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【晶体三极管】 亦称为“半导体三极管”或简称“晶体管”。它是一种具有三个电极，能起放大、振荡或开关等作用的半导体器件。按工作原理不同，可分为结型晶体管和场效应晶体管。结型晶体管是在半导体单晶上制备两个p－n结，组成一个p－n－p（或n－p－n）的结构，中间的n型（或p型）区叫基区，边上两个区域分别叫发射区和集电区，这三部分都有电极与外电路联接，分别称为“发射极”以字母e表示、“基极”以字母b表示和“集电极”以字母c表示。在电子线路中，用符号代表p－n－p型和n－p－n型晶体管如图3－17所示。晶体管用作放大器时，在发射极和基极之间输入电信号，以其电流控制集电极和基极（或集电极和发射极）之间的电流，从而在负载上获得放大的电信号。同电子管相比晶体管具有体积小、重量轻、耐震动、寿命长，耗电小的优点，但受温度影响较大。目前常用的晶体管主要是用锗或硅晶体制成。场效应晶体管是利用输入电压的电场作用控制输出电流的一种半导体器件。场效应晶体管又分为结型场效应晶体管和金属—氧化物—半导体场效应晶体管两大类。金属—氧化物—半导体场效应晶体管简称为MOS晶体管，它的结构如图3－18所示，其中1为栅极；2为绝缘层；3为沟道；4为源；5为漏。制作过程为在n型（或p型）晶片上扩散生成两个p型（或n型）区，分别称为源和漏，从上面引出源极（接电压正端）和漏极（接负端），源和漏之间有一个沟道区，在它上面隔一层氧化层（或其它绝缘层）制作一层金属电极称为“栅极”。在场效应晶体管工作时，栅极电压的变化会引起沟道导电性能的变化，也就是说栅极电压变化控制了源漏之间的电流变化。场效应晶体管的特点是输入阻抗高和抗辐射能力强。 【集成电路】 它是一种微型电子器件或部件。是采用一定的工艺，把一个电路中所需要的晶体管、电阻、电容和电感等，制作在一小块或几小块晶片或陶瓷基片上，再用适当的方法进行互连而封装在一个管壳内，成为具有所需功能的微型电路结构。集成电路已打破了传统的电路设计概念，因为集成电路中的晶体管、二极管、电阻、电容、电感等各元件在结构上已组成一个整体，这样整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大大减少，从而使电子元件向着微小型化，低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比用分立式晶体管等元器件组装的电子设备提高几十倍到上百倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。因此集成电路在电子计算机、通讯设备、导弹、雷达、人造卫星和各种遥控、遥测设备中占据了非常重要的地位。根据制造工艺的不同，目前集成电路主要有半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合集成电路等几类。根据性能和用途的不同，又可分为数字集成电路、线性集成电路和微波集成电路等。近年来集成电路的发展极为迅速。早期半导体集成电路的集成度是每个晶片上只有几十个元件，目前集成度已高达每片包含几千个甚至上万个元件。习惯把由一百个以上的门电路或一千个以上的晶体管集成在一块晶片上，并互连成具有一个系统或一个分系统功能的电路称为“大规模集成电路”。 【半导体集成电路】 亦称“固体电路”或“单块集成电路”，它是在一块半导体单晶片（一般是硅片）上，用氧化、扩散或离子注入，光刻、蒸发等工艺做成晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并用某种隔离技术使它们在电性能上互相绝缘，而在晶片表面用金属薄膜使有关元件按需要互相连接，最后被封装在一个管壳里而构成一个完整电路。半导体集成电路制造方法比较简便，成本低廉、可靠性高、体积也比较小，是目前集成电路中生产和应用最多的一种。 