LED循环灯电路的设计及仿真任务书解析

1、目录 TOC o 1-5 h z 前言 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 正文 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 一、设计目的 27 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 二、设计方案 27 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 三、LED循环灯电路的设计及仿真 28 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.1设计指标要求 283.2设计步骤和方法 2

2、93.3利用EWBI路仿真软件对设计的电路进行仿真.29 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 四、LED循环灯调试过程 30 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 4.1电路板的焊接 30 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document LED循环灯测试 30 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document LED循环灯元器件的明细表 31 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document led

3、循环灯安装、调试过程的体会 31 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4.5成果展示 32 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 致谢 32、八 、亠刖言电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括 Analog （模拟）电子技术和Digital （数字）电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术， 处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。电子技术研究的是电子器件及其电子器件构成的电路的应用

4、。半导体器件是构成各种分立、集成电子电路最基本的元器件。随着电子技术的飞速发展，各种新型半导体器件层出不穷。现代电力电子技术的发展方向 ，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整电子产品流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFE和 IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。LED结构以及发光原理LED （ Light

5、Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的 半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，LED灯 晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶 片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它 们之间就形成一个 P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的

6、材料决定的。电阻（Resista nee，通常用“ R表示）是所有电路中使用最多的元件之一。在物 理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流 呈现阻碍作用的耗能元件。 因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。正文电阻介绍电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能

7、为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。色环法所谓色环法既是用不同颜色的色标来表示电阻参数。色环电阻有4个色环的，也有5个色环的，各个色环所代表的意义如下。颜色数值倍成数公差黑色0 x 1棕色1x 10正负1%红色2x 100正负2%橙色3x 1000黄色4x10000绿色5x100000正负0.5%蓝色6x1000000正负0.25%紫色7x10000000正负0.10%灰色8正负0.05%白色9金色x 0.1正负5%银色x0.01正负10%无色环正负20%读取色环电阻的参数， 首先要判断读数的方向。

8、 一般来说，表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。判断好方向后，就可以从左向右读数。例如，某4色环电阻的颜色从左到右依次是红（2）,紫（7）,黄（X10000），银（正负10%，则此电阻的阻值为 27Q x10000=270000Q，也就是 270KQ，公差为正负 10%再如，某5色环电阻的颜色从左到右依次是红（2）,绿（5），蓝（6）,红（X100）,棕（正负1% ,则此电阻的阻值为 256Q x100=25600Q，也就是 25.6K Q,公差为正负 1% 数字法由于贴片电阻比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即：表示10*10A1 Q即100欧的电阻；表示10*1

9、0人2 Q 即1KQ的电阻；表示10*10人3即10KQ的电阻；表示10*10人4即100KQ 的电阻；503表示50*10人3即50KQ的电阻；依次类推。如果一个电阻上标为22*103，则这个电阻为 220KQ。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律：R=p L/Sp制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆米（q_ml绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米（mS绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米 3）R 电阻值，国际单位制为欧姆（Q）。p叫电阻率：某种材料制成的长 1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫 做这种材料的电阻率。 是描述材料性质的物理量

10、。 国际单位制中，电阻率的单位是欧姆米， 常用单位是欧姆平方毫米 /米。与导体长度L，横截面积S无关，只与物体的材料和温度 有关，有些材料的电阻率随着温度的升高而增大，有些反之。固定电阻、可调电阻、特种电阻 （敏感电阻）.不能调节的，称之为定值电阻或固定电阻，而可以调节的，称之为可调电阻。常见的可调电阻是滑动变阻器,例如收音机音量调节的装置是个圆形的滑动变阻器，主要应用于 电压分配的，称之为电位器。电阻器的阻值和误差阻值选用：原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。误差选用：时间常数 RC电路所需电阻器的误差尽量小。一般可选5姬内。对退耦电路，反馈电路滤波电路负载电路对误差要求

11、不太高.可选10%-20%勺电阻器。注意电阻器的极限参数额定电压:当实际电压超过额定电压时，即便满足功率要求，电阻器也会被击穿损坏。额定功率:所选电阻器的额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证电阻器在电路中长期工作的可靠性。要首选通用型电阻器通用型电阻器种类较多、规格齐全、生产批量大，且阻值范围、外观形状、体积大_ 小都有挑选的余地，便于采购、维修。根据电路特点选用高频电路：分布参数越小越好，应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。低频电路：绕线电阻、碳膜电阻都适用。功率放大电路、偏置电路、取样电路：电路对稳定性要求比较高，应选温度系数小的电阻器。退耦电路、滤波电路：对阻值变化没有严

