68、电路基础概念与分类解析

电路基础概念与分类解析

一、半导体特性与功率基础

半导体的导电特性介于绝缘体和导体之间。当半导体元件两端施加较小电压时，它表现得像绝缘体；而随着端电压逐渐增大，其导电性能逐渐接近导体。这一特性解释了为何半导体器件和电路通常需要偏置到合适的电压水平才能正常工作。

电流通过二端元件或任何电气网络的两个端子时，需要电荷在一段时间内穿过该元件或网络的任何横截面。这就要求向网络提供能量，通常通过外部电压源来实现。外部电压或电流源向网络输送能量的时间变化率就是功率。功率的计算公式如下：
- (p(t) = \frac{dw(t)}{dq}) （式17.12），其中 (w(t)) 是以焦耳为单位提供给网络的能量。
- 通过改写可得 (p(t) = \frac{dw(t)}{dq(t)} \cdot \frac{dq(t)}{dt}) （式17.13），再结合其他公式，功率可表示为 (p(t) = v(t)i(t)) （式17.14）。

在实际应用式17.14计算功率时，需要注意电压和电流的相对极性。以下是一个简单的电路示例（如图17.7），用于说明功率计算和相关参考极性约定：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;

    A(信号源电压 vs(t)):::process -->|电流 is(t)| B(元件):::process
    B -->|电流 i(t)| A
    B -->|电压 v(t)| B
    B -->|电流 i(t)| B