電工電子實(shí)踐(二極管)級(jí)

1、電工電子實(shí)踐(二極管)級(jí)第1頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 自然界中的各種物質(zhì),按導(dǎo)電能力分為:導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。晶體管又稱半導(dǎo)體管，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 目前，制造晶體管的半導(dǎo)體材料多數(shù)是鍺（Ge）、硅（Si）和鎵（Ga）。 通常將晶體管分為：晶體二極管、晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管（可控硅）。第2頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五PN結(jié)的形成半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)兩種。載流子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因?yàn)闈舛炔?，載流子將會(huì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種

2、運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個(gè)特殊的薄層PN結(jié)。第3頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五第4頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五第5頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 當(dāng)PN結(jié)兩端加上不同極性的直流電壓時(shí)，其導(dǎo)電性能將產(chǎn)生很大差異正向?qū)〞r(shí)，呈現(xiàn)的電阻較?。环聪蚪刂箷r(shí)呈現(xiàn)的電阻較大。PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?可將PN結(jié)視為一個(gè)理想開關(guān)，即導(dǎo)通時(shí)視為“短路”，截止時(shí)視為“開路”。第6頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五一、晶體二極管

3、 用一定的工藝方法把P型和N型半導(dǎo)體緊密地結(jié)合在一起，由P區(qū)和N區(qū)各引出一個(gè)電極，用金屬、塑料或玻璃管殼封裝后，即構(gòu)成一個(gè)晶體二極管。第7頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五按材料分：鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管；按用途分：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、發(fā)光二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管、高壓硅管等；晶體二極管的分類按封裝形式分：塑封及金屬封裝等二極管；按功率分：大功率、中功率及小功率等。按制作工藝分：點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型二極管。第8頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五第9頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分

4、，星期五第10頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管的伏安特性：第11頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管伏安特性：第12頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管伏安特性：第13頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管伏安特性：第14頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管伏安特性：第15頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管伏安特性曲線第16頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)1. 最大整流電流最大

5、整流電流是指長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)的最大正向電流值。使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則二極管會(huì)發(fā)熱而燒毀。2. 最高反向工作電壓是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。3. 反向峰值電流指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?，IRM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，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。第17頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五二極管的應(yīng)用 -限幅器0uEuiEuiEiu=第18頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20

6、日，23點(diǎn)21分，星期五整流：把交流電變成直流電的過(guò)程。整流原理：二極管的單向?qū)щ娞匦?。二極管單相整流電路：把單相交流電變成直流電的電路。半波整流橋式整流倍壓整流單相整流電路種類常用二極管介紹整流二極管：主要用于整流電路，把交流電變換成脈動(dòng)的直流電。第19頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五單相半波整流電路V：整流二極管，把交流電變成脈動(dòng)直流電；T：電源變壓器，把 v1 變成整流電路所需的電壓值 v2。 利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟?v2 變成脈動(dòng)直流電 vL。由于電路僅利用 v2 的半個(gè)波形，故稱為半波整流電路。由波形可見，v2 一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個(gè)波形，這

7、種大小波動(dòng)、方向不變的電壓或電流稱為脈動(dòng)直流電。第20頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五單相橋式整流電路V1 V4 為整流二極管，電路為橋式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化畫法第21頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五(2)v2 負(fù)半周時(shí)，如圖(b)所示，A 點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，則 V2、V4 導(dǎo)通(V1、V3 截止)，i2 自上而下流過(guò)負(fù)載 RL。橋式整流電路工作過(guò)程工作原理(1)v2 正半周時(shí)，如圖(a)所示，A 點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，則 V1、V3導(dǎo)通(V2、V4截止)，i1 自上而下流過(guò)負(fù)載 RL；第22頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星

