电子技术基础知识课件

电子技术基础知识授课：永安市技校陈昌初维修电工培训维修电工培训电子技术基础知识授课：永安市技校陈昌初维修电工培训2本本征征半半导导体体：不不加加杂杂质质的的纯纯净净半半导导体体晶晶体体。如如本本征征硅硅或或本征锗。本征锗。根据掺杂的物质不同，可分两种：根据掺杂的物质不同，可分两种：3杂质半导体：杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导为了提高半导体的导电性能，在本征半导体（体（4价）中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。价）中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。（1）P型半导体：型半导体：本征硅本征硅(或锗或锗)中掺入少量硼元素（中掺入少量硼元素（3价）所形价）所形成的半导体，如成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。一、一、PNPN结结1半导体半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅（质。如硅（Si）或锗（）或锗（Ge）半导体。）半导体。自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）2本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。（2）N型半导体：型半导体：在本征硅在本征硅(或锗或锗)中掺入少量磷元素（中掺入少量磷元素（5价）价）所形成的半导体，如所形成的半导体，如N型硅。其中，多数载流子为电子，少数载型硅。其中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。流子为空穴。自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）（2）N型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元图图1结结4PN结结：N型型和和P型型半半导导体体之之间间的的特特殊殊薄薄层层叫叫做做PN结结。PN结是各种半导体器件的核心。结是各种半导体器件的核心。如图如图1所示。所示。P区接电源正极，区接电源正极，N区接电源负极，区接电源负极，PN结导通；结导通；反之，反之，PN结截止。结截止。PN结具有单向导电特性。即：结具有单向导电特性。即：将将P型半导体和型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，型半导体使用特殊工艺连在一起，形成形成PN结。结。u外加正向电压（也叫正向偏置）外加正向电压（也叫正向偏置）u外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，超过漂移运动，N N区电子不断扩散到区电子不断扩散到P P区，区，P P区空穴不断扩散区空穴不断扩散到到N N区，形成较大的正向电流，这时称区，形成较大的正向电流，这时称PNPN结处于结处于导通导通导通导通状态状态。图1结4PN结：N型和P型半导体之间的特殊薄层叫做Pu外加反向电压（也叫反向偏置）外加反向电压（也叫反向偏置）u外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流以进行，少子在电场作用下形成反向电流，因为是少子漂因为是少子漂移运动产生的，反向电流很小，这时称移运动产生的，反向电流很小，这时称PNPN结处于结处于截止截止截止截止状态。状态。外加反向电压（也叫反向偏置）二二 晶体二极管晶体二极管 一个一个PNPN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。就构成了半导体二极管，简称二极管。二晶体二极管一个PN结加上相应的电极引线并用管壳1外形：外形：由密封的管体和两条正、由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。如图通常表示正极。如图2（a）所示；）所示；图图2晶体二极管的外形和符号晶体二极管的外形和符号 2 2 符号：符号：如图。其中：如图。其中：三角形三角形正极，正极，竖杠竖杠负极，负极，V V二极管的二极管的文字符号。文字符号。1外形：由密封的管体和两条正、负电极引线所组成3 3晶体二极管的单向导电性：晶体二极管的单向导电性：（1 1）正极电位负极电位，二极管导通；）正极电位负极电位，二极管导通；（2 2）正极电位负极电位，二极管截止。）正极电位负极电位，二极管截止。即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二二极管的单向导电性。极管的单向导电性。晶体二极管的单向导电性晶体二极管的单向导电性3晶体二极管的单向导电性：（1）正极电位负极电位，二极管例例1图图3所所示示电电路路中中，当当开开关关S闭闭合合后后，H1、H2两两个个指指示灯，哪一个可能发光？示灯，哪一个可能发光？图图3例例1电路图电路图解解由电路图可知，开关由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管闭合后，只有二极管V1正极电位高正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。指示灯发光。例1图3所示电路中，当开关S闭合后，4二极管的伏安特性二极管的伏安特性1定义：定义：二极管两端的二极管两端的电压和流过的电流之间的关电压和流过的电流之间的关系曲线叫作系曲线叫作二极管的伏安特二极管的伏安特性性。