交流電與二、三極管

1、第一章 方 針 法 規(guī) 一 我國安全生產(chǎn)方針 二法律法規(guī) 1 安全生產(chǎn)法 2 職業(yè)病防治法 3 安全生產(chǎn)許可證條例 4 安全生產(chǎn)事故報告和調(diào)查處理條例 一、交一、交 流流 電電 與與 正正 弦弦 交交 流流 電電 1.電的分類電的分類 直流電直流電 交流電交流電 恒定直流：恒定直流： 脈動直流：脈動直流： 正弦交流電正弦交流電： 非正弦交流非正弦交流 電電： 大小和方向都不隨時間變化。大小和方向都不隨時間變化。 大小隨時間變化而方向不變。大小隨時間變化而方向不變。 大小和方向按大小和方向按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化。變化。 大小和方向不按正弦規(guī)大小和方向不按正弦規(guī) 律變化。律變化。 直流電和交流電直

2、流電和交流電 2.直流電與交流電的根本區(qū)別：直流電與交流電的根本區(qū)別： 直流電的直流電的方向不方向不隨時間的變化而變化。隨時間的變化而變化。 交流電的交流電的方向方向隨著時間的變化而變化。隨著時間的變化而變化。 大小和方向隨時間做周期性變化的電流、大小和方向隨時間做周期性變化的電流、 電壓和電動勢統(tǒng)稱為交流電。電壓和電動勢統(tǒng)稱為交流電。 0 t i 0 t i 0 t i （正弦波）（正弦波） （尖脈沖波）（尖脈沖波） （方波）（方波） 三、正弦交流電的周期、頻率和角頻率三、正弦交流電的周期、頻率和角頻率 周期：周期：正弦交流電變化一周所需正弦交流電變化一周所需 用的時間。用的時間。 、頻率：

3、、頻率： 正弦交流電在正弦交流電在1秒內(nèi)重復(fù)變化的周數(shù)（次數(shù)）秒內(nèi)重復(fù)變化的周數(shù)（次數(shù)） 用符號用符號來表示，單位為赫茲（來表示，單位為赫茲（）或周（）或周（） 頻率的換算單位：千赫（）、兆赫（）頻率的換算單位：千赫（）、兆赫（） 換算關(guān)系：換算關(guān)系：1KHz=103Hz 1MHz= 106 0 i t 如圖所示：正弦電流在如圖所示：正弦電流在1秒秒 內(nèi)完成了內(nèi)完成了5個周波。個周波。則 則: f=5Hz. 工頻工頻: f=50Hz f 周數(shù)周數(shù) 1 s Hz 角頻率角頻率: 正弦交流電每秒內(nèi)變化正弦交流電每秒內(nèi)變化 的電角度的電角度 表達式為：表達式為：= t 電角度（電角度（ 單位：弧度單

4、位：弧度 rad ） 時間（時間（ S ） 角頻率（角頻率（ rad / S ） 上式說明：上式說明：正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度越大、則變化正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度越大、則變化 的就越快的就越快 綜上所述：綜上所述：正弦交流電的正弦交流電的周期、頻率周期、頻率與與角頻率角頻率這三個物理這三個物理 量都是反映正弦交流電變化的快慢，只是表達的方式不同量都是反映正弦交流電變化的快慢，只是表達的方式不同 而已。而已。 周期、頻率、角頻率三者的關(guān)系周期、頻率、角頻率三者的關(guān)系 1.周期與頻率的關(guān)系周期與頻率的關(guān)系: 周期周期: 變化一周的時間（變化一周的時間（T） 頻率頻率: 1秒內(nèi)變化的周數(shù)（秒

5、內(nèi)變化的周數(shù)（f） 則則: f=1/T 或或 T=1/f 1 (周周) : f (周周)=T(秒秒) : 1 (秒秒) f T=1 已知正弦交流電變化一周的時間為已知正弦交流電變化一周的時間為T，問重復(fù)變化，問重復(fù)變化f周的時間周的時間 是多少？是多少？ 2.角頻率與周期、頻率的關(guān)系角頻率與周期、頻率的關(guān)系: 角頻率：角頻率：每秒內(nèi)變化的電角度每秒內(nèi)變化的電角度（=/ t） 由（由（=/ t）得：當(dāng)）得：當(dāng)= 2時，則時，則t = T 所以：所以： = t 2 T = = 2 f 例例 正弦交流電瞬時值中最大的正弦交流電瞬時值中最大的 值（值（max） t 反映了交流電變化的最大范圍反映了交流

