电子技术基础知识

1、 电子技术基础知识 授课：永安市技校 陈昌初 维修电工培训维修电工培训 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。 根据掺杂的物质不同，可分两种：根据掺杂的物质不同，可分两种： 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）中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。价）中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。 （1）P型半导体：型半导体：本征硅本征硅(或锗或锗)中掺入少量硼元素（中掺入少量硼元素（3价）所形价）所形 成的半导体，如成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，

2、少数载流子为电子。型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。 一、一、PNPN结结 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导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物 质。如硅（质。如硅（Si）或锗（）或锗（Ge）半导体。）半导体。 自由电子 多数载流子（简称多子）空 穴 少数载流子（简称少子） （2）N型半导体：型半导体：在本征硅在本征硅(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，少数载型硅。其中，多数载流子为电子，少数载 流子为空穴。流子为空穴。 自由电子 多数载流子（简称多子） 空 穴 少数载流子（

3、简称少子） P 型半导体N 型半导体 图图1 结结 4PN结：结：N型和型和P型半导体之间的特殊薄层叫做型半导体之间的特殊薄层叫做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。如图如图1所示。所示。 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；结导通； 反之，反之，PN结截止。结截止。 PN结具有单向导电特性。即：结具有单向导电特性。即： 将将P型半导体和型半导体和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。 u外加正向电压（也叫正向偏置）外加正向电压（也叫正向偏置） u外加电场与内电场方向相反，内电场削弱

4、，扩散运动大大外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大 超过漂移运动，超过漂移运动，N N区电子不断扩散到区电子不断扩散到P P区，区，P P区空穴不断扩散区空穴不断扩散 到到N N区，形成较大的正向电流，这时称区，形成较大的正向电流，这时称PNPN结处于结处于状态状态。 空间电荷区 变窄 E R 内电场 外电场 PN I u外加反向电压（也叫反向偏置）外加反向电压（也叫反向偏置） u外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散 难以进行，少子在电场作用下形成反向电流难以进行，少子在电场作用下形成反向电流，因为是少因为是少 子漂移运

5、动产生的，反向电流很小，这时称子漂移运动产生的，反向电流很小，这时称PNPN结处于结处于 状态。状态。 E R 内电场 外电场 空间电荷区 变宽 PN I 二二 晶体二极管晶体二极管 一个一个PNPN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，结加上相应的电极引线并用管壳封装起来， 就构成了半导体二极管，简称二极管。就构成了半导体二极管，简称二极管。 阳极 阴极 1 外形：外形：由密封的管体和两条正、由密封的管体和两条正、 负电极引线所组成。管体外壳的标记负电极引线所组成。管体外壳的标记 通常表示正极。如图通常表示正极。如图2（a）所示；）所示； 图图2 晶体二极管的外形和符号晶体二极管的外形和符号

6、 2 2 符号：符号：如图。其中：如图。其中： 三角形三角形正极，正极， 竖杠竖杠负极，负极， V V二极管的文字符号。二极管的文字符号。 3 3晶体二极管的单向导电性：晶体二极管的单向导电性： （1 1）正极电位负极电位，二极管导通；）正极电位负极电位，二极管导通； （2 2）正极电位负极电位，二极管截止。）正极电位负极电位，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。 晶体二极管的单向导电性晶体二极管的单向导电性 例例1 图图3所示电路中，当开关所示电路中，当开关S闭合后，闭合后，H1、H2

7、两个指两个指 示灯，哪一个可能发光？示灯，哪一个可能发光？ 图图3 例例1电路图电路图 解解 由电路图可知，开关由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管闭合后，只有二极管V1正极电位高正极电位高 于负极电位，即处于正向导通状态，所以于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。指示灯发光。 4 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 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。 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 5 5特点：特点： (Ge) 0.2V (Si) V5 .0 T V (Ge) 0.