二极管的伏安特性二极管的伏安特性4二极管的伏安特性1定义：二极管两端的5 5特点：特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后导通后V两端电压基本恒定：两端电压基本恒定：VFVT时，时，V导通，导通，IF急剧增大。急剧增大。正向电压正向电压VF小于门坎电压小于门坎电压VT时，二极管时，二极管V截止，截止，正向电流正向电流IF=0；其中，门槛电压其中，门槛电压（1 1）正向特性）正向特性5特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后V两端电压基正向特性正向特性正向特性正向特性 外加正向电压较小时，外外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，扩散的阻力，PNPN结仍处于截止结仍处于截止状态状态 。正向电压大于死区电压后，正向电压大于死区电压后，正向电流正向电流 随着正向电压增大迅随着正向电压增大迅速上升。通常速上升。通常死区电压硅管死区电压硅管约约为为0.5V0.5V，锗管锗管约为约为0.2V0.2V。导通导通电压电压:U UD(on)=D(on)=(0.6(0.6 0.8)V 0.8)V硅管硅管 0.7 V0.7 V (0.1 (0.1 0.3)V 0.3)V锗管锗管 0.3 V0.3 V正向特性（2 2）反向特性）反向特性结论：结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。反偏电阻大，存在电击穿现象。VRVRM时，时，IR剧增，此现象称为反向电击穿。剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电对应的电压压VRM称为反向击穿电压。称为反向击穿电压。反向电压反向电压VRVRM（反向击穿电压）时，反向电流（反向击穿电压）时，反向电流IR很小，很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。且近似为常数，称为反向饱和电流。（2）反向特性结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。反向特性反向特性反向特性反向特性 外加反向电压时，外加反向电压时，PNPN结处于截止状态，反向电结处于截止状态，反向电流流 很小。反向电压大于击很小。反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧穿电压时，反向电流急剧增加。增加。反向击穿类型反向击穿类型反向击穿类型反向击穿类型 电电击击穿穿 PN PN 结结未未损损坏坏，断电即恢复。断电即恢复。热击穿热击穿 PN PN 结烧毁。结烧毁。反向特性（1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压。（3）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。（4）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。6 6、二极管的主要参数、二极管的主要参数7 7、二极管的型号与规格、二极管的型号与规格如：2AP3A（1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最大正8二极管的简单测试二极管的简单测试图图4万用表检测二极管万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。（1）.判别正负极性判别正负极性用万用表检测二极管如图用万用表检测二极管如图4所示。所示。万用表测试条件：万用表测试条件：R100或或R1k；8二极管的简单测试图4万用表检测二极管图图5万用表检测二极管万用表检测二极管万用表测试条件：万用表测试条件：R1k1k。（2 2）.判别好坏判别好坏(3)(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。(2)(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。若正反向电阻非常大，二极管开路。(1)(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；若正反向电阻均为零，二极管短路；图5万用表检测二极管万用表测试条件：R1k。（2）.9二极管的分类二极管的分类（3）按用途：）按用途：如图如图6所示。所示。（2）按）按PN结面积：结面积：点接触型（电流小，高频应用）、面点接触型（电流小，高频应用）、面接触型（电流大，用于整流）接触型（电流大，用于整流）（1 1）按材料分：）按材料分：硅管、锗管硅管、锗管图图6二极管图形符号二极管图形符号9二极管的分类（3）按用途：如图6所示。（2）三、三、晶体三极管晶体三极管晶晶体体三三极极管管：是是一一种种利利用用输输入入电电流流控控制制输输出出电电流流的的电流控制型器件。电流控制型器件。特点：特点：管内有两种载流子参与导电。管内有两种载流子参与导电。特点：特点：有三个电极，有三个电极，故称故称三极管。三极管。图图7三极管外形三极管外形1三极管的结构三极管的结构（1 1）.三极管的外形三极管的外形三、晶体三极管晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电（2 2）.三极管的结构三极管的结构图图8三极管的结构图三极管的结构图工工艺艺要要求求：发发射射区区掺掺杂杂浓浓度度较较大大；基基区区很很薄薄且且掺掺杂杂最最少少；集电区比发射区体积大且掺杂少。集电区比发射区体积大且掺杂少。特点：特点：有三个区有三个区发射区、基区、集电区；发射区、基区、集电区；两个两个PN结结发射结（发射结（BE结）、集电结（结）、集电结（BC结）；结）；三个电极三个电极发射极发射极e(E)、基极、基极b(B)和集电极和集电极c；两种类型两种类型PNP型管和型管和NPN型管。