電子基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

中山奧凱華泰電子有限公司

電子基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)主講人：張德文

2009-10-30內(nèi)容第一部分電阻、電容、電感及二極管的了解第二部分半導(dǎo)體三極管的放大原理、特性曲線及重要參數(shù)第一部分

第一節(jié)電阻器

電阻，它是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì)，與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。歐姆定律說(shuō)，I=U/R，那么R=U/I，電阻的基本單位是歐姆，用希臘字母“Ω”表示，有這樣的定義：導(dǎo)體上加上一伏特電壓時(shí)，產(chǎn)生一安培電流所對(duì)應(yīng)的阻值。電阻的主要職能就是阻礙電流流過(guò)。通?？s寫為R，常用單位還有千歐（kΩ），兆歐（MΩ）。

電阻器分三大類：固定電阻，可變電阻，特種電阻。固定電阻以其制造材料又可分為ＲＴ型碳膜電阻、ＲＪ型金屬膜電阻、ＲＸ型線繞電阻、片狀電阻。其中特種電阻中光敏電阻是一種電阻值隨外界光照強(qiáng)弱（明暗）變化而變化的元件，光越強(qiáng)阻值越小，光越弱阻值越大。聲控樓道燈在白天不會(huì)點(diǎn)亮，也是因?yàn)楣饷綦娮柙谄鹱饔?。熱敏電阻是一個(gè)特殊的半導(dǎo)體器件，它的電阻值隨著其表面溫度的高低的變化而變化。新型的電腦主板都有CPU測(cè)溫、超溫報(bào)警功能，就是利用了的熱敏電阻。第二節(jié)電容器

1、電容用字母C表示。顧名思義，電容器就是“儲(chǔ)存電荷的容器。不同的電容器儲(chǔ)存電荷的能力也不相同。規(guī)定把電容器外加1伏特直流電壓時(shí)所儲(chǔ)存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉（F）。但實(shí)際上，法拉是一個(gè)很不常用的單位，因?yàn)殡娙萜鞯娜萘客?法拉小得多，常用微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱微微法）等，它們的關(guān)系是：1法拉（F）=1000000微法（μF）1微法（μF）=1000納法（nF）=1000000皮法（pF）

2、常用電容器陶瓷電容器（包括瓷片電容器）：性能較好，便宜云母電容器：性能好，容量小電解電容器：有極性，容量大，漏電大，便宜鉭電容器：有極性，容量大，性能好，價(jià)格高3、電容器的作用：隔直流：作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò)。

旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。

耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路

濾波：將整流以后的鋸齒波變?yōu)槠交拿}動(dòng)波，接近于直流。

溫度補(bǔ)償：針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。

計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。

調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。

整流：在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。

儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。

4、電容器的應(yīng)用：把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負(fù)極上，過(guò)一會(huì)兒即使把電源斷開(kāi)，兩個(gè)引腳間仍然會(huì)有殘留電壓（學(xué)了以后的教程，可以用萬(wàn)用表觀察），我們說(shuō)電容器儲(chǔ)存了電荷。電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個(gè)過(guò)程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲(chǔ)存的電荷向電路釋放的過(guò)程，稱為電容器的放電。

舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的例子，我們看到市售的整流電源在拔下插頭后，上面的發(fā)光二極管還會(huì)繼續(xù)亮一會(huì)兒，然后逐漸熄滅，就是因?yàn)槔锩娴碾娙菔孪却鎯?chǔ)了電能，然后釋放。當(dāng)然這個(gè)電容原本是用作濾波的。至于電容濾波。發(fā)燒友制作HiFi音響，都要用至少1萬(wàn)微法以上的電容器來(lái)濾波，濾波電容越大，輸出的電壓波形越接近直流，而且大電容的儲(chǔ)能作用，使得突發(fā)的大信號(hào)到來(lái)時(shí)，電路有足夠的能量轉(zhuǎn)換為強(qiáng)勁有力的音頻輸出。這時(shí)，大電容的作用有點(diǎn)像水庫(kù)，使得原來(lái)洶涌的水流平滑地輸出，并可以保證下游大量用水時(shí)的供應(yīng)。

第三節(jié)電感器

電感器的分類

電感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的器件。在電子設(shè)備中電感器分為兩大類：一類是應(yīng)用自感作用的電感線圈，另一類是應(yīng)用互感作用的變壓器或互感器。根據(jù)電感器的結(jié)構(gòu)和用途，一般可分類如下：