12、格要求，任何类电阻器都适用。用万用表测量大值电阻：31/2位和41/2位数字万用表电阻档的最大量程一般是 20血。对于31/2位数字万 用表而言，使用不同的电阻量程也只能测量0.1 Q19.99MQ范围内的电阻；而对于 41/2位数字万用表，则只能测量 0.01 Q19.999MQ 范围内的电阻。当被测电阻 Rx20MIQ时, 仪表将显示溢出符号“ 1”。实验证明，采用下述的“并联电阻法”，可将 31/2位或41/2位数字万用表20MD 电阻档的量程扩展到 100MD。1、测量方法预先准备一只十几兆欧的电阻R1,将数字万用表拨至 20MD档后测出电阻值 R1。然后把被测电阻 Rx并联在R1两端

13、，再测出并联总电阻Ro根据电阻并联的计算公式很容易推导出。测量举例：被测电阻为一只标记不明的高阻值电阻Rx, R1选用标称阻值为10MQ的电阻。使用DT830型数字万用表的20MIQ电阻档，实测 R1的阻值为10.05MQ。将Rx与R1并联后，再用DT830进行测量，测得总阻值R=7.70MD。由此判定，被测电阻的标称值应为33MD。2、测量注意事项1当被测量电阻 Rx的阻值超过100MD时，并联后的总阻值 R与选用的标准电阻 R1的阻值非常接近，加之数字万用表本身存在1个字的误差，会使测量误差增大。因而，本法不适合用来测量阻值大于100MD的电阻。2）测量操作时，应将被测电阻Rx与标准电阻R

14、1并联接触牢靠，必要时可用鳄鱼夹将两者固定。1电阻率计算物体电阻计算公式：R=p L/S，其中，L为物体长度，S为物体的横截面积，-rnr_电阻（图1）比例系数p叫做物体的电阻系数或是电阻率，它与物体的材料有关，在数值上等于单 位长度、单位面积的物体在20C时所具有的电阻值。因此，电阻与四个因素有关：导体的长度、横截面积、种类（材料）和温度。物理意义；反映了材料对电流的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成1m长、横截面积1mtf的导线的电阻值。电阻率与温度的具体关系为：p =p 0 （1 + a t），其中p0为零度时导体的电阻率， a为导体的温度系数。R=1/G，其中G为物体电显导体的电阻越

15、小，电导就越大，数值上等于电阻的倒 数。单位是西门子，简称西，符号s。电容简介电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材 料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。 同时电解电容正负不可接错。半导体三极管半导体三极管半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的 区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B发射极E和集电极C, 是能起放大、

16、振荡或开关等作用的半导体电子器件。由于三极管的结构和外形特征，它有三个接出来的端点，所以便被形象的命名为三极 管。结构简介三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面，如图1所示，可有pnp和npn两种组合。三个接出来的端点依序称为发射极（emitter,E ）、基极（base,B ）和集电极npn 与 pnp（collector,。），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出三极管的电路符号，发射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体， 和二极体的符号致。在没接外加偏压时，两个 pn接面都会形成耗尽区，将中性的 p型区和n型区隔开。三极管的电特性和两个 pn结面的偏压有关，工作区间也

17、依偏压方式来分类，这里 我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active )，在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压，而BC极间的pn接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。图2(a)为一 pnp三极管在此偏压区的示意图。EB接面的空乏区由于正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，射极的空穴会注入到基极极的电子也会注入到射极；而BC接面的耗尽区则会变71厚鼻萱讯也吊車Ben*/构q“ PfPMtfia 11 ji u&n-t宽，载体看到的位障变大，故本身是不导通的。图2(b )画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情形下，空穴和电子的电位能的分布图。三极管和两个

18、反向相接的pn二极管有什么差别呢？其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在正向活性区之 pnp三极管为例，射极的空穴注入基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极方向扩散，同时也被电子复合。当没有被复合的空穴到达BC接面的耗尽区时，会被此区内的电场加速扫入集电极，空穴在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。基极外部仅需提供与注入空穴复合部分的电子流IBrec，与由基极注入 射极的电子流InBE (这部分是三极管作用不需要的部分)。InB E在射极与与电 洞复合，即InBE

