维修电工中级工培训教材课件.ppt
《维修电工中级工培训教材课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《维修电工中级工培训教材课件.ppt(64页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、南磷集团南磷集团维修电工(中级工)维修电工(中级工)培训培训培训人:高亮彰培训人:高亮彰模块三 模拟电子技术及其应用1、常用电子元器件常用电子元器件 2、放大电路放大电路 3、集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 4、信号产生电路信号产生电路 5、直流稳压电源直流稳压电源 6、典型应用电路分析典型应用电路分析常用电子元器件常用电子元器件一、一、半导体的基本知识半导体的基本知识1 1、半导体的导电特征半导体的导电特征半导体半导体半导体半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净
2、的半导体。如硅、锗单晶体。载流子载流子载流子载流子 自由运动的带电粒子。自由运动的带电粒子。共价键共价键共价键共价键 相邻原子共有价电子所形成的束缚。相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4硅硅(锗锗)的原子结构的原子结构Si2 8 4Ge2 8 18 4简化简化模型模型+4惯性核惯性核硅硅(锗锗)的共价键结构的共价键结构价电子价电子自自由由电电子子(束缚电子束缚电子)空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在共价键内移动价键内移动本征激发:本征激发:本征激发:本征激发:本征激发:本征激发:复复复复 合:合:合:合:自自由由电电子子和和空空穴穴在在运运动动中中相相遇遇重重新新结结合合成对消失的
3、过程。成对消失的过程。漂漂漂漂 移:移:移:移:自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子,并在共价键脱共价键的束缚成为自由电子,并在共价键中留下一个空位中留下一个空位(空穴空穴)的过程。的过程。两种载流子两种载流子电子电子(自由电子自由电子)空穴空穴两种载流子的运动两种载流子的运动自由电子自由电子(在共价键以外在共价键以外)的运动的运动空穴空穴(在共价键以内在共价键以内)的运动的运动半导体的导电特征半导体的导电特征半导体的导电特征半导体的导电特征IIPINI=IP+
4、IN+电子和空穴两种电子和空穴两种载流子参与导电载流子参与导电 在外电场的在外电场的作用下,自由电作用下,自由电子逆着电场方向子逆着电场方向定向运动形成定向运动形成电电子电流子电流IN。空穴。空穴顺着电场方向移顺着电场方向移动,形成动,形成空穴电空穴电流流IP。结论结论:1.本征半导体中电子空穴成对出现本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少;且数量少;2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电;半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电;3.本征半导体导电能力弱,并与温度、光照等外本征半导体导电能力弱,并与温度、光照等外 界条件有关界条件有关。2 2、N N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导
5、体 本征半导体中由于载流子数量极少,导电能力本征半导体中由于载流子数量极少,导电能力很弱。如果有控制、有选择地掺入很弱。如果有控制、有选择地掺入微量微量微量微量的有用的有用杂质杂质杂质杂质(某种元素),将使其导电能力大大增强,成为具(某种元素),将使其导电能力大大增强,成为具有特定导电性能的有特定导电性能的杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体。N 型半导体型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元在硅或锗的晶体中掺入五价元 素素磷磷磷磷。N 型型磷原子磷原子自由电子自由电子电子为电子为多多数载流数载流子子空穴为空穴为少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数+5+4+4+4+4+4正离子正
6、离子多数载流多数载流子子少数载流少数载流子子N 型半导体的简化图示型半导体的简化图示P 型型硼原子硼原子空穴空穴空穴空穴 多子多子电子电子 少子少子载流子数载流子数 空穴数空穴数P 型半导体型半导体在硅或锗的晶体中掺入三价元在硅或锗的晶体中掺入三价元 素素硼硼硼硼。+4+4+4+4+4+3P型半导体的简化图示型半导体的简化图示多数载流多数载流子子少数载流少数载流子子负离子负离子二、二、PNPN结结1 1、PNPN结的形成结的形成a、载流子的浓度差引起多子的扩散、载流子的浓度差引起多子的扩散b、复合使交界面形成空间电荷区复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层耗尽层)空间电荷区特点空间电荷区特点空间电
