基本分立元件

電子技術(shù)緒論:從二十世紀(jì)初期第一代電子器件真空管問世以來,電子器件和電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,尤其是八十年代以來發(fā)展更快.電子器件和電子技術(shù)的發(fā)展大大促進了通信技術(shù),測量技術(shù),自動控制技術(shù)及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展.電子技術(shù)課程包括兩大部分內(nèi)容:模擬電路和數(shù)字電路.模擬電路:處理的信號是模擬信號,它是隨時間連續(xù)變化的信號.

二極管、三極管、穩(wěn)壓管、絕緣柵場效應(yīng)管;整流、濾波及穩(wěn)壓電路,三極管放大電路以及集成運算放大電路等.數(shù)字電路:處理的信號是數(shù)字信號,它是隨時間不連續(xù)變化的信號.

各種數(shù)制碼制,基本邏輯門、邏輯代數(shù),組合邏輯電路和時序邏輯電路等內(nèi)容.11.1電阻電容電感1.2二極管、穩(wěn)壓管1.3

半導(dǎo)體三極管1.4

場效應(yīng)管1.5晶閘管(可控硅)1.6大功率半導(dǎo)體開關(guān)基本分立器件2§1.1電阻電容電感雙腳直插、貼片、排色環(huán)：棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白黑金銀數(shù)字：１２３４５６７８９０-1-2

色環(huán)最后一位代表誤差，其前面一位是10的冪次，其它數(shù)字直接讀出，最常用的序列為10，12，15，18，20，22，24，27，30，33，36，39，43，47，51，56，62，68，75，82，91。

電阻、電容、電感的單位分別是歐姆Ω、皮法pF、微亨μH。電阻：電阻值和功率，1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W，最常用的是1/4W。電容：電容值和電壓，常用瓷片電容和電解電容。電感：電感值和電流。

3電壓和電流的關(guān)系電阻R電容C電感L4一、二極管§1.2二極管、穩(wěn)壓管PN陽極陰極D1.最大整流電流

IDM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.最大反向工作電壓UDRM保證二極管不被反向擊穿時的電壓值。主要參數(shù)3.最大反向電流

IDRM二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。5（2）穩(wěn)定電流IZ工作電壓等于UZ時的工作電流。二、穩(wěn)壓管主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓

UZ

（3）動態(tài)電阻正常工作時管子兩端的電壓。UIΔUZΔIZrZ愈小,穩(wěn)壓性能愈好+-DZ6BECNPN型三極管BECPNP型三極管一、三極管基本結(jié)構(gòu)NPNCBEPNPCBE§1.3

半導(dǎo)體三極管7RBEBRCECIBIEIC二、電流放大作用1.IE=IC+IB2.IC≈IE3.IC=βIB要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。8三極管輸出特性三個區(qū)域的特點:(1)放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏IC=IB,且

△

IC=

△

IB(2)飽和區(qū)

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，即UCE≤UBE

，

IB>IC，飽和導(dǎo)通電壓UCE0.3V

(3)截止區(qū)

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO0

UCE≈UCC9靜態(tài)電流放大倍數(shù)

=IC/

IBIC=

IB動態(tài)電流放大倍數(shù)三、三極管主要參數(shù)1.電流放大倍數(shù)和

一般認(rèn)為：

==，值范圍：20~100~

=△IC/

△IB~△IC=

△

IB~2.集-基極反向截止電流ICBO3.集-射極反向穿透電流ICEOICEO=

ICBO+ICBO

104.集電極最大允許電流ICM集電極電流IC上升會導(dǎo)致

值下降，當(dāng)

