电工学下册

❖ 通过做一定数量的习题，培养分析和解决问题的 能力、计算能力，理解和巩固课堂上所学的知识。 要求：绘图用尺、标明单位、书写工整，培养良 好的学习习惯。
❖ 通过做实验培养动手能力，学会正确使用常用的 电子仪器和电工仪表，培养工作能力。
❖ 课程学时：40学时（10周20次课） ❖ 考核方式：总评成绩=
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。
3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失 去单向导电性。
4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。
二极管电路分析举例
定性分析：判断二极管的工作状态
导通 截止
从晶体管的外形可看出，其共同特征就是具有 三个电极，这就是“三极管”简称的来历。
14.5 晶体管
14.5.1 基本结构
NPN型
集电极
发射极
P
内电场 外电场
N
–+
2. PN 结加反向电压（反向偏置）
PN 结变宽
P接负、N接正
－－－ － －－ + + + + + +
动画
－－－ － －－ + + + + + + －－－－ － － + + + + + +
P
IR
内电场 外电场
–+
N
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
电工学：是研究电工技术和电子技术的理 论和应用的技术基础课.
电工学电电工子技技术术
❖ 电工技术：主要讲能量分配的问题。 ❖ 电子技术：主要讲信号处理的问题。
模拟电子技术：处理模拟信号 数字电子技术：处理数字信号
学习方法：三大环节
课堂教学
习题
实验
❖ 通过课堂教学：掌握基本概念、工作原理、分析 方法。公式与电路与特性曲线对应，看电路列公 式，学会分析电路。
UZ
O
U
稳压管反向击穿后，
电流变化很大，但其
两端电压变化很小， 利用此特性，稳压管
UZ
IZ
IZ IZM
在电路中可起稳压作 用。
使用时要加限流电阻
3. 主要参数
(1) 稳定电压UZ
稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
(2) 电压温度系数ｕ
环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。
(3) 动态电阻 rZ
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反
向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
流过
D2
的电流为
ID2
12 3
4mA
在这里， D2 起 钳位作用， D1起
此时D1承受的反向电压为－6 V
隔离作用。
例3：
+ ui –
R
D 8V
+ uo
–
已知：ui 18sin t V
二极管是理想的，试画 出 uo 波形。
ui
参考点
二极管的用途：
++++++ ++++++
对相反的运动 最终达到动态 平衡，空间电
多子的扩散运动
扩散的结果使空 间电荷区变宽。
荷区的厚度固 定不变。PN结 处于相对稳定 的状态。
14.2.2 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
半导体的基本知识
14.1 半导体的导电特性
半导体的导电特性：
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入微量的某种杂质， 导电能力明显改变(可做成各种不同用途的 半导器件，如二极管、三极管和晶闸管）。
保证管子不会造成热击穿。
[例] 图中通过稳压管的电流 IZ 等于多 少？R 是限流电阻，其值是否合适？
[解]
IZ
20 12 1.6 103
A
5 103 A
5 mA
IZ < IZM ，电阻值合适。
IZ +20 IZ R = 1.6 k
DZ UZ = 12V IZM = 18 mA
14.5 双极型晶体管
18V
整流、检波、
8V
限幅、钳位、开
t 关、元件保护、
二极管阴极电位为 8 V
温度补偿等。
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui 动画
14.4 稳压二极管
1. 符号
2. 伏安特性 I
_ + 稳压管实物图
稳压管正常工作
时加反向电压
Si
Si
pS+i
Si
多
掺杂后自由电子数目
余 大量增加，自由电子导电
电 成为这种半导体的主要导
子 电方式，称为电子半导体
或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
磷原子
在N 型半导体中自由电子 是多数载流子，空穴是少数
载流子。
14.1.2 N型半导体和 P 型半导体
Si
Si
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
14.2.1 PN结的形成
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
－－－－－－ －－－－－－ －－－－－－ 动画 － － － － － －
浓度差 形成空间电荷区
空间电荷区也称 PN 结
内电场 N 型半导体
++++++ ++++++
在没有外电场 的作用时， 扩 散和漂移这一
电），同时共价键中留下一个空位，
称为空穴（带正电）。
Si
本征半导体中产生电子—空穴对
的现象称为本征激发。
价电子
温度愈高，晶体中产
生的自由电子便愈多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子
来填补，而在该原子中又出现一个空穴，如此继续下 去，就好像空穴在运动（相当于正电荷的移动）。
本征半导体的导电机理
14.3.1 基本结构
(a) 点接触型
(b)面接触型
结面积小、
结面积大、
结电容小、正
正向电流大、
向电流小。用
结电容大，用
于检波和变频
于工频大电流 阳极 D 阴极
等高频电路。
整流电路。
(c) 平面型
( d ) 符号
用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可参大看可二极管
小，用于高频整流和开关电路中。
的实物图
14.1.1 本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
自由电子 本征半导体的导电机理
Si
Si
空穴
价电子在获得一定能量（温度
升高或受光照）后，即可挣脱原子
Si
核的束缚，成为自由电子（带负
例1： D
A +
3k
6V
UAB
12V
–
B
电路如图，求：UAB
取 B 点作参考点，断 开二极管，分析二极管 阳极和阴极的电位。
V阳 =－6 V , V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB为低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
第14章 半导体器件
14.1 半导体的导电特性 14.2 PN结及其单向导电性 14.3 二极管 14.4 稳压二极管 14.5 双极型晶体管 14.6 光电器件 本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。
极管被击穿，失去单向导电性。
显然二极管的伏安特性不是直线，因此属于非线性元件。
14.3.3 主要参数
1.二最极大管整长流期电使流用I时OM，允许流过二极管的最大正向 平均电流。
2. 反向工作峰值电压URWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。
双极型晶体管是由两个背靠背、互有影响的PN结构成 的。在工作过程中两种载流子都参与导电，所以全名称为双 极型晶体管。
双极结型晶体管有三个引出电极，人们习惯上又称它为 晶体三极管或简称晶体管。
晶体管的种类很多,按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小 、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管等等。但是从它的外形来 看，晶体管都有三个电极，常见的晶体管外形如图所示：
例2: D2
D1