7、荷区特点空间电荷区特点:无载流子、无载流子、阻止扩散进行、阻止扩散进行、利于少子的漂移。利于少子的漂移。c、扩散和漂移达到动态平衡扩散和漂移达到动态平衡扩散电流扩散电流 等于漂移电流,等于漂移电流,总电流总电流 I=0。内电场内电场扩散运动:扩散运动:扩散运动:扩散运动:漂移运动:漂移运动:漂移运动:漂移运动:由浓度差引起的载流子运动。由浓度差引起的载流子运动。载流子在电场力作用下引起的运动。载流子在电场力作用下引起的运动。a、加正向电压、加正向电压(正向偏置正向偏置)导通导通P 区区N 区区内电场内电场+UR外电场外电场外电场使多子向外电场使多子向 PN 结移动结移动,中和部分离子中和部分离
8、子使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。I限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 I。I=I多子多子 I少子少子 I多子多子b、加反向电压、加反向电压(反向偏置反向偏置)截止截止P 区区N 区区 +UR内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使少子背离 PN 结移动,结移动,空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。IPN 结的单向导电性:正偏导通,呈小电阻,电流较大结的单向导电性:正偏导通,呈小电阻,电流较大;反偏截止,电阻很大,电流近似为零。反偏截止,电阻很大,电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 II=I少子少子 02 2、PNPN结的单向导
9、电性结的单向导电性三、二极管三、二极管1 1、二极管的结构二极管的结构构成:构成:PN结结+引线引线+管壳管壳=二极管二极管 符号:符号:分类:分类:按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金平面型平面型正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型pNP型支持衬底型支持衬底2 2、二极管的伏安特性二极管的伏安特性OuD/ViD/mA
10、正向特性正向特性Uth死区死区电压电压iD=0Uth=0.5 V0.1 V(硅管硅管)(锗管锗管)U UthiD 急剧上升急剧上升0 U Uth 反向特性反向特性U(BR)反反向向击击穿穿U(BR)U 0 iD 0.1 A(硅硅)几十几十 A(锗锗)U U(BR)反向电流急剧增大反向电流急剧增大(反向击穿反向击穿)击穿击穿电压电压反向击穿类型:反向击穿类型:电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因:齐纳击穿齐纳击穿:反向电场太强,将电子强行拉出共价键。反向电场太强,将电子强行拉出共价键。雪崩击穿:雪崩击穿:反向电场使电子加速,动能增大,撞击反向电场使电子加速,动能增大,撞击使自由电子数
11、突增。使自由电子数突增。PN结未损坏,断电即恢复。结未损坏,断电即恢复。PN结烧毁。结烧毁。四、稳压二极管四、稳压二极管1 1、稳压二极管的伏安特性稳压二极管的伏安特性 稳压管是一种特殊的面接触稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。型半导体硅二极管。I/mAUZ/VOUZIZIZM+正向正向 +反向反向 UZ IZ符号符号工作条件:工作条件:反向击穿反向击穿2 2、稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数1.稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。2.稳定电流稳定电流 IZ 越大稳压效果越好,小于越大稳压效果越好,小于 Imin
12、时不稳压。时不稳压。3.最大工作电流最大工作电流 IZMP ZM=UZ IZM5.动态电阻动态电阻 rZrZ=UZ/IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。4.最大耗散功率最大耗散功率 PZMN型硅型硅BECN型硅型硅P型硅型硅(a)平面型平面型二氧化硅保护二氧化硅保护膜膜N型锗型锗ECBPP(b)合金型)合金型铟球铟球铟球铟球五、三极管五、三极管1 1、三极管的结构三极管的结构三层半导体材料构成三层半导体材料构成NPN型、型、PNP型型NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNP
13、N 型型ECB各区主要作用及结构特点各区主要作用及结构特点发射区:作用:发射载流子发射区:作用:发射载流子 特点:掺杂浓度高特点:掺杂浓度高基区:作用:传输载流子基区:作用:传输载流子 特点:薄、掺杂浓度低特点:薄、掺杂浓度低集电区:作用:接收载流子集电区:作用:接收载流子 特点:面积大特点:面积大2 2、电流分配和电流放大作用电流分配和电流放大作用a、三极管放大的条件、三极管放大的条件1.内部条件内部条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大2.外部条件外部条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏实验电路实验电路b、三极管的电流分配和