8、3V (Si) V7 . 0 on V导通电压 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截止，截止， 正向电流正向电流IF = 0； 其中，门槛电压其中，门槛电压 （1 1）正向特性）正向特性 外加正向电压较小时，外外加正向电压较小时，外 电场不足以克服内电场对多子电场不足以克服内电场对多子 扩散的阻力，扩散的阻力，PNPN结仍处于截止结仍处于截止 状态状态 。 正向电压大于死区电压后，正向电

9、压大于死区电压后， 正向电流正向电流 随着正向电压增大迅随着正向电压增大迅 速上升。通常速上升。通常死区电压硅管死区电压硅管约约 为为0.5V0.5V，锗管锗管约为约为0.2V0.2V。导通导通 电压电压: : U UD(on) = D(on) = (0.6 (0.6 0.8) V 0.8) V硅管硅管 0.7 V0.7 V (0.1 (0.1 0.3) V 0.3) V锗管锗管 0.3 V0.3 V （2 2）反向特性）反向特性 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。 VRVRM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。对应的电对应的电

10、 压压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VRVRM（反向击穿电压）时，反向电流（反向击穿电压）时，反向电流IR很小，很小， 且近似为常数，称为反向饱和电流。且近似为常数，称为反向饱和电流。 外加反向电压时，外加反向电压时， PNPN 结处于截止状态，反向电结处于截止状态，反向电 流流 很小。反向电压大于击很小。反向电压大于击 穿电压时，反向电流急剧穿电压时，反向电流急剧 增加。增加。 电击穿电击穿 PN PN 结未损坏结未损坏 ，断电即恢复。，断电即恢复。 热击穿热击穿 PN PN 结烧毁。结烧毁。 （1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的 最大正向平均

11、电流。 （2）最高反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的 最大反向电压。 （3）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其 值越小，则管子的单向导电性越好。 （4）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。 6 6、二极管的主要参数、二极管的主要参数 7 7、二极管的型号与规格、二极管的型号与规格 如：2AP3A 8 二极管的简单测试二极管的简单测试 图图4 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

12、负极性判别正负极性 用万用表检测二极管如图用万用表检测二极管如图4所示。所示。 万用表测试条件：万用表测试条件：R100或或R1k； 图图5 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：R1k1k。 （2 2）. .判别好坏判别好坏 (3)(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。 (2)(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)(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； 9 二极管的分类二极管的分类 （3）按用途：）按用途：如图如图6所示。所示

13、。 （2）按）按PN结面积：结面积：点接触型（电流小，高频应用）、面点接触型（电流小，高频应用）、面 接触型（电流大，用于整流）接触型（电流大，用于整流） （1 1）按材料分：）按材料分：硅管、锗管硅管、锗管 图图6 二极管图形符号二极管图形符号 三、三、 晶体三极管晶体三极管 晶体三极管：晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的是一种利用输入电流控制输出电流的 电流控制型器件。电流控制型器件。 特点：特点：管内有两种载流子参与导电。管内有两种载流子参与导电。 特点：特点：有三个电极，有三个电极， 故称故称三极管。三极管。 图图7三极管外形三极管外形 1 三极管的结构三极管的结构 （1 1

14、）. . 三极管的外形三极管的外形 （2 2）. . 三极管的结构三极管的结构 图图8 三极管的结构图三极管的结构图 工艺要求：工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少； 集电区比发射区体积大且掺杂少。集电区比发射区体积大且掺杂少。 特点：特点： 有三个区有三个区发射区、基区、集电区；发射区、基区、集电区； 两个两个PN结结发射结（发射结（BE结）、集电结（结）、集电结（BC结）；结）； 三个电极三个电极发射极发射极e(E)、基极、基极b(B)和集电极和集电极c； 两种类型两种类型 P N P型管和型管和NPN型管。型管。 箭头：箭头：表示发射结

15、加正向电压时的电流方向。表示发射结加正向电压时的电流方向。 文字符号：文字符号：V 图图9 三极管符号三极管符号 2、晶体三极管的符号、晶体三极管的符号 3 3、三极管的电流放大作用、三极管的电流放大作用 （1）三极管的工作电压 三极管实现电流放大的外部偏置条件：发射结正偏，发射结正偏， 集电结反偏集电结反偏，此时，各电极电位之间的关系是： NPN型型 UCUBUE PNP型型 UCUBUE （2）电流分配关系 图3.3是NPN管放大实验电路。 三极管各电极电流分配关系是： I IE = I IB + I IC 由于基极电流很小，因而I IEI IC。 图图3.33.3 三极管的电流放大实三极