型管。（2）.三极管的结构图8三极管的结构图工艺要求：发箭头：箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。表示发射结加正向电压时的电流方向。文字符号：文字符号：V图图9三极管符号三极管符号2、晶体三极管的符号、晶体三极管的符号箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。图9三极管符号23 3、三极管的电流放大作用、三极管的电流放大作用 （1）三极管的工作电压三极管实现电流放大的外部偏置条件：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏，此时，各电极电位之间的关系是：NPN型型 UCUBUE PNP型型 UCUBUE3、三极管的电流放大作用电子技术基础知识课件 （2）电流分配关系图3.3是NPN管放大实验电路。三极管各电极电流分配关系是：I IE=I IB+I IC由于基极电流很小，因而I IEI IC。图图3.33.3 三极管的电流放大实三极管的电流放大实验电路验电路（2）电流分配关系三极管各电极电流分配关系是：（3）三极管的电流放大作用 当IB有一微小变化时，能引起IC较大的变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。电流放大作用的实质是通过改变基极电流电流放大作用的实质是通过改变基极电流I IB的大小，的大小，达到控制达到控制I IC的目的的目的，而并不是真正把微小电流放大了，因此称三极管为电流控制型器件。电流放大作用：电流放大作用：电流放大系数：电流放大系数：=I IC C/I IB B（3）三极管的电流放大作用电流放大作用：三极管的输入特性三极管的输入特性4 4、三极管的特性曲线、三极管的特性曲线（1 1 1 1）输入特性曲线输入特性曲线集射极之间的电压集射极之间的电压UCE一定时，发射结电压一定时，发射结电压UBE与基极电流与基极电流IB之间的关系曲线。之间的关系曲线。ICIBRBUBBUCCRCVVAmA+UCE+UBE测量三极管特性的实验电路三极管的输入特性4、三极管的特性曲线（1）输入特性曲线5VBE与与IB成非线性关系。成非线性关系。由图可见：由图可见：1当当VCE2V时，特性曲线基本重合。时，特性曲线基本重合。2当当VBE很小时，很小时，IB等于零，等于零，三极管处于截止状态；三极管处于截止状态；3当当VBE大于门槛电压（硅管大于门槛电压（硅管约约0.5V，锗管约，锗管约0.2V）时，）时，IB逐渐增大，三极管开始导逐渐增大，三极管开始导通。通。4三极管导通后，三极管导通后，VBE基本不基本不变。硅管约为变。硅管约为0.7V，锗管，锗管约为约为0.3V，称为三极管的导，称为三极管的导通电压。通电压。共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线5VBE与IB成非线性关系。由图可见：1当VCE2（2）晶体三极管的输出特性曲线）晶体三极管的输出特性曲线基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流的关系曲线。的关系曲线。三极管的输出特性三极管的输出特性（2）晶体三极管的输出特性曲线基极电流一定时输出特性曲线可分为三个工作区输出特性曲线可分为三个工作区:（1）截止区截止区条件：条件：发射结、集电结反偏或两端电压为零。发射结、集电结反偏或两端电压为零。三极管输出特性曲线中，IB=0的输出特性曲线以下，横轴以上的区域称为截止区。其特点是：各电极电流很各电极电流很小，相当于一个断开的开关。小，相当于一个断开的开关。在在放放大大状状态态，当当IB一一定定时时，IC不不随随VCE变变化化，即即放放大大状态的三极管具有恒流特性。状态的三极管具有恒流特性。（2）放大区）放大区条件：条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏特点：特点：IC受受IB控制控制输出特性曲线可分为三个工作区:（1）截止区条件：发射结、集输出特性曲线中，截止区以上平坦段组成的区域称为放大区。此时IC受控于IB；同时IC与UCE基本无关，可近似看成恒流。此区内三极管具有电流放大作用此区内三极管具有电流放大作用。输出特性曲线中，UCEUBE的区域，即曲线的上升段组成的区域称为饱和区。饱和时的UCE称为饱和压降，用UCES表示，UCES很小，一般约为0.3V。工作在此区的三极工作在此区的三极管相当于一个闭合的开关，没有电流放大作用。管相当于一个闭合的开关，没有电流放大作用。（3）饱和区）饱和区条件：条件：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。输出特性曲线中，截止区以上平坦段组成的区域称为放5、三极管的主要参数、三极管的主要参数 1.电流放大系数电流放大系数是反映三极管电流放大能力的基本参数，主要有共发射极电路交流电流放大系数和共发射极电路直流电流放大系数hFE。2.极间反向电流(1)ICBO是指发射极开路时从集电极流到基极的反向电流。如图所示。5、三极管的主要参数2.极间反向电流图极间反向电流电子技术基础知识课件(2)穿透电流ICEO是指基极开路（IB=0）、集电极与发射极之间加上规定的电压时，从集电极流到发射极的电流。如图所示。它与ICBO之间的关系为：ICEO=(1+)ICBO 3.极限参数(1)集电极最大允许电流ICM三极管工作时，当集电极电流超过三极管工作时，当集电极电流超过ICM时，管子性能将显时，管子性能将显著下降，并有可能烧坏管子。著下降，并有可能烧坏管子。(2)穿透电流ICEO三极管管管子子基基极极开开路路时时，集集电电极极和和发发射射极极之之间间的的最最大大允允许许电电压压。当当电电压压越越过过此此值值时时，管管子子将将发发生生电电压压击击穿穿，若若电电击击穿穿导致热击穿会损坏管子。