簡(jiǎn)易充電器制作

簡(jiǎn)易充電器制作第一頁(yè)，共75頁(yè)。

1.1■項(xiàng)目描述

本項(xiàng)目通過(guò)最簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品--簡(jiǎn)易充電器來(lái)認(rèn)識(shí)電子元器件。它的作用就是將我們使用的交流電降壓，再把他從交流變換成直流，達(dá)到我們所需要的直流電壓。

第二頁(yè)，共75頁(yè)。簡(jiǎn)易充電器的實(shí)物圖

由半導(dǎo)體物質(zhì)所構(gòu)成的二極管具有單向?qū)щ娦裕軐⒔涣麟娬鞒蔀槊}動(dòng)的直流，而由兩個(gè)平面構(gòu)成的電容卻能將脈動(dòng)的直流電濾波，使其成為平滑的直流供我們的電子產(chǎn)品使用。充電器的介紹第三頁(yè)，共75頁(yè)。充電器的內(nèi)部實(shí)物圖1．變壓器

將220V的交流電變換成我們所需要的電壓值。變壓器分為三種：

第一種為降壓器，將高電壓變換成低電壓；

第二種為升壓器，將低電壓變換為高電壓；

第三種為隔離變壓器，就是不升也不降電壓，只是起到與外電回路進(jìn)行斷開的作用。充電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第四頁(yè)，共75頁(yè)。2．二極管

將交流電整流成脈動(dòng)的直流電，將交流變成直流。3．電容

將脈動(dòng)的直流電變成為平滑的直流電，電容可以分為有極性電容與無(wú)極性電容。有極性電容主要用于濾波，而無(wú)極性電容主要用于藕合。4．電阻

形成電路回路，將電能轉(zhuǎn)換成為其它能量的耗能元件。電阻按結(jié)構(gòu)分可以分為可變電阻與固定電阻，電阻阻的標(biāo)注方式有：直接標(biāo)注、數(shù)字標(biāo)注、色環(huán)標(biāo)注等幾種。第五頁(yè)，共75頁(yè)。

由簡(jiǎn)易充電器的內(nèi)部實(shí)物圖，我們可以知道，它的主體部分由以下元器件構(gòu)成：如表1-1所示：表1-1簡(jiǎn)易充電器元件列表1.2

■項(xiàng)目資訊第六頁(yè)，共75頁(yè)。導(dǎo)體：一般為低價(jià)元素，如銅、鐵、鋁絕緣體：一般為高價(jià)元素（如惰性氣體）或高分子物質(zhì)（如塑料和橡膠）。半導(dǎo)體：其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間（如硅和鍺以及砷化鎵）1.2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)第七頁(yè)，共75頁(yè)。1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)

(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）第八頁(yè)，共75頁(yè)。9晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱為價(jià)電子。

Si

Si

SiSi價(jià)電子（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。1）原子結(jié)構(gòu)及共價(jià)鍵第九頁(yè)，共75頁(yè)。10

Si

Si

Si

Si價(jià)電子價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。2）本征激發(fā)這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。空穴

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子

在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)，而在該相鄰原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。第十頁(yè)，共75頁(yè)。11本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，出現(xiàn)兩部分電流:

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)電子電流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。第十一頁(yè)，共75頁(yè)。動(dòng)畫：兩種載流子第十二頁(yè)，共75頁(yè)。13摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為主要的導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。1）N型半導(dǎo)體（2）

雜質(zhì)半導(dǎo)體第十三頁(yè)，共75頁(yè)。14摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

Si在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無(wú)論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。2）P型半導(dǎo)體第十四頁(yè)，共75頁(yè)。15對(duì)比P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體：注意：

(1)雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子數(shù)目與摻雜濃度有關(guān)；

(2)雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子數(shù)目與溫度有關(guān)。第十五頁(yè)，共75頁(yè)。161.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。ab3.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba第十六頁(yè)，共75頁(yè)。17P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)（1）PN結(jié)的形成2.PN結(jié)的形成與特性第十七頁(yè)，共75頁(yè)。18

1）PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–（2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦缘谑隧?yè)，共75頁(yè)。192）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)P接負(fù)、N接正PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+第十九頁(yè)，共75頁(yè)。20PN結(jié)變寬外電場(chǎng)IRP接負(fù)、N接正–+PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）第二十頁(yè)，共75頁(yè)。1.2.2半導(dǎo)體二極管◆半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引出線和管殼構(gòu)成的。第二十一頁(yè)，共75頁(yè)。1.