16、管的电流放大实验电路验电路 （3）三极管的电流放大作用 当IB有一微小变化时，能引起IC较大的变化，这种 现象称为三极管的电流放大作用。 电流放大作用的实质是通过改变基极电流电流放大作用的实质是通过改变基极电流I IB的大的大 小，达到控制小，达到控制I IC的目的的目的，而并不是真正把微小电流放 大了，因此称三极管为电流控制型器件。 电流放大作用：电流放大作用： 电流放大系数：电流放大系数：=I IC C/ /I IB B 三极管的输入特性三极管的输入特性 4 4、三极管的特性曲线、三极管的特性曲线 输入特性曲线输入特性曲线 集射极之间的电压集射极之间的电压UCE一定时，发射结电压一定时，发

17、射结电压UBE与基极电流与基极电流 IB之间的关系曲线。之间的关系曲线。 IC IB RB UBB UCC RC V V A mA + UCE + UBE 测量三极管特性的实验电路 5VBE与与IB成非线性关系。成非线性关系。 由图可见：由图可见： 1当当V CE 2 V时，特性曲线基本重合。时，特性曲线基本重合。 2当当VBE很小时，很小时，IB等于零，等于零， 三极管处于截止状态；三极管处于截止状态； 3当当VBE大于门槛电压（硅管大于门槛电压（硅管 约约0.5V，锗管约，锗管约0.2V）时，）时， IB逐渐增大，三极管开始导逐渐增大，三极管开始导 通。通。 4三极管导通后，三极管导通后，

18、VBE基本不基本不 变。硅管约为变。硅管约为0.7V，锗管，锗管 约为约为0.3V，称为三极管的导，称为三极管的导 通电压。通电压。 共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线 （2）晶体三极管的输出特性曲线）晶体三极管的输出特性曲线 基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流 的关系曲线。的关系曲线。 三极管的输出特性三极管的输出特性 输出特性曲线可分为三个工作区输出特性曲线可分为三个工作区: （1） 截止区截止区 条件：条件：发射结、集电结反偏或两端电压为零。发射结、集电结反偏或两端电压为零。 三极管输出特性曲线中，IB=0的输出特性曲线以下

19、， 横轴以上的区域称为截止区。其特点是：各电极电流很各电极电流很 小，相当于一个断开的开关。小，相当于一个断开的开关。 在放大状态，当在放大状态，当IB一定时，一定时，IC不随不随VCE变化，即放大变化，即放大 状态的三极管具有恒流特性。状态的三极管具有恒流特性。 （2）放大区）放大区 条件：条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 特点：特点： IC受受IB控制控制 输出特性曲线中，截止区以上平坦段组成的区域称为 放大区。此时IC受控于IB；同时IC与UCE基本无关，可近 似看成恒流。此区内三极管具有电流放大作用此区内三极管具有电流放大作用。 输出特性曲线中，UCEUBE的区域，即

20、曲线的上升段组 成的区域称为饱和区。 饱和时的UCE称为饱和压降，用 UCES表示，UCES很小，一般约为0.3V。工作在此区的三极工作在此区的三极 管相当于一个闭合的开关，没有电流放大作用。管相当于一个闭合的开关，没有电流放大作用。 （3）饱和区）饱和区 条件：条件：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。 5、三极管的主要参数、三极管的主要参数 1.电流放大系数 电流放大系数是反映三极管电流放大能力的基本 参数，主要有共发射极电路交流电流放大系数 和共 发射极电路直流电流放大系数hFE。 2.极间反向电流 (1) ICBO是指发射极开路时从集电极流到基极的 反向电流。如图所示。 图

21、 极间反向电流 (2) 穿透电流ICEO 是指基极开路（IB=0）、集电极与发射极之间加 上规定的电压时，从集电极流到发射极的电流。如 图所示。它与ICBO之间的关系为： ICEO = (1+) ICBO 3.极限参数 (1)集电极最大允许电流ICM 三极管工作时，当集电极电流超过三极管工作时，当集电极电流超过ICM时，管子性能将显时，管子性能将显 著下降，并有可能烧坏管子。著下降，并有可能烧坏管子。 管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电 压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿

