电子技术PPT课件.ppt

1、下一页下一页一、课程的主要内容一、课程的主要内容电子技术是研究电子器件及其应用的科学。电子技术是研究电子器件及其应用的科学。 1、模拟电子技术、模拟电子技术处理的是模拟信号，即随时间连续变化的信号。处理的是模拟信号，即随时间连续变化的信号。2、数字电子技术、数字电子技术处理的是数字信号，即在时间和数值上不连续的信号。处理的是数字信号，即在时间和数值上不连续的信号。 绪绪 论论 电工学电工学 电工技术电工技术 （17） 电子技术电子技术 （814） 电子元件图例电子元件图例上一页上一页下一页下一页二、电子技术的发展历史二、电子技术的发展历史 上一页上一页下一页下一页电子技术是在电子技术是在19世

2、纪末叶无线电发明之后才发展起来的。世纪末叶无线电发明之后才发展起来的。 1、第一代：电子管、第一代：电子管上一页上一页下一页下一页第一台电子计算机第一台电子计算机 上一页上一页下一页下一页2、第二代：晶体管（、第二代：晶体管（1948年）年） 体积小、重量轻、功耗小、寿命长体积小、重量轻、功耗小、寿命长 里程碑里程碑 3、第三代：集成电路（、第三代：集成电路（1958年）年） 体积更小、重量更轻、功耗更小、可靠性高体积更小、重量更轻、功耗更小、可靠性高4、第四代：中、大规模集成电路（、第四代：中、大规模集成电路（1966年）年）5、第五代：超大规模集成电路（、第五代：超大规模集成电路（1975

3、年）年） 10000/片片 10000以上以上/片片 100/片片1958年，二人同时发明集成电路。年，二人同时发明集成电路。1969年法庭将集成电路的发明专利授予了基尔比，年法庭将集成电路的发明专利授予了基尔比，而将关键的内部连接技术专利授予诺伊斯；而将关键的内部连接技术专利授予诺伊斯；前者于前者于1990年离世，后者于年离世，后者于2000年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。 罗伯特罗伯特诺伊斯诺伊斯Robert Noyce戈登戈登摩尔摩尔Gordon Moore安迪安迪 格罗夫格罗夫Andy Grove Jack Kilby Intel 集成电路之父集成电路之父 罗伯特罗伯特诺伊斯诺

4、伊斯Robert Noyce 杰克杰克基尔比基尔比Jack Kilby Robert Noyce上一页上一页下一页下一页摩尔定律：摩尔定律：IC上可容纳的晶体管数目，约每隔上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会个月便会 增加一倍，性能也将提升一倍。增加一倍，性能也将提升一倍。戈登戈登摩尔摩尔Gordon Moore四、学习要求与参考书四、学习要求与参考书 学时：学时：32 （讲课）（讲课）+ 12 （实验）（实验） 学习要求：学习要求： 认真听讲、按时完成作业。认真听讲、按时完成作业。 作业于章节结束后的下次课课前交。作业于章节结束后的下次课课前交。 考试要求：平时成绩占考试要求：平时成绩占

5、10%（7次作业次作业+3次课堂测验）次课堂测验） 教材、参考书：教材、参考书： 电工学电工学（少学时）（少学时） 唐介主编唐介主编 电工学学习指导与解题能力训练电工学学习指导与解题能力训练 唐介主编唐介主编 上一页上一页下一页下一页第第8 8章章 直流稳压电源直流稳压电源 第第 8 8 章章 直流稳压电源直流稳压电源8.3 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 8.4 整流电路整流电路8.5 滤波电路滤波电路8.6 稳压电路稳压电路8.2 半导体二极管半导体二极管 8.1 半导体的基础知识半导体的基础知识 8.1 8.1 半导体基础知识半导体基础知识一、本征半导体一、本征半导体 纯净的具有纯

6、净的具有晶体结构晶体结构的半导体的半导体 特点：特点：(1) 载流子的数量少且成对出现载流子的数量少且成对出现(2) 载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多 (3) 导电能力很差导电能力很差半导体有两种载流子：自由电子、空穴半导体有两种载流子：自由电子、空穴 二、杂质半导体二、杂质半导体 掺入少量掺入少量杂质杂质的半导体的半导体 (2) P 型型 空穴空穴 自由电子自由电子 （多数载流子）（多数载流子） （少数载流子）（少数载流子） (1) N 型型 自由电子自由电子 空穴空穴 （多数载流子）（多数载流子） （少数载流子）（少数载流子）温度温度掺杂