8、期五由波形圖可見，v2 一周期內(nèi)，兩組整流二極管輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電流 i1 和 i2 疊加形成了 iL。于是負(fù)載得到全波脈動(dòng)直流電壓 vL。第23頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五半橋和全橋整流堆 整流元件組合件稱為整流堆，常見的有：(1)半橋：2CQ 型，如圖(a)所示；(2)全橋：QL 型，如圖(b)所示。第24頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五穩(wěn)壓二極管：主要用于整流電路，把交流電變換成脈動(dòng)的直流電。具有穩(wěn)定電壓的特點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二極管。 二極管反向擊穿時(shí)，當(dāng)反向電壓增大到一定值時(shí)，反向電流突然上升，此后當(dāng)反向電壓有極微小變化時(shí)，反向

9、電流就會(huì)有很大的增加。二極管處于擊穿狀態(tài)，如果把擊穿電流限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長(zhǎng)時(shí)間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。第25頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 穩(wěn)壓管利用了PN結(jié)反向擊穿時(shí)其電壓不隨電流的變化而變化的特點(diǎn)，來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓目的。穩(wěn)壓二極管是反向接入穩(wěn)壓電路的。 為了避免穩(wěn)壓管因過(guò)流而損壞，必須加限流電阻。第26頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五發(fā)光二極管：發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)化成光能的半導(dǎo)體器件。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓，有一定的電流流過(guò)時(shí)就會(huì)發(fā)光。發(fā)光的顏色分為：紅光、綠光、藍(lán)光、三色變色發(fā)光。另外還有眼睛看不見的紅外光。第27

10、頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五光敏二極管光電二極管 工作在反偏狀態(tài),它的殼上有一個(gè)玻璃窗口，以便接受光照。第28頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五變?nèi)荻O管： 快恢復(fù)二極管：15A / 80V工作在反向偏置狀態(tài)。變?nèi)荻O管在無(wú)繩電話機(jī)中主要用在手機(jī)或座機(jī)的高頻調(diào)制電路。第29頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五瞬態(tài)電壓抑制二極管（過(guò)電壓保護(hù)）：高壓硅堆：第30頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五性能測(cè)量：(1)使用二極管時(shí),正、負(fù)極不可接反。(2)更換二極管時(shí),應(yīng)用同類型或高一級(jí)的代替。(3)二極管

11、的引線彎曲處距離外殼端面應(yīng)不小于2mm,以免造成引線折斷或外殼破裂。(4)由于發(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍?.5V以上，故檢測(cè)時(shí)必須用萬(wàn)用表的R10k擋，正向電阻小于50k，反相電阻大于200k時(shí)發(fā)光二極管為正常。使用注意事項(xiàng)：第31頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五萬(wàn)用表檢測(cè)二極管第32頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 三極管大都是塑料封裝或金屬封裝，常見三極管的外觀如圖。二、晶體三極管第33頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 也稱為晶體三極管，可以說(shuō)它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。

12、三極管具有三個(gè)電極。三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用b表示）。其他的兩個(gè)電極成為集電極（用c表示）和發(fā)射極（用e表示）。由于不同的組合方式，形成了NPN型和PNP型三極管。半導(dǎo)體三極管第34頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五晶體三極管基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號(hào)：NPN型三極管PNP型三極管BECIBIEICBECIBIEIC第35頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 無(wú)論是NPN型管還是PNP型管,它們內(nèi)部均含有三個(gè)區(qū):發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。從三個(gè)區(qū)各引出一個(gè)金屬電

13、極分別稱為發(fā)射極（e）、基極（b）和集電極（c）;同時(shí)在三個(gè)區(qū)的兩個(gè)交界處形成兩個(gè)PN結(jié),發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),集電區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)。第36頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大第37頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五 三極管的參數(shù)是用來(lái)表征其性能和適用范圍的,也是評(píng)價(jià)三極管質(zhì)量以及選擇三極管的依據(jù)。 常用的主要參數(shù)有: 1）電流放大系數(shù) 2）反向飽和電流ICBO 3）穿透電流ICEO 三極管的分類(1) 按其結(jié)構(gòu)類型分為NPN管和PNP管; (2) 按其制作材料分為硅管和鍺管; (3) 按工作頻率分為高頻管和低頻管; 三極管的主要參數(shù)第38頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五電流分配和放大原理1. 三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE集電結(jié)反偏 VCVE集電結(jié)反偏 VCVB PNPNPN從電位的角度看：第39頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期五2. 各電極電