19、=IErec。pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地在图3(a )中看出。on4巴忙十fB3(a)射极注入基极的空穴流大小是由EB接面间的正向偏压大小来控制，和二极体的情形类似，在启动电压附近，微小的偏压变化，即可造成很大的注入电流变化。更精确的说，三极管是利用VEB（或VBE的变化来控制IC,而且提供之IB远比IC小。npn三极管的操作原 理和pnp三极管是一样的，只是偏压方向，电流方向均相反，电子和空穴的角色互易。pnp三极管是利用 VEB控制由射极经基极，入射到集电极的空穴，而npn三极管则是利用 VBE控制由射极经基极、 入射到集电极的电子。三极管在数字电路中的用途其实就是

20、开关，利用电信号使三极管在正向活性区（或饱和区）与截止区间切换，就开关而言，对应开与关的状态，就数字电路而言则代表 0与1 （或1与0 ）两个二进位数字。若三极管一直维持偏压在正向活性区，在发射极与基极间微小的电信号（可以是电压或电流）变化，会造成射极与集电极间电流相对上很大的变化，故可用作信号放大器。工作原理晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子， 在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不

21、同外，其工作原理都是相同的，下面仅 介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN1,它是由2块N型半导体中间夹着一块 P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的 PN结称为发射结，而集电区与基区形成的 PN结称为 集电结，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源 Eb 0。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基 区的多数载流子（空穴）

22、很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：le=lb+lc，这就是说，在基极补充一个很小的lb，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与lb是维持一定的比例关系，即：B 1=lc/lb 式中：B1 -称为直流放大倍数，集电极电流的 变化量 lc与基极电流的

23、变化量 lb之比为：B = Ic/ lb。式中B -称为交流电流放 大倍数，由于低频时 B1和B的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格 区分，B 值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三 极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。NPN极管放大时管子内部的工作原理：1、发射区向基区发射电子（形成发射极电流）发射结施加正向电压且掺杂浓度高，所以发射区多数自由电子越过发射结扩散到基区，发射区的自由电子由直流电源补充，从而形成了发射极电流。（同时，基区的多数载流子也会扩散到发射区，成为发射极电流的一部分。由于基区很薄，且掺杂浓度较低，因此由基区多数空

24、穴形成的电流可以忽略不计。）2、自由电子在基区和空穴复合，形成基区电流，并继续向集电区扩散自由电子进入基区后， 先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流。也有很小一部分电子 （因为基区很薄） 与基区的空穴复合 （基区中的空穴由直流电源补充）， 扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。3、集电区收集自由电子，形成集电极电流由于集电结加反向电压且面积很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子

25、（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。4三极管工作状态NPN型，当B与E之间电压 Vbe0.5V时，如果三个管脚电压关系是 VcVbVe,则会 处於放大状态；如果是VbVcVe则会处於饱和状态（相当於开关）;如果此时VeVc则仍会处 於截止状态PNP型，当B和E之间电压 Veb0.5V时，如果三个管脚电压关系是 VeVbVc,则会 处於放大状态；如果是VeVcVb则会处於饱和状态（相当於开关）;如果此时VcVe则仍会处 於截止状态注：三极管放大状态时，导通能力大小由基极电流Ib决定,因此三极管是电流控制型元件主要参数特征频率fT当

26、f= fT 时，三极管完全失去电流放大功能。如果工作频率大于fT，电路将不正常工作。工作电压/电流用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围。hFE电流放大倍数。VCEO集电极发射极反向击穿电压，表示临界饱和时的饱和电压。PCM最大允许耗散功率。封装形式指定该管的外观形状， 如果其它参数都正确，封装不同将导致组件无法在电路板上实现。三极管的分类晶体三极管的种类很多，分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。1按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管，锗材料的 NPN与PNP三极管。2）按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻

27、尼的三极管等。3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。6）按外形圭寸装的不同可分为金属圭寸装三极管、玻璃圭寸装三极管、 陶瓷圭寸装三极管、塑料封装三极管等。电极和管型的判别目测法一、管型的判别 一般，管型是NPN还是PNP应从管壳上标注的型号来辨别。依照部分标准，三极管型号的第二位（字母），A C表示PNP管，B、D表示NPNf（ A B表示锗管（Ge）, C D表示硅管（Si）,例如：3AX为PNP型低频小功率管（Ge） 3BX为NPN型低频小功率管（Ge）3C

