《电路基础》PPT课件.ppt

继电器继电器：小电流控制大电流小电流控制大电流1 1、符号：、符号：RLRL、RYRY、K K、KR KR 继电器是以小电流控制大电流的开关，继电器是以小电流控制大电流的开关，线圈通电衔铁吸合，切换触点，以控制负载的通和断。线圈通电衔铁吸合，切换触点，以控制负载的通和断。2 2、参数：、参数：a a、线圈工作电压：、线圈工作电压：DC3V DC3V、DC6VDC6V、DC9VDC9V、DC12V DC12V、DC24V DC24V、DC48V DC48V、(220V AC)(220V AC)b b、触点负载电流：、触点负载电流：5A5A、10A10A、20A.(AC220V)20A.(AC220V)3 3、测量与代换：加电时测量常开触点应当通，常闭触点应当断；、测量与代换：加电时测量常开触点应当通，常闭触点应当断；断电时测量常开触点应当断，常闭触点应当通；断电时测量常开触点应当断，常闭触点应当通；3、测量、判断与代换：用“”档测线圈，通常为几十欧到十几千欧的电阻线圈加电以后测触点的吸合情况，常见故障为触点粘连或者烧蚀不通。代换原则代换原则代换原则代换原则：同型号代换或用线圈电压一致，：同型号代换或用线圈电压一致，：同型号代换或用线圈电压一致，：同型号代换或用线圈电压一致，触点电流相等或稍大一点的代换；触点电流相等或稍大一点的代换；触点电流相等或稍大一点的代换；触点电流相等或稍大一点的代换；晶振晶振：1 1、符号：、符号：X X、Y,Y,晶振由压电石英晶体制成，晶振由压电石英晶体制成，有特定的谐振频率，在电路中用来稳定振荡频有特定的谐振频率，在电路中用来稳定振荡频率。率。2 2、参数：谐振频率：、参数：谐振频率：14.318Mhz 14.318Mhz 时钟晶振时钟晶振 32.768 khz 32.768 khz 实时晶振实时晶振 24.576 Mhz 24.576 Mhz 声卡、声卡、MP3MP3晶振晶振 25.00 Mhz 25.00 Mhz 网卡网卡 3 3、代换原则：、代换原则：原值代换不可偏差。同型号原值代换原值代换不可偏差。同型号原值代换。3、晶振的测量：用示波器或频率计测在线工作时的波形或频率；用示波器或频率计测在线工作时的波形或频率；用万用表二极管档测晶振两端（脚），如果显用万用表二极管档测晶振两端（脚），如果显示示“1”“1”为正常，如有读数值则损坏；（在主板上为正常，如有读数值则损坏；（在主板上测应显示测应显示10001000以上的数值）以上的数值）对地打阻值，二极管档，红表笔接地，黑表笔对地打阻值，二极管档，红表笔接地，黑表笔分别接晶振的两个脚，数值在分别接晶振的两个脚，数值在300-800300-800之间为正常，之间为正常，而且两级数据应相等；而且两级数据应相等；电压测量法：加电，用万用表直流电压测量法：加电，用万用表直流20V20V电压档，电压档，黑表笔接地，红表笔分别接晶振的两脚，两脚对黑表笔接地，红表笔分别接晶振的两脚，两脚对地电压不一样为正常。地电压不一样为正常。笔记本电脑主板上四个脚的晶笔记本电脑主板上四个脚的晶振有两种情况：振有两种情况：一种谐振电容在外面，一种谐振电容在外面，一种谐振电容在里面。（见下一种谐振电容在里面。（见下面的图）面的图）电声元件电声元件：1、扬声器、耳机 2、蜂呜器，讯响器3、话筒、麦克风；半导体器件半导体器件一、二极管2.1 半导体二极管2.1.1 半导体基本知识一、什么是半导体？导体 (金属原子的外层电子受原子核的束缚力很小，自由电子成为导电的“载流子”)绝缘体可运动的带电粒子p39半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si),锗(Ge)。硅和锗的原子结构模型(a)硅原子 (b)锗原子 简化模型硅和锗都是四价元素,原子的最外层轨道上有四个价电子。1.本征半导体（纯净的半导体晶体）硅和锗的晶体结构（）点阵结构 （）共价键结构点阵结构：每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。原子最外层的价电子不仅围绕两个相邻原子共用一对电子热激发产生自由电子和空穴室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚u成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为“空穴”。