7、掺杂三、三、PN 结结1、PN 结的形成结的形成扩散运动扩散运动 扩散运动：多数载流子由于浓度的差别而形成的运动。扩散运动：多数载流子由于浓度的差别而形成的运动。 P区区N区区 内电场内电场耗尽层耗尽层势垒区势垒区PN 结结 P区区N区区 多数载流子的扩散运动继续进行，使多数载流子的扩散运动继续进行，使 PN 结加宽，内结加宽，内 电场增强。电场增强。内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。 P区区N区区 P区区N区区 漂移运动：少数载流子在内电场作用下的运动。漂移运动：少数载流子在内电场作用下的运动。 漂移运动使漂移运动使 PN 结变薄，内电场削弱。结

8、变薄，内电场削弱。 内电场削弱，又有利于多数载流子的扩散运动，而不利内电场削弱，又有利于多数载流子的扩散运动，而不利 于少数载流子的漂移运动。于少数载流子的漂移运动。漂移运动漂移运动 多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动 态平衡态平衡 平衡的平衡的 PN 结。结。 P区区N区区R N 2. PN 结的特性结的特性偏置偏置正向偏置正向偏置 反向偏置反向偏置 N 多子运动多子运动 少子运动少子运动 正向导通正向导通 主要特性：主要特性： 单向导电性单向导电性 R 外电场外电场 外电场外电场 反向截止反向截止 I0 I8.2 8.2 半导体

9、二极管半导体二极管一、普通二极管一、普通二极管按材料分按材料分硅管硅管锗管锗管按按PN结分结分点接触型点接触型面接触型面接触型按用途分按用途分普通管普通管整流管整流管PN阳阳极极阴阴极极1. 基本结构基本结构K A 2. 伏安特性伏安特性UIO正向：正向： 死区（死区（ OA 段）段） 硅管约硅管约 0.5 V， 锗管约锗管约 0.2 V； 正向导通区正向导通区 硅管约硅管约 0.7 V， 锗管约锗管约 0.3 V。（温度增加，曲线左移）（温度增加，曲线左移） 反向：截止区（反向：截止区（ OB 段）段） I 近似为近似为 0； 击穿区管子被击穿击穿区管子被击穿 （普通管：永久性损坏）（普通管

10、：永久性损坏）A硅硅A锗锗BBUIOUDUIO(a) (a) 近似特性近似特性 (b) (b) 理想特性理想特性 因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通或反向截止因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通或反向截止 状态，故认为二极管正偏则导通，反偏则截止。状态，故认为二极管正偏则导通，反偏则截止。 单向导电性单向导电性 3. 主要参数（主要参数（选择二极管选择二极管） (1) IF ： 额定正向平均电流额定正向平均电流(2) UF ：正向电压降：正向电压降(3) UR ：最高反向工作电压：最高反向工作电压 (4) IRm ：最大反向电流：最大反向电流4. 二极管应用：二极管应用： UA UB

11、 UF RDA DB +6V DA，DB为硅管，为硅管，UA = 3V，UB = 0V ：UF=?UF = 0.7V DB 起钳位作用，起钳位作用，DA起隔离作用起隔离作用 D1、D2 起限幅作用起限幅作用 D1 D2 R ui uo uoOtu2Ot1V 0.3V 0.3V 二二*、光电、光电二极管二极管三三*、发光二极管、发光二极管四四*、光电耦合器、光电耦合器 8.3 8.3 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成大小不合大小不合适的交流适的交流大小大小合适合适的交流的交流交流交流 电源电源 脉动脉动直流直流不稳定不稳定的直流的直流稳定稳定直流直流直流直流负载负载滤波滤波电路电路电源变电源

12、变 压器压器 整流整流 电路电路 稳压稳压电路电路交流交流直流直流整流整流逆变逆变+u1D4RLuou2+aTbuoOtu2Ot8.4 8.4 整流电路整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路+aTbu1D4D2D1D3RLuou2正半周正半周:u20， uo= u2D1和和D3导通导通,单相桥式整流电路单相桥式整流电路+aTbu1D4D2D1D3RLuou2负半周负半周:u2 0， uo=u2D2和和D4导通导通,D4D2D1D3+aTbu1RLuou2+aTbu1RLuou2D4D2D1D3+aTbu1RLuou2uD3,uD1uD4,uD2D1 D3D2 D4OtuDuoOtu2Ot+