22、 导致热击穿会损坏管子。导致热击穿会损坏管子。 当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值 时，管子性能变坏或烧毁。时，管子性能变坏或烧毁。 (2) 集电极发射极间击穿电压U(BR)CEO (3) 集电极最大允许功耗PCM 6、三极管的识别和简单测试 表 常用三极管管脚排列 判别硅管和锗管的测试电路判别硅管和锗管的测试电路 7 三极管的简单测试三极管的简单测试 （1）、硅管或锗管的判别）、硅管或锗管的判别 当当V=0.10.3V时时 为锗管。为锗管。当当V=0. .60. .7V时，时， 为硅管为硅管 100R k1R 将万用表设置在将万用表设置在

23、 或或 挡，用黑表挡，用黑表 笔和任一管脚相接（假设它是基极笔和任一管脚相接（假设它是基极b b），红表笔分别和），红表笔分别和 另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑 表笔所连接的就是基极，而且是表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。如图型的管子。如图 11（a a）所示。如果按上述方法测得的结果均为高阻值，）所示。如果按上述方法测得的结果均为高阻值， 则黑表笔所连接的是则黑表笔所连接的是PNP管的基极。如图管的基极。如图11（b b）所示。）所示。 （2）、）、NPN管型和管型和PNP管型的判断管型的判断 图图11 基极基极b b

24、的判断的判断 首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测值的值的 方法判断方法判断c 、e极。方法是先假定一个待定电极为集电极极。方法是先假定一个待定电极为集电极 （另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅（另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅 度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧 姆表的摆动幅度。摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管姆表的摆动幅度。摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管 脚是集电极脚是集电极c，红表笔所连接的管脚为发射极，红表笔所连接的管脚为发射极e，如图，如图

25、12所所 示。测示。测PNP管时，只要把图管时，只要把图12电路中红、黑表笔对调位置，电路中红、黑表笔对调位置， 仍照上述方法测试。仍照上述方法测试。 （3）、）、e、b、c三个管脚的判断三个管脚的判断 图图12 估测估测的电路的电路 四、单管基本放大电路四、单管基本放大电路 由三极管组成的放大电路。其功能是利用三极管的电流 控制作用，把微弱的电信号（简称信号，指变化的电压、 电流、功率）不失真地放大到所需的数值，实现将直流电 源的能量部分地转化为按输入信号规律变化且有较大能量 的输出信号。放大电路的实质，是一种用较小的能量去控 制较大能量转换的能量转换装置。 1、放大电路的组成及作用 共发射

26、极基本放大电路 （1）晶体管V。放大元件， 用基极电流iB控制集电 极电流iC。 共发射极基本放大电路 （2）直流电源UCC 放大电路的能源； 使晶体管的发射结正偏，集电结反 偏，晶体管处在放大状态，提供电流IB 和IC，UCC一般在几伏到十几伏之间。 （3）基极偏置电阻RB。 为基极提供一个合适的偏置电流IB， 使晶体管有一个合适的工作点， 一般为几十千欧到几百千欧。 （4）集电极电阻RC。 将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大， 一般为几千欧。 （5）耦合电容或隔直电容Cl、C2。 用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大 电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作

27、用。为了减小传 递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至 几十微法，通常采用电解电容器。 (1) ui直接加在三极管V的基极和发射极 之间，引起基极电流iB作相应的变化 。 (2)通过V的电流放大作用，V的集电极 电流iC也将变 (3)iC的变化引起V的集电极和发射极之间的 电压uCE变化。 (4)uCE中的交流分量uce经过C2畅通地传送给负载RL，成 为输出交流电压uo,，实现了电压放大作用。 2.2.工作原理工作原理 是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都 不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静 态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要 是确

28、定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 3 3、静态工作情况、静态工作情况 ：耦合电容可视为开路。 RC +UCC V RB + UCEQ + UBEQ ICQ IBQ CCQCCCEQ _RIUU B BEQCC BQ _ _ R UU I I ICQ CQ=I =IBQ BQ 共发射极基本放大电路 是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随 输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是 在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作， 电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量（直流 分量和交流分量）。 3 3、动态工作情况、动态工作情况 ：（ui单独作用下的电路）。由于

