電子線路.第一章

1、第一部分 電子線路 第一章 晶體二極管和二極管整流電路 一、考試要求 二、考點(diǎn)要求 三、課堂探析 第一節(jié) PN結(jié) 第二節(jié) 二極管 第三節(jié) 整流電路 第四節(jié) 濾波電路 第五節(jié) 穩(wěn)壓電路 一、考試要求 了解理解掌握熟練掌握 1.PN結(jié)的單 向?qū)щ娞匦?2.晶體二極 管分類、型 號 1.晶體二極管 的伏安特性和 主要參數(shù) 2.濾波器的組 成、工作原理 1.硅、鍺二極管的門坎 電壓、正向?qū)▔航?2.晶體二極管的簡單測 試方法及電路的簡單計(jì) 算 3.電容濾波電路計(jì)算 4.硅穩(wěn)壓二極管的特性 、主要參數(shù) 5.穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理 1.二極管的單向 半波整流電路、 單向全波整流電 路的組成、工作 原理、簡單

2、計(jì)算 2.晶體二極管的 選擇 2009年2010年2011年 考點(diǎn)題型考點(diǎn)題型考點(diǎn)題型 二極管整流 電路輸出電 壓的計(jì)算 填空題 1二極管整流 穩(wěn)壓電路的分析 計(jì)算 2并聯(lián)型穩(wěn)壓 電路的穩(wěn)壓原理 填空題 是非題 1.橋式整流帶 濾波電路輸出 電壓的計(jì)算 2.二極管電路 的分析計(jì)算 是非題 填空題 二、考點(diǎn)分析 第一節(jié) PN結(jié) （一）探析問題 雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子是怎樣產(chǎn)生的？為什么雜質(zhì)半導(dǎo)體 中少數(shù)載流子的濃度比本征載流子的濃度??？ 【思路分析】 本征半導(dǎo)體的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的數(shù)目相等；雜質(zhì)半導(dǎo)體是在本征半 導(dǎo)體的基礎(chǔ)上放入微量元素。 【解題過程】 雜質(zhì)半導(dǎo)體就是在本征半

3、導(dǎo)體中放入微量元素，在外界的能量的激發(fā)下，最 外層的價電子掙脫原子核的束縛，形成帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴，由于雜 質(zhì)半導(dǎo)體放入微量元素，導(dǎo)致空穴的數(shù)目和自由電子的數(shù)目不同，就產(chǎn)生了多數(shù)和 少數(shù)載流子。 本征半導(dǎo)體的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的數(shù)目相等，雜質(zhì)半導(dǎo)體的多數(shù)載流 子的數(shù)目遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的數(shù)目，在外界能量激發(fā)下，雜質(zhì)半導(dǎo)體的多數(shù)載流子 在運(yùn)動過程中和少數(shù)載流子的復(fù)合機(jī)會遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體，所以雜質(zhì)半導(dǎo)體中少數(shù) 載流子的濃度比本征載流子的濃度小。 三、課堂探析 （二）鞏固練習(xí) N型半導(dǎo)體中自由電子多于空穴，而P型半導(dǎo)體中空穴多于自 由電子，是否N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，而P型半導(dǎo)體帶正電？ 【

4、解題過程】 不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，最外層的價電子都是圍繞 各自的原子核運(yùn)動，對外顯中性，只有在外界的能量激發(fā)下，最外 層的價電子才能掙脫原子核的束縛成為載流子，才會帶電，所以N型 半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體本身是不帶電的。 （三）課堂總結(jié) 1半導(dǎo)體材料所具有熱敏性、光敏性和摻雜性三個特性。 2半導(dǎo)體的導(dǎo)電的方式有自由電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。 3半導(dǎo)體材料分為本征半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。 4PN結(jié)又稱為空間電荷區(qū)、耗盡層，它具有單向?qū)щ娦浴?第二節(jié) 二極管 （一）探析問題 問題一：如圖1-4所示，試判斷圖中二極管是導(dǎo)通還是截止?為什么 ？ 圖1-4 【思路分析】 判斷二極管的工作狀態(tài)，必須