导致热击穿会损坏管子。当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时，管子性能变坏或烧毁。时，管子性能变坏或烧毁。(2)集电极发射极间击穿电压U(BR)CEO(3)集电极最大允许功耗PCM6、三极管的识别和简单测试管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电表常用三极管管脚排列表常用三极管管脚排列判别硅管和锗管的测试电路判别硅管和锗管的测试电路7三极管的简单测试三极管的简单测试（1）、硅管或锗管的判别）、硅管或锗管的判别当当V=0.10.3V时时为锗管。为锗管。当当V=0.60.7V时，时，为硅管为硅管判别硅管和锗管的测试电路7三极管的简单测将将万万用用表表设设置置在在或或挡挡，用用黑黑表表笔笔和和任任一一管管脚脚相相接接（假假设设它它是是基基极极b b），红红表表笔笔分分别别和和另另外外两两个个管管脚脚相相接接，如如果果测测得得两两个个阻阻值值都都很很小小，则则黑黑表表笔笔所所连连接接的的就就是是基基极极，而而且且是是NPN型型的的管管子子。如如图图11（a a）所所示示。如如果果按按上上述述方方法法测测得得的的结结果果均均为为高高阻阻值值，则黑表笔所连接的是则黑表笔所连接的是PNP管的基极。如图管的基极。如图11（b b）所示。）所示。（2）、）、NPN管型和管型和PNP管型的判断管型的判断图图11基极基极b b的判断的判断将万用表设置在或首首先先确确定定三三极极管管的的基基极极和和管管型型，然然后后采采用用估估测测值值的的方方法法判判断断c、e极极。方方法法是是先先假假定定一一个个待待定定电电极极为为集集电电极极（另另一一个个假假定定为为发发射射极极）接接入入电电路路，记记下下欧欧姆姆表表的的摆摆动动幅幅度度，然然后后再再把把两两个个待待定定电电极极对对调调一一下下接接入入电电路路，并并记记下下欧欧姆姆表表的的摆摆动动幅幅度度。摆摆动动幅幅度度大大的的一一次次，黑黑表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚是是集集电电极极c，红红表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚为为发发射射极极e，如如图图12所所示示。测测PNP管管时时，只只要要把把图图12电电路路中中红红、黑黑表表笔笔对对调调位位置置，仍照上述方法测试。仍照上述方法测试。（3）、）、e、b、c三个管脚的判断三个管脚的判断图图12估测估测的电路的电路首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测值四、单管基本放大电路四、单管基本放大电路 由三极管组成的放大电路。其功能是利用三极管的电流控制作用，把微弱的电信号（简称信号，指变化的电压、电流、功率）不失真地放大到所需的数值，实现将直流电源的能量部分地转化为按输入信号规律变化且有较大能量的输出信号。放大电路的实质，是一种用较小的能量去控制较大能量转换的能量转换装置。1、放大电路的组成及作用共发射极基本放大电路（1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。四、单管基本放大电路由三极管组成的放大电路。其功能共发射极基本放大电路（2）直流电源UCC 放大电路的能源；使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，提供电流IB和IC，UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）基极偏置电阻RB。为基极提供一个合适的偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）耦合电容或隔直电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。共发射极基本放大电路（2）直流电源UCC放大电路的(1)ui直接加在三极管V的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化。(2)通过V的电流放大作用，V的集电极电流iC也将变(3)iC的变化引起V的集电极和发射极之间的电压uCE变化。(4)uCE中的交流分量uce经过C2畅通地传送给负载RL，成为输出交流电压uo,，实现了电压放大作用。2.2.工作原理工作原理(1)ui直接加在三极管V的基极和发射极2.工作原理静静静静态态态态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。3 3、静态工作情况、静态工作情况直流通路直流通路直流通路直流通路：耦合电容可视为开路。I ICQCQ=I=IBQBQ静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静共发射极基本放大电路动态动态动态动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量（直流分量和交流分量）。3 3、动态工作情况、动态工作情况共发射极基本放大电路动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、交交交交流流流流通通通通路路路路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大电子技术基础知识课件从图解分析过程，可得出如下几个重要结论：（1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。（放大器具有倒相作用）（3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。