【磁性】能够吸引铁、钴、镍等物质的属性叫做“磁性”。古代就已发现一种称为“磁石”的天然矿石（Fe3O4）具有磁性。我国古代四大发明之一的指南针即利用磁石制成。后来发现，磁体和电流之间，电流和电流之间也具有相斥相吸的作用，因而逐步确定了磁和电有密切的联系。磁性起源于电流或实物内部电荷（电子、原子核）的运动。 【磁学】研究物质磁性及其应用的学科。它以电子论和统计物理学为基础来阐明物质的抗磁性、顺磁性和铁磁性。由于物质的磁性起源于物质内部电子和核子的运动，而且它们的运动都遵从量子规律和量子统计法，现代磁学的研究同量子理论密切有关。在这基础上，磁学又有了很大的发展。目前已从电磁学中分出而成为独立的科学。 【永磁体】 永磁体有天然磁体和人造磁体两种。天然磁体是直接从自然界得到的磁性矿石。人造磁体通常是用钢或某些合金，通过磁化、充磁制成的。永磁体是能够长期保持磁性的磁体。永磁体可以制成各种形状，常见的有条形磁铁、针形磁铁和马蹄形磁铁。永磁铁用处很多，如在各种电表，扬声器、耳机、录音机、永磁发电机等设备中都需要永磁体。 【磁极】磁体上磁性最强的部分。针形、条形、马蹄形磁铁的磁极，都是接近两端处。若将条形磁铁置于铁屑中，取出后会观察到磁铁的两端吸引的铁屑最多。若将一个条形磁铁悬挂起来，使它可以在水平面内自由转动，静止时它将沿南北方向取向；指北的一端称北（N）极，指南的一端称南（S）极。磁体的同名极相斥，异名极相吸。在任何一个磁体上，南极和北极总是成对出现，而且它们的强度相等。若将一条磁棒分为两段，每段磁棒均有一对N、S极，且无论将磁棒分为多少段，其每小段必存在N极和S极。这说明磁体不存在独立的N极或S极，两极总是相伴而生的。表示磁极强弱的物理量称为“磁极强度”简称“磁强”。两个强弱相同的磁极，在真空中相距1厘米时，如果它们之间相互作用力为1达因，则每个磁极的强度就规定为一个电磁系单位制的磁极强度单位。 【磁化】使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程称为“磁化”。最容易磁化的铁磁性物质，如软铁、硅钢等。由于电流能够引起很强的磁场，且便于控制，所以常利用电流产生的磁场使铁磁性物质磁化而制成永久磁铁或电磁铁。若用磁铁的N极靠近铁棒，则靠近磁铁的一端磁化为S极，远离磁铁的另一端为N极，即靠近磁铁一端的极性与磁铁该端的极性恰好相反。如果被磁化的物质是软铁，当磁化磁场撤消后，铁的磁性几乎全部消失这种类型的材料称之为软磁材料。制造电磁铁必须用软磁材料这样才能通过电流控制磁铁的磁力。若被磁化的是碳素钢，则当磁化磁场撤消后，钢仍然有磁性，说明钢能保持磁性，这类材料称之为硬磁材料。故常用碳素钢制造永磁体。 【磁力】磁场对电流、运动电荷和磁体的作用力。电流在磁场中所受的力由安培定律确定。运动电荷在磁场中所受的力就是洛伦兹力。但实际上磁体的磁性由分子电流所引起，所以磁极所受的磁力归根结底仍然是磁场对电流的作用力。这是磁力作用的本质。 【磁场】在永磁体或电流周围所发生的力场，即凡是磁力所能达到的空间，或磁力作用的范围，叫做磁场；所以严格说来，磁场是没有一定界限的，只有强弱之分。与任何力场一样，磁场是能量的一种形式，它将一个物体的作用传递给另一物体。磁场的存在表现在它的各个不同的作用中，最容易观察的是对场内所放置磁针的作用，力作用于磁针，使该针向一定方向旋转。自由旋转磁针在某一地方所处的方位表示磁场在该处的方向，即每一点的磁场方向都是朝着磁针的北极端所指的方向。如果我们想象有许许多多的小磁针，则这些小磁针将沿磁力线而排列，所谓的磁力线是在每一点上的方向都与此点的磁场方向相同。磁力线始于北极而终于南极，磁力线在磁极附近较密，故磁极附近的磁场最强。磁场的第二个作用便是对运动中的电荷所产生的力，此力恒与磁场及电 量度。 【磁场强度】表示磁场强弱和方向的矢量。由于磁场是电流或运动电荷引起的，而磁介质在磁场中发生的磁化对磁场也有影响。因此磁场强度有两种表示法：在充满均匀磁介质的情况下，包括介质因磁化而产 在磁场中所受的力（参见“洛伦兹力”）。