電工電子技術(shù)電子技術(shù)演示文稿

電工電子技術(shù)電子技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)優(yōu)選電工電子技術(shù)電子技術(shù)當(dāng)前第2頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)問題提出：現(xiàn)有一個(gè)收音機(jī)，需要6V直流穩(wěn)壓電源供電才能正常工作，而現(xiàn)場(chǎng)只提供220v交流工頻電源插孔，怎樣才能為收音機(jī)提供正常工作的電源。？220v6V當(dāng)前第3頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)直流穩(wěn)壓電源的組成半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓ututututut220v6V當(dāng)前第4頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)主要內(nèi)容1.1半導(dǎo)體二極管及其整流作用1.2RC濾波電路1.3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.4集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路小結(jié)當(dāng)前第5頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1.1半導(dǎo)體二極管及整流電路

半導(dǎo)體基本知識(shí)半導(dǎo)體二極管二極管整流電路當(dāng)前第6頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)本征半導(dǎo)體(1)導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。++SiGe當(dāng)前第7頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)本征半導(dǎo)體(2)價(jià)電子與共價(jià)鍵在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子與相鄰的四個(gè)原于結(jié)合。每一原子的—個(gè)價(jià)電子與另一原子的一個(gè)價(jià)電子組成一個(gè)電子對(duì)。這對(duì)價(jià)電子是每?jī)蓚€(gè)相鄰原子共有的，它們把相鄰的原子結(jié)合在一起，構(gòu)成所謂共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第8頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)本征半導(dǎo)體(3)價(jià)電子受到激發(fā)，形成自由電子并留下空穴。半導(dǎo)體中的自由電子和空穴都能參與導(dǎo)電——半導(dǎo)體具有兩種載流子。自由電子和空穴同時(shí)產(chǎn)生當(dāng)前第9頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)本征半導(dǎo)體(4)在價(jià)電子成為自由電子的同時(shí)，在它原來的位置上就出現(xiàn)一個(gè)空位，稱為空穴?？昭ū硎驹撐恢萌鄙僖粋€(gè)電子，丟失電子的原子顯正電，稱為正離子。自由電子又可以回到空穴的位置上，使離子恢復(fù)中性，這個(gè)過程叫復(fù)合。自由電子與空穴的產(chǎn)生與復(fù)合當(dāng)前第10頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)雜質(zhì)半導(dǎo)體如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)(某種元素)，這將使摻雜后的半導(dǎo)體(雜質(zhì)半導(dǎo)體)的導(dǎo)電性能大大增強(qiáng).

N型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體當(dāng)前第11頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)N型半導(dǎo)體(1)在硅或鍺晶體中摻入磷(或其它五價(jià)元素)。在這種半導(dǎo)體中形成了大量自由電子。這種以自由電子導(dǎo)電作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。SiGe+P=N型當(dāng)前第12頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)P+SiSiSiSiSiSiP特點(diǎn)

在N型半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子、空穴是少數(shù)載流子。當(dāng)前第13頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)P型半導(dǎo)體(1)在硅或鍺晶體中滲入硼(或其它三價(jià)元素)。在半導(dǎo)體中形成了大量空穴，這種以空穴導(dǎo)電作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。SiGe+B=P型當(dāng)前第14頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)SiSiSiSiSiSiB+B

摻硼的半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體稱為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體當(dāng)前第15頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n

=p

=1.4×1010/cm31

本征硅的原子濃度:4.96×1022/cm3

3以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3

。

2摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:

n=5×1016/cm3摻雜對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響當(dāng)前第16頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，都只有一種多數(shù)載流子。然而整個(gè)半導(dǎo)體晶體仍是電中性的。思考題1：N型半導(dǎo)體中的自由電子多于空穴，P型半導(dǎo)體中的空穴多于自由電子，是否N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，P型半導(dǎo)體帶正電？當(dāng)前第17頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?1)如果在半導(dǎo)體中兩個(gè)區(qū)域自由電子和空穴的濃度存在差異，那么載流子將從濃度大的一邊向濃度小的一邊擴(kuò)散。PN由于濃度差引起的載流子運(yùn)動(dòng)為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)產(chǎn)生的電流為擴(kuò)散電流。當(dāng)前第18頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?2)空間電荷區(qū)P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場(chǎng)1.多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)將形成耗盡層；

2.耗盡了載流子的交界處留下不可移動(dòng)的離子形成空間電荷區(qū)；（內(nèi)電場(chǎng)）3.內(nèi)電場(chǎng)阻礙了多子的繼續(xù)擴(kuò)散。當(dāng)前第19頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?3)PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)P區(qū)N區(qū)對(duì)進(jìn)入空間電荷區(qū)的少子，內(nèi)建電場(chǎng)又將其驅(qū)動(dòng)到對(duì)面（漂移運(yùn)動(dòng)），在一定溫度下，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成所謂PN結(jié)。這時(shí)的擴(kuò)散電流等于漂移電流。PN結(jié)中沒有凈電流流動(dòng)。擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡形成了PN結(jié)P型N型++--EPN結(jié)當(dāng)前第20頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PNPN結(jié)及其單向?qū)щ娦?4)