5、移走二極管求出A、B兩點(diǎn)的電位， 若VAVB則二極管導(dǎo)通，若VAVB則二極管截止。 【解題過程】 1V15 10140 10 VA VAVB則二極管截止。 5 . 315 525 5 10 218 2 B V 拓展練習(xí)： 如圖1-5所示電路，二極管為硅管，求A點(diǎn)電 位及流過二極管中的電流的大小。 圖1-5 【思路分析】 判斷二極管的狀態(tài)是求解本題的關(guān)健，正確的畫 出等效電路也很重要。 【解題過程】 移走二極管，VB=0 ， VAVB二極管V導(dǎo)通，原電路可等效為下圖所示， 根據(jù)復(fù)雜的直流電路解得： V812 63 6 A V V35. 5 5 . 3 1 6 1 3 1 7 . 0 5 . 3

6、1 12 3 1 A V mA33. 1 5 . 3 7 . 035. 5 5 . 3 7 . 0 A V V I 方法規(guī)律： 解含有二極管的直流電路時，首先要弄清二極管在 電路中的狀態(tài)，再根據(jù)二極管的狀態(tài)將非線性電路轉(zhuǎn)化 為線性直流電路，運(yùn)用復(fù)雜的直流電路的求解方法分析 求解電路。二極管截止可視為開路 ，二極管導(dǎo)通，可 用一個穩(wěn)壓電源來代替。 （二）鞏固練習(xí) 1.判斷題 （1）晶體二極管內(nèi)部是一個PN結(jié)，所以具有雙向?qū)щ娦浴＃?） （2）晶體二極管在使用中一旦發(fā)生反向擊穿，就會燒壞。（ ） 2.填空題 電路如圖16所示，V1，V2均為理想二極管，當(dāng)S與A接通后，M 點(diǎn)的電位為 V，當(dāng)S與B接

7、通后，M點(diǎn)的電位為 V。 20 圖16 3.選擇題 理想二極管如圖1-7所示，當(dāng)開關(guān)S由斷開狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)時 二極管將（ ） A保持導(dǎo)通 B保持截止 C由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?D由截止變?yōu)閷?dǎo)通 圖1-7 C （三）課堂總結(jié) 1晶體二極管的結(jié)構(gòu)有點(diǎn)接觸型和面接觸型； 2晶體二極管用伏安特性曲線來描述其特性，它由正向 特性曲線和 反向特性曲線組成； 3晶體二極管的門坎電壓硅管為0.5V，鍺管為0.2V；導(dǎo) 通壓降硅管為0.7V，鍺管為0.3V。 4晶體二極管組成的直流電路的分析計(jì)算的要點(diǎn)是弄清 二極管在電路中的狀態(tài)，再根據(jù)二極管的狀態(tài)，再將非線性 電路轉(zhuǎn)化為線性直流電路，運(yùn)用復(fù)雜的直流電路的求解方法 分

8、析求解電路。 第三節(jié) 整流電路 （一）探析問題 問題一： 如圖1-18所示電路中， ,E=5V, 二極管視作理想二極管，試畫出輸出電壓uo的波形。 tVsin10u i 圖1-18 【解題過程】 當(dāng)ui 大于+5V時，二級管導(dǎo)通，uo=+5V 當(dāng)ui 小于等于+5V時，二極管截止， uo= ui 【思路分析】 由于ui的大小和方向都在變化，所以二極管V的工作 狀態(tài)會隨ui的變化在導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。 拓展練習(xí)： 如圖1-19所示電路中， ,E=3V,二極管視作 理想二極管，試畫出輸出電壓uo的波形。 tVsin8u i 圖1-19 【解題過程】 當(dāng)ui 大于+3V時，二級管導(dǎo)通，uo=

