電子技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程 課件全套 趙媛 項(xiàng)目1-15 二極管 - 數(shù)模（DA）與模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換器

項(xiàng)目一——認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體項(xiàng)目一

認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體學(xué)習(xí)內(nèi)容：

1.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)。2.PN結(jié)的形成過(guò)程。3.PN結(jié)的導(dǎo)電特性。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和類(lèi)型；理解PN結(jié)的形成以及導(dǎo)電特性。重點(diǎn)：PN結(jié)的形成以及導(dǎo)電特性。難點(diǎn)：PN結(jié)的形成以及導(dǎo)電特性。一、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

半導(dǎo)體-----導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間

物體根據(jù)其導(dǎo)電能力

絕緣體

半導(dǎo)體

導(dǎo)體本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體硅

常用的材料鍺

半導(dǎo)體特性：熱敏性、光敏性、可摻雜性。本征半導(dǎo)體就是完全純凈的半導(dǎo)體（也叫純凈半導(dǎo)體）。1.本征半導(dǎo)體單晶硅共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)與本征激發(fā)

在本征半導(dǎo)體中，空穴與電子是成對(duì)出現(xiàn)的，稱(chēng)為電子—空穴對(duì)，其自由電子和空穴數(shù)目總是相等的，如圖所示。溫度升高時(shí)在本征半導(dǎo)體產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)。溫度越高，產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)目就越多，這就是半導(dǎo)體的熱敏性。（1）P型半導(dǎo)體2.摻雜半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體硅中摻入微量的3價(jià)元素（如硼）而形成的。因雜質(zhì)原子只有3個(gè)價(jià)電子，它與周?chē)柙咏M成共價(jià)鍵時(shí)，缺少1個(gè)電子，因此在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空穴，如圖所示。N型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體硅中摻入微量的5價(jià)元素（如磷）而形成的，雜質(zhì)原子有5個(gè)價(jià)電子與周?chē)柙咏Y(jié)合成共價(jià)鍵時(shí)，多出1個(gè)價(jià)電子，這個(gè)多余的價(jià)電子易成為自由電子，如圖所示。N型半導(dǎo)體多子為自由電子，少子為空穴。（2）

N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

P型半導(dǎo)體中，原來(lái)的晶體仍會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，由于雜質(zhì)的摻入，使得空穴數(shù)目遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)目，成為多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱(chēng)多子），而自由電子則為少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱(chēng)少子）。因而P型半導(dǎo)體以空穴導(dǎo)電為主。

N型半導(dǎo)體中，原來(lái)的晶體仍會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，由于雜質(zhì)的摻入，使得自由電子數(shù)目遠(yuǎn)大于空穴數(shù)目，成為多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱(chēng)多子），而空穴則為少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱(chēng)少子）。因而N型半導(dǎo)體以自由電子導(dǎo)電為主。綜上所述，在摻入雜質(zhì)后，載流子的數(shù)目都有相當(dāng)程度的增加，半導(dǎo)體導(dǎo)電性能大大改善。多子主要是由摻雜產(chǎn)生的，少子是由本征激發(fā)產(chǎn)生的。二、PN結(jié)的形成

同一塊半導(dǎo)體基片的兩邊分別形成P型和N型半導(dǎo)體。由于界面兩邊明顯存在濃度差，產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在它們的交界面附近會(huì)形成一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，稱(chēng)為PN結(jié)。PN形成過(guò)程

總結(jié)：N區(qū)的多子（電子）----向P區(qū)擴(kuò)散，并與交界面附近P區(qū)的空穴復(fù)合，在N區(qū)留下一層不能移動(dòng)的正電荷離子。擴(kuò)散的結(jié)果使交界面出現(xiàn)了空間電荷區(qū)，空間電荷區(qū)形成了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)的存在阻礙了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，便形成了一定厚度的空間電荷區(qū)，稱(chēng)為PN結(jié)。

由于電荷區(qū)缺少能移動(dòng)的載流子，故又稱(chēng)PN結(jié)為耗盡層或阻擋層。同樣，P區(qū)的多子（空穴）也會(huì)向N區(qū)擴(kuò)散，并與界面附近的N區(qū)電子復(fù)合而消失，在P區(qū)留下一層不能移動(dòng)的負(fù)電荷離子。

三、PN結(jié)導(dǎo)電性能1.PN正向偏置-------當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)P區(qū)電位高于N區(qū)

電位時(shí)，PN結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏。PN結(jié)正向?qū)щ娦阅躊N結(jié)正向?qū)щ娦阅躊N正偏時(shí)：

外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)；PN結(jié)變窄，呈低阻狀態(tài)；

正向電流很大；PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)正向?qū)щ娦阅躊N結(jié)反向?qū)щ娦阅?.PN反向偏置-------當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)N區(qū)電位高于P區(qū)

電位時(shí)，PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏。PN結(jié)反向?qū)щ娦阅躊N結(jié)反向?qū)щ娦阅芸偨Y(jié)：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦阅?，PN結(jié)正向?qū)ǎ聪蚪刂埂?/p>

PN反偏時(shí)：

外電場(chǎng)加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)；PN結(jié)變寬，呈高阻狀態(tài)；

反向電流很??；PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。ThankYou!項(xiàng)目一——認(rèn)識(shí)二極管項(xiàng)目一

認(rèn)識(shí)二極管（第2講）學(xué)習(xí)內(nèi)容：1.認(rèn)識(shí)二極管。2.二極管的伏安特性。3.特殊二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特性和用途。4.二極管的檢測(cè)。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能，理解其伏安特性和參數(shù)的含義，掌握其型號(hào)和管腳檢測(cè)方法。重點(diǎn)：二極管的伏安特性、型號(hào)和檢測(cè)方法。難點(diǎn)：二極管的伏安特性和檢測(cè)方法。一、認(rèn)識(shí)二極管

1.晶體二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)晶體二極管是由一個(gè)PN結(jié)，加上接觸電極、引線和管殼構(gòu)成。它有兩個(gè)電極，由P型半導(dǎo)體引出的是正極（又稱(chēng)陽(yáng)極），由N型半導(dǎo)引出的是負(fù)極（又稱(chēng)陰極）。二極管結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示。(a)電路(b)符號(hào)小功率二極管多采用玻璃或塑料封裝，大功率二極管一般使用金屬外殼，并制作成螺栓式或平板壓接式。下圖從左至右是從小功率到大功率的各種二極管封裝形式。二極管的常見(jiàn)封裝形式半導(dǎo)體二極管圖片2.半導(dǎo)體二極管類(lèi)型（1）按照材料分類(lèi)：硅二極管和鍺二極管；（2）按照結(jié)構(gòu)分為：點(diǎn)接觸型、面接觸性和集成平面型。1）

點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。3)平面型二極管

往往用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型

3.半導(dǎo)體二極管的參數(shù)