6、電變化的最大范圍 .最大值（最大值（又稱峰值峰值、幅值）幅值） 由圖可寫出正弦交流電流瞬由圖可寫出正弦交流電流瞬 時值的表達式為：時值的表達式為： i = Im sin t 式中式中Im是瞬時值中最大的值稱是瞬時值中最大的值稱 為交流電流的最大值。為交流電流的最大值。 則：電動勢則：電動勢e的最大值記作的最大值記作Em 電壓電壓u的最大值記作的最大值記作Um 最大值反映了什么？最大值反映了什么？ 2 3 2 1. 最大值最大值 Im -Im 四四、正弦交流電的最大值、有效值正弦交流電的最大值、有效值 正弦交流電在某一時刻的值就是這一時刻的正弦交流電在某一時刻的值就是這一時刻的 瞬時值。瞬時值。

7、 分別記作分別記作 正弦電流正弦電流 i （A） 正弦電壓正弦電壓 u （V） 正弦電動勢正弦電動勢 e （V） i = Im sin（t+i ） （A） u = Um sin（t+u ） （V） e = Em sin（t+e ） （V） 數(shù)學(xué)表達式數(shù)學(xué)表達式 2. 瞬時值瞬時值 使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上， 如果在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一如果在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一 直流電的大小叫做相應(yīng)交流電的有效值。有效值直流電的大小叫做相應(yīng)交流電的有效值。有效值 用大寫字母表示，如用大寫字母表示，如E、U、I。 有效值有效值= 最

8、大值最大值0.707最大值最大值 2 1 3.有效值有效值 習(xí)慣上把發(fā)電機磁極的中性面作為相位的習(xí)慣上把發(fā)電機磁極的中性面作為相位的 參考面，這個面上的磁感應(yīng)強度參考面，這個面上的磁感應(yīng)強度B為零為零. 正弦交流電隨時間變化，離開相位參考正弦交流電隨時間變化，離開相位參考 面的角度。叫相位角簡稱相位。面的角度。叫相位角簡稱相位。 2.相位相位 由表達式：由表達式：E= Em sin (t+0) 可知可知 (t+0) 就是正弦量的相位。就是正弦量的相位。 3.初相位初相位 正弦交流電開始變化時 正弦交流電開始變化時（t=0）所具有的電角度。所具有的電角度。 由相位由相位(t+0)得：得：(t+0

9、) =0 t=0 說明：說明： 逆時針離開零相位面則逆時針離開零相位面則 0 0 (高相位角高相位角) 順時針離開零相位面則順時針離開零相位面則 0 0 (低相位角低相位角) 1.相位參考面相位參考面 五、正弦交流電的相位與相位差五、正弦交流電的相位與相位差 t = 0時正弦量的瞬時值時正弦量的瞬時值 為正，則為正，則初相為正初相為正 t = 0時正弦量的瞬時值時正弦量的瞬時值 為負，則為負，則初相為負初相為負 相位差相位差兩個同頻率交流電的相位之差，兩個同頻率交流電的相位之差， 用符號用符號 表示。表示。 4.相位差相位差 超前超前同相同相反相反相 正交正交 e1超前超前e2 超前超前 e1

10、與與e2同相同相 同相同相 e1與與e2反相反相 反相反相 e1與與e2正交正交 正交正交 正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素最大值、角頻率和最大值、角頻率和 初相位。初相位。 正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素 正弦交流電的最大值反映正弦交流電的最大值反映 了正弦量的變化范圍。了正弦量的變化范圍。 角頻率反角頻率反 映了正弦量映了正弦量 的變化快慢的變化快慢 。 初相位反映了正弦初相位反映了正弦 量的起始狀態(tài)。量的起始狀態(tài)。 已知兩正弦電動勢分別是：已知兩正弦電動勢分別是： e1=100sin（100t+60）V，e2 = 65sin（100t30）V。 求：求： （1）各電動勢的最大值

11、和有效值；）各電動勢的最大值和有效值； （2）頻率、周期；）頻率、周期； （3）相位、初相位、相位差；）相位、初相位、相位差； （4）畫出波形圖。）畫出波形圖。 解題過程解題過程 例例31 第五節(jié) 電子 技術(shù)常識 一、二極管的單向?qū)щ娦砸弧⒍O管的單向?qū)щ娦?三、二極管應(yīng)用舉例三、二極管應(yīng)用舉例 二、二極管的主要參數(shù)及類型二、二極管的主要參數(shù)及類型 本節(jié)要點本節(jié)要點 二極管的外形二極管的外形 1、常見的二極管、常見的二極管 一、二極管的單向?qū)щ娦砸?、二極管的單向?qū)щ娦?a） b）c) a) 玻璃封裝玻璃封裝 b) 塑料封裝小功率塑料封裝小功率 c) 金屬封裝中、大功率金屬封裝中、大功率 2、二