9、+3V 當(dāng)ui 小于等于+3V時，二極管截止， uo= ui 【思路分析】 由于ui的大小和方向都在變化，所以二極管V的工作 狀態(tài)會隨ui的變化在導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。 方法規(guī)律： 在二極管組成的限幅電路中，輸出電壓波形的分析和整 流電路輸出波形分析方法相似，即輸出電壓的波形與二極管 的狀態(tài)有關(guān)。分析這類問題就要先弄清二極管在輸入電壓的 作用下的工作狀態(tài)。 （二）鞏固練習(xí) 1.判斷題 （1）單相橋式整流電路中，變壓器次級電壓為10V，則輸出電壓平均 值為12V。（ ） （2）在輸出電壓相同的情況下，中心抽頭式全波整流電路對整流二極 管的要求最高。（ ） （3）半波整流電路中，當(dāng)二極管接反

10、將無電壓輸出。（ ） 2.填空題 （1）2CZ系列的二極管是 型二極管，用于 電路中。 （2）某一橋式整流電路，已知變壓器次級電壓U2=10V，負(fù)載電阻 RL=4.5，則負(fù)載兩端電壓U L= V,流過負(fù)載的電流IL= A。 面接觸整流 9 2 3.計(jì)算題 （1）畫出單相半波整流電路，若負(fù)載電阻RL=4.5k,負(fù)載電流IL=10mA，試求： 電源變壓器的次級電壓； 整流二極管承受的最大反向電壓URM； 流過二極管的平均電流。 解： IV=10mA 45k5 . 4mA10 L RLU V10045 2 UU （2）如圖1-20所示電路中，已知U2=10V，請分析下列情況下 的電路情況及輸出電壓的

11、平均值。 （V1短路； V1方向接反； V1開路。 圖1-20 解： V1短路，變壓器及二極管V3因電流過大燒毀，UO=O； V1方向接反，變壓器及二極管V2因電流過大燒毀，UO=O； V1開路，得到半波整流波形，UO=4.5V。 （三）課堂總結(jié) 1.單相半波整流電路的電路組成，輸出電壓的平均值UL=0.45U2； 二極管的選擇要求：IFMIL， 。 2. 單相全波變壓器中心抽頭式整流電路的電路組成，輸出電壓的 平均值UL=0.9U2；二極管的選擇要求： ， 。 3.單相全波橋式整流電路的電路組成，輸出電壓的平均值UL=0.9U2； 二極管的選擇要求： ， 。 LFM 2 1 II 2RM 2

12、UU LFM 2 1 II 2RM 22UU 2RM 2UU 第四節(jié) 濾波電路 （一）探析問題 簡要說明電容濾波電路和電感濾波電路在結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用上的區(qū)別。 【思路分析】 基本濾波方式有電容濾波和電感濾波兩種，電容濾波是利用電容接 在電路中兩端的電壓不能突變，電感濾波是利用流過電感中電流不能突變 的原理來工作的，兩者的工作原理不同，所以在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上都不同。 【解題過程】 電容濾波電路電容與負(fù)載兩端并聯(lián)，是利用電容器兩端電壓不能突 變的原理進(jìn)行濾波，主要用于負(fù)載電流小且基本不變的場合。電感濾波電 路電感與負(fù)載串聯(lián)，是利用電感電流不能突變的原理進(jìn)行濾波，主要用于 負(fù)載電流大且經(jīng)常變化的場合。

13、（二）鞏固練習(xí) 1.判斷題 （1）電容濾波電路的濾波效果與電容有關(guān)，電容越 大，濾波效果越好。（ ） （2）單相全波整流電路中采用電感濾波輸出電壓的 平均值將增大。（ ） 2.計(jì)算題 有一單相橋式電容濾波整流電路如圖1-25所示，已知負(fù)載電阻RL=200，要 求直流輸出電壓U0=36V，選擇整流二極管及濾波電容。交流電頻率為50HZ。 如圖1-25 （三）課堂總結(jié) 1.濾波電路是將脈動的直流電變換成較為平滑的直流電。常用的濾波 電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)合濾波； 2.電容濾波是利用電容兩端的電壓不能突變的原理進(jìn)行濾波的，所以 在濾波電路中，濾波電容并聯(lián)在負(fù)載兩端； 3.電感濾波是利用電感中的