⒈電感線圈可分為：?jiǎn)螌泳€圈、多層線圈、蜂房式線圈、帶磁芯線圈和磁芯有間隙的電感器等。根據(jù)電感器的電感量是否可調(diào)，分為固定、可變和微調(diào)電感器。

⒉變壓器可分為：電源變壓器、音頻輸入變壓器、音頻輸出變壓器、中頻變壓器(中周)等。電感器用符號(hào)L表示，它的基本單位是亨利（H），常用毫亨（mH）為單位。它經(jīng)常和電容器一起工作，構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器等。另外，人們還利用電感的特性，制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。電感器的特性恰恰與電容的特性相反，它具有阻止交流電通過(guò)而讓直流電通過(guò)的特性。

第四節(jié)二極管簡(jiǎn)述：晶體二極管有一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)?，反向截止。二極管是非線性元件，其正常工作時(shí)的導(dǎo)通電壓：鍺管0.2-0.3V，硅管0.7V左右，砷化鎵(發(fā)光)管＞1.4V1、按材料分類：硅二極管、鍺二極管、砷化鎵二極管…

按用途分：整流二極管、檢波二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、穩(wěn)壓二極管、用于數(shù)字電路的開(kāi)關(guān)二極管、用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管……2、二極管的應(yīng)用：利用二極管單向?qū)щ姷奶匦?，常用二極管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交流電的正半周（或?fù)半周）通過(guò)，再用電容器濾波形成平滑的直流。二極管也用來(lái)做檢波器，把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來(lái)”，大多高頻電路中會(huì)有一個(gè)"檢波二極管"，一般用2AP9型鍺管。第二部分三極管半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，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(kāi)關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母b表示）。其他的兩個(gè)電極成為集電極（用字母c表示）和發(fā)射極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。三極管的電路符號(hào)有兩種：有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。常用的三極管，包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣。在某些電子產(chǎn)品中還能見(jiàn)到3DG6（低頻小功率硅管）、3AX31（低頻小功率鍺管）為什么半導(dǎo)體三極管是最重要的呢？先看幾個(gè)電路左圖是兩級(jí)放大電路，第一級(jí)的三極管T1使電流和電壓放大；第二級(jí)的T2完成電流放大任務(wù)，同時(shí)具有阻抗變換功能，以提高驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。下面是擴(kuò)音機(jī)電路圖圖中有六個(gè)三極管T1~T6共同作用，完成音頻信號(hào)的低失真放大。三極管的作用是什么？你明白了嗎？三極管的作用三極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行不失真或低失真的放大?！胺糯笮盘?hào)”是它的基本功能。三極管在模擬電子系統(tǒng)中居于核心地位，是系統(tǒng)的“心臟”。由此可見(jiàn)：一.三極管的基本結(jié)構(gòu)三極管最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有平面型和合金型兩種。平面型都是硅管、合金型主要是鍺管。它們都具有NPN或PNP的三層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)，因而又有NPN和PNP兩類晶體管。其三層分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，并引出發(fā)射極(E)、基極(B)和集電極(C)三個(gè)電極。三層之間的兩個(gè)PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。N型硅P型N型二氧化硅保護(hù)膜CBEN型鍺銦球銦球P型P型CEB平面型結(jié)構(gòu)合金型結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)EBCNPP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)EBCBECBEC二.三極管的電流分配與放大作用NPN型和PNP型三極管的工作原理相似，本節(jié)只討論前者。如圖，對(duì)NPN型晶體管加EB和EC兩個(gè)電源，接成共發(fā)射極接法構(gòu)成兩個(gè)回路。通過(guò)實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果，得：(1).(2).

IC(或IE)比IB大得多，(如表中第三、四列數(shù)據(jù))IB(mA)

00.020.040.060.080.10IC(mA)<0.0010.701.502.303.103.95IE(mA)<0.0010.721.542.363.184.05(4).要使晶體管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置、集電結(jié)必須反向偏置——具有放大作用的外部條件。這就是晶體管的電流放大作用，IB的微小變化可以引起IC的較大變化(第三列與第四列的電流增量比)。IB(mA)

00.020.040.060.080.10IC(mA)<0.0010.701.502.303.103.95IE(mA)<0.0010.721.542.363.184.05(3).當(dāng)IB=0(基極開(kāi)路)時(shí)，也很小(約為1微安以下)。1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子電流放大作用原理

