电工学第七章常用电子元器件及其应用电路.ppt

1、目录,第一节二极管第二节三极管第三节直流稳压电源实验与实训7串联型直流稳压电源测试第四节集成运算放大器第五节晶闸管第六节数字集成电路,电工学课件,6-1二极管,了解二极管的结构和特性。了解二极管的应用。,第一节二极管,我们经常会看到如图所示的电子显示屏，为什么这些电子显示屏会有字或图显示出来呢？原来这个显示屏是有很多个二极管构成的，二极管是常用的电子元件之一,下面让我们来认识一下二极管吧。,一、二极管的结构与特性二、二极管的主要参数和分类三、二极管的应用,一、二极管的结构与特性,二极管是半导体器件，所谓半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。,1二极管的结构与符号,二极管的结构和符号

2、,几种常见的二极管的外形,闭合开关后，指示灯不亮，说明此时二极管的电阻很大，导电性能极差，称为“截止”状态。,2二极管的单向导电性,（1）加正向电压时，二极管导通,闭合开关指示灯亮，说明此时二极管的电阻很小，导电性能良好，称为“导通”状态。,（2）加反向电压时，二极管截止,二、二极管的主要参数和分类,1二极管的主要参数,最大整流电流IFM是指二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。,最高反向工作电压URM是指二极管允许承受的最高反向电压。,（3）发光二极管直接将电能转变为光能。,2二极管的分类,（1）整流二极管利用二极管的单向导电性把交流电变换成直流电。,（2）硅稳压二极管利用二极管反向击穿

3、时两端的电压保持稳定的特性来稳定电路两点电压。,（5）变容二极管利用反向偏压改变PN结的结电容。,（4）光电二极管能将光照强弱的变化转变成电信号。,三、二极管的应用,二极管主要应用于整流电路。,输入交流电压波形,输出直流电压波形,单相半波整流电路,当u2为正半周时，极性如图所标，即a点为正(+)、b点为负(-)，整流二极管V承受正向电压而导通，有电流iL流过负载RL。其路径是aVRLb，若忽略二极管的正向压降，UL=U2；,1工作原理,当u2为负半周时，a点为负(-)，b点为正(+),二极管承受反向电压而截止，负载RL上无电流，UL=0。,2参数计算,RL上半波脉动直流电压平均值为,负载上的平

4、均电流为,最大反向工作电压URM应大于u2的峰值电压,最大整流电流IOM应大于负载电流,3对整流二极管的要求,电工学课件,6-2三极管,了解三极管的结构与特性。了解三极管的应用。,第二节三极管,照明电灯开关在生活中司空见惯，一般用的是机械开关。,随着电子技术的发展，声控、光控和遥控电灯开关也相继出现，极大地方便了人们的生活，在这些新型的电灯开关电路中有的就使用了三极管驱动电路。,一、三极管的结构、分类与主要参数二、三极管的电流放大作用三、三极管在驱动电路中的应用,一、三极管的结构、分类与主要参数,三极管由两个相距很近的PN结组成，它有三个区：发射区、基区和集电区，各自引出一个电极称为发射极、基

5、极和集电极，分别用字母E(e)、B(b)、C(c)表示。,1三极管的结构,2三极管的分类及符号,NPN型三极管，发射极箭头应指向管外（由基区指向发射区）,PNP型三极管，发射极的箭头应指向管内（由发射区指向基区）,（3）集电极允许最大电流ICM三极管工作时若IC超过ICM，值明显下降，特性变差。,3三极管的主要参数,（1）共射电流放大系数值一般在20200之间。值太大时工作性能不稳定，通常选用值在60100之间。,（2）穿透电流ICEO当基极开路（IB=0）时，集电极和发射极之间的反向电流。ICEO随温度的升高明显增大，所以希望它越小越好。,（4）反向击穿电压U(BR)CEO当三极管的管压降U

6、CEU(BR)CEO时，集电极电流IC急剧增大。,（5）集电极最大允许耗散功率PCM正常时应使UCEICuN时，uo=Uom当upuN时，uo=-UomupuN，所以理想运放工作在非线性区时电路不再具有“虚短”特性。两个输入端的输入电流也为零，即ip=iN=0所以理想运放工作在非线性区时仍然具有“虚断”特性。,二、集成运放应用举例,1反相比例运算器,反相比例运算器电路图,输入信号和反馈信号都加在集成运放的反相输入端。图中Rf为反馈电阻，R2为平衡电阻，取值R2=R1/Rf。接入R2是为了使集成运放输入级的差动放大电路对称，有利于抑制零点漂移。,由于同相输入端接地，故输入端为“虚地”点，即up=

7、uN=0,又根据“虚断”特性，净输入电流为零，故有I1=If。,放大器的电压放大倍数为,参数计算,负号表示uo与ui反相，因此它称为反相放大器,2同相比例运算器,反相比例运算器电路图,利用“虚短”特性，可得到up=uN=ui又根据“虚断”特性，IN=0。,所以,uo与ui同相，故称为同相放大器，又称为同相比例运算放大器。若令Rf=0,R1=（即开路状态），则比例系数为1，电路又称为电压跟随器。,3单门限电压比较器,比较器：就是将一个模拟量的输入电压ui和一个参考电压UR相比较的电路，且输入电压ui加在集成运放的反相输入端，参考电压UR加在同相输入端。,比较器输出电压uo与输入电压ui之间的关系

