电子技术 教学课件 ppt 作者 杨敏 第一部分

1、第一部分,一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结 一、填空 二、判断题 第一章 二 极 管 第二章 二极管的应用 第一章 晶 体 管 第二章 交流放大电路 第三章 直流放大电路,第四章 集成运算放大器 第五章 正弦波振荡电路 第六章 直流稳压电源,一、本征半导体,1.半导体的敏感特性 2.半导体的掺杂特性,一、本征半导体,图0-1 硅原子核外的电子排列,一、本征半导体,图0-2 硅原子的结构示意图,1.半导体的敏感特性,1)纯净半导体的导电能力随着温度的升高，导电能力也随之增强，称为热敏特性。 2)半导体的导电能力对光照、磁场及其承受的电压也很敏感，称为光敏、磁敏和压敏特性。,2.半导体的掺杂特性,表0-1 常见的半导体材料及应用,2.半导体的掺杂特性,图0-3 硅和锗晶体的原子结构示意图,2.半导体的掺杂特性,图0-4 本征激发和两种载流子,2.半导体的掺杂特性,图0-5 电子电流,2.半导体的掺杂特性,图0-6 空穴电流,二、杂质半导体,1.N型半导体电子型半导体 2.P型半导体-空穴型半导体,1.N型半导体电子型半导体,图0-7 N型半导体电子型半导体,2.P型半导体-空穴型

2、半导体,图0-8 P型半导体空穴型半导体,三、PN结,1.PN结的形成 2.PN结的单向导电性 3.PN结的伏安特性曲线(见图0-13),三、PN结,图0-9 PN结,1.PN结的形成,(1)浓度差引起载流子的扩散运动 因为P区的多子是空穴，N区的多子是自由电子，在两块半导体交界处同类载流子的浓度差别极大，这种差别将产生P区浓度高的空穴向N区扩散，与此同时，N区浓度高的电子也会向P区扩散，如图0-10a所示。 (2)扩散运动形成空间电荷区 扩散运动的结果会使P型半导体的原子在交界处得到电子成为带负电的离子，N型半导体的原子在交界处失去电子成为带正电的离子，从而形成了空间电荷区，如图0-10b所示。,1.PN结的形成,图0-10 PN结 a) 浓度差引起载流子的扩散运动 b) 空间电荷区,(3)内电场中的漂移运动 空间电荷区随着电荷的积累将建立起一个内电场E，该电场对半导体内多数载流子的扩散运动起阻碍的作用，,1.PN结的形成,但对少数载流子的运动却起到促进的作用，少数载流子在内电场作用下的运动称为漂移运动。,2.PN结的单向导电性,(1)外加正向电压 在PN结上外加正向电压时的导电情况

3、，如图0-11所示，在这种连接方式下的PN结称为正向偏置(简称正偏)。,图0-12 PN结的反向偏置的导电情况,2.PN结的单向导电性,图0-12 PN结的反向偏置的导电情况,2.PN结的单向导电性,(2)外加反向电压 在PN结上外加反向电压时的导电情况，如图0-12所示，在这种连接方式下的PN结称为反向偏置(简称反偏)。,3.PN结的伏安特性曲线(见图0-13),图0-13 PN结的伏安特性曲线,一、填空,1.导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质称为。 2.在半导体中，不仅有载流子，还有载流子，这是半导体导电区别于导体导电的重要特征。 3.最常用的半导体材料有和等。 4.P型半导体主要靠导电，N型半导体主要靠导电。 5.所谓PN结的正向偏置，是将电源的正极与区相连接，负极与区相连接。,二、判断题,1.在硅或锗晶体中掺入五价元素形成P型半导体。 2.在硅或锗晶体中掺入三价元素形成N型半导体。 3.PN结正向偏置时电阻小，反向偏置时电阻大。 4.PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止。 5.PN结反向偏置时，反向电流随反向电压的增大而增大。 6.PN结形成以后，它的最大特点是具单向导电性

