電工電子技術(shù)教學(xué)PPT

第5章常用電子器件及其應(yīng)用

5.1半導(dǎo)體二極管5.2半導(dǎo)體三極管5.3場效應(yīng)管5.4晶閘管5.5拓展實訓(xùn)5.1.1

半波整流電路設(shè)計5.1.2二極管工作原理與特性參數(shù)5.1.3

常見二極管及其應(yīng)用5.1.4二極管整流電路5.1.5

二極管穩(wěn)壓電路5.1.6帶有半波整流器的照明電路設(shè)計過程5.1半導(dǎo)體二極管目前，人們多用日光燈照明，但是由于日光燈長時間點燃，再加上電源電壓不穩(wěn)定，經(jīng)常造成日光燈燒毀損壞。另外，日光燈受電壓、氣候、環(huán)境溫度的影響特別大，尤其在氣溫低、電壓低時，電流小，燈絲預(yù)熱不行，易造成啟動困難，燈光忽明忽暗。試設(shè)計一個半波整流電路，改善上述問題。5.1.1半波整流電路設(shè)計1.設(shè)計目的

通過設(shè)計日光燈的半波整流電路，掌握單相半波整流電路的組成和工作原理。2.設(shè)計內(nèi)容

選擇合適的二極管，設(shè)計一個單相半波整流電路，改善日光燈照明中存在的問題。思考：什么是二極管？它是如何工作的？1.本征半導(dǎo)體

完全純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。它具有共價鍵結(jié)構(gòu)。

鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)單晶硅中的共價鍵結(jié)構(gòu)價電子硅原子5.1.2二極管工作原理與特性參數(shù)在半導(dǎo)體中，同時存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。空穴和自由電子都稱為載流子。它們成對出現(xiàn)，成對消失。在常溫下自由電子和空穴的形成復(fù)合自由電子本征激發(fā)空穴2.N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體原理圖P自由電子磷原子正離子P+

在硅或鍺中摻入少量的五價元素，如磷或砷、銻，則形成N型半導(dǎo)體。多余價電子少子多子正離子在N型半導(dǎo)體中，電子是多子，空穴是少子

N型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體

在硅或鍺中摻入三價元素如硼或鋁鎵，則形成P型半體。BB-

硼原子負(fù)離子空穴填補空位在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，電子是少子。多子少子負(fù)離子

用專門的制造工藝在同一塊半導(dǎo)體單晶上，形成P型半導(dǎo)體區(qū)域和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個區(qū)域的交界處就形成一個PN結(jié)。P區(qū)N區(qū)P區(qū)的空穴向N區(qū)擴散并與電子復(fù)合N區(qū)的電子向P區(qū)擴散并與空穴復(fù)合空間電荷區(qū)內(nèi)電場方向

3.PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)內(nèi)電場方向

在一定條件下，多子擴散和少子漂移達到動態(tài)平衡。P區(qū)N區(qū)多子擴散少子漂移4.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮區(qū)N區(qū)內(nèi)電場外電場EI空間電荷區(qū)變窄

P區(qū)的空穴進入空間電荷區(qū)和一部分負(fù)離子中和N區(qū)電子進入空間電荷區(qū)和一部分正離子中和擴散運動增強，形成較大的正向電流。外加正向電壓外電場驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走空間電荷區(qū)變寬

內(nèi)電場外電場少子越過PN結(jié)形成很小的反向電流IRE

外加反向電壓N區(qū)P區(qū)二極管的主要參數(shù)

1) 額定正向工作電流

指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度(硅管為140℃左右，鍺管為90℃左右)時，就會使管芯過熱而損壞。例如，常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。2) 正向電壓降

指二極管導(dǎo)通后，其兩端產(chǎn)生的電壓降，如鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V。在一定的正向電流下，二極管的正向電壓降越小越好。3) 最高反向工作電壓

指二極管在工作中所能承受的最大反向電壓值，略低于二極管的反向擊穿電壓。例如，IN4001二極管的最高反向工作電壓為50V，IN4007的為1000V。

4) 反向電流

反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。5.1.3常見二極管及其應(yīng)用

1.檢波二極管

利用單向?qū)щ娦詫⒏哳l或中頻無線電信號中的低頻信號或音頻信號檢出來。其工作頻率較高，處理信號幅度較弱，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機、電視機及通信設(shè)備等的小信號電路中。2.整流二極管