二極管的結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。PNPN符號(hào)陽(yáng)極陰極按PN結(jié)分點(diǎn)接觸型面接觸型按材料分硅管鍺管按用途分普通管整流管…第二十二頁(yè)，共75頁(yè)。23硅管0.5V鍺管0.2V反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降外加電壓大于死區(qū)電壓，二極管才能導(dǎo)通。外加電壓大于反向擊穿電壓，二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性硅0.7V鍺0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)（很小，A級(jí)）2.

二極管的伏安特性第二十三頁(yè)，共75頁(yè)。動(dòng)畫：二極管的伏安特性第二十四頁(yè)，共75頁(yè)。二極管的單向?qū)ǘO管的陽(yáng)極電壓高于陰極，二極管D1導(dǎo)通，正向電流IF產(chǎn)生，燈泡L1發(fā)光。相反的，二極管D1截止，電路中沒(méi)有電流產(chǎn)生，燈泡L1不發(fā)光。第二十五頁(yè)，共75頁(yè)。在交流的情況下，交流信號(hào)Vs在正半周時(shí)，二極管D1的陽(yáng)極電壓為正、陰極為負(fù)，于是二極管D1導(dǎo)通，燈泡L1發(fā)光；當(dāng)Vs在負(fù)半周時(shí)，二極管D1的陽(yáng)極電壓為負(fù)、陰極為正，于是二極管D1截止，燈泡L1不發(fā)光。如果頻率較大，燈泡從視覺(jué)效果上看也是連續(xù)發(fā)光的。二極管的單向?qū)ǖ诙?yè)，共75頁(yè)。27伏安特性的實(shí)際，近似與理想情況對(duì)比：UI0UD近似特性UI0理想特性UI0AB伏安特性硅正向：OA段（死區(qū)）：硅管約0.5V，鍺管約0.2V

正向?qū)ǎ汗韫芗s0.7V，鍺管約0.3V反向：OB段（截止區(qū)）：I近似為0

擊穿區(qū)：管子被擊穿第二十七頁(yè)，共75頁(yè)。283.

二極管的主要參數(shù)1、額定正向平均電流IF:長(zhǎng)期使用允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2、最高反向工作電壓URM

:是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。3、最大反向電流IR

：指二極管加UR時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆睿琁R受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。以下各參數(shù)是選擇二極管的依據(jù)4、最高工作頻率fM：指二極管允許工作的最高頻率，當(dāng)外加信號(hào)頻率高于此值時(shí)，二極管將失去單向?qū)щ娦浴?/p>

第二十八頁(yè)，共75頁(yè)。國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)命名由五部分組成，序號(hào)（用數(shù)字表示）類型（字母表示）材料和極性（用字母表示）二極管2****規(guī)格（字母）4.

國(guó)產(chǎn)二極管型號(hào)命名方法第二十九頁(yè)，共75頁(yè)。二極管型號(hào)的意義：例2AP9表示為N型鍺材料普通二極管，序號(hào)9第三十頁(yè)，共75頁(yè)。1.2.3特殊二極管◆有穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管和肖特基管等。

第三十一頁(yè)，共75頁(yè)。32

符號(hào)

伏安特性穩(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，在電路中可起穩(wěn)壓作用。UZIZminIZmaxUZIZUIO_+1.

穩(wěn)壓二極管（1）穩(wěn)壓管結(jié)構(gòu)及工作特性第三十二頁(yè)，共75頁(yè)。1)穩(wěn)定電壓UZ:

穩(wěn)壓管反向擊穿后的穩(wěn)定電壓值。

2)穩(wěn)定電流I

Z：

穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。電流高于此值時(shí)，管子才能起到穩(wěn)壓作用。IZmin實(shí)際就取IZ。（2）穩(wěn)壓管的主要參數(shù)第三十三頁(yè)，共75頁(yè)。3)最大耗散功率PZM

：

穩(wěn)壓管允許的最大功耗。由該參數(shù)可以求最大穩(wěn)定電流IZmax。4）動(dòng)態(tài)電阻Rz：工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，端電壓變化量與其電流變化量之比。其值越小，穩(wěn)壓性能越好。第三十四頁(yè)，共75頁(yè)。

結(jié)果使輸出電壓趨于穩(wěn)定。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理

電路通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管電流的大小，以調(diào)整電阻R上的壓降，使UO基本穩(wěn)定。VS第三十五頁(yè)，共75頁(yè)。

電路符號(hào)：在普通二極管電路符號(hào)的邊上加兩個(gè)朝向管子的箭頭。

2.

