《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程——第5章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797395.15.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 第五章第五章 模擬電子電路模擬電子電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391.本征半導(dǎo)體 純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。 常用的半導(dǎo)體材料硅（Si）和鍺（Ge）均為四價(jià)元素，它們的最外層電子既不像導(dǎo)體那么容易掙脫原子核的束縛，也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那么緊，因而其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間。地址:北京百萬(wàn)莊大

2、街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392.本章半導(dǎo)體中的載流子 本征半導(dǎo)體中的電流是有電子流和空穴流共同構(gòu)成的，形成的電流的粒子稱為載流子，因此，本征半導(dǎo)體中的載流子是自由電子和空穴，也可以說半導(dǎo)體有自由電子和空穴兩種粒子參與導(dǎo)電。地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392.本章半導(dǎo)體中的載流子N型半導(dǎo)體地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392.本章半導(dǎo)體中的載流子P型半導(dǎo)體地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797393.

3、 PN的形成 通過摻雜工藝在硅晶體的一邊摻入，形成N型半導(dǎo)體，稱為N區(qū)；另一邊摻入硼形成P型半導(dǎo)體，稱為P區(qū)，則在這兩種半導(dǎo)體的交界處將形成一個(gè)具有特殊物理性質(zhì)的區(qū)域，叫做PN結(jié)。P區(qū)和N區(qū)載流子運(yùn)動(dòng)地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797393. PN的形成PN結(jié)形成地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. PN結(jié)的單向?qū)щ娦?如果在PN結(jié)的兩端外加電壓，將會(huì)破壞原來(lái)的平衡狀態(tài)。此時(shí)，擴(kuò)散電流不在等于漂移電流，因而PN結(jié)將有電流流過。當(dāng)外加電壓極性不同時(shí)，PN結(jié)表現(xiàn)成截然不同的導(dǎo)電性能，即呈現(xiàn)單向

4、導(dǎo)電性。PN結(jié)加正向電壓地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加反向電壓地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797395.2半導(dǎo)體二極管第五章第五章 模擬電子電路模擬電子電路 地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 將PN結(jié)用外殼封裝起來(lái)，并加上電極引線就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)稱二極管。由P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極，由N區(qū)引出的電極稱為陰極。 地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 8837973

5、9 二極管的種類很多，按材料分，主要有硅二極管和鍺二極管；按結(jié)構(gòu)分，有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。點(diǎn)接觸型 面接觸型 平面型 地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 二極管幾種外形地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392. 二極管伏安特性 二極管伏安特性是指加在二極管兩端的電壓U和在此電壓作用下通過二極管的電流I之間的關(guān)系曲線。地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797393. 二極管主要參數(shù)（1）最大整流電流IF：是二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過的最大正向平

6、均電流，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。在規(guī)定散熱條件下，二極管正向平均電流若超過此值，則將因結(jié)溫過高而燒壞。 （2）最高反向工作電壓URM：是二極管工作時(shí)允許外加的最大反向電壓，超過此值時(shí)，二極管有可能因反向擊穿而損壞。 （3）最大反向電流IRM：是指二極管在一定的環(huán)境溫度下，加最高反向工作電壓URM時(shí)所測(cè)得的反向電流值（又稱為反向飽和電流）。IRM愈小，說明二極管的單向?qū)щ娦杂茫鋵?duì)溫度很敏感。常溫下，硅管的IRM一般為幾微安以下，鍺管的IRM較大，約為幾十到幾百微安。 二極管的參數(shù)很多，除上述外還有結(jié)電容、最高工作頻率及正向壓降等，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可查閱半導(dǎo)體器件手冊(cè)。地址:北京百萬(wàn)

7、莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 利用二極管正向?qū)〞r(shí)壓降很小的特性，可組成鉗位電路如圖5-10所示。圖中若A點(diǎn)電位VA=0，因二極管VD正向?qū)?，其壓降很小，故F點(diǎn)的電位也被鉗制在零伏左右，即VF0V。（1 1）鉗位）鉗位二極管的應(yīng)用地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739二極管的應(yīng)用 利用二極管正向?qū)ê笃鋬啥穗妷汉苄∏一静蛔兊奶攸c(diǎn)，可以組成各種限幅電路，即使輸出電壓的幅值不超過某一數(shù)值。（2）限幅地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739在電子電路中，

8、常用二極管來(lái)保護(hù)其他元件、器件免受過高電壓的損害。（3）元件保護(hù)二極管的應(yīng)用地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739二極管的應(yīng)用JFT106型晶體管電壓調(diào)節(jié)器電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797395.3 特殊二極管特殊二極管第五章第五章 模擬電子電路模擬電子電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管1）.單相半波整流電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管1）.