利用單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮兂芍绷麟?。它有金屬封裝、塑料封裝、玻璃封裝等多種形式，廣泛應(yīng)用于電動機自控電路、變壓器及各種低頻整流電路中。

目前，國產(chǎn)低頻整流二極管有2CP系列、2DP系列和2ZP系列；高頻整流二極管有2CZ系列、2CP系列、2CG系列和2DG系列等。3.穩(wěn)壓二極管既有普通二極管的單向?qū)щ娦?，又可工作于反向擊穿狀態(tài)。

穩(wěn)壓管正常工作時加反向電壓

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。

根據(jù)其封裝形式可分為金屬封裝、玻璃封裝和塑料封裝；按其電流容量可分為大功率(2A以上)和小功率穩(wěn)壓二極管(1.5A

以下)；按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為單穩(wěn)壓二極管和雙穩(wěn)壓二極管。4.開關(guān)二極管

開關(guān)二極管是利用單向?qū)щ娦灾瞥傻碾娮娱_關(guān)，如圖所示。它具有良好的高頻開關(guān)特性，廣泛應(yīng)用于電視機、家用計算機、通信設(shè)備及儀器儀表及各類高頻電路中。5.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管(LED)是一種由磷化鎵(GaP)等半導(dǎo)體材料制成的、能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當(dāng)其內(nèi)部有一定電流通過時，它就會發(fā)光，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等設(shè)備中，作電源指示或電平指示。

6.光電二極管又稱光敏二極管，它利用光生伏特效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)化為電信號。即當(dāng)二極管受到光照時，即使沒有外加偏壓，PN結(jié)也會產(chǎn)生光生電動勢，外接電路中有光電流通過。光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫做暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。它廣泛應(yīng)用于光電探測器和光通信等領(lǐng)域。7.肖特基二極管一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件。顯著特點：反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H0.4V左右，是高頻和快速開關(guān)的理想器件，其工作頻率可達100GHz，多用于高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護二極管，也可用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。5.1.4二極管整流電路1、單相半波整流電路

當(dāng)為正半周期時，二極管D處于正向?qū)顟B(tài)，電流流過負(fù)載，負(fù)載上的電壓。當(dāng)為負(fù)半周期時，二極管D處于反向截止?fàn)顟B(tài)，沒有電流流過負(fù)載，負(fù)載上的電壓。負(fù)載上的直流電壓

負(fù)載上的直流電流為2、單相全波整流電路

當(dāng)處于正半周時，二極管D1處于正向?qū)顟B(tài)，二極管D2處于反向截止?fàn)顟B(tài)，電流由1端經(jīng)負(fù)載流回中點O；當(dāng)處于負(fù)半周時，二極管D1處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管D2處于正向?qū)顟B(tài)，電流由2端經(jīng)負(fù)載流回中點O。因此，利用交流電源的兩個半波，使得兩個二極管在一周期內(nèi)輪流導(dǎo)通，在負(fù)載上得到方向一致的電流，所以稱全波整流電路。則負(fù)載上的直流電流為流過二極管D1和D2的電流相等，即

負(fù)載上的直流電壓為

3、單相橋式整流電路

當(dāng)處于正半周時，二極管D1和D3正向?qū)?，二極管D2和D4反向截止，電流由1端經(jīng)D1、負(fù)載和D3流向2端；當(dāng)處于負(fù)半周時，二極管D2和D4正向?qū)?，二極管D1和D3反向截止，電流由2端經(jīng)D2、負(fù)載和D4流向1端。因此，無論處于正半周還是負(fù)半周，都有電流流過負(fù)載，且電流方向不變，這與全波整流電路相同。單相半波整流電容濾波電路

5.1.5二極管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管是利用二極管在反向擊穿后，在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化這一特性進行穩(wěn)壓。

當(dāng)負(fù)載電阻不變而輸入電壓增大時，當(dāng)負(fù)載電阻不變而輸入電壓增大時，5.1.6帶有半波整流器的照明電路設(shè)計過程

5.2三極管5.2.1三極管放大電路設(shè)計5.2.2三極管工作原理與特性5.2.3三極管基本放大電路5.2.4多級放大電路5.2.5差動放大電路5.2.6三極管放大電路的設(shè)計過程5.2.1三極管放大電路設(shè)計