29、电容C1、C2 足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC 去掉（短接）。 0 (a) 输入回路 (b) 输出回路 uCE iC Q ICQ UCC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t QQ Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直流负载线 交流负载线 00 从图解分析过程，可得出如下几个重要结论： （1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和 交流分量两部分组成。 （2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开， 放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入 电压ui反相。（放大器具有倒相作用） （3）放

30、大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效 值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小 ，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 （4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能 造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入 饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输 出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真 ；若Q点偏低，则Q进入截止区，输出电压uo的正半周出 现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为 非线性失真。 (a) 饱和失真 0 uCE iC Q ICQ iC t 0 t Q Q uCE UCEQ 0

31、 (b) 截止失真 0 uCE iC Q ICQ iC t 0 t Q Q UCEQ 0 uCE 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。 五五 晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路 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。 V：整流二极管，把交流整流二极管，把交流 电变成脉动直流电；电变成脉动直流电； T：电源变压器，把电源变压器，把v1变成变成 整流电路所需的电压值整流电路所需的电压值v2。 1 单相半波整流电路单相半波整流电路 （1）电路）电路

32、 如图（如图（a） 单相半波整流电路单相半波整流电路 缺点：整流效率低，脉动较大缺点：整流效率低，脉动较大 （2）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 （4）二极管反向峰值电压）二极管反向峰值电压VRM （1）负载电压）负载电压VL （2）二极管正向电流）二极管正向电流IV和负载电流和负载电流IOUT I IV V=I=IOUT OUT=U =UOUT OUT/R /RL L U UDRM DRM= U = U2 2 2 U UOUT OUT = 0.45 = 0.45 U2U2 V1、V2为性能相同的整流二为性能相同的整流二 极管；极管；T为电源变压器，作用是为电源

33、变压器，作用是 产生大小相等而相位相反的产生大小相等而相位相反的v2a和和 v2b。 2 单相全波整流电路单相全波整流电路 变压器中心抽头式单相全波整流电路变压器中心抽头式单相全波整流电路 （1 1）. . 电路电路如图如图 ： 图图 变压器中心抽头式全波整变压器中心抽头式全波整 流电路流电路 （2）. 工作原理：工作原理： （A）v1正半周时，正半周时，T次级次级A点电位高于点电位高于B点电位，在点电位，在v2a作作 用下，用下，V1导通（导通（V2截止），截止），iV1自上而下流过自上而下流过RL； （B）v1负半周时，负半周时，T次级次级A点电位低于点电位低于B点电位，在点电位，在v2b

34、的的 作用下，作用下，V2导通（导通（V1截止），截止），iV2自上而下流过自上而下流过RL； 可见，在可见，在v1一周期内，流过二极管的电流一周期内，流过二极管的电流iV1 、iV2叠加形叠加形 成全波脉动直流电流成全波脉动直流电流iL，于是，于是RL两端产生全波脉动直流电压两端产生全波脉动直流电压 vL。故电路称为。故电路称为全波整流电路全波整流电路。 缺点：缺点：单管承受的单管承受的反峰压反峰压比比半波整流半波整流高高一倍，变压器一倍，变压器 T需中心抽头。需中心抽头。 （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）负载电压UOUT （2）负载电流

35、）负载电流IL （3）二极管的平均电流）二极管的平均电流IV （4）二极管承受反向峰值电压）二极管承受反向峰值电压 RM U U UOUT OUT = 0.9 = 0.9 U2U2 I IOUT OUT=U =UOUT OUT/R /RL L=0.9U2/R=0.9U2/RL L I IV V=1/2I=1/2IOUT OUT U UDRM DRM= U = U2 2 22 3 3 单相桥式全波整流电路单相桥式全波整流电路 （1）电路如图）电路如图 V1V4为整流二为整流二 极管，电路为桥极管，电路为桥 式结构。式结构。 桥式全波整流电路桥式全波整流电路 （B）v2负半周时，如图负半周时，如图

36、1.2.4（b）所示，）所示，A点电位低于点电位低于B点电点电 位，则位，则V2、V4导通（导通（V1、V3截止），截止），i2自上而下流过负载自上而下流过负载RL； 图图1.2.4 桥式整流电路工作过程桥式整流电路工作过程 （2）. 工作原理工作原理 （A）v2正半周时，如图正半周时，如图1.2.4（a）所示，）所示，A点电位高于点电位高于B点点 电位，则电位，则V1、V3导通（导通（V2、V4截止），截止），i1自上而下流过负载自上而下流过负载RL； 由波形图由波形图1.2.5可见，可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导一周期内，两组整流二极管轮流导 通产生的单方向电流通产生的单方向电流

