电子线路.第一章

1、第一部分 电子线路第一章 晶体二极管和二极管整流电路一、考试要求二、考点要求三、课堂探析 第一节 PN结 第二节 二极管 第三节 整流电路 第四节 滤波电路 第五节 稳压电路一、考试要求了解理解掌握熟练掌握1.PN结的单向导电特性2.晶体二极管分类、型号1.晶体二极管的伏安特性和主要参数2.滤波器的组成、工作原理1.硅、锗二极管的门坎电压、正向导通压降2.晶体二极管的简单测试方法及电路的简单计算3.电容滤波电路计算4.硅稳压二极管的特性、主要参数5.稳压电路的稳压原理1.二极管的单向半波整流电路、单向全波整流电路的组成、工作原理、简单计算2.晶体二极管的选择2009年2010年2011年考点题

2、型考点题型考点题型二极管整流电路输出电压的计算填空题1二极管整流稳压电路的分析计算2并联型稳压电路的稳压原理填空题是非题1.桥式整流带滤波电路输出电压的计算2.二极管电路的分析计算是非题 填空题 二、考点分析第一节 PN结（一）探析问题 杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎样产生的？为什么杂质半导体中少数载流子的浓度比本征载流子的浓度小？【思路分析】 本征半导体的多数载流子和少数载流子的数目相等；杂质半导体是在本征半导体的基础上放入微量元素。【解题过程】 杂质半导体就是在本征半导体中放入微量元素，在外界的能量的激发下，最外层的价电子挣脱原子核的束缚，形成带负电的自由电子和带正电的空穴，由于

3、杂质半导体放入微量元素，导致空穴的数目和自由电子的数目不同，就产生了多数和少数载流子。 本征半导体的多数载流子和少数载流子的数目相等，杂质半导体的多数载流子的数目远大于少数载流子的数目，在外界能量激发下，杂质半导体的多数载流子在运动过程中和少数载流子的复合机会远大于本征半导体，所以杂质半导体中少数载流子的浓度比本征载流子的浓度小。三、课堂探析（二）巩固练习 N型半导体中自由电子多于空穴，而P型半导体中空穴多于自由电子，是否N型半导体带负电，而P型半导体带正电？【解题过程】 不论是N型半导体还是P型半导体，最外层的价电子都是围绕各自的原子核运动，对外显中性，只有在外界的能量激发下，最外层的价电子

4、才能挣脱原子核的束缚成为载流子，才会带电，所以N型半导体和P型半导体本身是不带电的。（三）课堂总结1半导体材料所具有热敏性、光敏性和掺杂性三个特性。2半导体的导电的方式有自由电子导电和空穴导电。3半导体材料分为本征半导体、N型半导体和P型半导体。4PN结又称为空间电荷区、耗尽层，它具有单向导电性。第二节 二极管（一）探析问题 问题一：如图1-4所示，试判断图中二极管是导通还是截止?为什么 ？ 图1-4【思路分析】 判断二极管的工作状态，必须移走二极管求出A、B两点的电位，若VAVB则二极管导通，若VAVB则二极管截止。【解题过程】 1V151014010VA VAVB则二极管截止。 5 . 3

5、155255102182BV 拓展练习： 如图1-5所示电路，二极管为硅管，求A点电位及流过二极管中的电流的大小。图1-5【思路分析】 判断二极管的状态是求解本题的关健，正确的画出等效电路也很重要。【解题过程】 移走二极管，VB=0 ， VAVB二极管V导通，原电路可等效为下图所示，根据复杂的直流电路解得：V812636AVV35. 55 . 3161317 . 05 . 311231AVmA33. 15 . 37 . 035. 55 . 37 . 0AVVI方法规律： 解含有二极管的直流电路时，首先要弄清二极管在电路中的状态，再根据二极管的状态将非线性电路转化为线性直流电路，运用复杂的直流电

