＋X 2 ＝ R 2＋(X L －X C )2 ＝ R 2＋ ωL － 1ωC2半导体 SemiconductorP ositive 正的，阳的：导电时以空穴(带正电荷)载流子为主，又称空穴型半导体。

N egative负的，阴的：导电时以自由电子为主，又称电子型半导体。

PN结：利用特殊掺杂工艺，在一块芯片上两边分别生成N型和P型半导体，两者交界处称为PN结。

PN结基本特性：单向导电性，理想情况下，导通压降≈0。

正偏：P区接电源正极，N区接电源负极。

反偏：P区接电源负极，N区接电源正极。

反偏时，理想情况下，PN结的反向电阻≈∞。

二极管D iode：由一个PN结加上相应电极和引线及管壳封装而成。

电路连接极性：PN结正偏。

最大整流电流I DM：允许流过二极管的最大正向平均电流。

反向工作峰值电压U RWM：保证二极管不被反向击穿，一般为反向击穿电压的1∕3 ～ 1∕2反向工作峰值电流I RM：二极管加上反向工作峰值电压时的反向饱和电流。

I RM愈小管子单向导电性愈好。

稳压管Dz：工作在反向击穿状态。

当I z在较大范围内变化时，管子两端电压U z却基本保持不变，具有恒压性。

稳压管只有与限流电阻串联接入整流电路才能起到稳压作用。

晶体管T ransistor：两种不同极性的载流子同时参与导电，故称双极型晶体管。

两个PN结将基片分为三个区域：发射区、基区、集电区。

每区各引一电极，分别为发射极E mission、基极B ase、集电极C ollect掺杂浓度：发射区高于集电区，远高于基区。

控制方式：较小的基极电流I B控制较大的集电极电流I C。