磁场强度则与产生磁场的电 的比值为介质的磁导率μ。磁感应强度的电磁系单位为特斯拉。磁场强 的磁感应强度与磁场强度之间的重要关系。一般各向同性非铁磁质的μ 小成正比。其μ叫做磁介质的绝对磁导率，是描写磁介质性质的宏观标量点函数。 【磁力线】描写磁场分布情况的曲线。这些曲线上各点的切线方向，就是该点的磁场方向。曲线越密的地方表示磁场强，曲线稀的地方表示磁场弱。磁力线永远是闭合的曲线，永磁体的磁力线，可以认为是由N极开始，终止于S极。实际上永磁体的磁性起源于电子和原子核的运动，与电流的磁场没有本质上的区别，磁极只是一个抽象的概念，在考虑到永磁体内部的磁场时，磁力线仍然是闭合的。 【磁通量】表征磁介质（或真空）中磁场分布情况的物理量。通过磁场中任何一面积元S的磁通量等于磁感应强度矢量在该面积之法线方向上的分量与面积的乘积，即Φ=BnS=BScosθ，其中θ为面元的法线与磁感应强度的夹角。θ=90°，cosθ=0，Φ=0这时磁场方向与面元平行。θ=0°，cosθ=1，Φ=BS这时磁场方向与面元垂直。在国际单位制中磁通量的单位为韦伯。在电磁感应现象中，感生电动势的大小取决于磁通量的变化率。 【地球磁场】是由地球本身具有磁性，而在其周围形成的磁场。它的两极接近于地球两极，但并不完全重合。两者之间的偏差还随着时间有所变化。指南针在静止时沿地球南北方向取向，这表明地球是一个大磁体。地球磁体的N极（北极）位于其地理南极附近。地球磁体的S极（南极）位于地理北极附近。指南针正是借助于地球是个大磁体和利用磁的相互作用规律而制成的。 【磁偏角】地磁场强度矢量所在的垂直平面与地理子午面之间的夹角。不同地点的磁偏角一般是不同的，同一地点的磁偏角也因时而变。磁子午线北端在真子午线以东为东偏，以西为西偏；一般规定东偏为正，西偏为负，指南针就是一个磁偏角指针。它不但能指出各地磁偏角每日的微小变化，也能显示在较长时间内所发生的较强的变化。如 1649年， 1890年又减至约11度偏西。各地磁偏角资料，为航海者必不可少。航海者使用的一种特殊地图上标有各地磁偏角，图上磁偏角相等的地方均用线连接起来，即所谓“等偏线”。等偏线极不规则，其线路与地理子午线全不相合。 【磁倾角】地球表面任何一点的地磁场总强度矢量和水平面之间的夹角。地磁场强度方向在水平面之下的，磁倾角定义为正；在水平面之上的，磁倾角为负。 【磁感应强度】 描写磁场强弱和方向的物理量。它的数值反映该点磁场的强弱，它的方向为该点的磁场方向。磁感应强度的大小为：当 行于磁场方向运动时，受力为零）。对不同电量（q＞0），以不同的速度在垂直于磁场的方向通过某p，得到各自不同的F⊥，但其F⊥与乘积qv之比相同。即 式中的F⊥i表示qi以垂直于磁场方向的速度v⊥i通过P点时所受到的磁场力。可见比值F⊥/qv⊥是一个与运动电荷无关的量。在磁场中的不同点，这个比值一般不相同，但对场中一确定点，它是一个确定值。可见这个比值反映了该点磁场的特性。在电磁学上定义这一比值为磁感 B为该点磁感应强度的数值。它反映了该点磁场的强弱。磁场力总是 【磁现象的本质】丹麦科学家奥斯特于 1820年发现电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。安培的假说还说明了磁体的N、S两种磁极不能单独存在的原因，因为基元磁体的两个极对应于环形电流所在平面的两个侧面，显然这两个侧面是不能单独存在的。近代物理表明：原子核外电子除绕核运动外，电子自身还有自旋。分子、原子等微观粒子内这些电子的运动均构成等效的分子电流。按照近代的观点，电荷在（不论其运动与否）其周围激发电场。而运动电荷（电流）在其周围激发磁场。与电场是一种特殊的物质一样，磁场也是一种特殊物质，在磁场中的运动电荷（电流）受到该磁场给予的作用力（磁场力）。电流I1和I2之间的相互作用，是I1的磁场给其场中的电流I2以作用；反过来I2的磁场又给其场中电流I1以作用。