【正文】 =7V Uab’= = 3V E?R 4R 例 : 已知 R1=R2=R3=R4=R。 Uab=10V,E=12V,若將 E去掉 ,并將 cd 短接 ,此時 Uab’ ’=? 哇！用疊加原理真方便耶！ 34 E等于有源二端網絡的開路電壓 Uab； R0等于電路中所有電壓源短路、電流源開路后，由 ab 端看進去的等效電阻 Rab。 任何一個有源二端線性網絡都可以用一個電動勢為E的理想電壓源和內阻為 R0的電阻相串聯(lián)的電源來等效代替。 a b R0 E 1 11 戴維南定理 35 由左圖可知 : Rab=R1//R2+R3//R4=? 則 Uab = Ua – Ub = 6 – 4 = 2V 2. 將 R5 斷開 . 求由 ab端看進去的等效電阻 Rab . 解： 1. 將 R5斷開 :求 Uab 例： 電路如圖，求 I5 = ？ 由戴維南定理可知 ,原電路可等效為下圖 : I5=E / (R0+R5)= 由右圖可知： Ua = = 6V R1 +R2 U R2 Ub = = 4V R3 +R4 U R4 + 12V R1 R2 R3 R4 R5 5? 5? 10? 10? 5? U I5 a b I5 R1 R2 R3 R4 a b ? ? a R0 E ? 2V b ? ? I5 R5 36 ? I ? ? ? R3 R1 R2 例 : 求 I = ? 解 :選擇 參考點 。 將 a b 斷開。 1. Uab = (150 + 20 ) (120) = 10V 2. R0 = Rab = 0 3. I = = 1A Uab R4 b a ? ? 37 2 – 2 動態(tài)電路的過渡過程和 初始條件 (換路定則 ) 設： 開關 動作前 的瞬間 t = 0 開關 動作中的 瞬間 t = 0 開關 動作后 的瞬間 t = 0+ 一 . 電容元件換路定則 u C( 0 ) = u C ( 0+ ) 二 . 電感元件換路定則 i L ( 0 ) = i L ( 0+ ) U iL uC R R S L C 第 二 章 電路的過渡過程（ 暫態(tài)分析 ） 38 例 : 求 t = 0 和 t = 0+ 時各電流和電壓值 . Is 10mA k 2K R1 R2 1k R3 2k L uR iR ic uc iL uL ik U 解： t = 0 時 (設各電量均已處于穩(wěn)態(tài)） U = Is (R1 // R3) =10*1= 10V t = 0+ 時 U = 0V t = 0 和 t = 0+ 時各電流和電壓值見下表： 39 iC uL iK iR uR uC iL t 0 0+ 0 U / R1 =5mA 10V 10V 0 0 U / R3 =5mA Is+iciL =15mA 0 0 Uc/ R2 =10mA 10V 5mA 10V Is 10mA K 2K R1 R2 1k R3 2k L uR iR ic uc iL uL iK U 經過足夠長的時間后， iK ＝？ 10mA 40 一 . RC電路的零輸入響應 （ 釋能過程 ） 1. 電壓響應 S由 1轉向 2 后： uR + uC = 0 因為 uR = ic*R duC dt 所以 RC + uc = 0 U uC C R S uR ic 1 2 解得通解： uc=A t RC e 式中 A為積分常數。 2 3 一階電路的零輸入響應 duC dt * R = C 41 uC t 根據 換路定則 （初始條件）： u C ( 0 ) = u C ( 0 + ) = U 代入通解： 0 RC e A =U 得 A=U 得 uc響應： uc=U t RC e t 令 ?=RC，則 uc = U e ? 式中 ? 時間常數 U uc的 初始值 U ? 當 uc下降到 U的 時間常數 ?。 電阻 R單位取 歐姆 Ω,電容 C單位取 法拉 F,則時間常數 ?單位為 秒 S. 42 R1 K R2 C U uC R3 12V 2k 6k 12k 50? 例： 當 k 閉合后，求 uC. 解： k閉合后 C通過 R2和 R3 放電（ 零輸入狀態(tài) ）， 故： uc= UC t RC e 式中： R = R2 // R3 = 4k C=50 ? 得 uc= 5t e UC = R1+R2+R3 R3 U = uC t RC =4 103 50 106 = （ S） 43 u C t U uC C R S uR ic S閉合后： uR + uC= U uc= U U t RC e U ? duC dt 即 RC + uc = U 解此微分方程，并代入初始條件，得： 2 4 一階電路的零狀態(tài)響應 （ 儲能過程 ） 式中 U uc的 穩(wěn)態(tài)值 = U U e ? t uc 即： 44 例： 如圖，當 t ? 0 時， uC = ? 