6、路的求解方法分析求解电路。二极管截止可视为开路 ，二极管导通，可用一个稳压电源来代替。 （二）巩固练习1.判断题（1）晶体二极管内部是一个PN结，所以具有双向导电性。（ ）（2）晶体二极管在使用中一旦发生反向击穿，就会烧坏。（ ）2.填空题 电路如图16所示，V1，V2均为理想二极管，当S与A接通后，M点的电位为 V，当S与B接通后，M点的电位为 V。 20图163.选择题 理想二极管如图1-7所示，当开关S由断开状态变为闭合状态时二极管将（ ） A保持导通 B保持截止 C由导通变为截止 D由截止变为导通图1-7C（三）课堂总结 1晶体二极管的结构有点接触型和面接触型； 2晶体二极管用伏安特性

7、曲线来描述其特性，它由正向特性曲线和 反向特性曲线组成； 3晶体二极管的门坎电压硅管为0.5V，锗管为0.2V；导通压降硅管为0.7V，锗管为0.3V。 4晶体二极管组成的直流电路的分析计算的要点是弄清二极管在电路中的状态，再根据二极管的状态，再将非线性电路转化为线性直流电路，运用复杂的直流电路的求解方法分析求解电路。第三节 整流电路 （一）探析问题 问题一： 如图1-18所示电路中， ,E=5V,二极管视作理想二极管，试画出输出电压uo的波形。tVsin10ui图1-18【解题过程】 当ui 大于+5V时，二级管导通，uo=+5V 当ui 小于等于+5V时，二极管截止， uo= ui【思路分

8、析】 由于ui的大小和方向都在变化，所以二极管V的工作 状态会随ui的变化在导通和截止两种状态之间转换。 拓展练习： 如图1-19所示电路中， ,E=3V,二极管视作理想二极管，试画出输出电压uo的波形。tVsin8ui图1-19【解题过程】 当ui 大于+3V时，二级管导通，uo=+3V 当ui 小于等于+3V时，二极管截止， uo= ui【思路分析】 由于ui的大小和方向都在变化，所以二极管V的工作状态会随ui的变化在导通和截止两种状态之间转换。方法规律： 在二极管组成的限幅电路中，输出电压波形的分析和整流电路输出波形分析方法相似，即输出电压的波形与二极管的状态有关。分析这类问题就要先弄清

9、二极管在输入电压的作用下的工作状态。（二）巩固练习1.判断题（1）单相桥式整流电路中，变压器次级电压为10V，则输出电压平均值为12V。（ ）（2）在输出电压相同的情况下，中心抽头式全波整流电路对整流二极管的要求最高。（ ）（3）半波整流电路中，当二极管接反将无电压输出。（ ）2.填空题（1）2CZ系列的二极管是 型二极管，用于 电路中。（2）某一桥式整流电路，已知变压器次级电压U2=10V，负载电阻RL=4.5，则负载两端电压U L= V,流过负载的电流IL= A。面接触整流923.计算题 （1）画出单相半波整流电路，若负载电阻RL=4.5k,负载电流IL=10mA，试求： 电源变压器的次级

10、电压； 整流二极管承受的最大反向电压URM； 流过二极管的平均电流。 解： IV=10mA45k5 . 4mA10LRLUV100452UU （2）如图1-20所示电路中，已知U2=10V，请分析下列情况下的电路情况及输出电压的平均值。（V1短路； V1方向接反； V1开路。图1-20解： V1短路，变压器及二极管V3因电流过大烧毁，UO=O； V1方向接反，变压器及二极管V2因电流过大烧毁，UO=O； V1开路，得到半波整流波形，UO=4.5V。（三）课堂总结1.单相半波整流电路的电路组成，输出电压的平均值UL=0.45U2；二极管的选择要求：IFMIL， 。2. 单相全波变压器中心抽头式整

11、流电路的电路组成，输出电压的平均值UL=0.9U2；二极管的选择要求： ， 。3.单相全波桥式整流电路的电路组成，输出电压的平均值UL=0.9U2；二极管的选择要求： ， 。LFM21II2RM2UULFM21II2RM22UU2RM2UU第四节 滤波电路 （一）探析问题简要说明电容滤波电路和电感滤波电路在结构、原理和应用上的区别。【思路分析】 基本滤波方式有电容滤波和电感滤波两种，电容滤波是利用电容接在电路中两端的电压不能突变，电感滤波是利用流过电感中电流不能突变的原理来工作的，两者的工作原理不同，所以在结构和应用上都不同。【解题过程】 电容滤波电路电容与负载两端并联，是利用电容器两端电压不