电流之间的相互作用是通过磁场来传递的。永磁体之间的磁现象，来源于永磁体中分子电流所激发的磁场和磁场给永磁体内分电流的作用力。 【毕奥—萨伐尔定律】简称毕萨定律，说明电流元与其所产生的场的磁感应强度关系的定律，其数学表示式为电流元IdL的磁场的磁感应线。若以右手握电流元，姆指伸直代表电流的μ0为毕萨定律在MKSA（国际单位）制中所具有的系数，μ0=4π×10ˉ7（韦伯/安培·米）或（牛顿/安培2）。式中其它各量的单位分别为I——安培，r、dl——米，B——特斯拉。和电场一样，磁感应强场的出发点。 【直线电流的磁场】图3－20所示为一载流直长导线，设其电流 律可知，电流元Idl在P点的元磁感应强度为 矢量和归结为一个线积分即 积分要遍及整个直线。先把被积函数化为θ的函数，设 OC=L，则： L=-actgθ 式中θ1，θ2分别为直导线两端的电流元与其到场点的矢径的夹角。如果导线为无限长，则θ1=0，θ2=π，则 【安培力】它是指磁场对电流的作用力。一段通电直导线放在磁场中，通电导线所受力的大小和导线的长度l、导线中的电流强度I、磁感应强度B以及电流方向和磁场方向之间的夹角θ的正弦成正比。安培力F=KLIBsinθ。该力的方向一般用左手定则，也可用右手螺旋法则来确定。这一规律只在匀强磁场中适用。因为只有匀强磁场中的各点的磁 用。当导线的长度、导线中的电流强度、磁感应强度的单位都采用国际单位米、安培、特斯拉时，比例常数K=1。两条平行通电直导线间的作用力，可应用安培力的公式计算。通有电流I1的直线导线在距其为 放一根同相平行的通电流I2的直导线，那么，它所受的安培力为 电流乘积成正比，和它们之间的距离成反比，其方向由左手定则而定。左手定则，是伸开左手使拇指和其余四指成垂直并且在同一平面上，让四指指向电流的方向，而磁场方向由手心穿过，这时拇指所指方向，便是安培力的方向。 【安培】Ampere，Andre－Marie（1775～1836年）。 1775年元月 22日生于法国里昂附近的波勒米。1801年在布尔学院教授物理学和化学。他最大的贡献是电磁学，首先发现两平行电流同向流动则互相吸引，异向流动则互相排斥。他还发现了电磁学的基本定律之一，即安培定律。他以数学理论描述这一现象，成为发展电动力学的基础。为了纪念他，以安培为电流的国际单位制基本单位。安培单位的定义为：处于真空中相距1米的两无限长而圆截面积可忽略的平行直导线内，通过恒定电流时，当两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿时，则其电流强度为1安培。 【电流天平】又称安培秤。用以通过测量F来确定电流I。如图3－21所示。在图的右下方有两个被固定在天平底座不能移动的固定线圈A和B。在A、B之间放置一悬吊在天平右臂砝码盘上的可以移动的活动线圈C。在线圈通电流以前，在左边砝码盘上加适当砝码使与活动线圈平衡。然后将电流I引入线圈C中，并使A、B、C均通以相同的电流I，但B、C线圈的电流有相同流向，而A、C线圈的电流有相反向。因而B线圈对动线圈C是相吸的而A线圈对C则是相斥的，其合力是将动线圈C垂直拉向下方。在左边砝码盘上添加砝码，使天平重新平衡，从而测得载流线圈之间的作用力F。从而可由安培力公式，即注意到 μ0=4π×10－7 【安培定律】“安培环路定律”的简称。这个定律指出在磁场中磁 电流的倍，其数学表示式为 上述关系称为安培环路定理。在闭合曲线包围一载流直导线如图3－22a所示。在垂直于通电导线的平面上取一包围导线的闭合曲线L如 位矢，于是有 所以 则 所以 如果闭合曲线不包围载流直导线，如图3－23a所示。图3－23b中，纸面为直导线垂直的平面，曲线L为平面上电流I之外的任意闭合曲线。由I作闭合曲线L的切线，切点分别为A、B，点A、B将闭合 注意到在L1段中有cosθ＜0所以 多根载流导线时则有 我们所熟悉的安培定则（右手螺旋定则），则是指出磁场环流的方向与通电电流方向的关系。 (责任编辑：admin) |