中职中专-电子线路-课件01概要.ppt
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1、第第 1 章晶体二极管和二极管整流电路章晶体二极管和二极管整流电路本章学习目标本章学习目标1.1晶体二极管晶体二极管1.2晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路1.3滤波器和硅稳压管稳压电路滤波器和硅稳压管稳压电路本章小结本章小结本章学习目标本章学习目标1.理解半导体的基本常识,掌握理解半导体的基本常识,掌握 PN 结的单向导电性。结的单向导电性。2.熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。3.掌握晶体二极管的伏安特性和参数,会用万用表检测掌握晶体二极管的伏安特性和参数,会用万用表检测二极管。二极管。4.理解整流的含义,清楚典型的整流电路类型,能分析其
2、理解整流的含义,清楚典型的整流电路类型,能分析其工作原理,能进行相应的计算。工作原理,能进行相应的计算。5.理解滤波的概念,能清楚整流滤波器件和常用的滤波理解滤波的概念,能清楚整流滤波器件和常用的滤波方式,掌握滤波的电路形式,理解电容滤波及电感滤方式,掌握滤波的电路形式,理解电容滤波及电感滤波的工作原理,了解选择滤波电容的选择要求。波的工作原理,了解选择滤波电容的选择要求。6.熟悉稳压二极管的工作特性和参数,理解硅稳压二极熟悉稳压二极管的工作特性和参数,理解硅稳压二极管稳压电路的工作原理。管稳压电路的工作原理。1.1晶体二极管晶体二极管1.1.1晶体二极管晶体二极管的单向导电特性的单向导电特性
3、1.1.2PN 结结1.1.3二极管的伏安特性二极管的伏安特性1.1.4二极管的简单测试二极管的简单测试1.1.5二极管的分类、型号和参数二极管的分类、型号和参数工程应用工程应用1.1.1晶体二极管的单向导电特性晶体二极管的单向导电特性(1)外形:外形:由密封的管体由密封的管体和两条正、负电极引线所组和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表成。管体外壳的标记通常表示正极。如图所示;示正极。如图所示;(2)符号:符号:三角形三角形正极,正极,竖杠竖杠负极,负极,V二极管的二极管的文字符号。文字符号。体体三三极极管管等等器器件件:晶晶体体二二极极管管、晶晶)等等)、变变压压器器()、电电感
4、感()、电电容容(元元件件:电电阻阻(电电子子元元器器件件TLCR1晶体二极管晶体二极管2晶体二极管的单向导电性:晶体二极管的单向导电性:动画动画PN 结结的单向导电性的单向导电性(1)正极电位正极电位 负极电位,二极管导通;负极电位,二极管导通;(2)正极电位正极电位 负极电位,二极管截止。负极电位,二极管截止。即二极管正偏导通,反偏截止。这一导电特性称为即二极管正偏导通,反偏截止。这一导电特性称为二二极管的单向导电性。极管的单向导电性。例例 1.1.1 如图所示电路中,当开关如图所示电路中,当开关 S 闭合后,闭合后,H1、H2 两个指示灯,哪一个可能发光?两个指示灯,哪一个可能发光?解由
5、电路图可知,开关解由电路图可知,开关 S 闭合后,只有二极管闭合后,只有二极管 V1正极正极电位高于负极电位,即处于正向导通状态,所以电位高于负极电位,即处于正向导通状态,所以 H1 指示灯发指示灯发光。光。1.1.2PN 结结PN 结结的形成的形成二极管由半导体材料制成。二极管由半导体材料制成。1半导体半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅如硅(Si)或或锗锗(Ge)半导体。半导体。半导体中,能够运载电荷的的粒子有两种:半导体中,能够运载电荷的的粒子有两种:自由电子:带负电自由电子:带负电空穴:带与自由电子等量的正电空穴:带与自由电子等量
6、的正电均可运载电荷均可运载电荷载流子载流子载流子载流子:在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴,:在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴,统称载流子,如图统称载流子,如图 所示。所示。半导体的两种载流子半导体的两种载流子动画两种载流子动画两种载流子2本征半导体本征半导体:不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。本征锗。本征半导体电导率低,为提高导电性能,需掺杂,形成杂本征半导体电导率低,为提高导电性能,需掺杂,形成杂质半导体。质半导体。3杂质半导体:杂质半导体:为了提高半导体的导电性能,在本征半导为了提高半导体的导电性能,在本征半导体体(4 价价)中掺入