值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓BUCEO6.集電極最大允許功耗PCMPC=ICUCE要使PC≤PCM11MOS場效應(yīng)管:(MetalOxideSemiconductor)一.N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管G—柵極S—源極D—漏極ID+_DGSPN+N+SiO2ED+_EGNPNJ1J21.基本結(jié)構(gòu):2.工作原理:當(dāng)UGS=0UDS“+”J2反偏,ID=0.UGS加正向電壓,在UGS作用下,產(chǎn)生垂直于襯底表面的電場吸引P中電子排斥空穴,當(dāng)UGS>UT吸引的電子增多,填補空穴后還有多,形成反型層,構(gòu)成漏源極間導(dǎo)電溝道,在ED作用下形成電流ID§1.4場效應(yīng)管GDS123.特性曲線:(1)轉(zhuǎn)移特性:UDS為一定值時,UGS與ID的關(guān)系曲線反應(yīng)了UGS對ID的控制作用UGS>UT后ID按指數(shù)形式上升.(V)ID開啟電壓UGSUTUDS=10V(mA)(2)輸出特性:(V)可變電阻區(qū)放大區(qū)(恒流區(qū))擊穿區(qū)ID(mA)UDS4312048121620UGS一定,ID與UDS之間關(guān)系:UGS=3V4V5V13二.P溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管GDSG—柵極S—源極D—漏極UTID(mA)UGS(V)2.轉(zhuǎn)移特性1.符號:3.輸出特性:-ID(mA)-UDS(V)0-6V-5V-4V14三.N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管GDSG—柵極S—源極D—漏極1.符號:DGSPN+N+SiO2++++N型溝道2.結(jié)構(gòu)示意圖:SiO2絕緣層中摻有大量的正離子,當(dāng)UGS=0時,P形硅表面也有N型導(dǎo)電溝道,UGS>0有ID,UGS<0也有ID,UGS變化則ID也隨之變化.3.轉(zhuǎn)移特性:UGS(V)-1-3UPUDS=常數(shù)ID(mA)4812UGS負(fù)到一定程度=UP(溝道夾斷電壓),ID=015四.場效應(yīng)管的開關(guān)作用:1).UGS>UTIDUDS當(dāng)UGSID

到一定UDS=0導(dǎo)通2).UGS<UT或UGS<0場效應(yīng)管截止,ID=0,UDS=UD.+UDRDIDGDS16別名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴展到強電領(lǐng)域。

特點：體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。應(yīng)用領(lǐng)域：整流（交流

直流）逆變（直流

交流）變頻（交流

交流）斬波（直流

直流）此外還可作無觸點開關(guān)等?！?.5晶閘管（Thyristor）171.1結(jié)構(gòu)A（陽極）P1P2N1三個

PN結(jié)N2四層半導(dǎo)體K（陰極）G（控制極）一、工作原理18符號AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK1.2工作原理示意圖19APPNNNPGKig?ig??igKAGT1T2由二個三極管組成的電路等效20G1.若只加UAK正向電壓，控制極不加觸發(fā)電壓，兩三極管均不能導(dǎo)通，即晶閘管不通。導(dǎo)通過程2.當(dāng)UAK

>0且UGK>0

時，晶閘管迅速導(dǎo)通。UGK開始加入時，T1首先導(dǎo)通，

ib1=ig、

iC1

=

ib1

；然后T2導(dǎo)通，ib2=iC1=

ib1、ic2=?ib2=

ib1，此后T1進一步導(dǎo)通，形成正反饋，A、k兩極間迅速導(dǎo)通。KAT1T2i

b1ic2i

c1i

gi

b2213.晶閘管導(dǎo)通后，去掉電壓UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)；4.晶閘管截止的條件：晶閘管的A、K兩極間加反向電壓，或開始工作時就不加觸發(fā)信號（即令UGK

=0），晶閘管則不能導(dǎo)通；（1）（2）晶閘管正向?qū)ê?，欲令其截止，必須減小UAK，或加大回路電阻，致使晶閘管中的電流減小到維持電流（IH）以下，正反饋失效，晶閘管截止。22（1）晶閘管具有單向?qū)щ娦浴Ｈ羰蛊潢P(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽極電流減小到維持電流以下。正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發(fā)信號。晶閘管的工作原理小結(jié)（2）晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極失去作用。231.UDRM：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓晶閘管耐壓值。一般取UDRM

=80%UDSM

。普通晶閘管UDRM

為100V---3000V二、主要參數(shù)2.URRM：反向重復(fù)峰值電壓控制極斷路時，可以重復(fù)作用在晶閘管上的反向重復(fù)電壓。一般取URRM=80%URSM。普通晶閘管URRM為100V--3000V）

3.ITAV：通態(tài)平均電流環(huán)境溫度為40。C時,在

電阻性負(fù)載、單相工頻

正弦半波、導(dǎo)電角不小于170o的電路中，晶閘管允許的最大通態(tài)平均電流。普通晶閘管ITAV

為1A---1000A。）24額定通態(tài)平均電流即正向平均電流（IF）。通用系列為：1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14種規(guī)格。UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRMURRM254.UTAV

：通態(tài)平均電壓6.UG、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流管壓降。在規(guī)定的條件下，通過正弦半波平均電流時，晶閘管陽、

