低压电工-电子技术常识

一、导体、绝缘体、半导体按电阻率划分1. 划分标准单位是Ω・cm欧姆・厘米不是单纯欧姆 (Ω)是电阻率专用单位欧姆・厘米 Ω⋅cm也可以用 Ω⋅m欧姆・米。导体特点对电流阻碍极小电流容易通过。绝缘体特点电流很难通过不是绝对不能通过电压极高也会被击穿导电。半导体特点导电能力介于导体和绝缘体中间不好也不差。2. 常用本征半导体本征半导体纯净、无杂质的半导体常用两种锗Ge、硅Si特性受热、光照、射线照射时容易产生自由电子、空穴。3.空穴硅 / 锗原子最外层少了一个电子缺了一个电子的空位就叫空穴。可以简单理解电子 实实在在带负电的粒子空穴 缺了电子的空位等效带正电空穴怎么来的本征半导体纯净硅受热、光照激发一部分价电子跑出去变成自由电子原来的位置就留下一个空位→ 这就是空穴。空穴也能 “导电”旁边原子的电子可以跳进这个空位看起来就像空位在往反方向移动宏观上就等效成空穴在定向移动形成电流。空穴快速记忆自由电子带负电空穴等效带正电N 型半导体多子是自由电子P 型半导体多子是空穴半导体里能导电的粒子只有两种自由电子、空穴这俩统称【载流子】。什么是多子数量多的那种载流子 多子数量少的那种载流子 少子空穴极简比喻一排座位有个位置空了人挨个往前坐人在动空位也在反向移动——人 电子空位 空穴。二、本征激发 载流子1. 本征激发半导体受到加热、光照、射线照射自身释放自由电子、产生空穴的现象。激发后半导体就能导电。2. 载流子自由电子 空穴统称载流子 电流本质载流子定向移动形成电流。3. 多子、少子多子数量多的那种载流子少子数量少的那种载流子例电子多→多子是自由电子空穴多→多子是空穴。三、掺杂半导体N 型、P 型本征半导体导电能力差人为掺杂质变成掺杂半导体。1. N 型半导体掺磷掺入磷元素容易释放自由电子自由电子占多数 →多子是电子负电荷命名N 型N 代表负电2. P 型半导体掺硼掺入硼元素容易让半导体失去电子多出空穴空穴占多数 →多子是空穴等效正电荷命名P 型P 代表正电小结N 型多子 自由电子P 型多子 空穴四、PN 结1. 什么是 PN 结P 型半导体 N 型半导体 结合在一起接触面就是PN 结。只有 PN 结 才有正偏、反偏P 型 N 型 拼在一起 PN 结2. PN 结最大特性PN 结最大特性单向导电性3. 正偏、反偏1正向偏置正偏P 区接高电位N 区接低电位 结果导通、能导电大白话翻译给 PN 结左边 P 接正极、右边 N 接负极。二极管直接导通、通电、有电流。就像把门打开电流随便过2反向偏置反偏P 区接低电位N 区接高电位 结果一般截止、不导电补充反向电压过高 →击穿也会导电。大白话翻译反过来接P 接负极N 接正极门关死基本不通电、截止。就像把门关上电流过不去。再通俗比喻把 PN 结当成单向阀门正偏顺着水流方向 → 水直接流过。反偏逆着水流方向 → 水过不去。反向压力超大 → 阀门被冲坏击穿 → 又能过水。五、半导体二极管二极管简介二极管就是由 PN 结做成的电子元件只有两根引脚最大特点是只能让电流顺着一个方向流过顺着接达到一定电压就通电导通反着接基本不通电日常主要用来把交流电改成直流电还能用来稳压、发光和控制电路通断。1. 二极管构成PN 结 管壳 两根引线电极 二极管2. 二极管两种结构点接触型面接触型电气特性和 PN 结几乎一样单向导电。3. 死区电压门槛电压 导通压降死区电压门槛电压啥意思电压太低推不动二极管它死活不导通、没电流。电压必须超过一个门槛二极管才肯开始干活。就像开门门槛你力气太小跨不过门槛 → 门不开力气够了跨过门槛 → 门才开。导通压降啥意思二极管已经导通、正常工作了但是它自己会吃掉一点点电压降掉的这部分电压就是导通压降。好比水管通水水管本身要损耗一点压力剩下的才流过去。管子类型死区电压正向导通压降工程取值硅管0.5V0.7V锗管0.2V0.3V通俗解释电压低于死区电压门槛电压几乎不导通、没电流。超过死区电压门槛电压电流急剧上升稳定在导通压降。4. 二极管主要作用整流半波整流交流电只留正半周负半周被截止只剩一半波形。桥式整流电桥接法全波整流正负半周都利用起来。整流 把交流电 → 变成直流电稳压稳压二极管利用反向击穿区工作电流大范围变化电压几乎不变注意稳压管是特殊工艺击穿后可恢复普通二极管击穿直接烧坏。