數(shù)控機床復習1

1、1.1 半導體的導電特性半導體的導電特性共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 (1) 自由電子和空穴自由電子和空穴的形成的形成l當本征半導體當本征半導體受熱受熱或或光照光照時，使其共價鍵中的價電時，使其共價鍵中的價電子獲得一定能量后，電子子獲得一定能量后，電子受到激發(fā)脫離共價鍵，成受到激發(fā)脫離共價鍵，成為自由電子為自由電子(帶負電帶負電)，共，共價鍵中留下一個空位，稱價鍵中留下一個空位，稱為為“空穴空穴”。這種現(xiàn)象成。這種現(xiàn)象成為本征激發(fā)為本征激發(fā)(熱熱“激發(fā)激發(fā)”)。 Si Si Si Si價電子價電子空穴空穴自由電子自由電子(2) 載流子的形成載流子的形成( (動畫動畫) )

2、(a) 在熱運動的作用下，價電子填補空穴，就好像在熱運動的作用下，價電子填補空穴，就好像空穴在運動。而空穴運動的方向與價電子運動的空穴在運動。而空穴運動的方向與價電子運動的方向相反，因此空穴運動相當于正電荷的運動。方向相反，因此空穴運動相當于正電荷的運動。 載流子載流子 自由電子自由電子空穴空穴 (b) 產生有激發(fā)、復合過程，出現(xiàn)兩部產生有激發(fā)、復合過程，出現(xiàn)兩部分的電流，即分的電流，即電子電流電子電流：自由電子作定向運動所形成的自由電子作定向運動所形成的電流；電流；空穴電流空穴電流：被原子核束縛的價電子遞補被原子核束縛的價電子遞補空穴所形成的電流?？昭ㄋ纬傻碾娏?。l在一定溫度下，本征激發(fā)和

3、載流子在一定溫度下，本征激發(fā)和載流子復合，最終會復合，最終會達到動態(tài)平衡，使達到動態(tài)平衡，使本征半導體內載流子濃度處于本征半導體內載流子濃度處于某一某一熱平衡值熱平衡值。(溫度愈溫度愈高高導電能力愈導電能力愈強強 Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的擴散運動多子的擴散運動內電場內電場少子的漂移運動少子的漂移運動濃度差濃度差 擴散的結果使擴散的結果使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結結 +形成空間電荷

4、區(qū)形成空間電荷區(qū)PN 結變窄結變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IF內電場內電場PN+ 內電場被加內電場被加強，少子的漂強，少子的漂移加強，由于移加強，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。IR+ 1. PN結具有結具有單向導電性單向導電性。 2. 加加正向正向電壓電壓PN結結導通導通 較大的正向電流較大的正向電流 結電阻很低。結電阻很低。 3. 加加反向反向電壓電壓PN 結結截止截止 很小的反向電流漂移很小的反向電流漂移 結電阻很高。結電阻很高。* * 結論：結論：本節(jié)中的有關概念本節(jié)中的有關概念 本征半導體、雜質半導體本征半導體、雜質半導體 自由

5、電子、空穴自由電子、空穴 N型半導體、型半導體、P型半導體型半導體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 PN結及結及PN結的單向導電性結的單向導電性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結結金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導體二極管的結構和符號半導體二極管的結構和符號 陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D反向擊穿反向擊

6、穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導通導通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+ 箝位作用電路如圖箝位作用電路如圖 所示，所示，當輸入端當輸入端 VA = 3V ， VB = 0 V,試求輸出端試求輸出端 Y 的電的電位位 VY 。 解：解： VA = 3V， VB = 0V， DA優(yōu)先導通為優(yōu)先導通為“1”， 則則 DB 截止為截止為 “ 0 ”；即即 VY = VAUD =30.7(0.3)= 2.3( 2.7)

7、 V圖圖 箝位電路箝位電路例例2:V sin18itu t 例例. 在整流電路中的應用：將交流變換為在整流電路中的應用：將交流變換為直流；直流；l工作過程工作過程分析：分析：*當當u2 0 (正半周正半周)，D1、D3導通，導通，D2、D4 截止。截止。 i1 的通路是的通路是a D1RL D3 b ;i1i2*當當u2 0 (負半周負半周)， D2、D4 導通，導通，D1、D3 截止。截止。 i2 的通路是的通路是b D2 RL D4 a ; 輸出是脈動的輸出是脈動的直流電壓和電流！直流電壓和電流！2022-5-31二極管的應用舉例二極管的應用舉例2：濾波濾波RRLuiuRuouitttuR

