电工电子基础 模拟电路分析及应用

项目四模拟电路分析及应用任务 1 基本电子元件的识别一、半导体1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。

2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。

（1）自由电子：带负电荷。

（2）空穴：带正电荷。

特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。

3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。

即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。

即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

PN结1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。

2．实验演示（1）实验电路（2）现象所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。

（3）结论PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。

3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。

4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。

5．结电容PN结存在着电容，该电容称为PN结的结电容。

二、半导体二极管利用PN结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件——半导体二极管。

1．半导体二极管的结构和符号（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图a）、面接触型（如图b）和。

）c 平面型（如图（2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。

2．二极管的特性二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性。

硅二极管的伏安特性曲线如图所示。

（1）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）①死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。

死区电压：硅二极管0.5 V左右，锗二极管0.1 V 。

②正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大而急剧增大，二极管导通。

导通电压：硅二极管0.6 7 V，锗二极管0.2 V 3 V。

（2）反向特性（二极管负极电压大于正极电压）①反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。

②反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。

普通二极管不允许出现此种状态。

由二极管的伏安特性可知，二极管属于非线性器件。

3．半导体二极管的主要参数I：二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。

1（）最大整流电流F V）最高反向工作电压（2：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。

RM．三、稳压二极管:，它的电路符号是稳压二极管是一种用于稳定电压的稳压二极管(又叫齐纳二极管)单PN结二极管。

此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。

在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。

稳压管的应用：1、浪涌保护电路(如图2)：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。

图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。

只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通。

使继电器J吸合负就与电源分开。

载RL2、电视机里的过压保护电路(如图3)：EC是电视机主供电压，当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。

3、电弧抑制电路如图4：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。

这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。

4、串联型稳压电路(如图5)：在此电路中。

串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发射极就输出恒定的12V电压了。

这个电路在很多场合下都有应用四、发光二极管，它们虽然名不见经传，却是电子世界LED发光二极管通常称为中真正的英雄。

它们能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表都能找到它们的身影。

表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕时向您发出提示。

上的图像，或是用于点亮交通信号灯。

只是一种易于装配到电子电路中的微型灯泡。

但它LED本质上，们并不像普通的白炽灯，它们并不含有可烧尽的灯丝，也不会变得特别烫。

它们能够发光，仅仅是半导体材料内的电子运动的结果，并且它们的寿命同普通的晶体管一样长。

技能训练一、识读电路，分析电路的基本工作原理二、元器件的清点、识别、测试所示。

在搭接电路前需对所用的电子元器件进行清点，所示电路需要元件如表4-2 图4-17 4-17进行搭接电路。

识别或测试其管脚，检查其标称值是否与器件参数一致，然后按图配套电子元件明细表表4-2三、熟悉面包板的使用熟悉面包板的结构1.）所示的面包板上小孔心的距离与集成所示。

图（4-18b常用面包板有两种结构形式，如图是相通，E DB个一组，A，，C， 5565电路引脚的间距相等。

板中间槽的两边各有×个插孔，每所示。

4-19的，也就是两边各有 65组插孔。

双列直插式集成电路的引脚分别可插在两边，如图个插孔，他们可以作为与其他元器件连接的输出端，接线方便。

4每个引脚相当于接出安装技巧2.面包板的结构图4-184-19 双列直插式集成电路插入面包板的方式图3.搭接电路任务评价整流电路的输入、输出电压表4-32 任务放大电路分析及应用(BJT)半导体三极管．半导体三极管有两大类型，一是双极型三极管，二是单极型场效应管。

本章讨论双极型半导体三极管，通常用BJT表示，以下简称三极管。

一：三极管的结构及类型通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。

按PN结的组合方式有PNP 型和NPN型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图（1）、（2）所示不管是什麽样的三极管，它们均包含三个区：发射区，基区，集电区，同时相应的引出三个电极：发射极，基极，集电极。

同时又在两两交界区形成PN结，分别是发射结和基点结。

二、三极管的电流分配关系与放大作用（这一问题是重点）1、我们知道，把两个二极管背靠背的连在一起，是没有放大作用的，要想使它具有放大作用，必须做到一下几点：发射区中掺杂、基区必须很薄、基电结的面积应很大。