稳压就是把电压稳住、不忽高忽低。特殊二极管光电二极管导电性能随光照强弱变化。发光二极管LED通正向电流就发光节能灯核心就是 LED。正向电流 二极管正着接、顺着流过去的电流。怎么叫正着接二极管正极接电源正极二极管负极接电源负极电流顺着二极管方向流→ 这就叫正向电流六、晶体三极管三极管简介三极管有三个电极是由两个 PN 结构成的电子元件核心作用是放大电流用很小的基极电流就能控制很大的电流变化满足特定接线条件就能正常放大信号也能当作电子开关控制电路通断很多放大电路和集成芯片里都离不开它。1. 三极管结构与三个电极三个极B基极控制极小司令很薄专门用来控制小信号控制大局。C集电极往外送电的兵源负责收集电流输出大电流、做功。E发射极收电的干活的负责发射、送出载流子送电。通俗比喻一秒懂把三极管想象成水龙头B 基极 水龙头的开关把手E 发射极 进水口C 集电极 出水口 你轻轻掰把手B就能控制大水从 E 流到 C小电流控制大电流这就是三极管放大作用构成两个 PN 结叠在一起常见NPN 型2. 三极管核心作用电流放大集成运放基础3. 放大的必备条件发射结 正向偏置集电结 反向偏置4. 放大系数二者近似相等。5. 共发射极电路最常用接法发射极共用叫共射极放大电路。七、晶闸管可控硅晶闸管可控硅简介晶闸管也叫可控硅是四层半导体、三个电极阳极、阴极、门极的大功率开关元件相当于 “可遥控的单向大阀门”。平时不通电只要阳极接正、阴极接负再给门极一个小触发信号它就立刻导通大电流一旦导通门极就管不住了必须断电或加反向电压才能关掉主要用于大功率整流、调压、电机控制等场合。晶闸管可控硅 大号、能被控制的二极管普通二极管一接正偏就直接导通通电没法控制晶闸管就算接了正电压也不马上导通要给一个 “触发信号” 才通电所以叫可控硅。正偏 正极接电源正极负极接电源负极。反偏 接反了不通电。正电压把元件一头接电源高电位正极另一头接低电位负极顺着送电的接法就是加正电压。晶闸管可控硅结构晶闸管可控硅结构一共3 个电极超好记阳极 A相当于二极管正极阴极 K相当于二极管负极控制极 G专门用来开门触发的相当于开关钥匙就记A 进、K 出、G 是控制开关。晶闸管可控硅什么时候关断打开之后G 极再撤掉信号也不会关只有两种情况才会断开把主回路电压断掉流过的电流小于维持电流自动关像水龙头打开后你松手也一直流水只有关总阀才停。晶闸管可控硅用途晶闸管可控硅用途电路可控开关、控制通断。可控整流把交流电变直流电电压能随意调大调小调压台灯调光、电炉调温、电机调速都是用晶闸管开关作用无触点开关控制大功率设备通断晶闸管可控硅和普通二极管最简单区别晶闸管可控硅和普通二极管最简单区别普通二极管正偏就通不能控制晶闸管正偏也不通要 G 极触发才通可控八、集成运算放大器运放集成运算放大器运放简介集成运算放大器简称运放、集成运放是把很多三极管集成在一起的放大芯片有两个输入端一个输出端能把微弱的小电压信号放大成大电压还能做电压对比、信号加减运算也能隔离电路、稳定信号广泛用在各类自动控制和电子电路里。集成运算放大器简称运放、集成运放 一个超级万能、放大倍数巨大的迷你放大芯片专门把微弱小电压放大成大电压。最通俗比喻就像扩音器你小声说话微弱输入电压→ 扩音器放大 → 喇叭大声出声放大后的输出电压集成运放就是电路里的电子扩音器。大白话拆解它是一个封装好的小芯片里面做了很多三极管、二极管集成在一起不用你自己搭电路。核心本事输入端给一点点很小的电压运放就能把它变大很多倍从输出端送出一个大电压。不止能放大还能做加减、比较信号、稳压、滤波所以叫「运算」放大器。信号加减把两个输入电压自动加起来、或者相减算出一个结果电压。比较信号拿两个电压比大小谁电压高就输出对应高低电平相当于电子裁判。稳压把忽高忽低的电压稳住锁定成固定不变的稳定电压。滤波把电路里杂乱多余的波动、杂波去掉只留干净平稳的有用信号。集成运算放大器运放结构常见运放是8 脚小芯片你只需要记最关键 3 个脚反相输入端标-同相输入端标输出端剩下引脚都是接电源、接地的考试不用深究。记住两个输入、一个输出。集成运算放大器运放两个输入端区别运放两个输入端人话区别1. 同相输入端输入电压变大 →输出也跟着变大同向变化步调一致2. 