當(dāng)外加電場(chǎng)加入后，如果外電場(chǎng)方向與內(nèi)電場(chǎng)方向一致(即，外加電壓正端接N區(qū),負(fù)端接P區(qū))，EUPN結(jié)加反向偏壓，不導(dǎo)電（截止）

內(nèi)建電場(chǎng)得到加強(qiáng)，空間電荷區(qū)加寬，載流子更難通過，因而不能導(dǎo)電（截止）。當(dāng)前第21頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?5)

當(dāng)外電場(chǎng)方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反(即，外加電壓正端接P區(qū),負(fù)端接N區(qū))，PNEUPN結(jié)加正向偏壓，導(dǎo)電（導(dǎo)通）

內(nèi)建電場(chǎng)受到削弱，空間電荷區(qū)變窄，載流子易于通過，因而產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象（導(dǎo)通）。這種只有一種方向?qū)щ姷默F(xiàn)象稱為PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。?dāng)前第22頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1.2半導(dǎo)體二極管二極管的結(jié)構(gòu)二極管的特性二極管的模型二極管的參數(shù)當(dāng)前第23頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(1)電路符號(hào)如圖：陽(yáng)極陰極D二極管電路符號(hào)

根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕O管只有當(dāng)陽(yáng)極電位高于陰極電位時(shí)，才能按箭頭方向?qū)娏鳌７?hào)箭頭指示方向?yàn)檎?，色點(diǎn)則表示該端為正極。為了防止使用時(shí)極性接錯(cuò)，管殼上標(biāo)有“”

符號(hào)或色點(diǎn)，當(dāng)前第24頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)基片點(diǎn)接觸型PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(2)當(dāng)前第25頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PN結(jié)面接觸型二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(3)當(dāng)前第26頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

平面型二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(4)當(dāng)前第27頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(5)當(dāng)前第28頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(6)當(dāng)前第29頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的電路符號(hào)與基本結(jié)構(gòu)(7)當(dāng)前第30頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)硅二極管2CP10的V-I特性鍺二極管2AP15的V-I

特性二極管的伏安特性試驗(yàn)電路如圖：當(dāng)前第31頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的伏安特性(1)DiDuD二極管的伏安特性曲線：死區(qū)正向?qū)ǚ聪蚪刂狗聪驌舸┊?dāng)前第32頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的伏安特性(2)DiDuD二極管的伏安特性曲線：死區(qū)：對(duì)應(yīng)于二極管開始導(dǎo)通時(shí)的外加電壓稱為“死區(qū)電壓”。鍺管約為0.2V,硅管約0.5V。當(dāng)前第33頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的伏安特性(3)DiDuD二極管的伏安特性曲線：正向?qū)ǎ撼尸F(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；正向?qū)妷夯静蛔儯韫芗s為0.7V左右，鍺管約為0.3V左右；當(dāng)前第34頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的伏安特性(4)DiDuD二極管的伏安特性曲線：反向截止：呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流，稱為反向飽和電流或漏電流。該電流受溫度影響很大。當(dāng)前第35頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的伏安特性(5)DiDuD二極管的伏安特性曲線：反向擊穿：外加反向電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦裕瑢?duì)應(yīng)的電壓稱為擊穿電壓。當(dāng)前第36頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二極管的主要參數(shù)最大整流電流ICM最高反向電壓URM最大反向電流IRM最高工作頻率fMuDiD0URMIRMICMUBR當(dāng)前第37頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1.3二極管整流電路單相半波整流電路單相全波整流電路單相橋式整流電路整流電路小結(jié)當(dāng)前第38頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)整流電路單相半波整流電路u1u2aTbDRLuou2>0時(shí)，二極管導(dǎo)通。

uo=u2bu1u2aTDRLuoiL=0u2<0時(shí)，二極管截止。uo=0iL當(dāng)前第39頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)整流電路參數(shù)計(jì)算bu1u2aTDRLuo(4)輸出電壓平均值:(1)輸出電壓波形：iL(3)最高電壓：(2)平均電流:ID=ILuou1U0當(dāng)前第40頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)整流電路單相全波整流電路u1u2aTbD1RLuoD2u2iL(4)uo平均值：Uo=0.9U2(1)輸出電壓波形：(3)二極管上承受的最高電壓(2)二極管上的平均電流：u1uo當(dāng)前第41頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)整流電路單相橋式整流電路~RLuo~RLuuoa~TrRLbuuo~RLuuo當(dāng)前第42頁(yè)\共有45頁(yè)\編于星期六\