8、曲线称比较器的传输特性。,当输入电压ui大于参考电压UR时，集成运放输出电压为Uom；当输入电压ui小于参考电压UR时，集成运放输出电压为+Uom。,UR0时比较器的传输特性曲线,UR0时比较器的传输特性曲线,UR=0时比较器的传输特性曲线，称过零比较器,电工学课件,了解晶闸管的结构和特性。了解晶闸管的应用。,第五节晶闸管,调光台灯的电路实物,在书房里有时能看到调光台灯，调光台灯是基于白炽灯原理，通过调节流过白炽灯的电流控制灯光强弱，能有效地保护视力。,一、晶闸管基本知识二、晶闸管可控整流电路,一、晶闸管基本知识,1普通晶闸管的结构和符号,由PNPN四层半导体材料构成，中间形成三个PN结，由外

9、层P型半导体引出阳极A，由外层N型半导体引出阴极K，由中间P型半导体引出控制极G（或称为门极）。,普通晶闸管的符号,普通晶闸管的外形,2普通晶闸管的工作特性,（1）正向阻断,当晶闸管加正向电压，控制极不加正向电压时，晶闸管不能导通，灯不亮，这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。,（2）触发导通,晶闸管加正向电压，再闭合开关S，使控制极与阴极之间也加上（触发电压），这时灯亮，说明晶闸管已导通，这种状态称为晶闸管的触发导通。,（3）维持导通,晶闸管一旦导通后，维持阳极电压不变，断开触发电压，灯仍亮，说明晶闸管仍然导通，这种状态称为维持导通。,（4）反向阻断,当晶闸管加反向电压，此时不论是否加控制电压，

10、灯都不亮，晶闸管都不导通。这种状态称为晶闸管的反向阻断。,二、晶闸管可控整流电路,将单相半波整流电路中的整流二极管换成晶闸管就是单相可控半波整流电路,1单相可控半波整流电路,（1）电路的结构和组成,单相可控半波整流电路的输入输出波形,（2）电路的工作原理分析,1）在t=0期间，u2为正半周，晶闸管V的阳极与阴极承受正向电压，这时未加触发电压，晶闸管V处于正向阻断状态，输出电压uL=0。,2）在t=时，加入触发脉冲ug，晶闸管V触发导通。,3）在t=期间，尽管触发脉冲ug已经消失，但是晶闸管V仍旧保持导通，直到u2过零（t=）时，晶闸管V才自行关断。在此期间，uL=u2，极性为上正下负。,4）在

11、u2为负半周时，晶闸管V的阳极与阴极承受反向电压，处于反向阻断状态，输出电压uL=0。,晶闸管承受正向电压而不导通的范围称为控制角，导通的范围称为导通角。显然=180-控制角越小，导通角越大，负载上电压平均值UL就越大，改变控制角的大小，就可以调整输出电压UL的大小。,（3）电路的参数计算,输出电压的平均值,输出电流的平均值,晶闸管承受的最高正向电压,晶闸管承受的最高反向电压,晶闸管中电流的平均值,2单相半控桥式整流电路,（1）电路的结构和组成,将单相桥式整流电路中的两只整流二极管换成晶闸管便组成了单相半控桥式整流电路,单相可控半波整流电路输入输出的波形,（2）电路的工作原理分析,1）在t=0

12、期间，u2为正半周，晶闸管V1和二极管V4承受正向电压，这时未加触发电压，晶闸管V1处于正向阻断状态，输出电压uL=0。,2）在t=时，加入触发脉冲ug，晶闸管V1触发导通。,3）在t=期间，尽管触发脉冲ug已经消失，但是晶闸管V1仍旧保持导通，直到u2过零（t=）时，晶闸管V1才自行关断。在此期间，uL=u2，极性为上正下负。,4）在u2为负半周时，晶闸管V2和二极管V3承受正向电压，只要触发脉冲ug到来，晶闸管V2就会导通，负载上仍然得到上正下负的电压。,（3）电路的参数计算,输出电压的平均值,输出电流的平均值,晶闸管承受的最高正向电压,晶闸管承受的最高反向电压,晶闸管中电流的平均值,电工

13、学课件,了解数字电路基本原理。了解数字控制系统的基本结构。,第六节数字集成电路,这两者有什么区别？磁带上记录的是模拟信号（声音是模拟信号），而CD唱片上记录的是数字信号（0和1），前者的音质没有后者好。,以前我们用磁带播放听音乐。,现在我们用CD唱片播放音乐。,一、基本逻辑关系及其门电路二、数字控制,一、基本逻辑关系及其门电路,1与逻辑和与门,（1）定义：只有当决定一个事件的所有条件都成立时，事件才会发生，这种逻辑关系称为与逻辑关系。,（2）表达式Y=AB,（3）逻辑符号,（4）真值表,（5）逻辑功能：“有0出0，全1出1”,2或逻辑和或门,（1）定义：在决定一个事件发生的几个条件中，只要其中

14、一个或者一个以上的条件成立，事件就会发生，这种逻辑电路关系称为或逻辑关系。,（2）表示式Y=AB,（3）逻辑符号,（4）真值表,（5）逻辑功能：“有1出1，全0出0”,3非逻辑和非门,（1）定义：在事件中，结果总是与条件呈相反状态，这种逻辑关系称为非逻辑关系。,（2）表示式,（3）逻辑符号,（4）真值表,（5）逻辑功能：输入低电平时，输出为高电平；输入高电平时，输出为低电平。,二、数字控制,1数字控制系统的基本组成,输入部分通常由各种传感器组成，它将采集到的非电量变化转变为电量的变化。例如，手按动按钮开关，输入部分就把机械开关的通或断转变为数字信号1或0。,控制部分一般由具有各种控制功能的数字电路（或微处理器）等组成，它的作用是对输入的信号进行比较、分析和处理，并发出指令。,输出部分一般由电磁继电器、晶闸管等多种执行机构组成，它的任务是执行某种操作，实现某种功能，如电磁继电器中衔铁的动作，电动机的转动等。,数字控制系统基本组成,2数字控制种类,（1）开环控制系统,定义：输