14、電流不能突變的原理進(jìn)行濾波的，所以在 濾波電路中，濾波電感與負(fù)載串聯(lián)； 4.單相電容濾波電路輸出電壓的平均值及二極管承受的反向工作電壓、 電容的選擇如下表： 電路形式輸入交 流電壓 （有效 值） 整流濾波電路輸 出電壓UL 二極管承受 的最大反向 電壓URM 濾波電容容量 的選擇（交流 電的周期為T） 帶負(fù)載空載 半波U2U2 變壓器中心抽 頭式全波 U21.2 U2 橋式全波U21.2 U2 2 U2 2 U2 2 U2 2 U22 2 U22 2 U22 L R T 5(3C） L 2R T 5(3C） L 2R T 5(3C） 5.電容濾波適用于負(fù)載電流小且基本不變的 場合；電感濾波適用

15、于負(fù)載電流較大且經(jīng)常變化 的場合。 第五節(jié) 穩(wěn)壓電路 （一）探析問題 問題 如圖所示電路，已知輸入電壓Ui=30V，R=10k，RL=5k，硅穩(wěn)壓管 的穩(wěn)定電壓為UZ=15V，最大穩(wěn)定電流為20mA ，求 （1）當(dāng)開關(guān)S閉合時，電 壓表的讀數(shù)，電阻R中的電流及負(fù)載電阻中的電流；（2）當(dāng)開關(guān)S斷開時，電 壓表的讀數(shù)，電阻R中的電流及負(fù)載電阻中的電流； 【思路分析】 正常工作的穩(wěn)壓管必須工作在反向擊穿區(qū)。當(dāng)外加的電壓小于穩(wěn)壓管的 穩(wěn)定電壓，則穩(wěn)壓管工作于反向截止?fàn)顟B(tài)，此時穩(wěn)壓管相當(dāng)于開路狀態(tài)；當(dāng) 外加的電壓大于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，則穩(wěn)壓管工作于反向擊穿狀態(tài)，此時穩(wěn) 壓管相當(dāng)于恒壓源。本題應(yīng)從分析穩(wěn)壓

16、管在S閉合和斷開兩種情況的工作狀態(tài)， 再進(jìn)行計(jì)算。 拓展練習(xí)： 1.電路如圖所示，若穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為UZ1=8V，最小穩(wěn)定電流 IZmin=7mA,穩(wěn)壓管UZ2=5V,最小穩(wěn)定電流IZmin=4mA,設(shè)輸入電 壓為Ui=28V,則I1= ，I2= ， I3= ， UO= 。 【思路分析】 本題應(yīng)從分析兩個穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)，再 進(jìn)行計(jì)算。正常工作的穩(wěn)壓管必須工作在反 向擊穿區(qū)。當(dāng)外加的電壓小于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定 電壓，則穩(wěn)壓管工作于反向截止?fàn)顟B(tài)，此時 穩(wěn)壓管相當(dāng)于開路狀態(tài)；當(dāng)外加的電壓大于 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，則穩(wěn)壓管工作于反向擊 穿狀態(tài)，此時穩(wěn)壓管相當(dāng)于恒壓源。 20mA6mA14mA 5V （二）鞏固練習(xí) 1.整流是利用PN結(jié)的 特性工作的，穩(wěn)壓是利用PN結(jié)的 特性工作的。 2.如圖所示電路，UZ1=10V,UZ2=6V, 當(dāng)Ui=12V時，V1管工作于 狀態(tài)，V2管工作于 狀態(tài)，UO= ,UAB= ;當(dāng)Ui=22V時，V1管工作于 狀態(tài) ， V2管工作于 狀態(tài)，IW1= , IW2= ,UO= ,UAB= 。 單向?qū)щ姺聪驌舸?截止 截止3V6V擊穿 1mA 5V0 10V截止 2.作圖題 如圖所示電路，已知穩(wěn)壓二極管V