設(shè)計一個三極管放大電路，其中負(fù)載電阻為3k，三極管參數(shù)見附錄四，要求工作點穩(wěn)定，電壓放大倍數(shù)，輸出電。思考：什么是三極管？它如何實現(xiàn)放大？它與二極管有什么區(qū)別呢？5.2.2三極管工作原理與特性集電結(jié)發(fā)射結(jié)NPN型CPNNEB發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)基極發(fā)射極集電極PNP型NPPEB基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)發(fā)射區(qū)集電極C發(fā)射極基極BETCNPNBETCPNPNPN大多為Si管PNP大多為Ge管晶體管的電流放大原理IEIBRBUBBICUCC輸入電路輸出電路公共端

晶體管具有電流放大作用的外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置NPN管：

UBE>0

UBC<0即VC>VB>VERCBCE共發(fā)射極放大電路PNP管：

UBE<0

UBC>0即VC<VB<VECEB三極管的電流控制原理UBBRBIBICUCCRCNPIEN發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子電源負(fù)極向發(fā)射區(qū)補充電子形成發(fā)射極電流IE電子在基區(qū)的擴散與復(fù)合集電區(qū)收集電子電子流向電源正極形成ICEB正極拉走電子，補充被復(fù)合的空穴，形成IB由于基區(qū)很薄且摻雜濃度小,電子在基區(qū)擴散的數(shù)量遠遠大于復(fù)合的數(shù)量。即：IC>>IB或△IC>>△IB晶體管起電流放大作用，必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的條件。3當(dāng)基極電路由于外加電壓或電阻改變而引起IB的微小變化時，必定使IC發(fā)生較大的變化。即三極管的基極電流對集電極電流具有控制作用。1復(fù)合與擴散到集電區(qū)的電子數(shù)目滿足統(tǒng)計學(xué)規(guī)律三極管特性曲線5.2.3三極管基本放大電路1.共發(fā)射極放大電路——靜態(tài)工作點的基極電流——基極和發(fā)射極之間的電壓——集電極電流——集電極和發(fā)射極之間電壓1)靜態(tài)分析解：當(dāng)選擇的工作點進入輸入特性曲線的截止區(qū)或飽和區(qū)時，都會使得輸出信號與輸入信號的波形不一致，即失真。截止失真飽和失真2)動態(tài)分析共射放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸入電阻和輸出電阻分別為對于低頻、小功率三極管，認(rèn)為解：①由例5-1已解得的靜態(tài)工作點代入方程

化簡得

交流負(fù)載線②

3)分壓式偏置放大電路

溫度變化時，會使得設(shè)置好的靜態(tài)工作點Q移動而引起輸出信號的失真。其靜態(tài)工作點的計算過程如下

分壓偏置式放大電路的交流通道和微變等效電路2.共基極放大電路輸入信號是由三極管的發(fā)射極與基極兩端輸入的，再由三極管的集電極與基極兩端獲得輸出信號，因為基極是共同接地端，所以稱為共基極放大電路。1）靜態(tài)分析

2）動態(tài)分析是三極管的共基電流放大系數(shù)

① 計算其靜態(tài)工作點如下：②

3、共集電極放大電路

(a)共集電極放大電路的單管放大電路(b)直流通道其輸入信號和輸出信號的公共端是三極管的集電極，所以屬于共集組態(tài)，其輸出是從發(fā)射極引出，因此這種電路又稱為射極輸出端。1）靜態(tài)分析

2）動態(tài)分析

共集電極放大電路的微變等效電路電壓放大倍數(shù)為放大電路的輸入電阻和輸出電阻分別為電流放大倍數(shù)為解：①靜態(tài)工作點：②

③

三極管三種基本放大電路的比較

5.2.4多級放大電路多級放大電路基本結(jié)構(gòu)輸入級：與信號源相連接的第一級放大電路輸出級：與負(fù)載相連接的末級放大電路中間級：輸出級與輸入級之間的放大電路1)直接耦合直接耦合是指各級放大電路之間通過導(dǎo)線直接相連。2)阻容耦合阻容耦合是指各單級放大電路之間通過隔直電容和電阻連接。3)變壓器耦合

指各級放大電路之間通過變壓器耦合傳遞信號。2.多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路示意圖輸入電阻：第一級的輸入電阻輸出電阻：最后一級的輸出電阻，在計算多級放大電路交流參數(shù)時常采用兩種方法，一是畫出多級放大電路的微變等效電路。另一方法是利用基本放大電路的公式，先求出每級電壓放大倍數(shù)，然后相乘得到總電壓放大倍數(shù)。極解：該兩級放大電路屬于直接耦合電路。①首先求V1管的靜態(tài)工作點（分壓偏置式共發(fā)射放大電路)下面求V2管的靜態(tài)工作點(共集電極放大電路)