(1)最大整流電流IF——二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流電流的平均值。(2)反向擊穿電壓VBR——和最大反向工作電壓VRM

二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱(chēng)為反向擊穿電壓VBR。

為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最大反向工作電壓VRM一般只按反向擊穿電壓VBR的一半計(jì)算。

(3)反向電流IR

在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(

A)級(jí)。4．二極管的型號(hào)

二極管的品種很多，各類(lèi)二極管用不同型號(hào)來(lái)表示，國(guó)產(chǎn)二極管的名稱(chēng)由五部分組成，其符號(hào)意義見(jiàn)表1-2。第一部分（數(shù)字）第二部分(漢語(yǔ)拼音字母)第三部分(漢語(yǔ)拼音字母)第四部分（數(shù)字）第五部分(漢語(yǔ)拼音字母)電極數(shù)目：2—二極管材料與極性：A—N型鍺B—P型鍺C—N型硅D—P型硅二極管類(lèi)型：P—普通管W—穩(wěn)壓管Z—整流管K—開(kāi)關(guān)管E—發(fā)光管U—光電管二極管序號(hào)：表示同一類(lèi)型中某些性能與參數(shù)的差別規(guī)格號(hào)：表示同型號(hào)中的檔別例如：2DP6是P型硅普通二極管；2AK6是N型鍺開(kāi)關(guān)二極管；例如：2CZ14F是N型硅整流二極管系列中的F擋。二、二極管的伏安特性二極管的伏安特性是指通過(guò)二極管的電流與其兩端電壓之間的關(guān)系。二極管的伏安特性，可以用圖所示電路測(cè)定。(a)測(cè)正向特性(b)測(cè)反向特性圖測(cè)試二極管伏安特性電路1.正向特性

硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.5V左右，

鍺二極管的死區(qū)電壓Uth=0.1V左右。

當(dāng)0＜U＜Uth時(shí)，正向電流為零，Uth稱(chēng)為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓。

當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：

當(dāng)U＞Uth時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。2.反向特性當(dāng)U＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：

當(dāng)UBR＜U＜0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱(chēng)反向飽和電流IS

。

當(dāng)U≥UBR時(shí)，反向電流急劇增加，UBR稱(chēng)為反向擊穿電壓。

半導(dǎo)體二極管由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，它同樣具有單向?qū)щ娦?。?shí)際的二極管伏安特性曲線如圖所示。

二極管的伏安特性你會(huì)做嗎？何謂死區(qū)電壓？硅管和鍺管死區(qū)電壓的典型值各為多少？為何會(huì)出現(xiàn)死區(qū)電壓？

二極管的伏安特性曲線上分為幾個(gè)區(qū)？能否說(shuō)明二極管工作在各個(gè)區(qū)時(shí)的電壓、電流情況？

檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果為什么二極管的反向電流很小且具有飽和性？例：設(shè)二極管為理想二極管，其反向擊穿電壓為25V，試求圖1.21所示各電路中的電流I。2V為正向電壓且>0.7v,二極管工作在正向?qū)▍^(qū)。I=2÷2=1mA10v為反向電壓且<25v,二極管工作在反向截止區(qū)。I=030v為反向電壓且>25v,二極管工作在反向擊穿區(qū)。I=∞三、特殊二極管

1.硅穩(wěn)壓二極管

硅穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅二極管，其伏安特性曲線、符號(hào)及穩(wěn)壓管電路如圖1.10所示。它的正向特性曲線與普通二極管相似。在正常情況下穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，端電壓變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。圖中的UZ表示反向擊穿電壓，當(dāng)電流的增量ΔIZ很大時(shí)，只引起很小的電壓變化ΔUZ。只要反向電流不超過(guò)其最大額定電流，就不會(huì)形成破壞性的熱擊穿。在電路中應(yīng)與穩(wěn)壓管串聯(lián)一個(gè)具有適當(dāng)阻值的限流電阻。

圖1.10穩(wěn)壓管的伏安特性曲線、圖形符號(hào)及穩(wěn)壓管電路2.其他類(lèi)型的二極管

（1）光電二極管

光電二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管的結(jié)構(gòu)基本相同，在它的PN結(jié)處，通過(guò)管殼上的一個(gè)玻璃窗口接收外部的光照。PN結(jié)在反向偏置狀態(tài)下運(yùn)行，其反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。如圖1.11所示。光電二極管的主要特點(diǎn)是其反向電流大小與光照度成正比。

圖1.11光電二極管

（2）發(fā)光二極管（LED）

發(fā)光二極管是一種能把電能轉(zhuǎn)換為光能的特殊器件。這種二極管不僅具有普通二極管的正、反向特性，而且當(dāng)給發(fā)光二極管施加正向偏壓時(shí)，發(fā)光二極管還會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光（即電致發(fā)光）。目前應(yīng)用的有紅、黃、綠、藍(lán)、紫等顏色的發(fā)光二極管。此外，還有變色發(fā)光二極管，即當(dāng)通過(guò)二極管的電流改變時(shí)，發(fā)光顏色也隨之改變。新技術(shù)應(yīng)用：LED照明

LED日益成為多種現(xiàn)有照明應(yīng)用的首選光源，這些照明應(yīng)用包括汽車(chē)、交通和街道照明，以及LCD背光，以及個(gè)人照明。目前LED燈泡發(fā)光效率已超過(guò)100流明每瓦。新型LED的高效、節(jié)能特點(diǎn)突出，正在被主流普通照明市場(chǎng)所采用。圖1.12為L(zhǎng)ED路燈。圖1.12LED路燈

LED符號(hào)（3）變?nèi)荻O管二極管結(jié)電容的大小除了與本身的結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)外，還與外加電壓有關(guān)。結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小，這種效應(yīng)顯著的二極管稱(chēng)為變?nèi)荻O管，其圖形符號(hào)如圖1.13（a）所示，如圖（b）所示的是某種變?nèi)荻O管的特性曲線

圖1.13變?nèi)荻O管

半導(dǎo)體二極管工作在擊穿區(qū)，是否一定被損壞？為什么？

你會(huì)做嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果四、二極管的檢測(cè)

在實(shí)際電路中，二極管損壞是常見(jiàn)的故障，在使用二極管時(shí)，必須注意極性不能接錯(cuò)。因此，用萬(wàn)用表判別二極管的好壞和管腳極性是二極管應(yīng)用中的一項(xiàng)基本技能。