（4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。从图解分析过程，可得出如下几个重要结论：电子技术基础知识课件电子技术基础知识课件整流：整流：把交流电变成直流电的过程。把交流电变成直流电的过程。五五晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路整流原理：整流原理：二极管的单向导电特性二极管的单向导电特性二极管单相整流电路：二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。把单相交流电变成直流电的电路。整流：把交流电变成直流电的过程。五晶体二极管整流电路整流V：整整流流二二极极管管，把把交交流流电变成脉动直流电；电变成脉动直流电；T：电源变压器，把电源变压器，把v1变成变成整流电路所需的电压值整流电路所需的电压值v2。1单相半波整流电路单相半波整流电路（1）电路）电路如图（如图（a）单相半波整流电路单相半波整流电路缺点：整流效率低，脉动较大缺点：整流效率低，脉动较大V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；1（2）负载和整流二极管上的电压和电流）负载和整流二极管上的电压和电流（4）二极管反向峰值电压）二极管反向峰值电压VRM（1）负载电压）负载电压VL （2）二极管正向电流）二极管正向电流IV和负载电流和负载电流IOUTI IV V=I=IOUTOUT=U=UOUTOUT/R/RL LU UDRMDRM=U=U2 2U UOUTOUT=0.45=0.45 U2U2（2）负载和整流二极管上的电压和电流（4）二极管反向峰值电V1、V2为为性性能能相相同同的的整整流流二二极极管管；T为为电电源源变变压压器器，作作用用是是产产生生大大小小相相等等而而相相位位相相反反的的v2a和和v2b。2单相全波整流电路单相全波整流电路变压器中心抽头式单相全波整流电路变压器中心抽头式单相全波整流电路（1 1）.电路电路如图如图：图图变变压压器器中中心心抽抽头头式式全全波波整整流电路流电路V1、V2为性能相同的整流二极管；T为电源变（2）.工作原理：工作原理：（A）v1正半周时，正半周时，T次级次级A点电位高于点电位高于B点电位，在点电位，在v2a作作用下，用下，V1导通（导通（V2截止），截止），iV1自上而下流过自上而下流过RL；（B）v1负半周时，负半周时，T次级次级A点电位低于点电位低于B点电位，在点电位，在v2b的的作用下，作用下，V2导通（导通（V1截止），截止），iV2自上而下流过自上而下流过RL；可可见见，在在v1一一周周期期内内，流流过过二二极极管管的的电电流流iV1、iV2叠叠加加形形成成全全波波脉脉动动直直流流电电流流iL，于于是是RL两两端端产产生生全全波波脉脉动动直直流流电电压压vL。故电路称为。故电路称为全波整流电路全波整流电路。（2）.工作原理：（A）v1正半周时，T次级缺缺点点：单单管管承承受受的的反反峰峰压压比比半半波波整整流流高高一一倍倍，变变压压器器T需中心抽头。需中心抽头。（3）负载和整流二极管上的电压和电流）负载和整流二极管上的电压和电流（1）负载电压）负载电压UOUT（2）负载电流）负载电流IL（3）二极管的平均电流）二极管的平均电流IV（4）二极管承受反向峰值电压）二极管承受反向峰值电压U UOUT OUT=0.9=0.9 U2U2I IOUTOUT=U=UOUTOUT/R/RL L=0.9U2/R=0.9U2/RL LI IV V=1/2I=1/2IOUTOUTU UDRMDRM=U=U2 2缺点：单管承受的反峰压比半波整流高一倍，变压3 3 单相桥式全波整流电路单相桥式全波整流电路（1）电路如图）电路如图V1V4为整流二为整流二极管，电路为桥极管，电路为桥式结构。式结构。桥式全波整流电路桥式全波整流电路3单相桥式全波整流电路（1）电路如图V1V4为整流二（B）v2负半周时，如图负半周时，如图1.2.4（b）所示，）所示，A点电位低于点电位低于B点电点电位，则位，则V2、V4导通（导通（V1、V3截止），截止），i2自上而下流过负载自上而下流过负载RL；图图1.2.4桥式整流电路工作过程桥式整流电路工作过程（2）.工作原理工作原理（A）v2正半周时，如图正半周时，如图1.2.4（a）所示，）所示，A点电位高于点电位高于B点点电位，则电位，则V1、V3导通（导通（V2、V4截止），截止），i1自上而下流过负载自上而下流过负载RL；（B）v2负半周时，如图1.2.4（b）所示，A点由波形图由波形图1.2.5可见，可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流通产生的单方向电流i1和和i2叠加形成了叠加形成了iL。于是负载得到全波。于是负载得到全波脉动直流电压脉动直流电压vL。由波形图1.2.5可见，v2一周期内，两组整优点：优点：输出电压高，纹波小，输出电压高，纹波小，较低。应用广泛。较低。应用广泛。（3）负载和整流二极管上的电压和电流）负载和整流二极管上的电压和电流（1 1）负载电压）负载电压U UOUTOUT （2 2）负载电流）负载电流IOUT（3 3）二极管的平均电流）二极管的平均电流IV（4 4）二极管承受反向峰值电压）二极管承受反向峰值电压 U UOUT OUT=0.9=0.9 U2U2I IOUTOUT=U=UOUTOUT/R/RL L=0.9U2/R=0.9U2/RL LI IV V=1/2I=1/2IOUTOUTU UDRMDRM=U=U2 2优点：输出电压高，纹波小，较低。应用广泛。（3）负载和五、五、滤波器滤波器特点：特点：电容器与负载并联。电容器与负载并联。作用：作用：滤除脉动直流电滤除脉动直流电中脉动成分。中脉动成分。种类：种类：电容滤波器、电电容滤波器、电感滤波器、复式滤波器感滤波器、复式滤波器（1 1）电路）电路1 1、电容滤波器、电容滤波器电容滤波电路电容滤波电路五、滤波器特点：电容器与负载并联。