② 欲估算該電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。首先分析第二級放大電路。

分析第一級放大電路時，要考慮第二級放大電路對第一級放大電路的影響，即第二級放大電路的輸入電阻作為第一級放大電路的負(fù)載。

作為下一級放大電路的電源內(nèi)阻多級放大電路的輸入電阻就是第一級的輸入電阻，多級放大電路的輸出電阻就是最后一級的輸出電阻，即則電壓放大倍數(shù)為5.2.5差動放大電路在多級放大電路中采用直接耦合存在著兩個問題：一是靜態(tài)工作點的相互影響；二是零點漂移。1.靜態(tài)分析若輸入信號為零，即時，放大電路處于靜態(tài)，其直流通道和直流等效電路如下：則兩管的集電極對地電壓為

當(dāng)電源電壓波動或溫度變化時，兩管集電極電流和集電極電位同時發(fā)生變化。輸出電壓仍然為零，從而使得整個放大電路的零漂得到抑制。2.動態(tài)分析1) 差模輸入

放大器的兩個輸入端分別輸入大小相等、極性相反的信號，即，這種輸入方式稱為差模輸入，兩個輸入端之間的電壓差為差模輸入電壓，即

則兩管的集電極之間的差模輸出電壓為兩管的集電極電流分別為兩管的集電極電壓分別為

差動放大電路兩個輸出端對差模信號所呈現(xiàn)的等效電阻，稱為差動放大電路的差模輸出電阻，即

差模電壓放大倍數(shù)差動放大電路的差模輸入電阻2)共模輸入

放大器的兩個輸入端分別輸入大小相等、極性相同的信號則兩管的集電極電壓分別為則兩管的集電極之間的共模輸出電壓為

兩管的集電極電流分別為

解：①差模輸入電壓為V1和V2管的差模輸入電壓分別為

當(dāng)用共模和差模信號表示兩個輸入電壓時，有

共模輸入電壓為②差模輸出電壓5.2.6三極管放大電路的設(shè)計過程1.選擇電路形式因要求工作點穩(wěn)定，故選取分壓偏置式放大電路，如圖5-27(a)所示。2.選擇晶體管本節(jié)選取

3DG6B，集電極最大電流集電極-發(fā)射極之間的最大允許反向電壓集電極-基極之間的反向電流如果靜態(tài)電流選在2mA左右，晶體管的輸入電阻按1k的經(jīng)驗值估計，則基極電流的峰值為集電極電流的峰值為故可根據(jù)設(shè)計指標(biāo)確認(rèn)取電阻標(biāo)稱值4.確定射極電阻根據(jù)工作點穩(wěn)定的條件，一般取V(硅管)考慮到不使輸入信號因截止產(chǎn)生失真，故取根據(jù)附錄一，取電阻標(biāo)稱值，則選擇5.確定電源電壓三極管飽和時管壓降

國家規(guī)定電源電壓值須為3的倍數(shù)，則取7.電容耦合電容及旁路電容的取值，可根據(jù)經(jīng)驗和參考一些電路酌情選擇，在低頻范圍，通常取參閱附錄二，并考慮到電容的耐壓，選取標(biāo)稱值。8.校核放大倍數(shù)與靜態(tài)工作點滿足設(shè)計要求。5.3場效應(yīng)管5.3.1場效應(yīng)管放大電路設(shè)計5.3.2場效應(yīng)晶體管工作原理與特性5.3.3場效應(yīng)管放大電路5.3.4場效應(yīng)管放大電路設(shè)計過程5.3.1場效應(yīng)管放大電路設(shè)計1.設(shè)計目的

(1) 掌握場效應(yīng)管的輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、主要性能參數(shù)及測試方法。(2) 學(xué)習(xí)場效應(yīng)管源極跟隨器的設(shè)計方法及安裝測試技術(shù)。2.設(shè)計內(nèi)容