13、+aTbu1D4 D2 D1 D3 RLuou2 二极管平均电流：二极管平均电流： 二极管反向电压最大值：二极管反向电压最大值： uodw w tp p0o p p1Uo = 0.9 U2UoIo =RLID = 12Io 负载直流电压：负载直流电压：URm = 2 U2 IF ID UR URm 选择器件：选择器件： 负载直流电流：负载直流电流： 整流桥块整流桥块正确使用：正确使用： 输入交流电压输入交流电压+输出直流电压输出直流电压+- -+- -【例例】一桥式整流电路如图示。负载电阻一桥式整流电路如图示。负载电阻RL= 240 ，负载所负载所需直流电压需直流电压 UO=12V，电源变压器

14、的一次电压，电源变压器的一次电压 U1=220V。试求。试求该电路在正常工作时的负载直流电流该电路在正常工作时的负载直流电流 IO、二极管平均电流、二极管平均电流 ID和变压器的电压比和变压器的电压比 k。二极管平均电流二极管平均电流V3313.0.9120.9O2 UU解：负载直流电流解：负载直流电流 +aTbu1RLuou2A05.024012O LORUIA025. 005. 02121OD II变压器的二次电压变压器的二次电压 变压器的电压比变压器的电压比 5.1633.1322021 UUk如何选择二极管型号？如何选择二极管型号？ 电容滤波电容滤波 电感滤波电感滤波 复式滤波复式滤波

15、 8.5 8.5 滤波电路滤波电路+aTbu1RLuou2C一、电容滤波电路一、电容滤波电路把脉动性比较大的直流电压变成比较平缓的直流电压把脉动性比较大的直流电压变成比较平缓的直流电压适用于：负载电流比较小且负载变动不大的场合。适用于：负载电流比较小且负载变动不大的场合。uot O 2 U2 C 或或 RL 电容放电电容放电 电容滤波的原理电容滤波的原理 (1) 电源电压上升时电容被充电储能。电源电压上升时电容被充电储能。 (2) 电源电压下降时电容放电。电源电压下降时电容放电。RL 结论结论 滤波使滤波使 uo 的波形更平滑，提高了的波形更平滑，提高了 uo 的平均值。的平均值。 uo 的平

16、滑程度取决于放电时间常数的平滑程度取决于放电时间常数 = RLC 。 输出电压输出电压 2o2 .1UU 空载时：空载时：2o2UU L2)53(RTC 电解电容：电解电容：2)53(LTCR 2CN2UU 二极管：二极管：（因有冲击电流流过二极管）（因有冲击电流流过二极管） 有载时：有载时： 选择器件：选择器件：IF = 2ID UR Urm = 2 U2二、二、 电感滤波电路电感滤波电路+aTbu1RLuou2L适用于：负载电流比较大且变化幅度较大的电路。适用于：负载电流比较大且变化幅度较大的电路。 三、复式滤波电路三、复式滤波电路L+C1C2+uoui-R+C1C2+uoui-【例例】分

17、析整流电路中的二极管分析整流电路中的二极管 D2或或 D4 断开时负载电压的波断开时负载电压的波形形,如果如果 D2 或或 D4 接反，后果如何？如果接反，后果如何？如果 D2 或或 D4 因击穿或烧因击穿或烧坏而短路，后果如何？坏而短路，后果如何？u1D4D2D1D3RLuou2+ T 【答答】 当当D2或或D4断开后断开后,电路为单向半波整流电路。电路为单向半波整流电路。 u2w wtO w wtO uo如果如果D2或或D4反接：反接： 正半周时，二极管正半周时，二极管D1，D2 或或 D3，D4导通，电流经导通，电流经 D1、D2 或或 D3、D4 而造成电源短路，电流很大，因此电源及而

18、造成电源短路，电流很大，因此电源及 D1、D2 或或 D3、D4 将烧坏；将烧坏；如果如果 D2 或或 D4 因击穿或烧坏而短路：因击穿或烧坏而短路： 正半周时，情况与正半周时，情况与D2 或或 D4 接反类似接反类似,电源及电源及 D1 或或 D3 也也 将因电流过大而烧坏。将因电流过大而烧坏。u1D4D2D1D3RLuou2+ T 【例例】一桥式整流电容滤波电路，已知电源的一桥式整流电容滤波电路，已知电源的 f = 50 Hz，负载，负载电阻电阻 RL= 100 ，U2 = 25 V，试求：试求：(1)选择整流二极管；选择整流二极管；(2)选选择滤波电容器；择滤波电容器；(3)若测得若测得