作用：滤除脉动（2）工作原理：）工作原理：在在t2t3期间，期间，因因vCv2，V正偏导通，电容再次充电，正偏导通，电容再次充电，波形如图波形如图(b)中中BC。在在t1t2期间，期间，因因v2vC，V反反偏截止，电容偏截止，电容C通过负载放电，通过负载放电，波形如图波形如图(b)中中AB所示；所示；在在0t1期间，期间，因因v2的作用，的作用，V正偏导通，电容正偏导通，电容C充电，波形如充电，波形如图图(b)中中OA所示；所示；利用电容器两端电压不能突利用电容器两端电压不能突变原理平滑输出电压。变原理平滑输出电压。（2）工作原理：在t2t3期间，因vC重重复复上上述述过过程程，可可得得近近于于平平滑滑波波形形。这这说说明明，通通过过电电容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。应用：应用：小功率电源。小功率电源。工作原理与半波整流电路相同，不同点是：工作原理与半波整流电路相同，不同点是：v2正、负正、负半周内，半周内，V1、V2轮流导通，对电容轮流导通，对电容C充电两次，缩短了电充电两次，缩短了电容容C向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。全波整流电容滤波输出波形如图所示。全波整流电容滤波输出波形如图所示。输出电压估算公式为输出电压估算公式为重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过缺点：缺点：体积大、重量大。体积大、重量大。图图带电感滤波器带电感滤波器2 2、电感滤波器、电感滤波器（1）.电路电路特点：特点：电感与负载串联电感与负载串联（2）.工作原理：工作原理：利用流过电感电流不能利用流过电感电流不能突变原理平滑输出电流。突变原理平滑输出电流。当电路电流增加时，电感当电路电流增加时，电感存储能量；当电流减小时，电存储能量；当电流减小时，电感释放能量。使负载电流比较感释放能量。使负载电流比较平滑，从而得到比较平滑的直平滑，从而得到比较平滑的直流电压。流电压。应用：应用：较大功率电源。较大功率电源。缺点：体积大、重量大。图带电感滤波器2、电感滤波器 （C C）应应用用：较较大大功功率电源中。率电源中。3、复式滤波器、复式滤波器结构特点：结构特点：电容与负载并联，电感与负载串联。电容与负载并联，电感与负载串联。性能特点：性能特点：滤波效果好。滤波效果好。（1）.L型滤波器型滤波器（A A）电路：）电路：（B）原理：）原理：整流输出的脉动直流经过电感整流输出的脉动直流经过电感L，交流成分被，交流成分被削弱，再经过电容削弱，再经过电容C滤波，就可在负载上获得更加平滑的直流滤波，就可在负载上获得更加平滑的直流电压。电压。图图L型滤波器桥式整流电路型滤波器桥式整流电路（C）应用：较大功率电源中。3、复式滤波器结构特点：电（2）.型滤波器型滤波器图图型滤波器桥式整流电路型滤波器桥式整流电路（C）应用：）应用：小功率电源中。小功率电源中。（B B）原理：）原理：整流输出的脉动直流经过电容整流输出的脉动直流经过电容C1滤波后，再经电感滤波后，再经电感L和电容和电容C2滤波，使脉动成分大大降低，在负载上可获得滤波，使脉动成分大大降低，在负载上可获得平滑的直流电压。平滑的直流电压。（A A）电路：）电路：（2）.型滤波器图型滤波器桥式整流电路（C(B)当当工工作作电电流流满满足足条条件件时时，稳稳压压管两端电压管两端电压几乎不变。几乎不变。六、六、硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 稳压电路：稳压电路：抑制电网抑制电网电压和整流电路负载的变电压和整流电路负载的变化引起的输出电压变化，化引起的输出电压变化，将平滑的直流电变成稳定将平滑的直流电变成稳定的直流电。的直流电。（1）.硅稳压二极管的特性硅稳压二极管的特性(A)稳压管工作在反向稳压管工作在反向击穿状态。击穿状态。图图硅稳压管的伏安特性及符号硅稳压管的伏安特性及符号(B)当工作电流满足条件（2）稳压管稳压电路的工作原理）稳压管稳压电路的工作原理（C C）应用：小功率场合。）应用：小功率场合。（B B）电路的稳压过程：）电路的稳压过程：UOIZIRURUO（A）电路：）电路：V为稳压管，起电流调整作用；为稳压管，起电流调整作用；R为限流电阻，起电压调整作用。为限流电阻，起电压调整作用。图图 硅稳压管整流稳压电路硅稳压管整流稳压电路（2）稳压管稳压电路的工作原理（C）应用：小功率场合。（B三、集成稳压器集成稳压器是指将调整管、取样放大、基准电压、启动和保护电路等全部集成在一个半导体芯片上而形成的一种稳压集成块。集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是3端式串联型集成稳压器。3端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3个接线端子。如W78和W79系列稳压器。W78系列输出正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多种，若要获得负输出电压选W79系列即可。例如W7805输出+5 V电压，W7905则输出5 V电压。这类端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.52.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差为23V，输出电压变化率为0.10.2。1、三端固定输出稳压器、三端固定输出稳压器三、集成稳压器集成稳压器是指将调整管、取这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都有这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。