7、硼或磷等杂质所形成的半导体。中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。根据掺杂的物质不同,可分根据掺杂的物质不同,可分两两种:种:(1)P 型半导体:型半导体:本征本征硅硅(或锗或锗)中掺入少量硼元素中掺入少量硼元素(3 价价)所所形成形成的半导体,如的半导体,如P型硅。多数载流子为空穴,少数载流子为电型硅。多数载流子为空穴,少数载流子为电子。子。(2)N 型半导体:型半导体:在本征在本征硅硅(或锗或锗)中掺入少量磷元素中掺入少量磷元素(5 价价)所形成的半导体,如所形成的半导体,如 N 型硅。其中,多数载流子为电子,少数型硅。其中,多数载流子为电子,少数载流子为空穴。载流子为空穴。将将 P 型半导体
8、和型半导体和 N 型半导体使用特殊工艺连在一起,型半导体使用特殊工艺连在一起,形成形成PN 结。结。4PN 结:结:N 型和型和 P 型半导体之间的特殊薄层称为型半导体之间的特殊薄层称为 PN 结结。PN 结是各种半导体器件的核心。结是各种半导体器件的核心。如图所示。如图所示。PN 结结晶体二极管之所以具有单向导电晶体二极管之所以具有单向导电性,其原因是内部具有一个性,其原因是内部具有一个PN 结。其结。其正、负极对应于正、负极对应于 PN 结的结的 P 型和型和 N 型型半导体。半导体。P 区接电源正极,区接电源正极,N 区接电源负极,区接电源负极,PN 结导通;反之,结导通;反之,PN 结
9、截止。结截止。PN 结具有单向导电特性。即:结具有单向导电特性。即:动画动画PN 结结的形成的形成1.1.3二极管的伏安特性二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路测试二极管伏安特性电路 1定义:定义:二极管两端的二极管两端的电压和流过的电流之间的关电压和流过的电流之间的关系曲线叫作系曲线叫作二极管的伏安特二极管的伏安特性性。2测试电路:测试电路:如图所示。如图所示。3伏安特性曲线:伏安特性曲线:如图所示。如图所示。4特点:特点:)()(GeV 0.2SiV 5.0TV )()(导通电压导通电压GeV 0.3SiV 7.0onV结论:正偏时电阻小,具有非线性。结论:正偏时电阻小,具有非线性。导通
10、后导通后 V 两端电压基本恒定:两端电压基本恒定:VFVT时,时,V 导通,导通,IF 急剧增大。急剧增大。正向电压正向电压 VF 小于门坎电压小于门坎电压 VT 时,二极管时,二极管 V 截截止,正向电流止,正向电流 IF=0;其中,门坎电压其中,门坎电压(1)正向特性正向特性(2)反向特性反向特性VR VRM 时,时,IR 剧增,此现象称为反向电击穿。剧增,此现象称为反向电击穿。对应对应的电压的电压 VRM 称为反向击穿电压。称为反向击穿电压。反向电压反向电压 VR VRM(反向击穿电压反向击穿电压)时,反向电流时,反向电流 IR很小,且近似为常数,称为反向饱和电流。很小,且近似为常数,称
11、为反向饱和电流。结论:结论:反偏电阻大,存在电击穿现象。反偏电阻大,存在电击穿现象。1.1.4二极管的简单测试二极管的简单测试万用表检测二极管万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时,黑表将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时,黑表笔接触处为正极,红表笔接触处为负极。笔接触处为正极,红表笔接触处为负极。1判别正负极性判别正负极性用万用表检测二极管如图所示。用万用表检测二极管如图所示。万用表测试条件:万用表测试条件:R 100 或或 R1 k 挡;挡;2判别好坏判别好坏万用表检测二极管万用表检测二极管万用表测试条件:万用表测试条件:R 1k1k。(3)若正向电阻约几千欧,反
12、向电阻非常大,二极管正常。若正向电阻约几千欧,反向电阻非常大,二极管正常。(2)若正反向电阻非常大,二极管开路。若正反向电阻非常大,二极管开路。(1)若正反向电阻均为零,二极管短路;若正反向电阻均为零,二极管短路;1.1.5二极管的分类、型号和参数二极管的分类、型号和参数1分类分类(1)按材料分:按材料分:硅管、锗硅管、锗管管(2)按按 PN 结面积:结面积:点接触点接触型型(电流小,高频应用电流小,高频应用)、面接、面接触型触型(电流大,用于整流电流大,用于整流)(3)按用途:按用途:如图所示。如图所示。二极管图形符号二极管图形符号 整流二极管:利用单向导电性把交流电变成直流电的二整流二极管