12、極管的結(jié)構(gòu)和圖形符號、二極管的結(jié)構(gòu)和圖形符號 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 正極（陽極）正極（陽極）負極（陰極）負極（陰極） V 電流方向電流方向 圖形符號圖形符號 陽極引線陽極引線陰極引線陰極引線 外殼外殼 PN PNPN結(jié)結(jié) 金屬觸絲金屬觸絲 陽極引線陽極引線 N型鍺片型鍺片 陰極引線陰極引線 外殼外殼 ( a ) 點接觸型點接觸型 3、二極管的類型、二極管的類型 (a) 點接觸型點接觸型 特點及作用特點及作用 (a) 點接觸型點接觸型 (b)面接觸型面接觸型 鋁合金小球鋁合金小球 N型硅型硅 陽極引線陽極引線 PN結(jié)結(jié) 金銻合金金銻合金 底座底座 陰極引線陰極引線 ( b ) 面接觸型面接觸型 特點及作用特

13、點及作用 (b)面接觸型面接觸型 陰極引線陰極引線 陽極引線陽極引線 二氧化硅保護層二氧化硅保護層 P型硅型硅 N型硅型硅 ( c ) 平面型 平面型 (c) 平面型平面型 用于集成電路用于集成電路 制作工藝中。制作工藝中。 PN結(jié)結(jié)面積可結(jié)結(jié)面積可 大可小，用于大可小，用于 高頻整流和開高頻整流和開 關(guān)電路中。關(guān)電路中。 1 陽極接正陽極接正 陰極接負陰極接負 正向偏置正向偏置 二極管加正向電壓二極管加正向電壓 4、單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?二極管加反向電壓二極管加反向電壓 2 反向偏置反向偏置 陽極接負陽極接負 陰極接正陰極接正 。 1 1 二極管反向截止，二極管反向截止， 仍有很小的反向電仍

14、有很小的反向電 流。在一定范圍內(nèi)，流。在一定范圍內(nèi)， 即使反向電壓增大，即使反向電壓增大， 反向電流基本保持反向電流基本保持 不變，又稱為不變，又稱為反向反向 飽和電流。飽和電流。 3 3 外加電壓大于外加電壓大于 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 二極管被擊穿二極管被擊穿 ，失去單向?qū)?，失去單向?qū)?電性。電性。 當(dāng)反向電壓當(dāng)反向電壓 增加到某一數(shù)增加到某一數(shù) 值時，反向電值時，反向電 流急劇增大，流急劇增大， 這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為 反向擊穿，這反向擊穿，這 時的電壓稱為時的電壓稱為 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 2 2 1、二極管電壓電流（伏、二極管電壓電流（伏 安）特性安）特性 U I 正向特性正

15、向特性 反向特性反向特性 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V 鍺管鍺管0.2V 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 硅管硅管0.7V 鍺管鍺管0.5V 外加電壓外加電壓大于大于死區(qū)電死區(qū)電 壓二極管才能壓二極管才能導(dǎo)通。導(dǎo)通。 在一定在一定 范圍內(nèi)保持范圍內(nèi)保持不變不變。 反向擊穿反向擊穿 電壓電壓U(BR) 大大 于反向擊穿于反向擊穿 電壓電壓 失失 去單向?qū)щ娙蜗驅(qū)щ?性性 二、二極管的主要參數(shù)及二、二極管的主要參數(shù)及 分類分類 相關(guān)知識相關(guān)知識 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流 I IFMFM 二極管長期使用二極管長期使用 時，允許流過的時，允許流過的 最大最大正向工作電正向工

16、作電 流的平均值。流的平均值。 反向工作峰值電反向工作峰值電 壓壓U URMRM二極管允許二極管允許 承受的最高反向承受的最高反向 電壓電壓。 3)反向峰值電流反向峰值電流IRM 指二極管加最高反向工作電壓時的反指二極管加最高反向工作電壓時的反 向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)螂娏?。反向電流大，說明管子的單向?qū)?電性差，電性差，IRM受溫度的影響，溫度越高反向受溫度的影響，溫度越高反向 電流越大。硅管的反向電流較小電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的鍺管的 反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。 分類方法分類方法種類種類說說 明明 按材料不同分按材料不同