28、G为PNP型高频小功率管（Si） 3DG 为NPN型高频小功率管（Si）3AD为PNP型低频大功率管（Ge） 3DD为NPN型低频大功率管（Si）3CA为PNP型高频大功率管（Si） 3DA 为NPN型高频大功率三级管（Si）此外有国际流行的 90119018系列高频小功率管，除 9012和9015为PNP管外， 其余均为NPN型管。二、管极的判别常用中小功率三极管有金属圆壳和塑料封装（半柱型）等外型。指针式万用表三极管内部有两个 PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。基极的判别判别管极时应首先确认基极。对于NPNt,用黑表笔接假定的基极，用

29、红表笔分别 接触另外两个极，若测得电阻都小，也就是测量指针的偏转角度大； 而将黑、红两表笔对调， 测得电阻均较大，也就是测量指针的偏转角度小，此时假定极就是基极。PNP管，情况正相反，测量时两个 PN结都正偏（电阻均较小）的情况下，红表笔接基极。实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管 PN结的测量方法一样），又可确认管型。集电极和发射极的判别确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c,另一为发射极 e,用手指分别捏住 c极与b极（即用手指代替基极电阻 Rb） o同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管

30、为NPN则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确。用指针式万用表检测1首先选量程：R* 100或R* 1K档位；然后，测量 PNP型半导体三极管的发射极和集电极的正向电阻值，红表笔接基极，黑表笔接发射极，所测得阻值为发射极正向电阻值，若将黑表笔接集电极（红表笔不动），所测得阻值便是集电极的正向电阻值，正向电阻值愈小愈好。再次，测量PNP型半导体三极管的发射极和集电极的反向电阻值。将黑表笔接基极，红表笔分别接发射极与集电极，所测得阻值分别为发射

31、极和集电极的反向电阻，反向电阻愈小愈好。倘若测试结果偏离甚远，就可以认为管子是坏的，如极间击穿，则正、反向电阻值 均为零。若烧断，则均为无穷大。测量NPN型半导体三极管的发射极和集电极的正向电阻值 的方法和测量PNP型半导体三极管的方法相反。用数字式万用表检测利用数字万用表不仅能判定晶体管的电极、测量管子的共发射极电流放大系数HFE还可以鉴别硅管与锗管。由于数字万用表电阻档的测试电流很小，所以不适用于检测晶体管，应使用二极管档或者HFE进行测试。将数字万用表拨至二极管档，红表笔固定任接某个引脚， 用黑表笔依次接触另外两个引脚，如果两次显示值均小于1V或都显示溢出符号“ 0L或“ 1”，若是 P

32、NP型三极管，则红表笔所接的引脚就是基极Bo如果在两次测试中， 一次显示值小于1V,另外一次显示溢出符号“0L或“1” （视不同的数字万用表而定），则表明红表笔接的引脚不是基极B,此时应改换其他引脚重新测量，直到找出基极为止。用红表笔接基极，用黑表笔先后接触其他两个引脚，如果显示屏上的数值都显示为0.6-0.8V，则被测管属于硅NPN型中、小功率三极管；如果显示屏上的数值都显示为0.4-0.6V ,则被测管属于硅 NPN型大功率三极管。其中，显示数值较大的一次，黑表笔所接 的电极为发射极。在上述测量过程中，如果显示屏上的数值都显示都小于0.4V，则被测管属于锗三极管。HFE是三极管的直流电流放

33、大倍数。用数字万用表可以方便的测出三极管的HFE将数字万用表置于 HFE档，若被测管是NPN型管，则将管子的各个引脚插入 NPN插孔相应的 插座中，此时屏幕上就会显示出被测管的 HFE值。简易判断基极和分类用万用表测试三极管（1） 将万用表打到蜂鸣档，红笔固定一个极 用黑笔试其他两个极 分别有几百几的读数时说明该红笔的是基极。反复试即可。（2） 待基极测试出来后，用红笔接基极（B）万用表有 读数则该三极管为NPN（3） 待基极测试出来后，用黑笔接基极（B）万用表有 读数 则该三极管为PNP 一 般一块主板的数量只有几个。简易测量及性能判断（1）用万用表电阻档测ICE0和3基极开路，万用表黑表笔