式稳压器。（1）CW7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。系列是三端固定正压输出的集成稳压器。输出电压有输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。等档次。例如：例如：CW7805表示输出电压为正表示输出电压为正5V。此系列最大输。此系列最大输出电流为出电流为1.5A。同类产品：同类产品：CW78M00系列（系列（0.5A）；）；CW78L00系列系列（0.1A）；）；CW78T00系列（系列（3A）和）和CW78H00系列（系列（5A）。）。CW7800系列的管脚：系列的管脚：不不同同类类型型、不不同同封封装装形形式式的的三三端端集集成成稳稳压压器器的的引引脚脚排排列列不不同同，使使用用时时请请查阅手册。查阅手册。这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们CW7800系列系列(正电源正电源)CW7900系列系列(负电源负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V7878、79 79 系列的型号命名系列的型号命名输出电流输出电流78L/79L输出电流输出电流100mA78M/9M输出电流输出电流500mA78/79输出电流输出电流1.5A输出电压输出电压（2）CW7900系系列列是是三三端端固固定定负负压压输输出出的的集集成成稳稳压压器器。在在输输出出电电压压档档次次、电电流流档档次次等等方方面面与与78系系列列相相同同。引引脚脚排排列请查阅手册。列请查阅手册。CW7800系列(正电源)CW7900系列(负电源)5CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符号符号CW7800+213CW790013_2_塑料封装塑料封装金属封装金属封装外形和管脚排列外形和管脚排列外形和管脚排列外形和管脚排列CW7805123UIUOGNDCW79051图 三端集成稳压器外形及管脚排列图三端集成稳压器外形及管脚排列型号组成及意义如图所示。图 三端固定式稳压器型号组成及意义型号组成及意义如图所示。图三端固定式稳压器型号组成及第九节：晶闸管及其整流电路 晶闸管又称可控硅（SCR），是一种大功率的半导体器件。有普通型、双向型、可关断型和快速型等。其具有体积小、质量轻、效率高、动作迅速等优点。但其过载能力和抗干扰能力差，控制电路也比较复杂。一、晶闸管的结构与符号一、晶闸管的结构与符号图10.1晶闸管结构、外型及符号它有四层半导体（PNPN）和三个电极（阳极A、阴极K和门极G）第九节：晶闸管及其整流电路晶闸管又称可控硅（SCR），二、晶闸管的工作原理二、晶闸管的工作原理(1)晶闸管加阳极负电压-UA时，晶闸管处于反向阻断状态。(2)晶闸管加阳极正电压UA，控制极不加电压时，晶闸管处于正向阻断状态。(3)晶闸管加阳极正电压+UA，同时也加控制极正电压+UG，晶闸管导通。(4)要使导通的晶闸管截止，必须将阳极电压降至零或为负，使晶闸管阳极电流降至维持电流IH以下。二、晶闸管的工作原理(1)晶闸管加阳极负电压-UA时1、晶闸管的导通条件：晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压。2、晶闸管的关断条件：晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。1、晶闸管的导通条件：2、晶闸管的关断条件：三、晶闸管的主要参数三、晶闸管的主要参数1 1、电压参数、电压参数(1)正向重复峰值电压UDRM正向阻断峰值电压UDRM，指控制极断开时，允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，(2)反向重复峰值电压URRM反向阻断峰值电压URRM，指允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。(3)额定电压UD通常把UDRM和URRM中较小的一个值称作晶闸管的额定电压。三、晶闸管的主要参数1、电压参数(4)通态平均电压UT习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小越好，一般为0.4V1.2V。2.2.电流参数电流参数(1)通态平均电流IT通态平均电流IT简称正向电流，指在标准散热条件和规定环境温度下(不超过40oC)，允许通过工频(50Hz)正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。(2)维持电流IH维持电流IH，指在规定的环境温度和控制极断路的情况下，维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。(4)通态平均电压UT四、晶闸管的型号与规格四、晶闸管的型号与规格如：KP57五、晶闸管的应用五、晶闸管的应用1、晶闸管交流开关晶闸管交流开关图10.5(a)所示是用两只普通晶闸管V1和V2反向并联而组成的交流调压电路，其调压原理如下。(a)电路图(b)波形图图1晶闸管交流调压四、晶闸管的型号与规格如：KP57五、晶闸管的应用1、晶(1)电源电压u的正半周，在t1时刻(t1=，又称控制角)将触发脉冲加到V2管的控制极，V2管被触发导通，此时V1管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V2管自然关断。(2)电源电压u的负半周，在t2时刻(t2=180o+)将触发脉冲加到V1管的控制极，V1管被触发导通，此时V2管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V1管自然关断，负载上获得的电压波形如图1（b）所示，调节控制角便可实现交流调压。