17、分 硅二極管硅材料二極管，常用二極管 鍺二極管鍺材料二極管 按用途不同分按用途不同分 普通二極管常用二極管 整流二極管主要用于整流 穩(wěn)壓二極管常用于直流電源 開關(guān)二極管 專門用于開關(guān)的二極管，常用于數(shù)字電 路 發(fā)光二極管能發(fā)出可見光，常用于指示信號 光電二極管對光有敏感作用的二極管 變?nèi)荻O管常用于高頻電路 按外殼封裝的按外殼封裝的 材料不同分材料不同分 玻璃封裝二極管檢波二極管采用這種封裝材料 塑料封裝二極管大量使用的二極管采用這種封裝材料 金屬封裝二極管大功率整流二極管采用這種封裝材料 分類 萬用表檢測二極管萬用表檢測二極管 用萬用表檢測二極管.mpg 52 三極 管 一、三極管的類型一、

18、三極管的類型 三、三極管的三種工作狀態(tài)三、三極管的三種工作狀態(tài) 二、三極管的電流放大作用二、三極管的電流放大作用 本節(jié)要點本節(jié)要點 四、三極管的主要參數(shù)四、三極管的主要參數(shù) 五、三極管應(yīng)用舉例五、三極管應(yīng)用舉例 一、三極管的類型 外形外形 一、三極管的結(jié)構(gòu)、符號一、三極管的結(jié)構(gòu)、符號 和類型和類型 NPNNPN型三極管型三極管 1、結(jié)構(gòu)和符號、結(jié)構(gòu)和符號 PNPPNP型三極管型三極管 b 基極基極 e 發(fā)射極發(fā)射極 c集電集電 極極 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) N 集電區(qū) N 發(fā)射區(qū) P 基區(qū) b c e V b 基極基極 e 發(fā)射極發(fā)射極 c集電集電 極極 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) P 集

19、電區(qū) P 發(fā)射區(qū) N 基區(qū) V b c e 符號符號 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 分類方法分類方法種種 類類應(yīng)應(yīng) 用用 按極性分按極性分NPN型三極管型三極管目前常用的三極管，電流從集電極流目前常用的三極管，電流從集電極流 向發(fā)射極向發(fā)射極 PNP型三極管型三極管電流從發(fā)射極流向集電極電流從發(fā)射極流向集電極 按材料分按材料分硅三極管硅三極管熱穩(wěn)定性好，是常用的三極管熱穩(wěn)定性好，是常用的三極管 鍺三極管鍺三極管反向電流大，受溫度影響較大，熱穩(wěn)反向電流大，受溫度影響較大，熱穩(wěn) 定性差定性差 按工作頻率分按工作頻率分低頻三極管低頻三極管工作頻率比較低，用于直流放大、音工作頻率比較低，用于直流放大、音 頻放大電路頻放大

20、電路 高頻三極管高頻三極管工作頻率比較高，用于高頻放大電路工作頻率比較高，用于高頻放大電路 按功率分按功率分小功率三極管小功率三極管輸出功率小，用于功率放大器末前級輸出功率小，用于功率放大器末前級 大功率三極管大功率三極管輸出功率較大，用于功率放大器末級輸出功率較大，用于功率放大器末級 （輸出級）（輸出級） 按用途分按用途分放大管放大管應(yīng)用在模擬電子電路中應(yīng)用在模擬電子電路中 開關(guān)管開關(guān)管應(yīng)用在數(shù)字電子電路中應(yīng)用在數(shù)字電子電路中 2、 類類 型型 二、三極管的電 流放大作用 1、 三極管的工作三極管的工作 電壓電壓 NPN型三極管型三極管 PNP型三極管型三極管 三極管特性曲線測試電路三極管特

21、性曲線測試電路 1、三極管的特性曲線、三極管的特性曲線 三、三極管的三、三極管的三種工作狀態(tài)三種工作狀態(tài) 1、輸入 特性 鍺管的輸入特性曲線鍺管的輸入特性曲線 硅管的輸入特性曲線硅管的輸入特性曲線 三極管的輸入特性曲線三極管的輸入特性曲線 三極管的輸入特性曲三極管的輸入特性曲 線與二極管的正向特性線與二極管的正向特性 曲線相似，只有當(dāng)發(fā)射曲線相似，只有當(dāng)發(fā)射 結(jié)的正向電壓結(jié)的正向電壓UBE大于死大于死 區(qū)電壓（硅管區(qū)電壓（硅管0.5V，鍺管，鍺管 0.2V）時才產(chǎn)生基極電流）時才產(chǎn)生基極電流 IB，這時三極管處于正常，這時三極管處于正常 放大狀態(tài)放大狀態(tài),發(fā)射結(jié)兩端電發(fā)射結(jié)兩端電 壓壓為為UB