光敏二極管第三十六頁(yè)，共75頁(yè)。特性：無(wú)光照時(shí)與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?。使用時(shí)，光電二極管的PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài)，在光信號(hào)的照射下，反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。用途：用于測(cè)量光照強(qiáng)度、做光電池。

第三十七頁(yè)，共75頁(yè)。發(fā)光二極管有許多外形、尺寸、亮度、顏色（紅、黃、綠、藍(lán)、紫、白、橙等）選擇，發(fā)光二極管是有正極和負(fù)極之分的，透過(guò)外殼可看到發(fā)光二極管內(nèi)部的兩片導(dǎo)體。3.

發(fā)光二極管

符號(hào)

第三十八頁(yè)，共75頁(yè)。視頻：點(diǎn)亮發(fā)光二極管第三十九頁(yè)，共75頁(yè)。發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路——直流驅(qū)動(dòng)當(dāng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，流經(jīng)它的電流IF=20mA，這個(gè)電流稱為正向電流。而發(fā)光二極管兩端的電壓VF=2.0V，這個(gè)電壓稱為正向電壓。電流從發(fā)光二極管的正極流入、負(fù)極流出，稱正向偏置。如果發(fā)光二極管發(fā)光，稱之為發(fā)光二極管的導(dǎo)通。第四十頁(yè)，共75頁(yè)。電流方向指示器。紅色發(fā)光二極管只當(dāng)電流從A流向B時(shí)點(diǎn)亮，而綠色發(fā)光二極管只當(dāng)電流從B流向A時(shí)點(diǎn)亮。發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路——直流驅(qū)動(dòng)第四十一頁(yè)，共75頁(yè)。1.2.4檢測(cè)及判別二極管◆可用指針萬(wàn)用表或數(shù)字式萬(wàn)用表檢測(cè)二極管的好壞及正負(fù)管腳。第四十二頁(yè)，共75頁(yè)。在R100或

R1k擋測(cè)量紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極，黑表筆是(表內(nèi)電源)正極。正反向電阻各測(cè)量一次，測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。(1)

用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)

一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺管正向電阻為幾百歐；反向電阻為幾百千歐。正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。正反向電阻都是無(wú)窮大或零則二極管內(nèi)部斷路或短路。1k0001.

檢測(cè)二極管第四十三頁(yè)，共75頁(yè)。(2)用數(shù)字式萬(wàn)用表檢測(cè)紅表筆是(表內(nèi)電源)正極，黑表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極。2k20k200k2M20M200在

擋進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)PN結(jié)完好且正偏時(shí)，顯示值為PN結(jié)兩端的正向壓降(V)。反偏時(shí)，顯示。第四十四頁(yè)，共75頁(yè)。萬(wàn)用表判別極性：撥到二極管測(cè)量檔，表筆與二極管的陽(yáng)、陰極相連，如果讀數(shù)在0.2V~0.7V之間，說(shuō)明紅色表筆連接的管腳為陽(yáng)極，黑色表筆為陰極。如果讀數(shù)在其他值，說(shuō)明紅色表筆連接的管腳為陰極，黑色表筆為陽(yáng)極。第四十五頁(yè)，共75頁(yè)。判斷二極管材料：

令二極管導(dǎo)通的正向電壓常常用VF來(lái)表示，VF的大小與二極管的種類有關(guān)，常用的硅二極管和鍺二極管的VF分別為0.70V和0.15V。第四十六頁(yè)，共75頁(yè)。判斷二極管材料：

用萬(wàn)用表的電阻擋對(duì)二極管進(jìn)行測(cè)量，紅表筆接二極管的陰極，黑表筆接陽(yáng)極。如果阻值在4kΩ~8kΩ說(shuō)明是硅管；如果阻值在1kΩ左右則為鍺管。注意：二極管正反向阻值相差很大為正常情況；若均很小，說(shuō)明其內(nèi)部已被擊穿短路；若均很大，說(shuō)明其內(nèi)部已斷路。第四十七頁(yè)，共75頁(yè)。

一般發(fā)光二極管的正向壓降為1.5v-2.3v,用兩個(gè)萬(wàn)用表串聯(lián)可進(jìn)行檢查。用兩塊萬(wàn)用表，撥到相同電阻檔(Rx10檔)，串聯(lián)起來(lái)，當(dāng)作電壓源。接入二極管，正常的發(fā)光二極管便會(huì)發(fā)光。2.