4、。,第一章 二 极 管,2.能用万用表识别二极管的类型。 一、二极管的结构 二、二极管的伏安特性曲线 三、二极管的主要参数 四、二极管的分类及其主要特点 五、 二极管的型号和意义 六、二极管极性的简易判别法 七、二极管的等效电路 八、特殊用途的二极管(见表1-1) 九、稳压二极管,一、二极管的结构,图1-1 常用二极管的外形 a)点接触型 b)面接触型 c)符号,二、二极管的伏安特性曲线,1.正向特性,图1-2 在不同温度下的二极管的伏安特性曲线,二、二极管的伏安特性曲线,2.反向特性(P区接低电位，N区接高电位),三、二极管的主要参数,1.最大整流电流IF 2.反向峰值电压URM 3.反向峰值电流IR 4.最高工作频率fM,四、二极管的分类及其主要特点,1.按材料分类 2.按结构分类 3.按用途分类,图1-3 二极管极性的简易判别法,五、 二极管的型号和意义,X2.TIF,六、二极管极性的简易判别法,七、二极管的等效电路,图1-4 二极管的等效电路模型,八、特殊用途的二极管(见表1-1),九、稳压二极管,表1-1 特殊用途的二极管,九、稳压二极管,表1-1 特殊用途的二极管,九、稳压

5、二极管,图1-5 稳压二极管的伏安特性曲线,第二章 二极管的应用,2.会判断各种整流电路和滤波电路。 3.了解二极管的限幅电路、开关电路。 4.了解并联型稳压电路的工作原理。 一、 二极管的整流电路 二、 二极管的串并联与保护 三、滤波电路 四、稳压电路 五、 限幅电路 六、 开关电路(与门电路) 一、填空,第二章 二极管的应用,二、判断题 三、选择题(将正确答案的序号填入括号中) 四、问答题 五、计算题 六、综合题,2.会判断各种整流电路和滤波电路。,3.了解二极管的限幅电路、开关电路。,4.了解并联型稳压电路的工作原理。,表格,4.了解并联型稳压电路的工作原理。,表格,4.了解并联型稳压电路的工作原理。,表格,一、 二极管的整流电路,1.单相半波整流电路(见图1-8),图1-8 单相半波整流电路,一、 二极管的整流电路,(1)工作原理 设输入信号u2=U2sint。,一、 二极管的整流电路,表1-4 单相半波整流电路的计算公式,(2)电路的特点 电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大。 (3)二极管的选择 选择二极管时应满足：IFIf，URMURm。,一、 二极管的整流电路,例

6、1-1 某一直流负载，电阻为1.5，要求工作电流为10A。如果采用半波整流电路，试求整流变压器二次电压，并选择适当的二极管。 解 因为UL=ILRL=1010-3A1.5103=15V,2.单相桥式整流电路(见图1-9),一、 二极管的整流电路,图1-9 单相桥式整流电路,一、 二极管的整流电路,(1)工作原理 工作原理图如图1-10所示，当输入信号u2处在正半周时，二极管VD1和VD3导通，VD2和VD4截止，电流从端子a出发，经VD1、RL、VD3回到端子b，并产生输出电压uL=i1RL；若二极管是理想的，二极管的管压降为零(UVD1=U3=0)，则uo=UL=u2，由于二极管VD2和VD4与R是并联，所以UVD2=UVD4=u2；当输入信号u2处在负半周时，二极管VD2和VD4导通(UVD2=UVD4=0)，VD1和VD3截止，电流从端子b出发，经VD2、R、VD4回到端子a，同样产生输出电压uo=i2R，同理uo=UL=u2，UVD1=UVD3=u2。,一、 二极管的整流电路,图1-10 工作原理图,一、 二极管的整流电路,表1-5 单相桥式整流电路的计算公式,(2)二极管的选

7、择 实际选择二极管时应满足：IFMIF，URMUrm。 例1-2 某电磁工作台绕组的直流电阻为82，为了使电磁工作台能牢固吸住工件，通入的直流电流应取1.5A。若采用单相桥式整流电路，试计算整流变压器的二次电压，并选择整流二极管。,一、 二极管的整流电路,解 电磁工作台绕组的两端电压为,二、 二极管的串并联与保护,1.二极管的串联使用 2.二极管的并联使用 3.二极管的串并联保护,三、滤波电路,1.电容滤波电路,图1-11 单相半波整流电容滤波电路,三、滤波电路,图1-12 单相桥式整流电容滤波电路 a)电路 b)波形,三、滤波电路,表1-6 电容滤波电路的计算公式,表1-7 滤波电容的容量的选择,例1-3 在桥式整流电容滤波电路中，若负载电阻R为240，输出直流电压为24V，试求电源变压器二次电压，并选择整流二极管和滤波电容。 解 1)电源变压器二次电压U2。,三、滤波电路,2)整流二极管的选择。,3)滤波电容的选择。,三、滤波电路,三、滤波电路,图1-13 带电感滤波器的桥式整流电路,2.电感滤波电路,三、滤波电路,3.复式滤波电路,图1-14 LC滤波电路,4.型滤波电路,三、滤