設(shè)計一個場效應(yīng)管源極跟隨器，其中電源電壓V，場效應(yīng)管自選(參考附錄四)，要求輸入電阻M，電壓放大倍數(shù)，輸出電阻k。

場效應(yīng)晶體管是利用電場效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，絕緣柵型場效應(yīng)管的應(yīng)用最為廣泛，這種場效應(yīng)管又稱為金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOS）。按其導(dǎo)電類型可將場效應(yīng)晶體管分為N溝道和P溝道兩種，按其導(dǎo)電溝道的形成過程可分為耗盡型和增強型兩種。因而就出現(xiàn)了四種不同形式的場效應(yīng)晶體管，它們是：5.3.2場效應(yīng)晶體管工作原理與特性N溝道耗盡型N溝道增強型P溝道耗盡型P溝道增強型BDGSN溝道增強型結(jié)構(gòu)示意圖圖形符號BG柵極D漏極SiO2P型硅襯底S源極N+N+1.N溝道增強型MOS場效應(yīng)管N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號

D與S之間是兩個PN結(jié)反向串聯(lián)，無論D與S之間加什么極性的電壓，漏極電流均接近于零。(1)UGS=0結(jié)構(gòu)示意圖襯底引線BUDSID=0GDSP型硅襯底SiO2柵源電壓對導(dǎo)電溝道的控制作用N+N+(2)0<UGS<UGS(th)

由柵極指向襯底方向的電場使空穴向下移動,電子向上移動。UDSSiO2GDSB結(jié)構(gòu)示意圖P型硅襯底N+N+ID=0UGS

在P型襯底表面形成耗盡層。(3)UGS>UGS(th)

柵極下P型半導(dǎo)體表面形成N型導(dǎo)電溝道。

當(dāng)D、S加上正向電壓后可產(chǎn)生漏極電流ID。N+N+SiO2GDS耗盡層BP型硅襯底UGSN型導(dǎo)電溝道ID第1章UDS上述討論可知:

UGS愈大，導(dǎo)電溝道愈厚,在UDS電壓作用下,電流ID愈大。即通過改變電壓UGS的大小可以改變漏極電流ID的大小。

隨著柵極電壓UGS的增加，導(dǎo)電溝道不斷增加的場效管稱為增強型場效應(yīng)管。

場效應(yīng)管只有一種載流子參與導(dǎo)電,故稱為單極型晶體管。普通晶體管中空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電稱之為雙極型晶體管。N溝道增強型MOS場效應(yīng)管輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線跨導(dǎo)

2、N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管

N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號場效應(yīng)管與三極管的性能比較

5.3.3場效應(yīng)管放大電路

1.共源極場效應(yīng)管放大電路1) 靜態(tài)分析柵源電壓和漏極電流之間的關(guān)系為2) 動態(tài)分析共源極放大電路的微變等效電路2.共漏極場效應(yīng)管放大電路1) 靜態(tài)分析2) 動態(tài)分析共漏極場效應(yīng)管放大電路微變等效電路共源極放大電路和共漏極放大電路性能比較5.3.4場效應(yīng)管放大電路設(shè)計過程1.選取電路和場效應(yīng)管選擇結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6F，并采用結(jié)型場效應(yīng)管源極跟隨器電路。2.選取場效應(yīng)管的靜態(tài)工作點依據(jù)Q點一般選在特性曲線范圍的原則，取靜態(tài)工作點Q對應(yīng)的參數(shù)分別為，5.4晶閘管5.4.1晶閘管整流電路設(shè)計5.4.2晶閘管基礎(chǔ)知識5.4.3晶閘管整流電路5.4.4晶閘管的選擇與保護5.4.5晶閘管觸發(fā)電路5.4.6單相半控橋式整流電路設(shè)計過程5.4.1晶閘管整流電路設(shè)計

1.設(shè)計目的(1)能根據(jù)一定的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計一個單相半控橋式整流電路，掌握單相半控橋式整流電路的工作原理。(2)掌握晶閘管的特性，能夠根據(jù)相關(guān)參數(shù)選取合適的晶閘管。2.設(shè)計內(nèi)容及要求選擇合適的晶閘管和觸發(fā)電路，設(shè)計一個負(fù)載為純電阻性的單相半控橋式整流電路，使得負(fù)載上輸出的直流電壓為，直流電流為PNPN