37、i1 和和i2叠加形成了叠加形成了iL。于是负载得到全波。于是负载得到全波 脉动直流电压脉动直流电压vL。 优点：优点：输出电压高，纹波小，输出电压高，纹波小， 较低。应用广泛。较低。应用广泛。 RM V （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 1）负载电压）负载电压U UOUT OUT （2 2）负载电流）负载电流IOUT （3 3）二极管的平均电流）二极管的平均电流IV （4 4）二极管承受反向峰值电压）二极管承受反向峰值电压 RM U U UOUT OUT = 0.9 = 0.9 U2U2 I IOUT OUT=U =UOUT OUT/R /RL L=

38、0.9U2/R=0.9U2/RL L I IV V=1/2I=1/2IOUT OUT U UDRM DRM= U = U2 2 2 五、五、 滤波器滤波器 特点：特点：电容器与负载并联。电容器与负载并联。 作用：作用：滤除脉动直流电滤除脉动直流电 中脉动成分。中脉动成分。 种类：种类：电容滤波器、电电容滤波器、电 感滤波器、复式滤波器感滤波器、复式滤波器 （1 1）电路）电路 1 1、电容滤波器、电容滤波器 电容滤波电路电容滤波电路 （2）工作原理：）工作原理： 在在t2 t3期间，期间，因因vC v2， V正偏导通，电容再次充电，正偏导通，电容再次充电， 波形如图波形如图 (b)中中BC。

39、在在t1 t2期间，期间，因因v2vC，V反反 偏截止，电容偏截止，电容C通过负载放电，通过负载放电， 波形如图波形如图 (b)中中AB所示；所示； 在在0t1期间，期间，因因v2的作用，的作用，V 正偏导通，电容正偏导通，电容C充电，波形如充电，波形如 图图 (b)中中OA所示；所示； 利用电容器两端电压不能突利用电容器两端电压不能突 变原理平滑输出电压。变原理平滑输出电压。 重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过电重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过电 容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。 应用：应用：小功率电源。小功率

40、电源。 工作原理与半波整流电路相同，不同点是：工作原理与半波整流电路相同，不同点是：v2正、负正、负 半周内，半周内，V1、V2轮流导通，对电容轮流导通，对电容C充电两次，缩短了电充电两次，缩短了电 容容C向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。 全波整流电容滤波输出波形如图所示。全波整流电容滤波输出波形如图所示。 2L 2 .1_UU 输出电压估算公式为输出电压估算公式为 缺点：缺点：体积大、重量大。体积大、重量大。 图图 带电感滤波器带电感滤波器 2 2、电感滤波器、电感滤波器 （1）. 电路电路 特点：特点：电感与负载串联电感与负载串联 （2）

41、. 工作原理：工作原理： 利用流过电感电流不能利用流过电感电流不能 突变原理平滑输出电流。突变原理平滑输出电流。 当电路电流增加时，电感当电路电流增加时，电感 存储能量；当电流减小时，电存储能量；当电流减小时，电 感释放能量。使负载电流比较感释放能量。使负载电流比较 平滑，从而得到比较平滑的直平滑，从而得到比较平滑的直 流电压。流电压。 应用：应用：较大功率电源。较大功率电源。 （C C）应用：）应用：较大功较大功 率电源中。率电源中。 3、复式滤波器、复式滤波器 结构特点：结构特点：电容与负载并联，电感与负载串联。电容与负载并联，电感与负载串联。 性能特点：性能特点：滤波效果好。滤波效果好。