設 uC ( 0 ) = 0 解： 根據戴維南定理： Ro= R1 // R2 = 2K 又 C’= ( C1*C2 ) / ( C1 + C2 ) = 1000p 等效電路如右下圖 , 由圖可知， uc為 零狀態(tài)響應 ： uc=U U t RC e = 3 3 106t 2 e （ V） uC R1 R2 C1 C2 U S 6K 3K 2022p 2022p A B 9V uC R0 C’ UAB S 2K 1000p UAB= = 3V R1+R2 U*R2 45 S由 1轉向 2 后， 得 KVL 方程： U0 uC C R S ic 1 2 U duC dt RC + uc = U 解得： uc= U +A t RC e 將初始條件 uc(0) = U0 帶入上式，得積分常數 A： A = U0 U 則 uc=U+(U0U) t RC e 2 5 一階電路的全響應 [ u C (0 ) ? 0 ] 46 ? 時間常數 ， 全響應表達式推廣到一般： 式中： f ( t ) 電壓或電流 f (∞) 穩(wěn)態(tài)值 f (0+) 初始值 RC電路： ? = RC 。 2 6 一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法 f ( t ) = f (∞) + [ f (0+) – f (∞)] ? t e RL電路： ? = L R 47 例： 如下圖，當 S由 1轉向 2 后多長時間， u C = 0 ? 3. ? = RC U uC C R S ic 1 2 U 1. u C(?) = U 2. u C(0+) = U 則 uc = U + (U+U) t RC e = U + (2U) t RC e 當 uc=0時， U=2U t RC e 即 t RC e = 1/2 兩邊取 ln對數得： t RC = ln() 解得 t = 解： f ( t ) = f (∞) + [ f (0+) – f (∞)] e ? t 48 例： 如圖，當 t ? 0 時， uC = ? 解： 1. u C(?) = u R2(?) = 2. u C(0+) = u R2(0) 3. ? = R’C R’=R2//(R1+R3) = ? = *103*100*1012 = *107 得 uc=+() t e *107 ( U1 U2 ) R2 R1+R2+R3 = (0 U2)R2 R2+R3 = = 1V U2 6V R3 25K R2 5K C 100p U1 +6V 10K S uC R1 49 t ui t uC t uR 各段電壓波形如下： tp 由圖可知： u i = u C + u R 當 ? 171。 tp時： u i = u C 又 u i = u C tp ? 5? 條件 uC uR R C U S 1 2 ui 一 . 微分電路 若 S往復運動， （ 條件 RC t p ） 所以 u R=RC dui dt 因為 u R= iR=RC duc dt 2 7 微分電路與積分電路 50 tp 各段電路波形如下（ RC t p ）： RC = ? 很大 C uC R uR ui 由波形圖可知，當 RC 187。 t p 時： 兩邊積分并移項得： uc= RC 1 ? u idt 條件： RC ? 5 t p uR=ui= iR=RC duC dt t t t ui uC uR U 二 . 積分電路 51 一 . 半導體的導電特性 本征半導體 半導體 : 導電性能介于導體與絕緣體之間。最常 見的半導體材料為硅 (Si)和鍺 (Ge) 本征半導體 : 純凈的無雜質的具有結晶結構的半導體材料 。 4 1 PN 結 第四章 半導體二極管、三極管和場效應管 52 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 本征半導體的導電特性： 當獲得一定能量 (光照、溫升、外電場等）后， 價電子可掙脫原子核的束縛而成為 自由電子 。 硅原子 Si Si Si Si Si Si Si Si Si 價電子 共價鍵 53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 價電子成為 自由電子 后留下的空位稱為 空穴 。 電子流與空穴流方向始終 相反 。 自由電子與空穴都稱為 載流子 。 自由電子填補空穴稱為 復合 。 ? 價電子 ? 自由電子 ? 空穴 54 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Si Si Si Si Si Si Si Si (1) N型半導體 硅 材料中 （ 四價元素 ）摻入微量元素 磷 （ 五價元素 ），產生大量自由電子，形成 N型半導體。 N型 含有大量 自由電子 P型 含有大量 空穴 。 Ｎ 型半導體 和 Ｐ 型半導體 P ? +形成新的共價鍵結構后，多出一個電子。 磷原子失去一個電子而成為正離子。 55 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Si Si Si Si Si Si Si Si Si (2) P 型半導體 硅 材