当控制角=0o时，即为交流开关。分分 析：析：(1)电源电压u的正半周，在t1时刻(t1=1、单相半波可控整流电路、单相半波可控整流电路六、晶闸管整流电路六、晶闸管整流电路1、单相半波可控整流电路六、晶闸管整流电路电子技术基础知识课件分分析：析：1、在电角度、在电角度0a范围内，虽然晶闸管的阳极电压为正，但它范围内，虽然晶闸管的阳极电压为正，但它仍处在正向阻断状态；在仍处在正向阻断状态；在a的范围内，晶闸管处于导通状态。的范围内，晶闸管处于导通状态。2、a称为控制角；称为控制角；称为导通角；称为导通角；a变化范围称为移相范围。变化范围称为移相范围。3、a角在角在0180之间变化时，输出电压之间变化时，输出电压uL便在便在0到最大值之到最大值之间连续变化，这就是可控整流的意义。间连续变化，这就是可控整流的意义。4、输输出出电电压压的的平平均均值值为为：UL=0.45U2(1+cosa)/2；负负载载中中流流过过的的平均电流为：平均电流为：IL=UL/RL，晶闸管承受反向电压为，晶闸管承受反向电压为。5、单单相相半半波波可可控控整整流流电电路路简简单单，调调整整方方便便，但但输输出出的的直直流流电电压压脉脉动动大大，只只适适用用于于对对直直流流电电压压的的质质量量要要求求不不高高的的小小功功率率可可控控整整流设备。流设备。分析：2、单相半控桥式整流电路、单相半控桥式整流电路2、单相半控桥式整流电路电子技术基础知识课件分分析：析：1、u2正半周时（正半周时（a点电位高，点电位高，b点电位低），晶闸管点电位低），晶闸管V1和二和二极管极管VD2承受正向电压，当晶闸管加入触发脉冲时，承受正向电压，当晶闸管加入触发脉冲时，V1导通。导通。电流回路为：电流回路为：a-V1-RL-VD2-b;2、u2为为零零时时，V1因因正正向向电电流流小小于于维维持持电电流流而而自自行行关关断断，电电流流为零。为零。3、u2负半周时（负半周时（a点电位低，点电位低，b点电位高），晶闸管点电位高），晶闸管V2和二和二极管极管VD1承受正向电压，当晶闸管加入触发脉冲时，承受正向电压，当晶闸管加入触发脉冲时，V2导通。导通。电流回路为：电流回路为：b-V12-RL-VD1-a-;4、输输出出电电压压为为：UL=0.9U2(1+cosa)/2；每每只只晶晶闸闸管管承承受受的的反反向向电压为电压为，IV=1/2*IL。分析：另一种单相桥式可控整流电路另一种单相桥式可控整流电路另一种单相桥式可控整流电路七、单结晶体管七、单结晶体管 1.1.单结管结构与特性单结管结构与特性单结管结构示意图如图2（a）所示。图2单结管结构、符号和等效电路E为发射极、B1为第一基极、B2为第二基极。七、单结晶体管1.单结管结构与特性E为发射极、B1为第在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特性可用发射极电流IE和发射极与第一基极B1之间的电压UBE1的关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性，如图3所示。图3单结管的电压电流特性在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特性可用单结管具有以下特点：当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到uEUV时，管子由导通变为截止。一般单结管的谷点电压在25V。单结管的发射极与第一基极之间的RB1是一个阻值随发射极电流增大而变小的电阻，RB2则是一个与发射极电流无关的电阻。不同的单结管有不同的UP和UV。同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管。单结管具有以下特点：2.2.单结管振荡电路单结管振荡电路单结管振荡电路如图3（a）所示，它能产生一系列脉冲，用来触发晶闸管。（a）电路图(b)波形图图3单结管振荡电路及波形2.单结管振荡电路当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结管的两个基极上，同时又通过R、RP向电容器C充电，uC按指数规律上升。在uC（uC=uE）UP时，单结管截止，R1两端输出电压近似为0。当uC达到峰点电压UP时，单结管的E、B1极之间突然导通，电阻RB1急剧减小，电容上的电压通过RB1、R1放电，由于RB1、R1都很小，放电很快，放电电流在R1上形成一个脉冲电压uo。当uC下降到谷点电压UV时，E、B1极之间恢复阻断状态，单结管从导通跳变到截止，输出电压uo下降到零，完成一次振荡。当合上开关S后，电源通过R1、R2加当E、B1极之间截止后，电源又对C充电，并重复上述过程，结果在R1上得到一个周期性尖脉冲输出电压，如图3(b)所示。上述电路的工作过程是利用了单结管负阻特性和RC充放电特性，如果改变RP，便可改变电容充放电的快慢，使输出的脉冲前移或后移，从而改变控制角，控制了晶闸管触发导通的时刻。显然，充放电时间常数=RC大时，触发脉冲后移，大，晶闸管推迟导通；小时，触发脉冲前移，小，晶闸管提前导通。当E、B1极之间截止后，电源又对C需要特别说明的是：实用中必须解决触发电路与主电路同步的问题，否则会产生失控现象。用单结管振荡电路提供触发电压时，解决同步问题的具体办法可用稳压管对全波整流输出限幅后作为基极电源，如图10.10所示。图中TS称同步变压器，初级接主电源。图4单结管触发电路。需要特别说明的是：实用中必须解决触图 单结晶体管同步触发器电路图3、单结晶体管触发电路、单结晶体管触发电路图单结晶体管同步触发器电路图3、单结晶体管触发电路 电路中各点波形如图所示。图 单结晶体管同步触发器波形图电路中各点波形如图所示。图单结晶体管同步触发谢谢！知识回顾知识回顾Knowledge Knowledge ReviewReview祝您成功！知识回顾KnowledgeReview祝您成功！