基本結(jié)構(gòu)A—陽極AK—陰極G—控制極GKAGK符號外形5.4.2晶閘管基礎(chǔ)知識T2T1IGEGREAP2N1P1工作原理分析：P1N1N2P2AGK思考題：晶閘管和二極管、三極管原理的區(qū)別?N1P2N2K+AT1P2GP1P2IAN1N2IKIGN1T2-β2IGβ1β2IG在極短時間內(nèi)使兩個三極管均飽和導(dǎo)通，此過程稱觸發(fā)導(dǎo)通。AGK晶閘管導(dǎo)通必須同時具備兩個條件:1.晶閘管陽極電路加正向電壓;2.控制極電路加適當(dāng)?shù)恼螂妷骸５?章結(jié)論控制極只需加觸發(fā)脈沖即可。晶閘管主要參數(shù)與型號

(1) 額定正向平均電流環(huán)境溫度小于40℃，標(biāo)準(zhǔn)散熱和全導(dǎo)通條件下，晶閘管陽極和陰極間可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流平均值。(2) 正向阻斷峰值電壓指控制極開路，正向阻斷條件下，晶閘管允許重復(fù)加在陽極和陰極間正向電壓的峰值。(3) 反向阻斷峰值電壓指控制極開路，正向阻斷條件下，晶閘管允許重復(fù)加在陽極和陰極間反向電壓的峰值。(4)控制極觸發(fā)電流和觸發(fā)電壓在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽極-陰極間加有一定電壓時，可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。(5)通態(tài)平均電壓晶閘管導(dǎo)通時，陽極和陰極間電壓的平均值，俗稱導(dǎo)通時的管壓降，一般為1V左右。(6)維持電流在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽極正向電流。晶閘管型號及其含義導(dǎo)通時平均電壓組別共九級,用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類型）P--普通晶閘管K--快速晶閘管S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。1、單相半波可控整流電路電阻性負(fù)載u

=√2UsinωtuuGu0uTωtωtωtωtuTRcuTu0uG+－+－－+00005.4.3晶閘管整流電路

io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b2、單相半控橋式整流電路（1）工作原理

T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b電壓u為正半周時此時，T2和D1均承受反向電壓而截止。ttOtO（2）工作波形2tO（3）輸出電壓及電流的平均值5.4.4晶閘管的選擇與保護硒堆保護2、晶閘管的保護阻容保護CR

利用電容吸收過壓。其實質(zhì)就是將造成過電壓的能量變成電場能量儲存到電容中，然后釋放到電阻中消耗掉。RCRC硒堆保護(硒整流片)CR~RL晶閘管元件的阻容保護5.4.5晶閘管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及工作原理1.結(jié)構(gòu)B2第二基極B1N歐姆接觸接觸電阻P發(fā)射極E第一基極PN結(jié)N型硅片(a)示意圖單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(b)符號B2EB12.工作原理UE<

UBB+UD=UP時PN結(jié)反偏，IE很??；PN結(jié)正向?qū)?IE迅速增加。UE

UP時

–分壓比(0.5~0.9)UP

–峰點電壓UD–

PN結(jié)正向?qū)▔航礏2B1UBBEUE+_+_RP+_+_等效電路RB1RB2AUBBEUE+_RP+_+_B2B1測量單結(jié)晶體管的實驗電路由圖可求得2B1B1BBBARRRUU+=3.單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點電壓、電流):

維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。

UP(峰點電壓)：截止變導(dǎo)單結(jié)管由通所需發(fā)射極電壓。IpIVoIEUEUP峰點電壓UV谷點電壓V負(fù)阻區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)負(fù)阻區(qū)：UE>UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE反而下降，出現(xiàn)負(fù)阻。P1.UE<UP時單結(jié)管截止；UE>UP時單結(jié)管導(dǎo)通，UE<UV時恢復(fù)截止。單結(jié)晶體管的特點B2EB12.單結(jié)晶體管的峰點電壓UP與外加固定電壓UBB及分壓比

有關(guān)，外加電壓UBB或分壓比不同，則峰點電壓UP不同。3.不同單結(jié)晶體管的谷點電壓UV和谷點電流IV都不一樣。谷點電壓大約在2~5V之間。常選用

稍大一些，UV稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路

單結(jié)晶體管弛張振蕩電路利用單結(jié)管的負(fù)阻特性及RC電路的充放電特性組成頻率可調(diào)的振蕩電路。ugR2R1RUucE+C+__+_50100k3000.47FugR2R1RUuCE+C+__+_50100k3000.47F2.振蕩過程分析設(shè)通電前uC=0。