工作时：发射结应正向偏置，集电结应反向偏置三极管结构上的特点具备了三极管电流放大作用的内部条件，但为实现它的电流放大作用，还必须具备一定的外部条件，必须提供放大的能量。

使三极管具有电流放大作用的外部条件是：三极管发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。

2、载流子的传输过程因为发射结正向偏置，且发射区进行重掺杂，所以发射区的多数载流子扩散注入至基区，又由于集电结的反向作用，故注入至基区的载流子在基区形成浓度差，因此这些载流子从基区扩散至集电结，被电场拉至集电区形成集电极电流。

而留在基区的很少，因为基区做的很薄。

3）所示：我们再用图形来说明一下，如图（、电流的分配关系3由于载流子的运动，从而产生相应电流，它们的关系如下：III=0其中：为为发射结少数载流子形成的反向饱和电流；时，集电极和发射极之间BCBOCEO为共发射极电流的放大系数。

可定义为：为共基极电流的放大系数，的穿透电流。

放大系数有两种（直流和交流），但我们一般认为，它们二者是相等的，不区分它们。

三：三极管的特性曲线1、输入特性U对输入特性结相互影响，因此，输出电压结的正向特性相似，三极管的两个它与PNPN CE UUU>=1,和=0两条曲线表示，如结的输入特性基本重合。

我们用时这两个有影响，且>1,PN CECECE）所示4图（．、输出特性2它的输出特性可分为三个区：（如图（5）的特性曲线）I<=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于电源电压，两个结均(1)截止区：B反偏U=0.3V(2)饱和区：此时两个结均处于正向偏置，CE IIIU变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。

=?基本不随，(3)放大区：此时CECBC四：三级管主要参数1.放大系数它主要是表征管子放大能力。

它有共基极的放大系数和共发射极的放大系数。

二者的关系是：2.极间的反向电流（它们是有少数载流子形成的）（1）：基电极--基极的反向饱和电流。

IIII（1+?）关系为：（2）：穿透电流，它与=CBO．极间反向击穿电压CEOCBOCEO3指三极管某一个极开路时，另两个极间的最大允许的反向电压。

超过这个电压，管子会击穿。

V。

）集电极开路时，发射极与基极间的反向击穿电压（1EBO)(BR V。

）基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压（2CEO(BR)V。

（3）发射极开路，集电极与基极间的反向击穿电压为CBOBR)(P iv、集电极最大允许功率损耗4CECCM表示集电结上允许损耗功率的最大值，超过此值就会使管子性能变坏甚至烧毁。

五：参数与温度的关系由于半导体的载流子受温度影响，因此三极管的参数受温度影响，温度上升，输入特性曲线向左移，基极的电流不变，基极与发射极之间的电压降低。

输出特性曲线上移。

温度升高，放大系数也增加。

BJT组成的共射极基本放大电路我们知道三极管可以通过控制基极电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。

放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。

我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。

一、放大的基本概念放大电路（又称放大器）广泛应用于各种电子设备中，如音响设备、视听设备、精密测量仪器、自动控制系统等。

放大电路的功能是将微弱的电信号（电流、电压）进行放大得到所需要的信号。

放大器必须接直流电源才能工作，因为放大器输出信号功率比输入信号功率大得多，输出功率是从直流电源转化而来的。

所以放大电路实质上是一种能量转换器，是用较小的能量去控制较大能量，它将直流电能转换成交流电能输出给负载。

二、放大电路的三种基本组态三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极，因此，构成放大器时可以有三种连接方式，也称三种组态，见下图：（1）共基极，如图（1）所示（2）共发射极如图（2）所示（3）共集电极如图（3）所示三、共射极基本放大电路1．电路构成（如右图）由前面的讨论我们得出三极管具有电流放大作用，放大作用的内因是三极管生产制造时，?>>1；放大作用的外因是必需提供能量，必需保证正确的外加从结构上、生产工艺上就保证了偏置电压，即发射结正偏、集电结反偏。