1.判別二極管的好壞將萬(wàn)用表的電阻檔置R×100或R×1K量程（一般不用R×1或R×10K量程），如果測(cè)得二極管的正向電阻為幾百歐到幾千歐，反向電阻在幾百千歐以上，則可確定二極管是好的；如果測(cè)得正、反向電阻均很小，則管子內(nèi)部短路；如果測(cè)得正、反向電阻差別不大，則管子質(zhì)量不好；如果測(cè)得正、反向電阻均很大，則管子開(kāi)路。需要說(shuō)明的是：使用萬(wàn)用表的不同量程測(cè)量同一只二極管時(shí)，測(cè)得的正向電阻是有一定差異的。這是因?yàn)槎O管是一種非線性元件，其正向電阻值與流過(guò)它的電流有關(guān)，電流愈大，電阻愈小。萬(wàn)用表不同量程對(duì)應(yīng)的電流不同，所以測(cè)出的電阻也就不同。另外，如果用R×1或R×10K檔測(cè)量小功率二極管，有可能損壞管子用萬(wàn)用表歐姆檔檢查二極管是否存在單向?qū)щ娦?？并判別其極性。正向?qū)娮韬苄?。指針偏轉(zhuǎn)大。反向阻斷時(shí)電阻很大，指針基本不動(dòng)。選擇萬(wàn)用表R×1k的歐姆檔，其中黑表棒作為電源正極，紅表棒作為電源負(fù)極，根據(jù)二極管正向?qū)?、反向阻斷的單向?qū)щ娦詫⒈戆魧?duì)調(diào)一次即可測(cè)出其極性及好壞。2.判別二極管的管腳極性ThankYou!項(xiàng)目二——整流電路◆內(nèi)容：?jiǎn)蜗嗾麟娐窐?gòu)成和工作原理◆目的：了解單相整流電路組成，理解工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐窐?gòu)成和工作原理◆難點(diǎn)：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐窐?gòu)成和工作原理

電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源，一般直流電源由如下部分組成：

整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動(dòng)直流電。

濾波電路是將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。

穩(wěn)壓電路對(duì)整流后的直流電壓采用負(fù)反饋技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。

單相半波整流電路1.單相半波整流電路(a)電路圖(b)波形圖單相半波整流電路

單相整流電路除橋式整流電路外，還有單相半波和全波兩種形式。單相半波整流電路如圖(a)所示，波形圖如圖(b)所示。

根據(jù)波形圖可知，輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi)，只是正半周導(dǎo)電，在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為：流過(guò)負(fù)載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?.單相橋式整流電路(1)電路結(jié)構(gòu)

單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖所示。單相橋式整流電路(2)工作原理（a）橋式整流電路（b）波形圖

在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴８鶕?jù)圖(a)的電路圖可知：

當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。

當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波仍是正半周。單相橋式整流電路的波形圖見(jiàn)圖(b)。（動(dòng)畫(huà)2-1）（動(dòng)畫(huà)2-2）

根據(jù)圖（b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為：（3）參數(shù)計(jì)算

流過(guò)負(fù)載的平均電流為流過(guò)二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓

注意，整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì):

輸入（交流）—-用有效值或最大值；

輸出（交直流）-—用平均值；

整流管正向電流—-用平均值；

整流管反向電壓-—用最大值。

單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過(guò)，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過(guò)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。單相橋式整流電路應(yīng)用解：變壓器副邊電壓有效值

考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出5%~10%，即取

U2=1.1111122V1、單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50

，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。整流電流的平均值

I2

=1.1Io=21.1=2.2A變壓器副邊電流有效值

變壓器容量S=U2I2=122

2.2=268.4A流過(guò)每只二極管電流平均值每只二極管承受的最高反向電壓

2、試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？

uiuo+_+_u+_RLD2D4D1D3解：當(dāng)D2或D4斷開(kāi)后電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和D3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流流過(guò)，兩端有電壓uo=u；負(fù)半周時(shí)，D1和D3截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，兩端無(wú)電壓，u0=0。波形如圖所示。uo

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πui+_+_u+_RLD2D4D1D3

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。uiuo+_+_u+_RLD2D4D1D3

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路，則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類(lèi)似，電源及D1或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。uiuo+_+_u+_RLD2D4D1D3ThankYou!項(xiàng)目二——三相整流電路（第2講）三相整流電路◆內(nèi)容：三相整流電路構(gòu)成和工作原理◆目的：了解三相整流電路組成，理解其工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：三相整流電路構(gòu)成和工作原理◆難點(diǎn)：三相整流電路構(gòu)成和工作原理三相半波整流電路

1.三相半波整流電路1）電路組成圖中三只二極管D1、D2、D3的負(fù)極連在一起，習(xí)慣上稱(chēng)為共陰接法,負(fù)載RL接在二極管的陰極與中性點(diǎn)N之間。

同理，在t1—t2期間，U相電壓最高，D1優(yōu)先導(dǎo)通，D2、D3截止，電流U→D1→RL→N，uL=u2U；在t2—t3期間，V相電壓最高，D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1、D3截止，電流V→D2→RL→N，uL=u2V；在t3—t4期間，W相電壓最高，D3優(yōu)先導(dǎo)通，D1、D2截止，電流W→D3→RL→N，uL=u2W。

2）工作原理根據(jù)以上分析可知，任何時(shí)刻電路內(nèi)共陰極和共陽(yáng)極二極管中，各有一只二極管導(dǎo)通，每只二極管的導(dǎo)通角為120°。U、V、W為三相變壓器的次級(jí)相電壓。在0—t1期間，W相電壓最高，所以D3優(yōu)先導(dǎo)通，由于D3的箝位作用，電路中e點(diǎn)和w點(diǎn)電位相等，D1、D2受反向電壓截止。電流由w→D3→RL→N，負(fù)載電壓uL等于相電壓u2w。2）電路計(jì)算三相橋式整流電路

1.三相橋式整流電路1）電路組成圖中D1、D3、D5為共陰極連接，D2、D4、D6為共陽(yáng)極連接，共陽(yáng)極組二極管的導(dǎo)電原則是：哪只管子的陰極電位最低，哪只管子導(dǎo)通，而另兩只管子反向截止。

在t2—t3期間，電路中的D1、D6導(dǎo)通，另外四只二極管反向截止，電流回路為U→D1→RL→D6→W，輸出電壓uL=uUW；同理，在t3—t4期間，D3、D6導(dǎo)通，其余管子截止，uL=uVW；t4—t5內(nèi)，D3、D2導(dǎo)通，uL=uVU；t5—t6內(nèi)，D5、D2導(dǎo)通，uL=uWU；t6—t7內(nèi)，D5、D4導(dǎo)通，uL=uWV。

2）工作原理根據(jù)以上分析可知，任何時(shí)刻電路內(nèi)共陰極和共陽(yáng)極二極管中，各有一只二極管導(dǎo)通，每只二極管的導(dǎo)通角為120°。將一個(gè)周期時(shí)間分成六等份。在t1—t2期間，U、V、W三相電壓中U相電壓最高，V相電壓最低，所以二極管D1、D4優(yōu)先導(dǎo)通，D3、D5和D2、D6反向截止。電路的電流通路為U→D1→RL→D4→V。輸出電壓uL等于變壓器次級(jí)的線電壓uUV。2）電路計(jì)算ThankYou!項(xiàng)目二——濾波電路◆內(nèi)容：電容、電感復(fù)式濾波電路結(jié)構(gòu)和工作原理◆目的：了解各種濾波電路組成，理解其工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：電容濾波電路的工作原理◆難點(diǎn)：電容濾波電路的工作原理濾波電路濾波的基本概念

濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。

電容器C對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。

電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。

經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。一、電容濾波電路電容濾波電路1.電路結(jié)構(gòu)

現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來(lái)說(shuō)明。電容濾波電路如圖所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。2.濾波原理

若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓U2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在U2上，所以輸出波形同U2

，是正弦形。電容濾波波形圖

所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，UC=UL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，UC=UL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。當(dāng)v2到達(dá)90°時(shí)，v2開(kāi)始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載ＲL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。

在剛過(guò)90°時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過(guò)90°時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過(guò)90°后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來(lái)越快，當(dāng)剛超過(guò)指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移，t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見(jiàn)曲線3；反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)ＲL很小，即IL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，圖濾波曲線中的2。反之，當(dāng)ＲL很大，即IL很小時(shí)，盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見(jiàn)濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。電容濾波的效果(動(dòng)畫(huà)15-4）3.電容濾波的計(jì)算

電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即：

另一種是在RLC=(3

5)T/2的條件下:

近似認(rèn)為UL=1.2U2

4.外特性

整流濾波電路中，輸出直流電壓UO隨負(fù)載電流IO的變化關(guān)系曲線如圖所示。5.利用電容濾波時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：

（1）濾波電容容量較大，一般用電解電容，應(yīng)注意電容的正負(fù)極性。如果接反則容易擊穿、爆裂。（2）開(kāi)始時(shí)，電容C上的電壓為零，通電后電源經(jīng)整流二極管給C充電。通電瞬間二極管流過(guò)短路電流，稱(chēng)為浪涌電流。一般是正常工作電流的（5～7）倍，所以選二極管參數(shù)時(shí)，正向平均電流的參數(shù)應(yīng)選大一些。同時(shí)在整流電路的輸出端應(yīng)串一個(gè)電阻，以保護(hù)整流二極管。二、電感濾波電路電感濾波電路

利用儲(chǔ)能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)，把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載ＲL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。

電感濾波電路波形圖

電感濾波電路如左圖所示。電感濾波的波形圖如右圖所示。

當(dāng)v2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對(duì)稱(chēng)性，和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3

；D2、

D4的導(dǎo)通角都是180°。（動(dòng)畫(huà)15-5）參數(shù)計(jì)算

輸出電壓平均值Uo，一般小于全波整流電路輸出電壓的平均值，如果忽略電感線圈的銅阻，則UO>0.9U2。雖然電感濾波電路對(duì)整流二極管沒(méi)有電流沖擊，但為了使L值大，多用鐵心電感，但體積大、笨重，且輸出電壓的平均值較低。名

稱(chēng)UL(空載)UL(帶載)二極管反向最大電壓每管平均電流半波整流245.0U22UIL全波整流電容濾波22U1.2U2*222U0.5IL橋式整流電容濾波22U1.2U2*22U0.5IL橋式整流電感濾波0.9U222U0.5IL0.9U2245.0U*使用條件：基波周期為三、復(fù)式濾波電路為了進(jìn)一步減小輸出電壓的脈動(dòng)程度，可以用電容和鐵心電感組成各種形式的復(fù)式濾波電路。橋式整流電感型LC濾波電路如圖4.8所示。整流輸出電壓中的交流成分絕大部分落在電感上，電容C又對(duì)交流接近于短路，故輸出電壓中交流成分很少，幾乎是一個(gè)平滑的直流電壓。由于整流后先經(jīng)電感L濾波，總特性與電感濾波電路相近，故稱(chēng)為電感型LC濾波電路，若將電容C平移到電感L之前，則為電容型LC濾波電路。

橋式整流電感型LC濾波電路

1.電容型LC濾波電路

（a）圖所示為L(zhǎng)Cπ型濾波電路。整流輸出電壓先經(jīng)電容C1，濾除交流成分后，再經(jīng)電感L濾波，電容C2上的交流成分極少，輸出電路幾乎是平直的直流電壓。但由于鐵心電感體積大、笨重、成本高、使用不便，因此，在負(fù)載電流不太大而要求輸出脈動(dòng)很小的場(chǎng)合，可將鐵心電感換成電阻，即RCπ型濾波電路，如圖（b）所示。電阻R對(duì)交流和直流成分均產(chǎn)生壓降，故會(huì)使輸出電壓下降，但只要RL>>1/ωC，電容C1濾波后的輸出電壓絕大多數(shù)降在電阻RL上。RL愈大，C2愈大，濾波效果愈好。π型濾波電路2.π型濾波電路幾種濾波電路比較

濾波形式電容濾波LC型濾波LCπ型濾波RCπ型濾波濾波效果較好（小電流時(shí)）較好好較好輸出電壓高低高較高輸出電流較小大較小小外特性差較好（大電流時(shí)）差差ThankYou!項(xiàng)目三——認(rèn)識(shí)三極管

認(rèn)識(shí)三極管學(xué)習(xí)內(nèi)容：

1.三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2.三極管的分類(lèi)。3.三極管的型號(hào)。4.三極管各電極電流分配與放大作用。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和類(lèi)型，理解三極管

電流放大含義，掌握其型號(hào)含義和各電極

電流分配關(guān)系。重點(diǎn)：三極管各電極電流分配關(guān)系和放大作用。難點(diǎn)：三極管電流放大。NNP雙極型三極管三極管是組成各種電子電路的核心器件。三極管的產(chǎn)生使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。1.雙極型三極管的基本結(jié)構(gòu)雙極型晶體管分有NPN型和PNP型，雖然它們外形各異，品種繁多，但它們的共同特征相同：都有三個(gè)分區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)和三個(gè)引出的電極。發(fā)射極e發(fā)射結(jié)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電極c基極bNPN型PNP型PPN雙極型三極管的基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)NPN型三極管圖符號(hào)PNP型三極管圖符號(hào)注意：圖中箭頭方向?yàn)榘l(fā)射極電流的方向。根據(jù)制造工藝和材料的不同，三極管分有雙極型和單極型兩種類(lèi)型。若三極管內(nèi)部的自由電子載流子和空穴載流子同時(shí)參與導(dǎo)電，就是所謂的雙極型。如果只有一種載流子參與導(dǎo)電，即為單極型。大功率低頻三極管小功率高頻三極管中功率低頻三極管目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的雙極型硅晶體管多為NPN型(3D系列)，鍺晶體管多為PNP型(3A系列)，按頻率高低有高頻管、低頻管之別；根據(jù)功率大小可分為大、中、小功率管。