接通電源U,電容C經(jīng)電阻R充電。電容電壓uC逐漸升高。

當(dāng)uC

UP時,單結(jié)管導(dǎo)通,電容C放電,R1上得到一脈沖電壓。UpUvUp-UVuCtugt電容放電至uC

Uv時，單結(jié)管重新關(guān)斷，使ug0。(a)(b)注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。upuv(c)電壓波形uCttugOO5.4.6單相半控橋式整流電路設(shè)計過程1.選取觸發(fā)電路5.5拓展實訓(xùn)5.5.1常用電子器件的測試1.半導(dǎo)體二極管的測試實訓(xùn)目的：通過測量二極管的正向電阻和反向電阻判斷二極管是否損壞。實訓(xùn)設(shè)備與器材：數(shù)字萬用表1只、普通二極管多個。1) 選擋R×1檔用于耐壓較低、電流較小的二極管。

R×100或R×1k擋用于測電流較大的二極管。2)測量二極管正向電阻黑筆接二極管的正極，紅筆接二極管的負(fù)極。3)測量二極管反向電阻黑筆接二極管的負(fù)極，紅筆接二極管的正極。4)判斷正向電阻較小，反向電阻較大的管子是好的。正向電阻=反向電阻=0，短路損壞。正向電阻=反向電阻=無窮大，開路損壞。正向電阻接近反向電阻，管子是壞的。實訓(xùn)內(nèi)容2.半導(dǎo)體三極管的測試實訓(xùn)目的：通過測量三極管的壓降判斷三極管的導(dǎo)電類型和三個電極。實訓(xùn)設(shè)備與器材：萬用表1只、普通三極管多個。實訓(xùn)內(nèi)容1)基極和導(dǎo)電類型的判別將檔位調(diào)到二極管/蜂鳴器擋，紅表筆插入電源正極(伏特/歐姆孔)，黑表筆插入電源負(fù)極(COM孔)，假設(shè)被測三極管任意一個管腳為基極，用紅表筆(黑表筆)與該管腳相連，黑表筆(紅表筆)分別去測其他兩個極，若兩次顯示的值都在0.7V左右，則假設(shè)正確，該二極管為NPN型(PNP型)，否則重新假設(shè)。2) 發(fā)射極和集電極的判別測兩個管腳與基極的壓降，較大者為發(fā)射極。3.絕緣柵型場效應(yīng)管的檢測實訓(xùn)目的：通過測量場效應(yīng)管引腳間的壓降判斷場效應(yīng)管的類型和各電極，并判別其好壞，估算其放大能力。