34、接NPN管的集电极c、红表笔接发射极 e（PNP管相反），此时c、e间电阻值大则表明ICEO小，电阻值小则表明ICEO大。用手指代替基极电阻 Rb,用上法测c、e间电阻，若阻值比基极开路时小得多则表明3值大。（2）用万用表hFE档测3有的万用表有hFE档，按表上规定的极型插入三极管即可测得电流放大系数3,若3很小或为零，表明三极管己损坏， 可用电阻档分别测两个 PN结，确认是否有击穿或断 路。放大电路三极管工作状态有三种，放大、饱和、截止。其中又以放大状态最为复杂，主要用于小信号的放大领域， 常用的三极管放大电路形式有： 共发射极放大电路， 共集电极放大电 路，共基极放大电路三种，其中共集电路

35、用于电流放大（功率放大），共基电路用于高频放大，共射电路用于低频放大。三极管放大电路包含静态参数和动态参数两大类，静态参数又称静态工作点，是保证三极管正常工作的基础，意义是在输入条件为零时，晶体管的基极电流Ib，集电极电流Ic , be极之间的电压 Ubc,管压降Uceq。当有输入信号时，晶体管呈现的输入电阻Ri,输出电阻Ro,电压增益Au等参数被称为动态参数。另外还有一类参数被称为放大电路频率特 性参数，主要包括放大电路的低频端截止频率，高频端截止频率，通频带，增益平坦度，幅（度）频（率）特性曲线等。晶体管放大电路三极管的作用晶体三极管，是最常用的基本元器件之一，晶体三极管的作用主要是电流放

36、大，他是电子电路的核心元件，现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管。三极管基本机构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的 PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质 浓度大，PNP型三极管发射区”发射”的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头 向里；NPN型三极管发射区”发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭 头向外。发射极箭头向外。发

37、射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有 PNP型和NPN型两种类型。三极管是一种控制元件，三极管的作用非常的大，可以说没有三极管的发明就没有 现代信息社会的如此多样化，电子管是他的前身，但是电子管体积大耗电量巨大，现在已经被淘汰。三极管主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电 极输出，发射极接地），当基极电压 UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极 电流的变化

38、。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的电流放大作用。刚才说了电流放大是晶体三极管的作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将 Ic/ lb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。根据三极管的作用我们分析它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数 B。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以

39、得到一个是注入电 流3倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小 的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。 三极管的作用还有电子开关，配合其它元件还可以构成振荡器外三极管还有稳压的作用。检测一、三颠倒，找基极测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择RX 100或Rx 1k挡位。红表笔（指针式）所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极（如这两个电极为1、2）,用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电

40、阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在 这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大， 一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。二、PN结，定管型 找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极 之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极， 若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为 NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。三、顺箭头，偏转大 找出了基

41、极b，另外两个电极哪个是集电极 c,哪个是发射 极e呢？这时我们可以用测穿透电流 ICEO的方法确定集电极 c和发射极e。（1） 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路。 根据这个原理，用万用电表的黑、 红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔TC极b极极t红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致（“顺箭头”），所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极 e。（2） 对于PNP型的三极管，道理也类似于 NPN型，其电流流向一定是： 黑表笔Te 极Tb极tc

42、极t红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极 e,红表笔所接的一定是集电极c。四、测不出，动嘴巴 若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住（或用舌头抵住）基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极。三种工作状态截止状态：当加在三极管发射结的电压小于 pn结的导通电压，基极电流为零，集 电极电流和发射极电流都为零， 三极管这时失去了电流放大作用， 集电极和发射极之间相当 于

43、开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。放大状态：当加在三极管发射结的电压大于 pn结的导通电压，并处于某一恰当的 值时，三极管的发射结正向偏置， 集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作 用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数3 = Ic/ lb，这时三极管处放大状态。饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于pn结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。根据三极管

44、工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中， 经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压，从而判别三极管的工作情况和工作状态。输入电阻输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值 Ui和输入电流有效值li之比，即Ri，Ri越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压 Us。然而，若信号源内阻Rs是常量，为使输入电流大一些，则应使Ri小一些。 因此，放大电路输入电阻的大小要视需要而设计。发光二极管发光二极管简称为LEDt由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电 子与空穴复合时能辐射

45、出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。历史发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，简称LED是一种能发光的半导体电 子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现而续渐发展至被用作照明。LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电 子与空穴在其内复合而发出

46、单色光，这叫电致发光效应,而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的兀素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高 可靠性等传统光源不及的优点。白光LED的发光效率，在近几年来已经有明显的提升，同时,在每千流明的购入价格上，也因为投入市场的厂商相互竞争的影响，而明显下降。虽然越来越多人使用LED照明作办公室、家具、装饰、招牌甚至路灯用途，但在技术上，LED在光电转换效率（有效照度对用电量的比值 ）上仍然低于新型的荧光灯。简介发光二极管它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管