14、放大作用、三极管的电流分配和放大作用总结:总结:总结:总结:1.三极管在发射结正向偏置、集电结反三极管在发射结正向偏置、集电结反向偏置的条件下具有电流放大作用。向偏置的条件下具有电流放大作用。2.三极管的电流放大作用,实质上是基三极管的电流放大作用,实质上是基极电流对集电极电流的控制作用。极电流对集电极电流的控制作用。3 3、特性曲线特性曲线a、输入特性、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路与二极管特性相似与二极管特性相似RCECiBIERB+uBE+uCE EBCEBiC+O特性基本特性基本重合重合(电流分配关系确定电流分配关系确定)特性右移特性右移(因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引
15、电子)导通电压导通电压 UBESi 管管:(0.6 0.8)VGe管管:(0.2 0.3)V取取 0.7 V取取 0.2 Vb、输出特性、输出特性输出特性曲线输出特性曲线50 A40 A30 A10 AIB=020 AuCE/VO 2 4 6 8 4321iC/mAmAICECIBRBEBCEB3DG6 ARCV+uCE 放大电路放大电路一、一、基本放大电路基本放大电路1 1、组成组成三极管放大的条件:三极管放大的条件:三极管放大的条件:三极管放大的条件:uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极三极管电路的三种连接方式:三极管电路的三种连接方式:发
16、射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 、集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏2 2、各元件的作用各元件的作用+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB 三极管三极管三极管三极管:放大元件。放大元件。电源电源电源电源V VCCCC:保证发射结处于正保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置,为输出信号提供能量。置,为输出信号提供能量。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C:将电流的将电流的变化变换为电压的变化,以变化变换为电压的变化,以实现电压放大。实现电压放大。基极电阻基极电阻基极电阻基极电阻R RB B:使发射结处于正向
17、偏置、提供大小适使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。当的基极电流。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1和和和和C C2 2 :用来隔断直流、耦合交流。电容值用来隔断直流、耦合交流。电容值应足够大,以保证在一定应足够大,以保证在一定 的频率范围内,电容上的交流的频率范围内,电容上的交流压降可以忽略不计,即对交流信号可视为短路。压降可以忽略不计,即对交流信号可视为短路。直流通路直流通路(ui=0)分析分析静态静态静态静态。交流通路交流通路(ui 0)分析分析动态动态动态动态,只考虑变化的电压只考虑变化的电压和电流和电流二、二、放大电路放大电路的静态分析的静态分析1 1、静态与动态
18、、静态与动态2 2、放大电路的静态分析、放大电路的静态分析 静态分析的目的:确定放静态分析的目的:确定放大电路的大电路的静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点(直流值直流值)IB,IC,UCE 分析方法:利用分析方法:利用直流通路直流通路直流通路直流通路计算放大电路的静态工作点。计算放大电路的静态工作点。+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+UBE +UCE+VCCRBRCIB直流通路直流通路直流通路直流通路静静静静态态态态工工工工作作作作点点点点例例 在在共发射极基本交流放大共发射极基本交流放大电路中电路中,已知已知VCC=12V,RC=4k,RB=3
19、00k 试求试求放大电路的静态工作点。放大电路的静态工作点。解:解:+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB动态分析的目的:动态分析的目的:动态分析的目的:动态分析的目的:确定放大电路的电压放大倍数确定放大电路的电压放大倍数,输,输入电阻和输入电阻。入电阻和输入电阻。分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:微变等效电路法。微变等效电路法。1 1、三极管微变等效电路、三极管微变等效电路+uce+ube ibicCBE三、三、放大电路放大电路的动态分析的动态分析微变等效电路法微变等效电路法rbe Eibic ib+ube+uce BC2 2、放大电路微变等效电路、放大
20、电路微变等效电路画交流通路原则:画交流通路原则:1.直流电压源视为短路;直流电压源视为短路;2.视电容对交流信号短路。视电容对交流信号短路。微变等效电路是对微变等效电路是对交流分量交流分量交流分量交流分量而言,先画放大电而言,先画放大电路的路的交流通路交流通路交流通路交流通路,将将交流通路中的三极管用其交流通路中的三极管用其微变等微变等效电路来代替,即得到放大电路效电路来代替,即得到放大电路的的微变等效电路。微变等效电路。微变等效电路。微变等效电路。ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+ui+RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 维修 电工 中级工 培训教材 课件
限制150内