42、 （1）. L型滤波器型滤波器 （A A）电路：）电路： （B）原理：）原理：整流输出的脉动直流经过电感整流输出的脉动直流经过电感L，交流成分被，交流成分被 削弱，再经过电容削弱，再经过电容C滤波，就可在负载上获得更加平滑的直流滤波，就可在负载上获得更加平滑的直流 电压。电压。 图图 L型滤波器桥式整流电路型滤波器桥式整流电路 （2）. 型滤波器型滤波器 图图 型滤波器桥式整流电路型滤波器桥式整流电路 （C）应用：）应用：小功率电源中。小功率电源中。 （B B）原理：）原理： 整流输出的脉动直流经过电容整流输出的脉动直流经过电容C1滤波后，再经电感滤波后，再经电感L 和电容和电容C2滤波，使脉

43、动成分大大降低，在负载上可获得滤波，使脉动成分大大降低，在负载上可获得 平滑的直流电压。平滑的直流电压。 （A A）电路：）电路： (B) 当工作电流当工作电流 满足满足 条件条件 时，稳压时，稳压 管两端电压管两端电压 几乎不变。几乎不变。 Z I Z V BZA III 六、六、 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 稳压电路：稳压电路：抑制电网抑制电网 电压和整流电路负载的变电压和整流电路负载的变 化引起的输出电压变化，化引起的输出电压变化， 将平滑的直流电变成稳定将平滑的直流电变成稳定 的直流电。的直流电。 （1）. 硅稳压二极管的特性硅稳压二极管的特性 (A) 稳压管工作在反向稳

44、压管工作在反向 击穿状态。击穿状态。 图图 硅稳压管的伏安特性及符号硅稳压管的伏安特性及符号 （2）稳压管稳压电路的工作原理）稳压管稳压电路的工作原理 （C C）应用：小功率场合。）应用：小功率场合。 （B B）电路的稳压过程：）电路的稳压过程： UOIZIRURUO （A）电路：）电路： V为稳压管，起电流调整作用；为稳压管，起电流调整作用；R为限流电阻，起电压调整作用。为限流电阻，起电压调整作用。 图图 硅稳压管整流稳压电路硅稳压管整流稳压电路 三、集成稳压器 集成稳压器是指将调整管、取样放大、基准电压、 启动和保护电路等全部集成在一个半导体芯片上而形成 的一种稳压集成块。 集成稳压器的种

45、类很多，作为小功率的直流稳压电 源，应用最为普遍的是3端式串联型集成稳压器。3端式 是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3个接线端子 。如W78和W79系列稳压器。W78系列输出 正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V 等多种，若要获得负输出电压选W79系列即可。例 如W7805输出+5 V电压，W7905则输出5 V电压。这类 端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.5 2.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差 为23V，输出电压变化率为0.10.2。 1、三端固定输出稳压器、三端固定输出稳压器 这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都

46、有这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都有 三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端 式稳压器。式稳压器。 （ 1） CW7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。系列是三端固定正压输出的集成稳压器。 输出电压有输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。等档次。 例如：例如：CW7805表示输出电压为正表示输出电压为正5V。此系列最大输。此系列最大输 出电流为出电流为1.5A。 同类产品：同类产品：CW78M00系列（系列（0.5A）；）；CW78L00系列系列 （0.1A）；）；CW78T00系

47、列（系列（3A）和）和CW78H00系列（系列（5A）。）。 CW7800系列的管脚：系列的管脚： 不同类型、不同封装不同类型、不同封装 形式的三端集成稳压器的形式的三端集成稳压器的 引脚排列不同，使用时请引脚排列不同，使用时请 查阅手册。查阅手册。 CW7800 系列系列( (正电源正电源) ) CW7900 系列系列( (负电源负电源) ) 5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V 7878、79 79 系列的型号命名系列的型号命名 输出电流输出电流 78L / 79L 输出电流输出电流 100 mA 78M / 9M 输出电流输出电流 500 mA 78

48、 / 79 输出电流输出电流 1.5 A 输出电压输出电压 （2） CW7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。系列是三端固定负压输出的集成稳压器。 在输出电压档次、电流档次等方面与在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。引脚排系列相同。引脚排 列请查阅手册。列请查阅手册。 CW7805 1 2 3 UIUO GND CW7905 1 2 3 UIUOGND 符号符号 CW7800 + 21 3 CW7900 1 3 _ 2 _ 塑料封装塑料封装 金属封装金属封装 图 三端集成稳压器外形及管脚排列 型号组成及意义如图所示。 图 三端固定式稳压器型号组成及意义 XXL78(79)WC