47、加上正向电压后，从 P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在 PN结附近数微米内分别与 N区的电 子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。 不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状 态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多， 则发出的光的也长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约 5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：限流电阻计算公式R=（ E UF /IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流1卜qQ4-11 KJt电临帕恵科0发光二极管物

48、理特性发光二极管的两根引线中较长的一根为正极应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。发光二极管与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光)；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成 7段式半导体数码管，每个数码管可显示09十个数目字。发光原理50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商

49、用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由 P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和 N型半导体之间有一个过渡层，称为 PN结。在某些半导体材料的 PN结中，注入的少数载流 子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 当它处

50、于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色铝砷化镓(AIGaAs)-红色及红外线铝磷化镓(AlGaP)-绿色磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)蓝宝石(AI2O3)(用作衬底)-蓝色zin cs

51、ele ni de(Z nSe)-蓝色钻石(C)-紫外线氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线分类发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光发光二极管二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。普通单色发光二极管发光均匀稳定、响应普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半 导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波

52、长又取决于制造发650700nm琥珀色发光二极管610630 nm 左右，黄色发光二光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为 的波长一般为630650 nm，橙色发光二极管的波长一般为极管的波长一般为 585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555570 nm。发光二极管常用的国产普通单色发光二极管有BT （厂标型号）系列、FG （部标型号）系列和 2EF系列，见表 4-26、表4-27和表4-28。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同，所以发光的强度也不

53、同。通常，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAIAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP或磷砷化镓（GaAsP等材料。常用的高亮度红色发光二极管的主要参数见表4-29，常用的超高亮度单色发光二极管的主要参数见表 4-30。变色发光二极管变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、绿、白四种颜色）发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。常用的双色发光二极管有2

54、EF系列和TB系列，常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322 等型号。闪烁发光二极管闪烁发光二极管（BTS是一种由CMO集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件 _ 可用于报警指示及欠压、超压指示。闪烁发光二极管在使用时，无须外接其它元件，只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压（5V）即可闪烁发光。电压控制型发光二极管普通发光二极管属于电流控制型器件，在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管（BTV是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体，使用时可直接并接 在电源两端。红外发光二极管红外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并

55、能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光控及遥控发射电路中。_红外发光二极管的结构、 原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAS、砷铝化镓（GaAIAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。常用的红外发光二极管有 SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG 系列等蓝光与白光LED用GaN形成的蓝光 LED1993年，当时在日本 NichiaCorporation（日亚化工）工作的中村修二（ShujiNakamura ）发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓 （GaN和铟氮化稼（InGaN） 的具有商业应用价值的蓝光 LED,这

56、类LED在1990年代后期得到广泛应用。 理论上蓝光LED 结合原有的红光 LED和绿光LED可产生白光，但现在的白光 LED却很少是这样造出来的。现时生产的白光 LED大部分是通过在蓝光 LED（near-UV,波长450nm至470nm）上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的YttriumAlum发光二极管inumGarnet（Ce3+:YAG）晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm）的主要为黄色的光。（实际上单晶的掺 Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。）

57、由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation 所开发并从1996年开始用在生产白光 LED上。若要调校淡黄色光的颜色，可用其它稀土金属铽或 _ 钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代 YAG中的部份或全部铝的方式做到。而 基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一, 从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。另一个制作

58、的白光 LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外光的LED会被涂上两种 磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌 (ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质,所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为StokesShift前者较大)，但好处是光谱 的特性较佳，产生的光比较好看。 而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较第一种 方法低，出来的亮度却相若。最新一种制造白光 LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上 生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便

59、是白色光。LED照明设计理念LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。1情景照明是以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽 的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。2.情调照明是以人的需求来设计灯具。 情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。 情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调；而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。LED光源的特点电压LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间

60、，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。效能消耗能量较同光效的白炽灯减少80%适用性体积很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境发光二极管稳定性10万小时，光衰为初始的 50%响应时间其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级对环境污染无有害金属汞颜色发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和禁带宽度，实现红黄绿蓝橙多色发光。红光管工作电压较小，颜色不同的红、橙、黄、绿、蓝的发光二极管的工 作电压依次升高。价格LED的价格现在越来越平民化，因LED省电的特性，也许不久的将来，