實訓(xùn)設(shè)備與器材：萬用表1只、場效應(yīng)管多個。實訓(xùn)內(nèi)容1)判別各電極和管型用萬用表置于R×100擋，用兩表筆分別測試任意兩引腳之間的正、反向電阻值。其中一次測量兩引腳的電阻值為數(shù)百歐姆，這時兩表筆所接的引腳分別為漏極D和源極S，另一個引腳即柵極G。再用萬用表置于R×10k擋測量漏極D和源極S兩引腳之間的正、反向電阻值。正常時，正向電阻為2k，反向電阻大于500k。在測量反向電阻值時，紅表筆所接引腳不動，黑表筆所接引腳脫離引腳后，先于柵極G觸碰一下，再接原引腳，觀察萬用表讀數(shù)的變化。若萬用表由原來較大阻值變?yōu)榱?，則此紅表筆所接引腳是源極S，黑表筆所接引腳是漏極D。用黑表筆觸發(fā)柵極G有效，說明該管是N溝道場效應(yīng)管。若萬用表仍為較大阻值，則黑表筆接回原引腳不變，改用紅表筆去觸碰柵極G后再接回原引腳，若此時萬用表由原來較大阻值變?yōu)榱?，則黑表筆所接引腳是源極S，紅表筆所接引腳是漏極D。用紅表筆觸發(fā)柵極G有效，說明該管是P溝道場效應(yīng)管。2)判別其好壞用萬用表置于R×1k擋或R×10k擋，測量場效應(yīng)晶體管任意兩引腳的正、反向電阻值。正常時，除漏極和源極之間的正向電阻值較小外，其他引腳的正反向電阻值均為無窮大；若測得兩引腳之間的電阻值接近0，則說明該管已被擊穿損壞。另外，可以用觸發(fā)柵極的方法(N溝道場效應(yīng)管用黑表筆觸發(fā)，P溝道場效應(yīng)管用紅表筆觸發(fā))來判斷場效應(yīng)晶體管是否損壞，若觸發(fā)有效(觸發(fā)柵極后，D、S極之間的正反向電阻均為零)，則可確定該管性能良好。3)估測其放大能力測量N溝道場效應(yīng)晶體管時，可用萬用表(R×1k擋)的黑表筆接源極S，紅表筆接漏極D，此時柵極G開路，萬用表指示電阻值較大；再用手指接觸柵極G，為該極加入人體感應(yīng)信號。若加入人體感應(yīng)信號后，萬用表指針大幅度地偏轉(zhuǎn)，則說明該管具有較強的放大功能；若指針不動或偏轉(zhuǎn)幅度不大，則說明該管無放大能力或放大能力較弱。應(yīng)注意此檢測方法對少數(shù)內(nèi)置保護二極管的VMOS大功率場效應(yīng)晶體管不適用。4.普通晶閘管的測試實訓(xùn)目的：通過測量晶閘管引腳間的電阻值判斷晶閘管各電極和管子好壞，并檢測其觸發(fā)能力。實訓(xùn)設(shè)備與器材：萬用表1只、普通晶閘管多個。實訓(xùn)內(nèi)容1)判別各電極將萬用表黑表筆接晶閘管任一極，紅表筆依次觸碰另外兩極，若測量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆，另一次為幾百歐姆，則可判定黑表筆接的是門極G。在阻值為幾百歐姆的測量中，紅表筆接的是陰極K，而在阻值為幾千歐姆的測量中，紅表筆接的是陽極A。若兩次測量的阻值都很大，則說明黑表筆接的不是門極G，應(yīng)用同樣方法改測其他電極，直到找到三個電極為止。也可以測任意兩腳之間的正反向電阻值，若正反向電阻值均接近于無窮大，則兩極為陽極A和陰極K，而另一腳為門極G。普通晶閘管也可以根據(jù)其封裝形式來判斷個電極。2)判斷其好壞用萬用表置于R×1k擋測量普通晶閘管陽極A和陰極K之間的正、反向電阻值，正常時均應(yīng)為無窮大，若測得A、K之間的正反向電阻值為零或者阻值較小，則說明晶閘管內(nèi)部擊穿短路或漏電。測量門極G和陰極K之間的正反向電阻值。若兩次測量的電阻值均很大或很小，則說明該管G、K之間開路或短路。若正反向電阻值均相等或接近，則說明該晶閘管已失效，其G、K間的PN結(jié)失去了單向?qū)щ娦?。測量陽極A和門極G之間的正反向電阻值，正常時，兩個阻值均應(yīng)為幾百千歐姆或者無窮大，若正反向電阻值不一樣，說明GA之間反向串聯(lián)的兩個PN結(jié)中一個已被擊穿短路。3)檢測觸發(fā)能力對于工作電流為5A以下的小功率的普通晶閘管，可以用萬用表R×1擋測量。測量時黑表筆接陽極A，紅表筆接陰極K，此時表針不動，顯示阻值為無窮大。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽極A與門極短路，相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)電壓，此時若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆，則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接，即AK極上的表筆不動，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉，若表指針仍保持在原位置不動，則說明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。對于工作電流在5A以上的中大功率普通晶閘管，因其通態(tài)壓降、維持電流和門極觸發(fā)電壓均相對比較大，萬用表R×1擋所提供的電流偏低，晶閘管不能完全導(dǎo)通，故檢測時可在黑表筆端串接一只200的可調(diào)電阻和1～3節(jié)1.5V的干電池(視被測晶閘管的容量而定。對于100A的晶閘管，應(yīng)用3節(jié)1.5V的干電池)。5.5.2差動放大電路性能測試1.實訓(xùn)目的(1) 加深對差動放大器性能及特點的理解。(2) 掌握差動放大器主要性能指標(biāo)的測試方法。2.實訓(xùn)設(shè)備與器材±12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；直流電壓表；晶體三極管3DG6×3，要求T1、T2管特性參數(shù)一致；電阻器、電容器若干。3.實訓(xùn)內(nèi)容1)測量靜態(tài)工作點(1)調(diào)節(jié)放大器零點(2)測量靜態(tài)工作點

靜態(tài)工作點測量數(shù)據(jù)表2)測量差模電壓放大倍數(shù)斷