49、用数字表示输出电压值 最大输出电流：L 为 0.1 A ,M 为 0.5 A ,无字母表示1.5 A( 带散热片) 78: 输出固定正电压 79: 输出固定负电压 国标 稳压器 第九节：晶闸管及其整流电路 晶闸管又称可控硅（SCR），是一种大功率的半导体器件。 有普通型、双向型、可关断型和快速型等。其具有体积小、 质量轻、效率高、动作迅速等优点。但其过载能力和抗干扰 能力差，控制电路也比较复杂。 一、晶闸管的结构与符号一、晶闸管的结构与符号 图10.1晶闸管结构、外型及符号 它有四层半导体（PNPN）和三个电极（阳极A、阴极K和门极G） 二、晶闸管的工作原理二、晶闸管的工作原理 (1) 晶闸管

50、加阳极负电压-UA时，晶闸管 处于反向阻断状态 。 (2) 晶闸管加阳极正电压UA，控制极不 加电压时，晶闸管处于正向阻断状态。 (3) 晶闸管加阳极正电压+UA，同时也加 控制极正电压+UG，晶闸管导通。 (4) 要使导通的晶闸管截止，必须将阳极 电压降至零或为负，使晶闸管阳极电流降至 维持电流IH以下。 1、晶闸管的导通条件： 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力， 但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具 有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触 发电压。 2、晶闸管的关断条件： 晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管 重新关断，必须做到以下两点之一

51、：一是将阳极电流减小到 小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。 三、晶闸管的主要参数三、晶闸管的主要参数 1 1、电压参数、电压参数 (1) 正向重复峰值电压UDRM 正向阻断峰值电压UDRM ，指控制极断开时，允许重 复加在晶闸管两端的正向峰值电压， (2) 反向重复峰值电压URRM 反向阻断峰值电压URRM ，指允许重复加在晶闸管上 的反向峰值电压。 (3) 额定电压UD 通常把UDRM 和URRM中较小的一个值称作晶闸管的额 定电压。 (4) 通态平均电压UT 习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小越 好，一般为0.4V1.2V。 2. 2. 电流参数电流参数 (1)

52、通态平均电流IT 通态平均电流IT简称正向电流，指在标准散热条件 和规定环境温度下(不超过40oC)，允许通过工频(50Hz) 正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。 (2) 维持电流IH 维持电流IH，指在规定的环境温度和控制极断路的 情况下，维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。 四、晶闸管的型号与规格四、晶闸管的型号与规格 如：KP57 五、晶闸管的应用五、晶闸管的应用 1、 晶闸管交流开关晶闸管交流开关 图10.5(a)所示是用两只普通晶闸管V1和V2反向并联而组 成的交流调压电路，其调压原理如下。 (a) 电路图 (b) 波形图 图1 晶闸管交流调压 (1) 电源电压u的正半周，在

53、t1时刻(t1= ，又称控制 角)将触发脉冲加到V2管的控制极，V2管被触发导通， 此时V1管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时， V2管自然关断。 (2) 电源电压u的负半周，在t2时刻(t2=180o+)将触发 脉冲加到V1管的控制极，V1管被触发导通，此时V2管 承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V1管自然 关断，负载上获得的电压波形如图1（b）所示，调节 控制角便可实现交流调压。 当控制角=0o时，即为交流开关。 分分 析：析： 1、单相半波可控整流电路、单相半波可控整流电路 六、晶闸管整流电路六、晶闸管整流电路 分分 析：析： 1、在电角度、在电角度0a范围内，虽然晶闸管的阳极电压为正，但它范围内，虽然晶闸管的阳极电压为正，但它 仍处在正向阻断状态；在仍处在正向阻断状态；在a 的范围内，晶闸管处于导通状态。的范围内，晶闸管处于导通状态。 2、a称为控制角；称为控制角； 称为导通角；称为导通角；a变化范围称为移相范围。变化范围称为移相范围。 3、 a角在角在0180之间变化时，输出电压之间变化时，输出电压uL便在便在0到最大值之到最大值之 间连续变化，这就是可控整流的意义。间连续变化，这就是可控整流的意义。 4、输出电压的平均值为：、输出电压的平均值为：UL=0.45U2(1+cosa)/2；负载中流