陰兩極間的電壓平均值。一般為1V左右。5.IH：最小維持電流在室溫下，控制極開路、晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般為幾十到一百多毫安。在室溫下，陽極電壓為直流6V時，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1~5V，IG為幾十到幾百毫安。263.1單相半波可控整流電路1.電路及工作原理u1u2uTuLAGKRLuG三、可控整流電路

u2>0

時，加上觸發(fā)電壓uG

，晶閘管導(dǎo)通。且

uL

的大小隨uG

加入的早晚而變化；u2<0

時，晶閘管不通，uL=0

。故稱可控整流。設(shè)u1為正弦波272.工作波形tu2tuGtuLtuT

：控制角

：導(dǎo)通角u1u2uTuLAGKRLuG283.2單相全波可控整流電路T1、T2--晶閘管D1、D2--二極管T1T2D1D2RLuLu2AB+-uG292.工作波形tu2tuGtuLt

uT1T1T2D1D2RLuLu2AB+-304.1單結(jié)晶體管工作原理結(jié)構(gòu)等效電路E（發(fā)射極）B2（第二基極）B1（第一基極）NPEB2B1RB2RB1管內(nèi)基極體電阻PN結(jié)四、觸發(fā)電路31工作原理：當(dāng)uE<UA+UF=UP

時PN結(jié)反偏，iE很小；當(dāng)uE

UP時PN結(jié)正向?qū)?iE迅速增加。B2ERB1RB2B1AUBBiE

--分壓比

(0.35~0.75)UP--峰點電壓UF--PN結(jié)正向?qū)▔航?24.2單結(jié)晶體管的特性和參數(shù)IEuEUVUPIVUV、IV--谷點電壓、電流（維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。）負(fù)阻區(qū)UP--

峰點電壓（單結(jié)管由截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。）

uE<UV時單結(jié)管截止uE>UP時單結(jié)管導(dǎo)通33單結(jié)管符號EB2B1單結(jié)管重要特點1.UE<UV時單結(jié)管截止；2.UE>UP時單結(jié)管導(dǎo)通。344.3單結(jié)晶體管振蕩電路一、振蕩過程分析RR2R1CUuCuOEB1B2電路組成振蕩波形uCttuoUVUP35一、電路u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu3主電路觸發(fā)電路五、單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路36二、波形關(guān)系u2uabU2MU2Mucb削波整流UZau2RbcDZUZ整流穩(wěn)壓電路部分37UZ削波ucbudbUPUVuebUP-UD觸發(fā)脈沖UZR1R2RPCuccdeDZb電容充、放電單結(jié)晶體管電路部分

38uLu3ueb觸發(fā)脈沖輸出電壓u3T1T2D1D2uLRLbe可控硅橋式整流電路部分

39§1.6大功率半導(dǎo)體開關(guān)

開關(guān)速度、通態(tài)壓降（工作效率）一、大功率晶體管GTR二、功率場效應(yīng)管MOSFET三、可關(guān)斷晶閘管GTO四、絕緣柵雙極型晶體管IGBT五、集成門極換流晶閘管IGCT六、其它半導(dǎo)體功率器件40一、大功率晶體管GTR電力晶體管GiantTransistor—GTR，直譯為巨型晶體管雙極結(jié)型晶體管BipolarJunctionTransistor—BJT,也稱為PowerBJT達(dá)林頓管，復(fù)合管β≈β1β2提高了放大倍數(shù)，降低了驅(qū)動功率，仍較高開關(guān)速度較快（開通較慢，關(guān)斷慢）通態(tài)壓降較低功率較大T2BECT141二、功率場效應(yīng)管MOSFET場效應(yīng)管FET—FieldEffectTransistor絕緣柵場效應(yīng)管MOSFET—MetalOxideSemiconductorFET功率場效應(yīng)管PowerMOSFET垂直導(dǎo)電的雙擴散型絕緣柵場效應(yīng)管VDMOS—VerticalDouble-diffusedMOSFET垂直導(dǎo)電，可獲得大電流；設(shè)有高阻區(qū)，耐壓提高；溝道短，開關(guān)速度和效率高。開關(guān)速度很快通態(tài)壓降低功率有限GDSDGSPN+N+SiO2N+N-N-N+N+PSN+42三、可關(guān)斷晶閘管GTO

門極可關(guān)斷晶閘管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）可關(guān)斷晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通與普通晶閘管相同，控制極上加正觸發(fā)信號導(dǎo)通，不同的是加負(fù)觸發(fā)信號又可將其關(guān)斷

。普通晶