12、能突变的原理进行滤波，主要用于负载电流小且基本不变的场合。电感滤波电路电感与负载串联，是利用电感电流不能突变的原理进行滤波，主要用于负载电流大且经常变化的场合。（二）巩固练习1.判断题 （1）电容滤波电路的滤波效果与电容有关，电容越大，滤波效果越好。（ ） （2）单相全波整流电路中采用电感滤波输出电压的平均值将增大。（ ）2.计算题 有一单相桥式电容滤波整流电路如图1-25所示，已知负载电阻RL=200，要求直流输出电压U0=36V，选择整流二极管及滤波电容。交流电频率为50HZ。如图1-25（三）课堂总结1.滤波电路是将脉动的直流电变换成较为平滑的直流电。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和

13、复合滤波；2.电容滤波是利用电容两端的电压不能突变的原理进行滤波的，所以在滤波电路中，滤波电容并联在负载两端；3.电感滤波是利用电感中的电流不能突变的原理进行滤波的，所以在滤波电路中，滤波电感与负载串联；4.单相电容滤波电路输出电压的平均值及二极管承受的反向工作电压、电容的选择如下表： 电路形式输入交流电压（有效值）整流滤波电路输出电压UL二极管承受的最大反向电压URM滤波电容容量的选择（交流电的周期为T）带负载空载半波U2U2变压器中心抽头式全波U21.2 U2桥式全波U21.2 U22U22U22U22U222U222U22LRT5(3C）L2RT5(3C）L2RT5(3C） 5.电容滤波

14、适用于负载电流小且基本不变的场合；电感滤波适用于负载电流较大且经常变化的场合。第五节 稳压电路（一）探析问题 问题 如图所示电路，已知输入电压Ui=30V，R=10k，RL=5k，硅稳压管的稳定电压为UZ=15V，最大稳定电流为20mA ，求 （1）当开关S闭合时，电压表的读数，电阻R中的电流及负载电阻中的电流；（2）当开关S断开时，电压表的读数，电阻R中的电流及负载电阻中的电流；【思路分析】 正常工作的稳压管必须工作在反向击穿区。当外加的电压小于稳压管的稳定电压，则稳压管工作于反向截止状态，此时稳压管相当于开路状态；当外加的电压大于稳压管的稳定电压，则稳压管工作于反向击穿状态，此时稳压管相当

15、于恒压源。本题应从分析稳压管在S闭合和断开两种情况的工作状态，再进行计算。拓展练习：1.电路如图所示，若稳压管稳压值为UZ1=8V，最小稳定电流IZmin=7mA,稳压管UZ2=5V,最小稳定电流IZmin=4mA,设输入电压为Ui=28V,则I1= ，I2= ， I3= ，UO= 。【思路分析】 本题应从分析两个稳压管的工作状态，再进行计算。正常工作的稳压管必须工作在反向击穿区。当外加的电压小于稳压管的稳定电压，则稳压管工作于反向截止状态，此时稳压管相当于开路状态；当外加的电压大于稳压管的稳定电压，则稳压管工作于反向击穿状态，此时稳压管相当于恒压源。20mA6mA14mA5V（二）巩固练习1.整流是利用PN结的 特性工作的，稳压是利用PN结的 特性工作的。2.如图所示电路，UZ1=10V,UZ2=6V, 当Ui=12V时，V1管工作于 状态，V2管工作于 状态，UO= ,UAB= ;当Ui=22V时，V1管工作于 状态 ， V2管工作于 状态，IW1= , IW2= ,UO= ,UAB= 。单向导电反向击穿截止截止3V6V击穿1mA5V0 10V截止 2.作图题 如图所示电路，已知稳压二极管V1、V2，的U