反相输入端-输入电压变大 →输出反而变小反向变化对着干超简单比喻同相你大我也大反相你大我就小集成运算放大器运放特点放大倍数超级大一丁点微弱电压都能给你放得很大。输入端几乎不耗电几乎不吸取电流不影响前面的电路。反应特别灵敏电压一点点变化输出马上跟着变。集成运算放大器运放两种最常用工作模式模式 1放大模式把小信号放大比如传感器微弱信号、温度信号、光线信号太小看不清用运放放大后给电路用。模式 2电压比较模式电工最爱考不放大只做对比拿两个电压做比较同相电压 反相电压 → 输出高电平同相电压 反相电压 → 输出低电平人话谁电压高就听谁的输出立马翻转温控、光控、自动开关、保护电路全靠这个。结合前面内容串起来理解二极管、三极管 → 单个放大很多三极管做在一起封装好 →集成运放三极管是单个小兵运放是一整队小兵打包好的特种兵功能更强、不用自己接线搭电路。九、模拟电路 vs 数字电路模拟电路处理连续不断的电信号数字电路处理断开、只有高低两种状态的电信号。1. 模拟信号 模拟电路模拟信号简介模拟 模仿、复刻模拟信号就是模仿现实里真实变化的电信号现实里事物怎么渐变它的电压 / 电流就跟着同步渐变。模拟信号两大核心特点时间上连续从头到尾一秒不断、没有空隙时时刻刻都有信号不会断档。数值上连续信号大小没有档位限制能取中间任意一个数值可大可小、慢慢变化。模拟信号最形象比喻比喻 1水龙头流水模拟信号 慢慢拧水龙头水流从小到大慢慢变可以出一点点水、一半水、满水任意大小都能调水流一直不停。数字信号 直接开关水龙头只有全开、全关没有中间大小一开就满、一关就停。比喻 2调老式音响音量转动旋钮声音一点点变大、一点点变小音量是顺滑渐变不是一跳一跳的这就是模拟信号在变化。模拟信号用电角度理解模拟信号就是连续变化的电压 / 电流电压可以是 0.1V、0.5V、1.2V、3.7V……任何数值都存在变化过程是平滑曲线直直慢慢上升、慢慢下降没有跳跃。模拟电路模拟电路专门用来处理模拟连续信号的电路。常用元件二极管、三极管、晶闸管、运放、电阻电容电感。主要作用整流、稳压、滤波。信号放大声音、电压放大。调压、调速、稳压供电。温度 / 光线 / 声音传感处理。生活例子功放音响、直流电源、调光台灯、温控电路。2.数字信号 数字电路数字信号简介数字信号时间上、数值上全都不连续是离散信号。模拟信号时间、数值全都连续是连续信号。生活化大白话理解模拟信号拧水龙头水流大小随便调数字信号只有全开、全关两个档位没有半开状态数字信号核心两大特点时间不连续信号不是时时刻刻都有是一段一段、断断续续出现中间有空隙、有间隔。数值不连续电压 / 电流只有固定两种状态没有中间大小高电平 数字1有电、导通、成立低电平 数字0没电、断开、不成立数字信号优点抗干扰极强杂波影响不了 0 和 1 判断方便储存、计数、运算、编程控制远距离传输不容易失真电脑、手机、PLC、智能设备全部用它生活中的数字信号例子电灯开关开 1关 0遥控器按键按下 1松开 0电脑二进制数据、数码显示屏信号电梯启停、门禁开关信号生活例子遥控器、手机、电脑、PLC 控制器、智能开关、数码显示屏。数字电路数字电路定义专门处理 0、1 两种二进制开关信号的电路只做逻辑判断、开关控制、计数记忆。数字电路最基础三大元件与门、或门、非门—— 所有数字电路都是这三个拼出来的与门所有条件全部满足才输出 1口诀全 1 出 1有 0 出 0。例子两把钥匙一起插好门才开。或门任意一个条件满足就输出 1口诀有 1 出 1全 0 出 0。例子门铃、任意一个按钮按下就响。非门反向器输入和输出完全相反输入 1→输出 0输入 0→输出 1。数字电路分两大类① 组合逻辑电路特点无记忆功能输出只看现在输入和过去状态没关系常见编码器、译码器、加法器、基本门电路② 时序逻辑电路特点有记忆功能输出不光看现在输入还记住之前的状态受时间顺序控制常见触发器、寄存器、计数器、定时器用途计时、计数、自锁电路、时序控制数字电路主要作用逻辑判断满足条件就动作计数、计时、分频电路自锁、互锁、顺序控制数据运算、存储、传输工业 PLC 自动控制、单片机控制常用组成器件逻辑门电路、触发器、集成电路 IC、单片机、数码管等模拟电路 VS 数字电路模拟电路管 “大小”电压多大、声音多大、亮度多亮管渐变强弱数字电路管 “开关”只管通电还是断电判断对错、满足条件就动作还能记事情