模块一常用电子元器件课件.ppt
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1、课课 程程 安安 排排一、内容划分一、内容划分 模拟部分模拟部分 器件:器件:二极管二极管 、 三极管三极管 、 场效应管场效应管 放大器:放大器: 基本放大器基本放大器 、 反馈放大器、反馈放大器、功率放大器功率放大器 集成电路:集成电路:集成运算放大器集成运算放大器电源:电源:振荡电路、振荡电路、 直流稳压电源直流稳压电源数字部分数字部分逻辑代数逻辑代数: 数制、码制、化简等数制、码制、化简等逻辑门电路:逻辑门电路: 基本逻辑门基本逻辑门 、 复合逻辑门复合逻辑门组合逻辑电路组合逻辑电路 : 编码器编码器 、译码器、选择器等、译码器、选择器等555555集成定时器:集成定时器: 原理原理
2、、应用、应用时序逻辑电路:时序逻辑电路:触发器、计数器、寄存器触发器、计数器、寄存器D/AD/A转换与转换与A/DA/D转换:转换:原理及应用原理及应用绪绪 论论二二. . 时间安排时间安排 学习时间学习时间1 1学年学年第一学期:第一学期:模拟部分模拟部分第二学期:第二学期:数字部分数字部分三三. 学习注意事项学习注意事项课程特点课程特点电路图多、内容分散、电路图多、内容分散、计算简单计算简单注重理论与实践相结合、实用性强注重理论与实践相结合、实用性强学习方法学习方法掌握基本概念、电路的构成、记住几个典型电路掌握基本概念、电路的构成、记住几个典型电路及时总结和练习、掌握近似原则、与实验有机结
3、合及时总结和练习、掌握近似原则、与实验有机结合绪绪 论论模块一模块一 常用电子元器件常用电子元器件 半导体基本知识半导体基本知识 半导体二极管半导体二极管 半导体三极管半导体三极管 特种半导体器件特种半导体器件 本本 模模 块块 主主 要要 内内 容容1.1 1.1 半导体基本知识半导体基本知识1.1.1 本征半导体本征半导体锗硅半导体半导体 : :导电性能介于导体与绝缘体之间的物质,如硅和锗。它导电性能介于导体与绝缘体之间的物质,如硅和锗。它们的原子最外层都有四个价电子。们的原子最外层都有四个价电子。 本征半导体本征半导体:完全纯净的半导体晶体完全纯净的半导体晶体。 将硅或锗提纯后,其原子结
4、构排列成晶体状,称单晶硅和单晶锗。将硅或锗提纯后,其原子结构排列成晶体状,称单晶硅和单晶锗。 在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。硅和锗的硅和锗的晶体结构晶体结构特点:特点:()导电性能不如导体。()自由电子是半导体中的载流子之一。()导电性能不如导体。()自由电子是半导体中的载流子之一。 ()空穴是半导体中的
5、载流子之二。()空穴是半导体中的载流子之二。本征半导体中电流由两部分组成:本征半导体中电流由两部分组成: ()() 自由电子移动产生的电流。()自由电子移动产生的电流。() 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。 在本征半导体中掺入微量有用杂质后的半导体称为杂质半导体。在本征半导体中掺入微量有用杂质后的半导体称为杂质半导体。 杂质半导体可分为空穴(杂质半导体可分为空穴(P)型半导体和电子()型半导体和电子(N)型半导体两大类。)型半导体两大类。 P型半导体:型半导体:在硅(或锗)的在硅(或锗)的晶体内掺入微量的三价元素硼晶体内掺入微量的三价元素硼(或铝),成为(或铝),成为P型半导体。型半导
6、体。 N型半导体:型半导体:在硅(或锗)的在硅(或锗)的晶体内掺入微量的五价元素磷晶体内掺入微量的五价元素磷(或砷),成为(或砷),成为N型半导体。型半导体。 P型型N型型1.1.3 PN1.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性1.1.本征半导体中受热激发产生的电子空穴对很少。本征半导体中受热激发产生的电子空穴对很少。2.N2.N型半导体中电子是多子型半导体中电子是多子( (由掺杂形成由掺杂形成) ),空穴是少子,空穴是少子( (由热激发形成由热激发形成) )。3.P3.P型半导体中空穴是多子型半导体中空穴是多子( (由掺杂形成由掺杂形成) ),电子是少子,电子是少子( (由热激发形成
7、由热激发形成) )。 PNPN结结: : 在同一片半导体基片上,分别制造在同一片半导体基片上,分别制造P P 型半导体和型半导体和N N 型半导体,型半导体,经过载流子的扩散,在它们的交界面处就形成了经过载流子的扩散,在它们的交界面处就形成了PN PN 结。结。PNPN结的形成演示结的形成演示扩散的结果是使空扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽间电荷区逐渐加宽内电场越强,漂移内电场越强,漂移运动越强,而漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄使空间电荷区变薄空间电荷区空间电荷区也称耗尽层也称耗尽层P P 型半导体型半导体N N 型半导体型半导体+漂移运动漂移运动 内电场内电场PN 结变窄结变窄外电场外
8、电场IF外电场的方外电场的方向与内电场向与内电场方向相反方向相反, , 外电场削弱外电场削弱内电内电 场场, ,使使PNPN结变薄,结变薄,呈现出很小呈现出很小的电阻,称的电阻,称PNPN结导通。结导通。 P接正、接正、N接负接负内电场内电场PN+PN结的单向导电性结的单向导电性+内外电场内外电场方向相同方向相同, 外电场加外电场加强内电强内电 场场,使使PN结变结变厚,呈现厚,呈现出很大的出很大的电阻,称电阻,称PN结截止。结截止。IR+结论结论:PN结具有单向导电性结具有单向导电性阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触