——內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)射結(jié)處于正向偏置，摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基區(qū)進(jìn)行多子擴(kuò)散。放大作用的內(nèi)部條件：基區(qū)很薄且摻雜濃度很低。2、電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合基區(qū)厚度很小，電子在基區(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴(kuò)散。（但有少部分與空穴復(fù)合而形成IBEIB）3、集電區(qū)收集擴(kuò)散電子集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，對(duì)從基區(qū)擴(kuò)散進(jìn)入集電結(jié)的電子具有加速作用而把電子收集到集電區(qū)，形成集電極電流(ICE

IC)。由電流分配關(guān)系示意圖可知發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的電子電流IE將分成兩部分ICE和IBE，它們的比值為它表示晶體管的電流放大能力，稱為電流放大系數(shù)。在晶體管中，不僅IC比IB大很多；當(dāng)IB有微小變化時(shí)還會(huì)引起IC的較大變化。根據(jù)晶體管放大的外部條件，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。則對(duì)于NPN型晶體管且對(duì)于PNP型晶體管且三.三極管的特性曲線晶體管的特性曲線是表示一只晶體管各電極電壓與電流之間關(guān)系的曲線。是應(yīng)用晶體管和分析放大電路的重要依據(jù)。最常用的是共發(fā)射極接法的輸入特性曲線和輸出特性曲線，實(shí)驗(yàn)測(cè)繪是得到特性曲線的方法之一。特性曲線的測(cè)量電路見(jiàn)右圖。

AVmAVECRBIBUCEUBEICEB用晶體管特性圖示儀也可直接測(cè)量及顯示晶體管的各個(gè)特性曲線。1.輸入特性曲線輸入特性曲線當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)的IB與UBE之間的關(guān)系曲線。(參見(jiàn)右圖)00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V3DG6三極管的輸入特性曲線對(duì)硅管來(lái)說(shuō)，當(dāng)UCE1V時(shí)，集電結(jié)已處于反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置所形成電流的絕大部分將形成集電極電流，但I(xiàn)B與UBE的關(guān)系依然與PN結(jié)的正向類似。(當(dāng)UCE更小，IB才會(huì)明顯增加)硅管的死區(qū)電壓為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓不超過(guò)0.2V。放大狀態(tài)時(shí)，硅NPN管UBE=0.6~0.7V；鍺PNP管UBE=–0.2~–0.3V。2.輸出特性曲線輸出特性曲線是在IB為常數(shù)時(shí)，IC與UCE之間的關(guān)系曲線。在不同的IB下，可得到不同的曲線，即晶體管的輸出特性曲線是一組曲線(見(jiàn)下圖)。當(dāng)IB一定時(shí)，UCE超過(guò)約1V以后就將形成IC，當(dāng)UCE繼續(xù)增加時(shí)，IC的增加將不再明顯。這是晶體管的恒流特性。當(dāng)IB增加時(shí)，相應(yīng)的IC也增加，曲線上移，而且IC比IB增加得更明顯。這是晶體管的電流放大作用。通常將晶體管的輸出特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)：(1)放大區(qū)特性曲線進(jìn)于水平的區(qū)域。在放大區(qū)也稱線性區(qū)。此時(shí)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。(2)截止區(qū)IB=0曲線以下的區(qū)域。IB=0時(shí)IC=ICEO。對(duì)于硅管當(dāng)UBE<0.5V時(shí)即開(kāi)始截止。為了可靠截止常使UBE

0。即截止時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都反向偏置。

(3)飽和區(qū)當(dāng)UCE<UBE時(shí)，集電結(jié)處于正向偏置，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IB的變化對(duì)IC影響較小，失去放大作用。即：飽和時(shí)，晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏、集電結(jié)也處于正偏。截止放大飽和發(fā)射結(jié)反偏正偏正偏集電結(jié)反偏反偏正偏各態(tài)偏置情況：四.三極管的主要參數(shù)晶體管的特性不僅可用特性曲線表示，還可用一些數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明，即晶體管參數(shù)。它是設(shè)計(jì)電路和選用器件的依據(jù)。1.電流放大系數(shù)、當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極時(shí)，靜態(tài)(直流)時(shí)的IC與IB的比值稱為共發(fā)射極靜態(tài)(直流)放大系數(shù)：當(dāng)晶體管工作在動(dòng)態(tài)時(shí)，電流增量ΔIC與ΔIB的比值稱為動(dòng)態(tài)(交流)放大系數(shù)：2.集-基極反向截止電流ICBOICB