9、單相半波整流波形地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392）.全波整流電路1. 整流二極管單相全波整流電路22o0.9U0.45U2U地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管2）.全波整流電路22UL22RUL22RUL22RU22U22U0tt0t0t0t0234u2i0u0iV1 , iV3iV2 , iV4t0uV1 , uV3單相全波整流波形地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管2）.全波整流電路三相全波整流電

10、路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管2）.全波整流電路三相全波整流波形地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管2）.全波整流電路汽車發(fā)電機(jī)六管整流電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管3）.濾波電路橋式整流電容濾波電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管3）.濾波電路電容濾波波形地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037

11、編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管3）.濾波電路橋式整流電感濾波電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391. 整流二極管3）.濾波電路復(fù)式濾波電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392. 穩(wěn)壓二極管 交流電經(jīng)過整流和濾波電路后，波形波動(dòng)比較小了，但是還有可能距離直流電還有一定的差距，為了得到更加平直的直流電，在濾波電路和負(fù)載之間還應(yīng)接入穩(wěn)壓電路，以保證輸出穩(wěn)定的電壓。穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 8837

12、97392. 穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定的功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。1）.什么是穩(wěn)壓二極管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392. 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定電壓UZ UZ是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。穩(wěn)定電流IZ 穩(wěn)定電流是指工作電壓等于UZ時(shí)的工作電流，常常將IZ記作IZmin，電流低于此值時(shí)穩(wěn)壓效果不好。最大穩(wěn)定電流IZmax 穩(wěn)壓管的最大允許工作電流，在使用時(shí)實(shí)際電流不能超過此值。額定

13、功率PZM PZM等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ與最大穩(wěn)定電流PZM之乘積。穩(wěn)壓管的功耗超過此值時(shí)，會(huì)因結(jié)溫升高而損壞。2）.穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797393）.穩(wěn)壓原理2. 穩(wěn)壓二極管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797393.發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED（Light-Emitting Diode），發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。地?北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. 光敏二極管 光

14、敏二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時(shí)，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. 光敏二極管凌志自動(dòng)空調(diào)日照傳感器地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. 光敏二極管 紅外雨量傳感器地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797394. 光敏二極管光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010

15、) 883797395.4 認(rèn)識(shí)晶體管認(rèn)識(shí)晶體管 第五章第五章 模擬電子電路模擬電子電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739認(rèn)識(shí)晶體管 晶體管分為雙極型和單極型兩種， 雙極型晶體管（BJTBipolar Junction Transistor)，因其內(nèi)部有兩種載流子導(dǎo)電而得名，又稱晶體三極管、半導(dǎo)體三極管等，簡(jiǎn)稱晶體管。單極型晶體管（FET-Field Effect Transistor)，因其內(nèi)部?jī)H靠多數(shù)載流子導(dǎo)電而得名，又稱為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 根據(jù)不同的

16、摻雜方式在同一個(gè)硅片上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，就構(gòu)成晶體管。1.雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型NPN型地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391.雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型PNP型地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739雙極型晶體管的電流放大作用 放大是對(duì)模擬信號(hào)最基本的處理。晶體管是放大電路的核心元件，它能夠?qū)⑤斎氲奈⑿∽兓皇д娴胤糯筝敵觯糯蟮膶?duì)象是變化的量。NPN型晶體管構(gòu)成的放大電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391）.晶體管內(nèi)

17、部載流子的運(yùn)動(dòng)雙極型晶體管的電流放大作用becI EI BRbRcICBOBCEIIIBCII地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797391）.輸入特性曲線雙極型晶體管的工作特性曲線地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392）.輸出特性曲線放大條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏飽和條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止條件：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏雙極型晶體管的工作特性曲線地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路雙電源供電電路單電源供電電路 1）

18、.共發(fā)射極放大電路-電路構(gòu)成地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 1）.共發(fā)射極放大電路-靜態(tài)工作點(diǎn)雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路共發(fā)射極放大電路直流通路CCCCCEBCBBECCBRIUUIIRUUI靜態(tài)工作點(diǎn)估算：地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 1）.共發(fā)射極放大電路-靜態(tài)工作點(diǎn)圖解雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 1）.共發(fā)射極放大電路-靜態(tài)工作點(diǎn)作用雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路基極開路直流通路失真波形地

19、址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 1）.共發(fā)射極放大電路-靜態(tài)工作點(diǎn)作用雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739 1）.共發(fā)射極放大電路-工作波形雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 883797392）.共集電極放大電路雙極型晶體管構(gòu)成的放大電路電路構(gòu)成交流通路電壓放大倍數(shù)略小于1，輸出電壓與輸入電壓同相，故又稱其為電壓跟隨器；輸入電阻大，輸出電阻小；有功率放大作用。地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100

20、037 編輯熱線: (010) 88379739場(chǎng)效應(yīng)晶體管 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的半導(dǎo)體器件，并因此得名。場(chǎng)效應(yīng)晶體管有結(jié)型和絕緣柵型兩種，也有三個(gè)極，分別為柵極g、源極s、漏極d。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理是柵源電壓 控制漏極電流 ，無(wú)論 是正、是負(fù)還是零均可以控制漏極電流，因此場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制器件。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739場(chǎng)效應(yīng)晶體管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739晶閘管 晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管（Thyrisot），也稱

21、為可控硅（SCRSilicon Controlled Rectifier），是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件，多用于可控整流、逆變、調(diào)壓等電路，也作為無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。單向晶閘管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739晶閘管雙向晶閘管地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739晶閘管 地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739晶閘管晶閘管控制延時(shí)燈電路地址:北京百萬(wàn)莊大街22號(hào) 郵編:100037 編輯熱線: (010) 88379739晶體管在汽車電路中