2.雙極型三極管的類(lèi)型按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB249—74的規(guī)定，國(guó)產(chǎn)三極管的型號(hào)由五個(gè)部分組成，各部分的意義，見(jiàn)表3-1。3.雙極型三極管的型號(hào)表3-1三極管型號(hào)五個(gè)部分的代號(hào)及意義第一部分（數(shù)字）第二部分（拼音）第三部分（拼音）第四部分（數(shù)字）第五部分（拼音）電極數(shù)目：3—三極管材料和極性：A—PNP鍺B—NPN鍺C—PNP硅D—NPN硅K—開(kāi)關(guān)管CS—場(chǎng)效應(yīng)器件三極管類(lèi)型：X—低頻小功率管G—高頻小功率管D—低頻大功率管A—高頻大功率管U—光電器件三極管序號(hào)：表示某些性能與參數(shù)上的差別規(guī)格號(hào)：表示同型號(hào)三極管的檔別例如:

第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開(kāi)關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類(lèi)用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管3DG110B

4.晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大作用（1）外部條件NNPUBBRB＋－(1)發(fā)射結(jié)必須“正向偏置”，有利于發(fā)射區(qū)電子的擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流ie，擴(kuò)散電子的少數(shù)與基區(qū)空穴復(fù)合，形成基極電流ib，多數(shù)繼續(xù)向集電結(jié)邊緣擴(kuò)散。UCCRC＋－(2)集電結(jié)必須“反向偏置”，有利于收集擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的多數(shù)擴(kuò)散電子，形成集電極電流ic。IEICIB整個(gè)過(guò)程中，發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射的電子數(shù)等于基區(qū)復(fù)合掉的電子與集電區(qū)收集的電子數(shù)之和，即：IE=IB+IC晶體管芯結(jié)構(gòu)剖面圖e發(fā)射極集電區(qū)N基區(qū)P發(fā)射區(qū)Nb基極c集電極（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件(3)發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高，以便有足夠的載流子供“發(fā)射”。(2)為減少載流子在基區(qū)的復(fù)合機(jī)會(huì)，基區(qū)做得很薄，一般為幾微米，且摻雜濃度極低。(1)集電區(qū)體積較大，為了順利收集邊緣載流子，摻雜濃度界于發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間?？梢?jiàn)，雙極型三極管并非是兩個(gè)PN結(jié)的簡(jiǎn)單組合，而是利用一定的摻雜工藝制作而成。因此，絕不能用兩個(gè)二極管來(lái)代替，使用時(shí)也決不允許把發(fā)射極和集電極接反。5.三極管各電極電流分配關(guān)系

三極管實(shí)現(xiàn)電流放大作用外部條件：發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。NPN型：UC＞UB＞UE

PNP型：UE＞UB＞UC測(cè)量三極管電流的實(shí)驗(yàn)電路

三極管要具有一定的放大作用，必須使其發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。只要滿足這個(gè)條件，三極管內(nèi)部載流子就會(huì)按一定的規(guī)則運(yùn)動(dòng)載流子的運(yùn)動(dòng)，就形成集電極電流IC，基極電流IB和發(fā)射極電流IE

。三極管各電極電流分配測(cè)試三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)

測(cè)量次數(shù)電流(mA)12345IB00.010.020.040.06IC0.30.991.973.965.95IE0.31.001.994.006.01由表可知，每一組數(shù)據(jù)都滿足:IE=IB+IC

上式說(shuō)明流入三極管的電流等于流出三極管的電流，滿足基爾霍夫電流定律。ecb測(cè)量次數(shù)電流(mA)12345IB00.010.020.040.06IC0.30.991.973.965.95IE0.31.001.994.006.01

三極管的集電極電流IC稍小于IE，但遠(yuǎn)大于IB，IC與IB的比值在一定范圍內(nèi)基本保持不變。特別是基極電流有微小的變化時(shí)，集電極電流將發(fā)生較大的變化。例如，當(dāng)基極電流IB由0.02mA上升到0.04mA時(shí)，集電極電流IC由1.97mA變化到3.96mA。則集電極電流的變化量與基極電流變化量之比：ΔIC/ΔIB=(3.96-1.97)/(0.04-0.02)≈99顯然，雙極型三極管具有電流放大能力。式中的β值稱(chēng)為三極管的電流放大倍數(shù)。不同型號(hào)、不同類(lèi)型和用途的三極管，β值的差異較大，大多數(shù)三極管的β值通常在幾十至幾百的范圍。

由此可得：微小的基極電流IB可以控制較大的集電極電流IC，故雙極型三極管屬于電流控制器件。

β=ΔIC/ΔIB=(3.96-1.97)/(0.04-0.02)≈99晶體管的發(fā)射極和集電極是不能互換使用的。因?yàn)榘l(fā)射區(qū)和集電區(qū)的摻雜質(zhì)濃度差別較大，如果把兩個(gè)極互換使用，則嚴(yán)重影響晶體管的電流放大能力，甚至造成放大能力喪失。晶體管的發(fā)射極和集電極能否互換使用？為什么?學(xué)習(xí)與討論ThankYou!項(xiàng)目三——三極管特性

三極管特性

內(nèi)容：三極管輸入、輸出特性曲線。學(xué)習(xí)要求：

目的：理解三極管輸入、輸出特性曲線，會(huì)判斷其工作區(qū)域。重點(diǎn)：理解三極管輸入、輸出特性曲線。難點(diǎn)：三極管輸出特性曲線的理解及工作區(qū)域的判斷。1.雙極型三極管的特性曲線所謂特性曲線是指各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，是三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)。從工程應(yīng)用角度來(lái)看，外部特性更為重要。(1)輸入特性曲線UCE=0VUBE

/VIB

/A0UCE=0VUBBUCCRC++RB令UBB從0開(kāi)始增加IBIE=IBUBE令UCC為0UCE=0時(shí)的輸入特性曲線UCE為0時(shí)以常用的共射極放大電路為例說(shuō)明當(dāng)UCE為常量時(shí)，輸入回路中的電流IB與管子輸入端電壓UBE之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為輸入特性。UCE=0.5VUCE=0VUBE

/VIB

/A0UBBUCCRC++RB令UBB重新從0開(kāi)始增加IBICUBE增大UCC讓UCE=0.5VUCE=1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲線繼續(xù)增大UCC讓UCE=1V令UBB重新從0開(kāi)始增加UCE=1VUCE=1V的特性曲線繼續(xù)增大UCC使UCE=1V以上的多個(gè)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：之后的所有輸入特性幾乎都與UCE=1V的特性相同，曲線基本不再變化。實(shí)用中三極管的UCE值一般都超過(guò)1V，所以其輸入特性通常采用UCE=1V時(shí)的曲線。從特性曲線可看出，雙極型三極管的輸入特性與二極管的正向特性非常相似。UCE>1V的特性曲線(2)輸出特性曲線先把IB調(diào)到某一固定值保持不變。當(dāng)IB不變時(shí)，輸出回路中的電流IC與管子輸出端電壓UCE之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為輸出特性。然后調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，觀察毫安表中IC的變化并記錄下來(lái)。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmA

AIE根據(jù)記錄可給出IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線就是晶體管的輸出特性曲線。IBUCE/VIC/mA0UBBUCCRC++RBICIBUBEmA

AIE再調(diào)節(jié)IB1至另一稍小的固定值上保持不變。仍然調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，繼續(xù)觀察毫安表中IC的變化并記錄下來(lái)。UCE根據(jù)電壓、電流的記錄值可繪出另一條IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線較前面的稍低些。UCE/VIC/mA0IBIB1IB2IB3IB=0如此不斷重復(fù)上述過(guò)程，我們即可得到不同基極電流IB對(duì)應(yīng)相應(yīng)IC、UCE數(shù)值的一組輸出特性曲線。輸出曲線開(kāi)始部分很陡，說(shuō)明IC隨UCE的增加而急劇增大。當(dāng)UCE增至一定數(shù)值時(shí)(一般大于1V)，輸出特性曲線變得平坦，表明IC基本上不再隨UCE而變化。（動(dòng)畫(huà)）當(dāng)IB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致一定。當(dāng)UCE超過(guò)1V以后，這些電子的絕大部分被拉入集電區(qū)而形成集電極電流IC

。之后即使UCE繼續(xù)增大，集電極電流IC也不會(huì)再有明顯的增加，具有恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3當(dāng)IB增大時(shí)，相應(yīng)IC也增大，輸出特性曲線上移，且IC增大的幅度比對(duì)應(yīng)IB大得多。這一點(diǎn)正是晶體管的電流放大作用。從輸出特性曲線可求出三極管的電流放大系數(shù)β。ΔIB=40A取任意再兩條特性曲線上的平坦段，讀出其基極電流之差；再讀出這兩條曲線對(duì)應(yīng)的集電極電流之差ΔIC=1.3mA；ΔIC于是我們可得到三極管的電流放大倍數(shù)：

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.5UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3輸出特性曲線上一般可分為三個(gè)區(qū)：飽和區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)。此時(shí)集電極電流IC與基極電流IB之間不再成比例關(guān)系，IB的變化對(duì)IC的影響很小。由于UCE電壓小于1V,三極管相當(dāng)于開(kāi)關(guān)工作在閉合狀態(tài)。截止區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)流過(guò)三極管的電流ICEO非常小，三極管相當(dāng)于開(kāi)關(guān)工作在斷開(kāi)狀態(tài)。放大區(qū)晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在放大區(qū)，集電極電流與基極電流之間成β倍的數(shù)量關(guān)系，即晶體管在放大區(qū)時(shí)具有電流放大作用。晶體管的發(fā)射極和集電極是不能互換使用的。因?yàn)榘l(fā)射區(qū)和集電區(qū)的摻雜質(zhì)濃度差別較大，如果把兩個(gè)極互換使用，則嚴(yán)重影響晶體管的電流放大能力，甚至造成放大能力喪失。晶體管的發(fā)射極和集電極能否互換使用？為什么?

晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時(shí)，UCE<UBE，集電結(jié)也處于正偏，這時(shí)內(nèi)電場(chǎng)被大大削弱，因此極不利于集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)到達(dá)集電結(jié)邊緣的電子，這種情況下，集電極電流IC與基極電流IB不再是β倍的關(guān)系，因此，晶體管的電流放大能力大大下降。晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時(shí)，其電流放大系數(shù)是否也等于β？學(xué)習(xí)與討論ThankYou!項(xiàng)目三——三極管的參數(shù)（第4講）三極管的參數(shù)及管腳判別學(xué)習(xí)內(nèi)容：

1.三極管的參數(shù)。2.三極管管腳判別方法。學(xué)習(xí)要求：

目的：理解三極管所有參數(shù)，會(huì)根據(jù)極限參數(shù)判斷三極管的安全工作區(qū)域，掌握三極管管腳判斷方法。重點(diǎn)：三極管各參數(shù)的理解，三極管管腳判斷方法。難點(diǎn)：三極管管腳判斷方法。

在放大區(qū)基本不變。在三極管的輸出特性曲線上，通過(guò)垂直于X軸的直線來(lái)求取IC/IB

。

1.電流放大倍數(shù)

（1）直流電流放大系數(shù)

=IC/IB一、三極管的參數(shù)

（2）交流電流放大系數(shù)

=

IC/

IB

在放大區(qū)

值基本不變，可在共射接法輸出特性曲線上，通過(guò)垂直于X軸的直線求取

IC/

IB。它是在發(fā)射極開(kāi)路情況下，集電極與基極之間的反向電流。ICBO可由右圖測(cè)得，ICBO受溫度影響較大，硅管的ICBO比鍺管小得多。所以在環(huán)境溫度變化較大時(shí)，盡可能選用硅管，以保證電路穩(wěn)定工作。

2.極間反向電流

（1）集電極—基極間的反向飽和電流ICBO

ICEO是基極開(kāi)路時(shí)，C、E極間的反向電流（也稱(chēng)穿透電流），測(cè)試電路如圖所示。通常情況下ICEO=(1+)ICBO（2）集電極—發(fā)射極間的反向電流ICEO3.極限參數(shù)

（1）集電極最大允許電流ICM

集電極電流增加時(shí)，

就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)

值的70～30％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱(chēng)為集電極最大允許電流ICM。至于值下降多少，不同型號(hào)的三極管，不同廠家的規(guī)定有所差別?？梢?jiàn)，當(dāng)IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。。（2）集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗。

PCM=ICVCB≈ICVCE，因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用VCE取代VCB。（3）反向擊穿電壓

反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力，其測(cè)試時(shí)的原理電路如圖所示。

V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CEO

由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)。輸出特性曲線上的過(guò)損耗區(qū)和擊穿區(qū)二、用萬(wàn)用表測(cè)試三極管好壞及管腳極性的方法

1.用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)三極管的基極和管型：指針不動(dòng)，說(shuō)明管子反偏截止，因此為NPN型。先將萬(wàn)用表置于R×lk

歐姆檔，將紅表棒接假定的基極B，黑表棒分別與另兩個(gè)極相接觸，觀測(cè)到指針不動(dòng)(或近滿偏)時(shí)，則假定的基極是正確的;且晶體管類(lèi)型為NPN型（或PNP型）。如果把紅黑兩表棒對(duì)調(diào)后，指針仍不動(dòng)(或仍偏轉(zhuǎn))，則說(shuō)明管子已經(jīng)老化(或已被擊穿)損壞。想一想，這種檢測(cè)方法依據(jù)的是什么？指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明管子正向?qū)ǎ虼藶镻NP型。PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