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。u在电子技术中,将空穴看成带正电荷的载流子。空穴运动有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补u这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。（与自由电子的运动不同）结论：本征半导体中有两种载流子：u带负电荷的自由电子带正电荷的空穴 热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为“复合”。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。2.N型和P型半导体3.(1)N型半导体 在硅晶体中掺入五价元素磷,磷原子的五个价电子有四个多出的一个电子不受共价键的束缚,室温下很u容易成为自由电子。磷原子失去一个电子成为正离子（在晶体中不能移动）每个磷原子都提供一个自由电子，自由电子数目大大增加，远远超过空穴数。这种半导体主要依靠电子导电，称为电子型或N型半导体。N型半导体的特点：自由电子 空 穴 多数载流子（简称多子）少数载流子（简称少子）只要掺入极少量的杂质元素（1106），多子的浓度将比本征半导体载流子浓度增加近106倍。掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。(2)P型半导体 在硅晶体中掺入三价元素硼,硼原子与相邻的四个硅原子由于缺少一个价电子而产生一个空位，这个空位很容易被邻近共价键中的价电子填补。硼原子u得到一个电子成为负离子（在晶体中不能移动），失去价电子的共价键中出现一个空穴，每个硼原子都产生一个空穴，空穴数目大大增加，远远超过自由电子数。这种半导体主要依靠空穴导电，称为空穴型或P型半导体P型半导体的特点：空 穴 自由电子 多数载流子（简称多子）少数载流子（简称少子）掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。3.PN结的形成预备知识:u半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动.在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。u将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层PN结40 多子扩散运动形成空间电荷区u由于浓度差，电子和空穴都要从浓度高的区域向扩散的结果，交界面P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子，这样在交界面处出现由数量相等的正负离子组成的空间电荷区，并产生由N区指向P区的内电场EIN。PN结 内电场EIN阻止多子扩散，促使少子漂移 多子扩散 空间电荷区加宽内电场EIN增强 少子漂移促使阻止EINEIN 空间电荷区变窄内电场EIN削弱 u扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结小结：PN结中同时存在多子的扩散运动和 少子的漂移运动，达到动态平衡时，扩散运动产生的扩散电流和漂移运动产生的漂移互相抵消，PN结中总的电流为零。414.PN结的单向导电性外加正向电压（也叫正向偏置）u外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于“导通”状态。4.PN结的单向导电性外加反向电压（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，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流 IR，因为是少子漂移运动产生的，IR很小，这时称PN结处于“截止”状态。PN结伏安特性 a.外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 b.正向电压大于“开启电压UON”后，i 随着 u 增大迅速上升。UonUon0.5V(0.5V(硅硅)UonUon0.1V(0.1V(锗锗)P42P42 c.