19、 UO 分别为下列各值时，填写下表。分别为下列各值时，填写下表。 UO= 30 V (b) UO = 22.5 V (c) UO= 25 V (d) UO = 11.25 V (e) UO = 35.35 V+u2+uORLC+u2+uORLC解解: :(1)O2OOLOFDRRm21.230V0.3 A220.3A2235.4VUUUIRIIIUUU查表选择查表选择FR2 CZ 53 B4 (300 mA50 V)IU，(2)LLCN2(3 5)(1.5 2.5)(300 500)2235.4VTCFRR fUU查表选择查表选择CN470F,50 VCU的电解电容器的电解电容器U0(V)故障

20、依据u0应有波形302522.511.2535.35(3)O w wt O w wt O w wt O w wt O w wt 正常正常 202 . 1 UU 一桥臂断一桥臂断 200 . 1 UU 209 . 0 UU 电容断电容断 一桥臂断一桥臂断且电容断且电容断 2045. 0UU 负载断负载断 202UU 在一定的范围内，反向击穿具有可逆性在一定的范围内，反向击穿具有可逆性 8.6 8.6 稳压电路稳压电路一、稳压二极管（齐纳二极管）一、稳压二极管（齐纳二极管） 稳定电压：稳定电压：Uz最小稳定电流：最小稳定电流：Izmin最大稳定电流：最大稳定电流：IzmaxUZ IZmax U/V

21、 I/mA OIZmin 反向反向特性特性正向正向特性特性击击穿穿 电电压压 特点：特点： 反向击穿电压小；反向击穿电压小； 反向击穿特性陡。反向击穿特性陡。 解：解：(1) Ui10 V 时，时，DZ 反向击穿稳压：反向击穿稳压：Uo = UZ = 5 V 。 (2) Ui = 3 V 时，时，DZ 反向截止：反向截止：Uo= Ui = 3 V 。 (3) Ui =5 V 时，时，DZ 正向导通：正向导通：Uo= 0 V 。 (4) ui = 10sinw w t V 时时 当当 0ui5 V 时，时，DZ 反向截止：反向截止：Uo= Ui = 10sinw w t V。 当当 ui5 V

22、时，时，DZ 反向击穿稳压：反向击穿稳压：Uo = UZ = 5 V 。 5【例例】如图所示电路，设如图所示电路，设 UZ = 5 V，正向压降忽略不计。，正向压降忽略不计。 当直流输入当直流输入Ui = 10 V、3 V、5 V 时，时，Uo= ？当输入为交流当输入为交流 ui = 10sinw w t V 时，分析时，分析 uo的波形。的波形。 R DZ UiUow w t uo/VOp p 2p p 3p p 当当 ui0 V 时，时，DZ 正向导通：正向导通：Uo= 0 V。 二、二、稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路 +UORL+C+UiDzIzIOIR当电源波动或负载电流的变化引

23、起当电源波动或负载电流的变化引起 UO变化时变化时Uo Uz Iz I = (Iz + Io) UR = IRUo = Ui UR1. 三端固定式集成稳压器三端固定式集成稳压器CW7800系列：输出正电压系列：输出正电压CW7900系列：输出负电压系列：输出负电压如：如：CW7805 表示输出表示输出 + 5 V 电压电压 CW7912 表示输出表示输出 12 V 电压电压三、集成稳压电路三、集成稳压电路 1 2 3 IN OUT GND 78 1 2 3 GND OUT IN 79 典型电路典型电路 78 CiCo 1 2 0.33 F 0.1 F Ui Uo 3 1：输入端：输入端 2：输

24、出端：输出端 3：公共端：公共端 79 CiCo 3 2 2.2 F 1 F Ui Uo 1 1：公共端：公共端 2：输出端：输出端 3：输入端：输入端 同时输出正负两组电压的电路同时输出正负两组电压的电路5 V 5 V CW7805Ci1 2 3 CW79051 2 Co 3 Ui CiCoUO2. 三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器 类型：类型： CW117、CW217、CW317 (正电压正电压) CW137、CW237、CW337 (负电压负电压) 输出电流等级：输出电流等级： 0.1A, 0.5A, 1.5A 军品级军品级工业级工业级民品级民品级 典型电路：典型电路： CW21

25、7 CiCo 3 2 1 + C+ - Uo+ - UiR1R2p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be学习总结结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日