若被測(cè)管為NPN三極管，讓黑表棒接假定的集電極C，紅表棒接假定的發(fā)射極E。兩手分別捏住B、C兩極充當(dāng)基極電阻RB(兩手不能相接觸)。注意觀察電表指針偏轉(zhuǎn)的大?。?/p>

之后，再將兩檢測(cè)極反過(guò)來(lái)假定，仍然注意觀察電表指針偏轉(zhuǎn)的大小。cb

e人體電阻cbe人體電阻假定極正確假定極錯(cuò)誤

2.用萬(wàn)用表R×1k歐姆檔判別發(fā)射極E和集電極C偏轉(zhuǎn)較大的假定極是正確的！偏轉(zhuǎn)小的反映其放大能力下降，即集電極和發(fā)射極接反了。

如果兩次檢測(cè)時(shí)電阻相差不大，則說(shuō)明管子的性能較差。1.三極管起電流放大作用，其內(nèi)部、外部條件分別要滿足哪些？你會(huì)做嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果2.使用三極管時(shí)，只要①集電極電流超過(guò)ICM值；②耗散功率超過(guò)PCM值；③集—射極電壓超過(guò)U（BR）CEO值，三極管就必然損壞。上述說(shuō)法哪個(gè)是對(duì)的？

3.用萬(wàn)用表測(cè)量某些三極管的管壓降得到下列幾組數(shù)據(jù)，說(shuō)明每個(gè)管子是NPN型還是PNP型？是硅管還是鍺管？它們各工作在什么區(qū)域？UBE＝0.7V，UCE＝0.3V；UBE＝0.7V，UCE＝4V；UBE＝－0.2V，UCE＝－0.3V；NPN硅管，飽和區(qū)NPN硅管，放大區(qū)PNP鍺管，放大區(qū)ThankYou!項(xiàng)目四——基本放大電路結(jié)構(gòu)（第1講）項(xiàng)目4

基本放大電路結(jié)構(gòu)（第1講）

內(nèi)容：基本放大電路的概念、組成和類(lèi)型以及主要性能指標(biāo)。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解基本放大電路的概念、組成和類(lèi)型，理解主要性能指標(biāo)。重點(diǎn)：基本放大電路的概念、組成和性能指標(biāo)。難點(diǎn)：基本放大電路的概念和性能指標(biāo)。1.放大的基本概念

放大電路的功能，是把微弱的電信號(hào)（電流、電壓）進(jìn)行放大得到所需要的信號(hào)。放大電路的結(jié)構(gòu)放大電路的形式和種類(lèi)：按器件可分為三極管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器、電子管放大器和集成運(yùn)算放大器等；按用途可分為電壓放大器、電流放大器和功率放大器等；按輸入電信號(hào)的強(qiáng)弱可分為小信號(hào)放大器和大信號(hào)放大器等；按放大電路中三極管的連接方式可分為共發(fā)射極放大器、共基極放大器和共集電極放大器等；按放大電路的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)放大器和多級(jí)放大器；按工作頻率可分為低頻放大器、中頻放大器和高頻放大器等。而低頻放大器又可分為音頻放大器（電壓放大器和功率放大器）、寬帶放大器（視頻放大器、脈沖放大器）、直流放大器（含集成運(yùn)算放大器）等。按工作狀態(tài)分，可分為甲類(lèi)（A類(lèi)）放大器、乙類(lèi)（B類(lèi)）放大器、甲乙類(lèi)（AB類(lèi)）放大器、丙類(lèi)（C類(lèi)）放大器和丁類(lèi)（D類(lèi)）放大器等2.放大電路的分類(lèi)

3.放大電路的主要性能指標(biāo)

為了描述和鑒別放大器性能的優(yōu)劣，人們根據(jù)放大電路的用途制定了若干性能指標(biāo)。對(duì)于低頻放大電路，通常以輸入端加不同頻率的正弦電壓來(lái)對(duì)電路進(jìn)行分析。1）.放大倍數(shù)放大器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比叫做放大器的放大倍數(shù)，或叫放大器的增益，它表示放大器的放大能力。放大器的增益有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)三種形式，它們通常都是按正弦量定義的。電壓放大倍數(shù)定義為電流放大倍數(shù)定義為

功率放大倍數(shù)定義為

常用的是電壓放大倍數(shù)AU。工程上為方便使用常將電壓放大倍數(shù)用對(duì)數(shù)表示，稱(chēng)為電壓增益GU，單位是分貝（dB），即

GU=20lgAU(dB)

下表是分貝換算表，它列出了電壓放大倍數(shù)AU與分貝數(shù)的關(guān)系。

AU/倍0.0010.010.10.20.70712310100100010000GU/dB-60-40-20-14-306.09.520406080

2）.輸入電阻Ri放大電路輸入端接信號(hào)源時(shí)，放大器對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于是信號(hào)源的負(fù)載，從信號(hào)源索取電流。索取電流的大小，表明了放大電路對(duì)信號(hào)源的影響程度。輸入電阻定義為輸入電壓與輸入電流的比，即：

Ri就是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。當(dāng)考慮信號(hào)源內(nèi)阻影響時(shí)，源電壓放大倍數(shù)為

3）.輸出電阻Ro當(dāng)放大電路將信號(hào)放大后輸出給負(fù)載時(shí)，對(duì)負(fù)載而言放大器可視為具有內(nèi)阻的信號(hào)源，這個(gè)信號(hào)源的電壓值就是輸出端開(kāi)路時(shí)的輸出電壓，其內(nèi)阻稱(chēng)為放大電路的輸出電阻，相當(dāng)于從放大電路輸出端看進(jìn)去的交流等效電阻，求輸出電阻有兩種方法。（1）等效電路法移去信號(hào)源，使負(fù)載開(kāi)路，在放大電路輸出端加上電壓源UO，從而產(chǎn)生輸出端的電流IO，則輸出電阻為

：（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)定法

4）通頻帶通頻帶是用來(lái)衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。通頻帶寬表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力就強(qiáng)。一般把放大倍數(shù)下降到中頻段放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)的頻率，稱(chēng)為下限頻率fL和上限頻率fH。從下限頻率到上限頻率的頻帶寬度BW稱(chēng)為通頻帶。通頻帶BW=fH—fL。5）最大不失真輸出幅UOM、IOM

最大不失真輸出幅值是指輸出波形在沒(méi)有明顯失真的情況下，放大電路能夠提供給負(fù)載的最大輸出電壓或最大輸出電流。通常用正弦波的幅值UOM、IOM表示。6）最大輸出功率POM和效率η

最大輸出功率POM是指輸出信號(hào)基本不失真的情況下能輸出的最大功率。所謂功率放大作用的實(shí)質(zhì)是功率控制，能量來(lái)自電源，電源提供的功率PCC一部分給負(fù)載，一部分被電路自身所消耗。電路的效率η是負(fù)載得到的功率PO與相應(yīng)電源提供的功率PCC之比，即