8、uoUZIZIZM UZ IZ_+UIO1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 表述：表述：DZ 在正常工作下管子兩端的電壓，也就是它的反向擊在正常工作下管子兩端的電壓，也就是它的反向擊穿電壓。穿電壓。2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 表述：表述：DZ在穩(wěn)定電壓工作管子中的工作電流。在穩(wěn)定電壓工作管子中的工作電流。3. 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 IZM 表述：表述：使使DZ從電擊穿過渡到熱擊穿而損壞時管子中的電流。從電擊穿過渡到熱擊穿而損壞時管子中的電流。4. 動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rZ （動態(tài)電阻愈小，（動態(tài)電阻愈小， 穩(wěn)壓性能愈好。）穩(wěn)壓性能愈好。）ZZZIUr 表述：表述：DZ管端電壓的變化量與相應的電流

9、變化量的比值。管端電壓的變化量與相應的電流變化量的比值。即即三三. 主要參數(shù)主要參數(shù)四四. 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 * 不加電阻不加電阻R可以嗎？可以嗎？ * 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路Ui 為正弦波，且幅值大于為正弦波，且幅值大于UZ， UO 的波形是怎樣的？的波形是怎樣的？ 正常穩(wěn)壓時，正常穩(wěn)壓時，UO =UZ* 穩(wěn)壓條件是什么？穩(wěn)壓條件是什么？見圖見圖IZmin IZ IZmax穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路*結構示意如圖所示結構示意如圖所示三極管的結構示意圖三極管的結構示意圖C (Collector)PNNB(Base) E (Emitter)集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極基極基極NPP集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結發(fā)射區(qū)發(fā)射

10、區(qū)基區(qū)基區(qū)一一.三極管三極管的結構的結構集電區(qū)集電區(qū)三極管的符號三極管的符號 * 發(fā)射結正向偏置發(fā)射結正向偏置 * 集電結反向偏置集電結反向偏置T 放大作用放大作用的外部條件的外部條件二二. 三極管的電流分配及放大原理三極管的電流分配及放大原理 三極管共射極接法三極管共射極接法NPNICIEIBRBUBBUCCRC1. 載流子運動規(guī)律：載流子運動規(guī)律： 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子，：發(fā)射載流子，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE； 集電區(qū)集電區(qū)：收集載流子，：收集載流子，集電集電區(qū)收集擴散過來的電子，形區(qū)收集擴散過來的電子，形成集電極電流成集電極電流

11、IC ； 基區(qū)基區(qū)：傳送和控制載流子：傳送和控制載流子,電電子在基區(qū)中的擴散與復合，子在基區(qū)中的擴散與復合，形成基極電流形成基極電流 IB 。 (1) (2) (3) 體現(xiàn)了電流放大作用，故稱三極管為體現(xiàn)了電流放大作用，故稱三極管為電流控電流控制型元件制型元件。BBE)(1IIICEII BCiiBCII2. 電流分配關系電流分配關系(1) 表述：表述：當當集一射極電壓集一射極電壓 UCE 為常數(shù)時，輸入為常數(shù)時，輸入電路電路(基極電路基極電路)中基極電流中基極電流 IB 與基與基射極電壓射極電壓UBE 之間的關系曲線，稱為輸入特性曲線。如之間的關系曲線，稱為輸入特性曲線。如 圖所示。圖所示。

12、 常常數(shù)數(shù)CE)(BEBUUfI測量三極管特性的電路測量三極管特性的電路 三三. 共射極接法的特性曲線共射極接法的特性曲線 1. 輸入特性曲線輸入特性曲線(2) 表達式：表達式： (3) 輸入特性曲線的輸入特性曲線的三個部分三個部分輸入特性曲線輸入特性曲線 死區(qū)死區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 線性區(qū)線性區(qū)(1)表述：表述：當基極電流當基極電流IB為常數(shù)時，輸出電路為常數(shù)時，輸出電路( (集電極集電極電路電路) )中集電極電流中集電極電流IC與集一射極電壓與集一射極電壓UCE 之間的之間的關系曲線，稱為輸出特性曲線。如圖關系曲線，稱為輸出特性曲線。如圖2.6所示。所示。常數(shù)常數(shù)B)(CECIUfI (2) 表達式：表達式：測量三極管特性的電路測量三極管特性的電路2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線 (3) 三個基本區(qū)：三個基本區(qū)： 飽和區(qū)飽和區(qū)(UBE0 、UBUC)，T 工作于飽和導通狀態(tài)；工作于飽和導通狀態(tài)；放大區(qū)放大區(qū)(UCUB UE ) ， T處于導通電流放大狀態(tài)。處于導通電流放大狀態(tài)。截止區(qū)截止區(qū)(UBE 0、 UBUC )，T處于截止狀態(tài)處于截止狀態(tài); ;輸出特性曲線輸出特性曲線發(fā)射結正偏，集電結正偏發(fā)射結正偏，集電結正偏發(fā)射結正偏，集電結反偏發(fā)射結正偏，集電結反偏發(fā)射結反偏，集電結反偏發(fā)射結反偏，集電結反偏BEC