8、波电路,图1-15 型滤波电路 a)LC-型滤波电路 b)RC-型滤波电路,四、稳压电路,1.硅稳压二极管的稳压电路(见图1-16),图1-16 并联型稳压电路,(1)稳压原理 这种电路主要是利用硅稳压二极管元件工作在反向击穿时的特点，即当电流在较大范围内变化时，稳压二极管两端的电压变化很小，,四、稳压电路,从而达到稳定输出电压的目的。 (2)电路的特点 电路中只有一个硅稳压二极管和一个限流电阻，结构简单。 设RL不变，当电网电压升高使Ui升高时，Uo也随之升高，而Uo=UZ。根据稳压二极管的特性，当UZ升高一点时，IZ将会显著增加，这样必然使电阻RL上的压降增大，抵偿了Ui的增加部分，从而使Uo保持不变。反之亦然。,四、稳压电路, 设电网电压不变，当负载电阻RL增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将也会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以Uo随之升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本保持不变，从而压降UR也基本保持不变，则Uo也就保持不变。反之亦然。 2.元器件的选择 (1)输入电压Ui的确定,四、稳压电

9、路,(2)稳压二极管的选取,(3)限流电阻的计算 在Ui最小和IL最大时，流过稳压二极管的电流最小。,四、稳压电路,五、 限幅电路,图1-17 二极管限幅电路及其输入、输出波形,五、 限幅电路,例1-4 求如图1-18所示电路的输出电压Uab的值。 解,图1-18 例1-4图,五、 限幅电路,五、 限幅电路,六、 开关电路(与门电路),图1-19 二极管与门电路,六、 开关电路(与门电路),表1-8 与门电路真值表,1.二极管的伏安特性。 2.单相半波整流电路。 1) 负载所获得的电压、电流是正弦半波，其电压平均值UO=0.45U2。 2)整流二极管的极限参数选择，应使整流管处于安全工作状态下。 3.单相桥式整流电路应注意：,六、 开关电路(与门电路),1)电源电压在正、负半周时各自的电流回路，并搞清电路接线的规律，即负载端必须获得极性固定的直流电压。 2)单相桥式整流电路为全波整流电路。 3)理解电源、负载和二极管之间的电压、电流关系，即Uo=0.9U2。 4.滤波电路应着重理解： 1) 滤波的目的在于过滤掉脉动电流中的交流成分。 2)电容滤波是将电容器与负载并联，使交流成分以电容器作为回路，而不流经负载。,六、 开关电路(与门电路),3)电感滤波是将电感线圈与负载串联连接以增大回路的交流阻抗，限制交流分量通过负载。 5.稳压电路应着重理解： 6.限幅电路：利用二极管的导通特性。 7.开关电路：利用二极管导通、截止的开关特性。,一、填空,1. 二极管实质上就是一个，P区的引出端叫做极或极，N区的引出端叫做极或极。 2. 二极管的正向接法是接电源的正极，接电源的负极，反向接法时，则相反。 3.二极管的主要特性是， 硅二极管的死区电压约为V，锗二极管的死区电压约为V。 4. 硅二极管导通时的正向压降约为V，锗二极管导通时的正向压降约为V。 5.电路中流过二极管的正向电流过大，二极管将会；如果加在二极管两端的反向电压过高，二极管将会。,一、填空,6.现用万用表的欧姆挡测量二极管的极性时，测得的电阻很小，则黑表笔接的是二极管的极；红表笔接的是二极管的极。 7.用万用表欧姆挡测量二极管的好坏时，两次对调黑红表笔时，所测的两个电阻值都很大，则二极管出现了故障；若所测得的两个电阻值都很小，则二极管出现了故障；若所测得的两

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