22、E（硅管為（硅管為0.7V， 鍺管為鍺管為0.3V）。 2、 輸 出特性 三極管的輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線 每條曲線可分為每條曲線可分為 線性上升線性上升、彎曲彎曲、平平 坦坦三部分。三部分。 對應(yīng)不同對應(yīng)不同IB值得值得 不同的曲線，從而形不同的曲線，從而形 成曲線簇。各條曲線成曲線簇。各條曲線 上升部分很陡，幾乎上升部分很陡，幾乎 重合重合,平坦部分則按平坦部分則按IB 值從下往上排列，值從下往上排列，IB 的取值間隔均勻，相的取值間隔均勻，相 應(yīng)的特性曲線在平坦應(yīng)的特性曲線在平坦 部分也均勻部分也均勻分布，且分布，且 與橫軸平行與橫軸平行。 在放大區(qū)內(nèi)，有一在放大區(qū)內(nèi)，有一 個特

23、定的基極電流，個特定的基極電流， 就有一個特定的集就有一個特定的集 電極電流，實現(xiàn)基電極電流，實現(xiàn)基 極對集電極電流的極對集電極電流的 控制?？刂?。 輸入特性 特點特點: :非線性非線性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V O 正常工作時發(fā)射結(jié)電壓：正常工作時發(fā)射結(jié)電壓： NPN型硅管型硅管 UBE 0.60.7V PNP型鍺管型鍺管 UBE 0.2 0.3V 死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：硅管硅管0.5V，鍺，鍺 管管0.1V。 輸出特性輸出特性 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 36 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)

24、 912 O 放大區(qū)放大區(qū) (1) 放大區(qū)放大區(qū) 在放大區(qū)有在放大區(qū)有 IC= IB ，也，也 稱為線性區(qū)，具有恒流特性。稱為線性區(qū)，具有恒流特性。 在放大區(qū)，在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正發(fā)射結(jié)處于正 向偏置、集電結(jié)處于反向偏向偏置、集電結(jié)處于反向偏 置，晶體管工作于放大狀態(tài)。置，晶體管工作于放大狀態(tài)。 截止區(qū)截止區(qū) O （2）截止區(qū)）截止區(qū) IB 0 以下區(qū)域為以下區(qū)域為截止區(qū)，有截止區(qū)，有 IC 0 。 晶體管工作于晶體管工作于截止狀態(tài)。截止狀態(tài)。 在截止區(qū)在截止區(qū) 發(fā)射結(jié)處于發(fā)射結(jié)處于反向偏置反向偏置， 集電結(jié)處于集電結(jié)處于反向偏置反向偏置， O 飽飽 和和 區(qū)區(qū) （3）飽和區(qū)）飽和區(qū) 深度飽

25、和時，深度飽和時， 硅管硅管 UCES 0.3V， 鍺管鍺管 UCES 0.1V。 當(dāng)當(dāng)UCE UBE時，時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。晶體管工作于飽和狀態(tài)。 在飽和區(qū)，在飽和區(qū)， IB IC， 發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正集電結(jié)也處于正偏。偏。 集電極允許最大電流集電極允許最大電流ICM 反向擊穿電壓反向擊穿電壓U（BR）CEO 主要參數(shù)主要參數(shù) 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 穿透電流穿透電流ICEO 四、三極管的主要參數(shù)四、三極管的主要參數(shù) 1、電流放大系數(shù)、電流放大系數(shù) （1）共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù)hFE 三極管集電極電流與與基極電流的比值，即三極管集電極電流與與基極電流的比值，即hFE=IC/IB。 反映三極管的反映三極管的直流電流放大能力直流電流放大能力。 （2 2）共射極交流電流放大系數(shù)）共射極交流電流放大系數(shù) 三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比，三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比， 即即=IC/IB。反映三極管的。反映三極管的交流電流放大能力交流電流放大能力。 反映三極管的電流放大能力。反映三極管的電流放大能力。 基極開路時（IB=0），C-E極 間的反向電流。好象是從集電極