檢測(cè)發(fā)光二極管第四十八頁(yè)，共75頁(yè)。穩(wěn)壓二極管的外型與普通二極管相似，極性判斷方法與普通二極管相同。穩(wěn)壓值的判斷：0~30V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

v1.5k被測(cè)管+-+-3.

檢測(cè)穩(wěn)壓管第四十九頁(yè)，共75頁(yè)。1.2.5半導(dǎo)體二極管的基本應(yīng)用◆二極管整流電路◆二極管限幅電路◆二極管穩(wěn)壓電路第五十頁(yè)，共75頁(yè)。51RLuiuOuiuott(1)

單相半波整流電路1.

半導(dǎo)體二極管整流電路第五十一頁(yè)，共75頁(yè)。動(dòng)畫：半波整流電路第五十二頁(yè)，共75頁(yè)。(1)

單相半波整流電路第五十三頁(yè)，共75頁(yè)。(2)

單相橋式整流電路第五十四頁(yè)，共75頁(yè)。動(dòng)畫：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐返谖迨屙?yè)，共75頁(yè)。u>0時(shí)：D1、D3正向?qū)?，D2、D4反向截止，io>0，uo=u>0D4D2D1D3RLab～uTruoio+-(2)

單相橋式整流電路第五十六頁(yè)，共75頁(yè)。u<0時(shí)：D2、D4正向?qū)?，D1、D3反向截止，io>0，uo=-u>0D4D2D1D3RLab～uTruoio-+(2)

單相橋式整流電路第五十七頁(yè)，共75頁(yè)。ttu23

uoio整流電路得到的輸出電壓電流波形第五十八頁(yè)，共75頁(yè)。D4D2D1D3RLab～uTruoioUo流過(guò)每只二極管的平均電流：二極管承受的最高反向電壓：第五十九頁(yè)，共75頁(yè)。討論：試回答下列問(wèn)題：答案：1.若V3管接反，會(huì)有什么情況發(fā)生？此時(shí)U0=？2.若V3管短路，會(huì)有什么情況發(fā)生？此時(shí)U0=？3.若V3管開路，會(huì)有什么情況發(fā)生？此時(shí)U0=？1.正半周不通，2.正半周正常，3.正半周不通，負(fù)半周變壓器被短路。負(fù)半周變壓器被短路。負(fù)半周正常。第六十頁(yè)，共75頁(yè)。61uiuott

3

-32.

半導(dǎo)體二極管限幅電路VD1Rui+–uo+–VD2E23VE13V第六十一頁(yè)，共75頁(yè)。62二極管的應(yīng)用舉例——收音機(jī)第六十二頁(yè)，共75頁(yè)。63當(dāng)電源波動(dòng)或負(fù)載電流的變化引起Uo變化時(shí)UoUzUo=Ui—UR+—UO+—UiIRLDZIZIORIzI=(Iz+Io)UR

=IRU/VIzminIzmaxI/mAUz03.

半導(dǎo)體二極管穩(wěn)壓電路注：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓，并要加限流電阻。第六十三頁(yè)，共75頁(yè)。644.

發(fā)光二極管指示電路第六十四頁(yè)，共75頁(yè)。

電路由電源輸入電路、變壓電路、整流電路、濾波電路、電路狀態(tài)指示電路及保護(hù)電路組成。

1.3■項(xiàng)目實(shí)施第六十五頁(yè)，共75頁(yè)。tu23D1D3導(dǎo)通D2D4導(dǎo)通tuoRLC+uCD4D2D1D3ab～uTruoio第六十六頁(yè)，共75頁(yè)。tuoObaD導(dǎo)通C充電

O～a段：D導(dǎo)通，電源對(duì)C充電，uo=uC=u；

a～b段：從a點(diǎn)開始，u和uC都開始下降，u按正弦規(guī)律下降，uC按指數(shù)規(guī)律下降，開始uC下降速度大于u，所以D導(dǎo)通，uo=uC=u；

b～c段：從b點(diǎn)開始，u下降速度大于uC

，所以D截止，uo=uC，按指數(shù)規(guī)律變化，變化快慢決定于=RLC