ThankYou!項(xiàng)目四——固定式偏置放大電路組成項(xiàng)目4

固定式偏置放大電路（第2講）

內(nèi)容：固定式放大電路的組成及各元件的作用。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解固定式放大電路的結(jié)構(gòu)，掌握各元件的作用。重點(diǎn)：理解各元件在電路中的作用。難點(diǎn)：理解各元件在電路中的作用。輸出不失真發(fā)射結(jié)加正向電壓集電結(jié)加反向電壓RBVBBC1+Rs+us-RCVCCTC2RL+uo信號(hào)源加到b-e間ui1.固定式放大電路的組成RBVBBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出參考點(diǎn)RL+VCCRsus+-放大電路中各元件的作用使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)IB和UBE。RB+VCCVBBRCC1C2TRL基極電源與基極電阻Rs+us-集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-耦合電容：電解電容，有極性，大小為10

F~50

F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。RB+VCCVBBRCC1C2TRL++uiuoRs+us-單電源供電可以省去RB+VCCVBBRCC1C2TRLRs+us-RB單電源供電+VCCRCC1C2TRLuo+-++Rs+us-ThankYou!項(xiàng)目四——放大電路動(dòng)態(tài)分析項(xiàng)目4分壓式偏置放大電路

內(nèi)容：分壓式偏置放大電路的組成和工作原理以及靜態(tài)分析。學(xué)習(xí)要求：

目的：了解分壓式偏置放大電路的組成，掌握其工作原理和靜態(tài)工作點(diǎn)的分析方法。重點(diǎn)：分壓式放大電路的工作原理和靜態(tài)工作點(diǎn)的分析方法。難點(diǎn)：分壓式偏置放大電路的工作原理。

Rb1和Rb2是偏置電阻。C1是耦合電容，將輸入信號(hào)vi耦合到三極管的基極。

Rc是集電極負(fù)載電阻。Re是發(fā)射極電阻，Ce是Re的旁路電容。C2是耦合電容，將集電極的信號(hào)耦合到負(fù)載電阻RL上。

Rb1、Rb2、Rc和Re處于直流通道中。Rc、RL相并聯(lián)，處于輸出回路的交流通道之中。1.分壓式偏置放大電路的組成

2.分壓式偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理

基極偏置電阻RB1和RB2的分壓，使三極管的基極電位固定。由于基極電流IBQ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RB1和RB2的電流I1和I2，因此I1≈I2。三極管的基極電位UB完全由EC及RB1、RB2決定，即UBQ=RB2/(RB1+RB2)×EC畫(huà)出直流通路圖

UBQ=RB2/(RB1+RB2)×EC

發(fā)射極電位UEQ等于發(fā)射極電阻RE乘電流IEQ，即

UEQ=REIEQ

三極管發(fā)射結(jié)的正向偏壓UBEQ等于UBQ減UEQ，即

UBEQ=UBQ-UEQQuBE/ViB/

AVCCVCC/RBUBEQIBQOuCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQUCEQICQiB（動(dòng)畫(huà)3-5）與溫度基本無(wú)關(guān)。調(diào)節(jié)過(guò)程：3.電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

UBQ=RB2/(RB1+RB2)×EC

IEQ=(UBQ-UBEQ)/RE

ICQ≈IEQ

IBQ=ICQ/βUCEQ=EC-ICQRC-IEQRE

UCEQ≈EC-ICQ(RC+RE)

動(dòng)態(tài)：

ui不等于0時(shí)，放大電路中的電流和電壓隨著ui變化的變化情況。IB+ibIc+icUCE+uceUBE+ube對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)短路短路置零1/

C0

將直流電壓源短路，將電容短路。圖解法方法和步驟交流通路RBRCRLuiuo－＋－＋uceic圖解法確定動(dòng)態(tài)工作情況1.輸出空載時(shí)1）根據(jù)ui在輸入特性上畫(huà)出ib和ube0.7VQuiuBE/VOtiB/

AOOtiBIBQibRBRCRLuiuo－＋－＋2）根據(jù)ib在輸出特性上確定ic和uce說(shuō)明uce和ui相位相反0.7VQuiOtuBE/ViB/

AOOtuBE/ViBIBQQQ

Q

OtICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOtuCE/VibicUcemuce2.接上負(fù)載為RL時(shí)的圖解法Rb+VCCRCC1C2RL輸出端接入負(fù)載RL，不影響Q，影響動(dòng)態(tài)！iCUCEVCCIB交流負(fù)載線直流負(fù)載線QICQUCEQICQRL,uce=-ic（RC//RL）=-icRL①斜率為-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)。

直流負(fù)載線是用來(lái)確定工作點(diǎn)的；交流負(fù)載線是用來(lái)畫(huà)出波形，分析波形失真。注意：（1）交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。交流工作狀態(tài)的圖解分析0.7VQuiOtuBE/ViB/

AOOtuBE/ViBIBQQQ

Q

OtICQUCEQiBuCE/ViC/mAiCOtuCE/VibicUcemuceuBE/ViB/

AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA41O23iB=10

A20304050505Q6直流負(fù)載線Q

Q

6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuce直流負(fù)載線是用來(lái)確定工作點(diǎn)的；交流負(fù)載線是用來(lái)畫(huà)出波形，分析波形失真。注意：（1）交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。1.放大電路的非線性失真問(wèn)題1）“Q”過(guò)低引起截止失真靜態(tài)工作點(diǎn)Q進(jìn)入到截止區(qū)或飽和區(qū)所產(chǎn)生的失真，成為非線性失真。如果電路中RB的阻值太大，則IBQ過(guò)小，造成電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q靠近截止區(qū)?？朔刂故д妫簻p小RB。2）“Q”過(guò)高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流uCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC如果電路中RB的阻值太小，則IBQ過(guò)大，造成電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q靠近飽和區(qū)?？朔柡褪д妫涸龃驲B。（動(dòng)畫(huà)3-1）飽和失真截止失真

由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

注意：對(duì)于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：

1.工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；

2.要有合適的交流負(fù)載線。

放大器的最大不失真輸出幅度（動(dòng)畫(huà)3-4）2.選擇工作點(diǎn)的原則：當(dāng)ui較小時(shí)，為減少功耗和噪聲，“Q”

可設(shè)得低一些；為獲得最大輸出，“Q”可設(shè)在交流負(fù)載線中點(diǎn)。為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設(shè)得高一些；ThankYou!項(xiàng)目四——放大電路的非線性失真項(xiàng)目4

放大電路的非線性失真

內(nèi)容：放大電路的非線性失真。學(xué)習(xí)要求：

目的：理解放大電路非線性失真。重點(diǎn)：放大電路的非線性失真。難點(diǎn)：放大電路的非線性失真。1.放大電路的非線性失真問(wèn)題1）“Q”過(guò)低引起截止