9、丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触面接触型型阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.1 分类、结构与符号分类、结构与符号1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 二极管两端的电压与通过的电流的关二极管两端的电压与通过的电流的关 系曲线,称二极管的伏安特性。系曲线,称二极管的伏安特性。 (1)正向特性)正向特性(2)反向特性)反向特性(3)反向击穿)反向击穿 UI死区
10、电压死区电压 :硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V导通压降导通压降: :硅管硅管0.60.7V锗管锗管0.20.3V反向击穿反向击穿电压电压UBR(1 1)最大整流电流)最大整流电流 二极管长期使用时,允许流二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。过二极管的最大正向平均电流。(2)最高反向工作电压)最高反向工作电压 二极管反向击穿时的电压值。手二极管反向击穿时的电压值。手册上给出的最高反向工作电压一般是册上给出的最高反向工作电压一般是反向击穿电压的一半。反向击穿电压的一半。I IF FU URMRM1.2.3 1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数1.2.4 1.2.4 特殊
11、二极管特殊二极管1. 稳压二极管稳压二极管 稳压二极管简称稳压管。是稳压二极管简称稳压管。是一种用特殊工艺制造的面结合型一种用特殊工艺制造的面结合型二极管,电路符号及伏安特性如二极管,电路符号及伏安特性如 右图所示。右图所示。 曲线越陡,动态电阻越小,稳压曲线越陡,动态电阻越小,稳压管的稳压性能越好。管的稳压性能越好。 2. 发光二极管(发光二极管(LED)UZIZIZM UZ IZUIO_+3. 3. 光电二极管光电二极管 利用半导体的光敏特性制造而成。利用半导体的光敏特性制造而成。在电路中,给光电二极管加反向电压,在电路中,给光电二极管加反向电压,无光照射时,因无光照射时,因PNPN结反偏
12、,电流很小;结反偏,电流很小;当有光照射时,产生当有光照射时,产生“光电流光电流”,其,其大小与光照强度成正比。大小与光照强度成正比。 1.2.5 1.2.5 应用实例应用实例1 1整流应用(如右图所示)整流应用(如右图所示) 所谓整流是指将交流电变所谓整流是指将交流电变为直流电。利用二极管的单向为直流电。利用二极管的单向导电性可组成各种整流电路。导电性可组成各种整流电路。 +aTrDuoubRLiou tOuoOt U2U23 3检波应用检波应用从高频载波信号中将从高频载波信号中将低频信号取出来,称低频信号取出来,称为解调或检波。(如为解调或检波。(如右图所示)右图所示) 2 2限幅应用限幅
13、应用将输出电压限制在某将输出电压限制在某一电压值以内的电路一电压值以内的电路称为限幅电路。称为限幅电路。 4 4保护应用保护应用保护其他元件免受保护其他元件免受过高电压的损害。过高电压的损害。 1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3.1 1.3.1 结构与符号结构与符号BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区:较薄,基区:较薄,掺杂浓度低掺杂浓度低集电区:集电区:面积较大面积较大发射区:掺杂发
14、射区:掺杂浓度较高浓度较高三极管制造工艺特点是:三极管制造工艺特点是:发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低且很薄,集电区面积大。且很薄,集电区面积大。 1.3.2 电流分配与电流放大作用电流分配与电流放大作用外部工作条件外部工作条件:即给三极管的发射结加正向电压(习惯称正向偏置或正即给三极管的发射结加正向电压(习惯称正向偏置或正偏),集电结加反向电压(习惯称反向偏置或反偏)。偏),集电结加反向电压(习惯称反向偏置或反偏)。 ICmA AVVUCEUBERbIBUCCUBBVTRP先做一个实验先做一个实验.结论结论: :1.1.发射极电流等于基极电流与集电极电流之和,
15、即发射极电流等于基极电流与集电极电流之和,即I IE E=I=IC C+I+IB B2.I2.IC C要比要比I IB B大得多。由表可知大得多。由表可知 :3. 3. I IB B的小变化引起的小变化引起I IC C的大变化。的大变化。 8004. 006. 096. 256. 4BCII4.4.要使晶体管有电流放大作用要使晶体管有电流放大作用, ,发射结必须正偏发射结必须正偏, ,集电结必须反偏集电结必须反偏。 1.3.3 1.3.3 三极管的特性曲线三极管的特性曲线1. 输入特性输入特性当当U UCECE一定时,一定时,I IB B与与U UBEBE之间的关系曲线称为三极管的输入特性,即
16、之间的关系曲线称为三极管的输入特性,即常数CEUBEBUfI)(三极管的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线,它是三极管的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线,它是三极管内部载流子运动的外部表现。三极管内部载流子运动的外部表现。 7404. 096. 2BCII7606.056.4BCII一一.输入特性输入特性UCE 1V工作压降:工作压降: 硅管硅管U UBEBE 0.6-0.7V,0.6-0.7V,锗管锗管U UBEBE。UCE=0VIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE =0.5V 死区电压,死区电压,硅管硅管0.5V0.5V,锗,锗管管0.1V0.1V。
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