外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向电流 IR 很小。d.反向电压大于“击穿电压U（BR）”时，反向电流 IR 急剧增加。2.1.2 二极管符号及主要参数A阳极 K阴极 二极管主要参数：1.最大正向电流 IF 2.反向击穿电压U（BR）3.反向电流 IR 4.最高工作频率 2.1.3 二极管应用举例 二极管的伏安特性是一个非线性的曲线，在实际分析电路中，导通时管压降视为一个固定值：UD（硅）UD（锗）p42 或视为一个理想开关，即导通时视为“短路”，截止时视为“开路”。这就是电子线路中经常采用的近似估算法。p44十一、半导体器件：半导体：介于导体与绝缘体之间的物质，硅、硒、锗、氧化锌、硫化镉、砷化镓SiO2经还原提纯，制成单晶硅，(多晶硅)在其中掺入三价的铝、铟、五价的磷、硼等。由于加入的元素不同制成空穴和电子型半导体，即P型半导体和N型半导体，利用PN结的单向导电性制成二、三极管、场效应管、和集成电路芯片。二极管：二极管：a、符号：b、分类：按功能分：1）整流二极管：普通、快恢复、超快恢复、肖特基 2）稳压二极管：3）开关二极管：4）发光二极管：5）光电二极管：按材料分：硅管、锗管按封装形式分：玻璃封装、塑料封装c、特性与作用：1、特性：单向导电性：电流只能从正极流向负极而不能从负极流向正极；正向导通时有压降，普通硅管为；普通锗管为 发光二极管的压降1-5V反向电压大于定值时会击穿；如1N4001 1A 50V 1N4007 1A 100V作用：整流：把交流电变成直流电；限幅：限制电压幅度；限幅：限制电压幅度；稳压：稳压：稳压二极管反向连接在电路中，稳压二极管反向连接在电路中，工作在特殊的软击穿状态，使两端电压保持稳定。工作在特殊的软击穿状态，使两端电压保持稳定。一旦电压超过其稳压值一旦电压超过其稳压值,稳压二极管就会软击穿反向导稳压二极管就会软击穿反向导通，将高出的电压对地短路掉；通，将高出的电压对地短路掉；当电压低于稳压二极管的稳压值时，稳压二极管是截止当电压低于稳压二极管的稳压值时，稳压二极管是截止的。的。注意：如果所加的反向电压过大，超过了稳压二极管的注意：如果所加的反向电压过大，超过了稳压二极管的允许值，就会击穿短路、也可能烧断或者稳压电压值改允许值，就会击穿短路、也可能烧断或者稳压电压值改变。变。稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例:LED LED：光源、指示、显示、传递信号；：光源、指示、显示、传递信号；光电二极管：光传感器、光电控制；光电二极管：光传感器、光电控制；钳位：钳位：d d、型号与参数：、型号与参数：1 1）型号命名规则：）型号命名规则：中国：中国：2 A2 A锗锗 Z Z 整流整流 xxxx B B锗锗 P P 普通普通 序号序号 C C硅硅 W W 稳压稳压 D D硅硅美国：美国：1 N 4148 1 N 41481 1个个PNPN结的二极管美国注册序号结的二极管美国注册序号例：例：1N40011N40011N40071N40071N54081N5408日本：日本：1 1S SS S14141 1个个PNPN结的二极管日本注册结的二极管日本注册 肖特基序号肖特基序号MOSPECMOSPEC公司：公司：S S2020C C4040C C肖特基肖特基20A20A双二极管双二极管40V40V共阴极共阴极F F：快恢复、超快恢复：快恢复、超快恢复例：例：F10C20F10C20S16C20S16C202)参数：极限参数：最大正向电流：IF，IFmax 最高反向耐压：Ur m,Vr r m如1N4001 1A 50V 1N4007 1A 100V反向恢复时间：trr:Trr越小越好，trr小，相当于频率高，速度快，高频电路（整流）必须注意：Trr从大到小为：普通二极管开关二极管快恢复二极管超快恢复二极管肖特基二极管；肖特基二极管的特点：电流大、耐压低，速度最快；快恢复二极管的特点：电流中等、耐压高、速度较快；超快恢复二极管特点：与快恢复二极管类似、只是速度更快；查二、三极管参数的网址：wwwe、测量与代换：1）用二极管档测量；2)好坏的判断：普通二极管只有一组数值就是好的 （从电路上拆下来测量）；常见故障为击穿或烧断；3)代换：同型号代换或用同类型的、参数接近的代换；