13、:利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管。极管。稳压二极管:利用反向击穿特性进行稳压的二极管。稳压二极管:利用反向击穿特性进行稳压的二极管。发光二极管:利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。发光二极管:利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。光电二极管:将光信号转变为电信号的二极管。光电二极管:将光信号转变为电信号的二极管。变容二极管:利用反向偏压变容二极管:利用反向偏压改变改变 PN 结结电容量的二极管电容量的二极管2型号举例如下:型号举例如下:整流二极管整流二极管2CZ82B稳压二极管稳压二极管2CW50变容二极管变容二极管2AC1 等等。等等。3主要参数主要参数主要参数:主要参数:稳定电压稳
14、定电压 VZ、稳定电流稳定电流 IZ、最大工作电流最大工作电流 IZM、最大耗散功率最大耗散功率 PZM、动态电阻动态电阻 rZ Z 等。等。(2)稳压二极管稳压二极管 反向漏电流反向漏电流 IR:规定的反向电压和环境温度下,二极规定的反向电压和环境温度下,二极管反向电流值。管反向电流值。最高反向工作电压最高反向工作电压 VRM:二极管允许承受的反向工作电二极管允许承受的反向工作电压峰值。压峰值。最大整流电流最大整流电流 IFM:二极管允许通过的最大正向工作电二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。流平均值。(1)普通整流二极管普通整流二极管工程应用工程应用发光二极管和光电二极管的检测发光二极
15、管和光电二极管的检测1.发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似,但由发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似,但由于发光二极管的正向导通电压一般在于发光二极管的正向导通电压一般在 1.5 V 以上,故检测时以上,故检测时必须用万用表的必须用万用表的 R 10k 挡,正向电阻小于挡,正向电阻小于 50 k ,反相电反相电阻大于阻大于 200 k 时发光二极管为正常。时发光二极管为正常。2.由于光电二极管工作时应加反向电压,故检测时着重观察反由于光电二极管工作时应加反向电压,故检测时着重观察反向电阻在有无光照时的变化,用万用表的向电阻在有无光照时的变化,用万用表的 R 1k 挡,当有
16、挡,当有光照时,反向电阻小,无光照时,反向电阻大为正常,当无光照时,反向电阻小,无光照时,反向电阻大为正常,当无光照时电阻差别很小,表明光电二极管的质量不好。光照时电阻差别很小,表明光电二极管的质量不好。1.2晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路1.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路1.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路1.2晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路整流:整流:把交流电变成直流电的过程。把交流电变成直流电的过程。整流原理:整流原理:二极管的单向导电特性二极管的单向导电特性二极管单相整流电路:二极管单相整流电路:把单相交流电变成直流电的电路。把单相交流电变成直流电的电路。半波
17、整流半波整流桥式整流桥式整流倍压整流倍压整流单相整流电路种类单相整流电路种类1.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路1电路电路 如图如图(a)所示所示V:整流二极管,把交流电变整流二极管,把交流电变成脉动直流电;成脉动直流电;T:电源变压器,把电源变压器,把 v1 变成整变成整流电路所需的电压值流电路所需的电压值 v2。2.工作原理工作原理设设 v2 为正弦波,波形如前页图为正弦波,波形如前页图(b)所示。所示。(1)v2 正半周时,正半周时,A 点电位高于点电位高于 B 点电位,二极管点电位,二极管 V 正偏正偏导通,则导通,则 vL v2;(2)v2 负半周时,负半周时,A 点电位低于点
18、电位低于 B 点电位,二极管点电位,二极管 V 反偏反偏截止,则截止,则 vL 0。由波形可见,由波形可见,v2 一周期内,负载只用单方向的半个波形,一周期内,负载只用单方向的半个波形,这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明,利用二极管单向导电性可把交流电上述过程说明,利用二极管单向导电性可把交流电 v2 变变成脉动直流电成脉动直流电 vL。由于电路仅利用由于电路仅利用 v2 的半个波形,故称为半的半个波形,故称为半波整流电路。波整流电路。3负载和整流二极管上的电压和电流负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压负载电
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