模擬電子技術(shù)課件4

高級(jí)電工培訓(xùn)之模擬電路機(jī)械與電氣工程系模擬電子線路部分一、半導(dǎo)體器件1.本征半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體2.半導(dǎo)體二極管(1）按材料分:有硅二極管,鍺二極管和砷化鎵二極管等。

(2）按結(jié)構(gòu)分:根據(jù)PN結(jié)面積大小,有點(diǎn)接觸型、面接觸型二極管。

(3）按用途分:有整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)?、阻尼等二極管。

(4）按封裝形式分:有塑封及金屬封等二極管。

(5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二極管伏安特性：半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

1.最大整流電流IF2.最大反向工作電壓URM3.反向飽和電流IR4.二極管的直流電阻R5.最高工作頻率fM

3.半導(dǎo)體三極管三極管的分類：三極管的種類很多,有下列幾種分類形式：(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;三極管的伏安特性曲線：三極管的主要參數(shù)：1）電流放大系數(shù)2）反向飽和電流ICBO

3）穿透電流ICEO4）集電極最大允許電流ICM5）集電極—發(fā)射極間的擊穿電壓U（BR）CEO

6)集電極最大耗散功率PCM第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用數(shù)字表示器件的電極數(shù)用漢語拼音字母表示器件的材料和極性用漢語拼音寫字母表示器件的類型用數(shù)字表示器件序號(hào)用漢語拼音字母表示器件的規(guī)格號(hào)符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義23二極管三極管ABCDABCDN型，鍺材料P型，鍺材料N型，鍺材料P型，鍺材料PNP型，鍺材料NPN型，鍺材料PNP型，鍺材料NPN型，硅材料PVWCZLSNUKXG普通管微波管穩(wěn)壓管參量管整流管整流堆隧道管阻尼管光電器件開關(guān)管低頻小功率管（f<3MHz，Pc<1W）高頻小功率管（f≥3MHz，Pc<1W）DATYBJCSBTFHPINJG低頻大功率管（f<3MHz，Pc>1W）高頻大功率管（f≥3MHz，Pc>1W）半導(dǎo)體品閘管（可控硅）體效應(yīng)器件雪崩管階躍恢復(fù)管場(chǎng)效應(yīng)器件半導(dǎo)體特殊器件復(fù)合管PIN型管激光器件場(chǎng)效應(yīng)管、半導(dǎo)體特殊器件、復(fù)合管、PIN型管和激光器件等型號(hào)的組成只有第三、四和五部分。3.場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管兩類

結(jié)構(gòu);(b)N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(c)P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)

iGS=0(a)N溝道結(jié)構(gòu)圖;(b)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵型符號(hào);(c)P溝道符號(hào)gdsgds(b)(c)溝道的形成（1）VGS=0時(shí)，漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的二極管，在DS間加上電壓不會(huì)形成電流ID（2）0<VGS<

VGS(th)時(shí)，通過柵極和P型襯底間的電容作用，在柵極下方的P型半導(dǎo)體空穴向下排斥，出現(xiàn)一層負(fù)離子層，但因?yàn)閂GS不大，負(fù)離子層不足夠?qū)щ?。?）VGS>VGS(th)時(shí)，柵極下方的電子足夠多，可以在DS間形成導(dǎo)電溝道。4321iD/mA02468uGS/VuDS＝10VUGS(th)＝3V(a)VGS(th)：開啟電壓定義跨導(dǎo)gm=物理意義：柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用交流線型模型中：id=gmvgs(a)N溝道結(jié)構(gòu)圖;（b）N溝道耗盡型MOS符號(hào);（c）P溝道符號(hào)－5－4－3－2－1024681012uDS=常數(shù)uGS/ViD/mAUGS(off)IDSS(a)VGS(off)：夾斷電壓注意事項(xiàng)：（1）MOS管柵、源極之間的電阻很高,使得柵極的感應(yīng)電荷不易泄放,因極間電容很小,故會(huì)造成電壓過高使絕緣層擊穿。（2）有些場(chǎng)效應(yīng)晶體管將襯底引出,故有4個(gè)管腳,這種管子漏極與源極可互換使用。（3）使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)各極必須加正確的工作電壓。（4）在使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),要注意漏源電壓、漏源電流及耗散功率等,不要超過規(guī)定的最大允許值。

4.繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路）。常用在自動(dòng)控制電路中。它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”，在電路中起到自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路的作用。組成：鐵芯、線圈、觸點(diǎn)簧片、銜鐵等工作原理：只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為”常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為”常閉觸點(diǎn)”。圖中a為常閉觸點(diǎn)，c為常開觸點(diǎn)，b為動(dòng)觸點(diǎn)繼電器規(guī)格除了電門接點(diǎn)數(shù)目不同，還要注意線圈的工作電壓是直流或是交流電，使用的電壓電流大小，切換電門耐電壓程度等，繼電器的規(guī)格有6v、9v、12v、24v、48v、100v、110v、200v、220v…等，例如一般工業(yè)界常用的繼電器接點(diǎn)可以耐電壓電流110vac-10a，線圈使用電壓為24vdc，一般繼電器規(guī)格中它并不會(huì)說明繼電器需要多少電流可以驅(qū)動(dòng)線圈，在使用時(shí)可以量測(cè)線圈內(nèi)的電阻值，就可以利用歐姆定律換算出耗電流，如果我們量測(cè)阻值為150Ω，線圈驅(qū)動(dòng)電壓24vdc，耗電流為24v/150Ω=0.16a，這樣就可以知道電源供應(yīng)器需要供應(yīng)多大的電流，才能使繼電器作動(dòng)。繼電器參數(shù)：額定工作電壓：是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。

直流電阻：是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過三用電表測(cè)量。

接觸電阻：是指繼電器中接點(diǎn)接觸后的電阻值，可以通過萬用表測(cè)量。對(duì)于許多繼電器來說，接觸電阻無窮大或者不穩(wěn)定是最大的問題。吸合電流：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。

釋放電流：是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。5.晶閘管晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管,也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件。在性能上,晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性,它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。A為陽極，K為陰極，G稱為門極（1）陽極加正向電壓J1、J3正偏，J2反偏，BG1和BG2工作在放大狀態(tài)，在G端輸入一個(gè)正向電壓時(shí)，形成正反饋，AK間導(dǎo)通（2）陽極加反向電壓J1、J3反偏偏，J2正偏，BG1和BG2工作在截止?fàn)顟B(tài)，AK間截止從關(guān)斷到導(dǎo)通的條件陽極電位高于陰極電位并門極有足夠的正向電壓和電流維持導(dǎo)通的條件陽極電位高于陰極電位并陽極電流大于維持電流從導(dǎo)通到關(guān)斷的條件陽極電位低于陰極電位或者陽極電流小于維持電流晶閘管的工作條件：

1.晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。2.晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。3.晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。4.晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷?？煽毓鑳?yōu)點(diǎn)：以小功率控制大功率，功率放大高大幾十萬倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開通無觸點(diǎn)運(yùn)行，無火花，無噪音效率高，成本低可控硅缺點(diǎn)：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的過載能力較差容易受到干擾而誤導(dǎo)通光控電子開關(guān)

220V交流電通過燈泡H及整流全橋后，變成直流脈動(dòng)電壓，作為正向偏壓，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，使三極管V截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過燈泡H的電流≤2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對(duì)三極管起保護(hù)作用。夜晚，亮度小于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100KΩ，使三極管V正向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實(shí)現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。二、基本放大電路及其分析方法1.基本放大電路共射電路共集電路共基電路2.放大電路的分析方法圖解法微