電工電子技術模塊六模擬電子技術基礎課件

1、模塊六 模擬電子技術基礎任務1 二極管及其檢測任務2 整流濾波電路及穩(wěn)壓電路任務3 三極管及其應用任務4 認識場效應管 任務5 了解集成運算放大器在汽車上的應用1半導體及其導電特性 純凈的半導體具有晶體結構，所以半導體又稱為晶體。硅和鍺的結晶純度必須高于99.999999999999%（12個9）時，這樣提純后的單晶半導體稱為本征半導體。 在本征半導體中內(nèi)部是共價鍵結構 。任務一 二極管及其檢測圖6-1 硅原子和單晶硅的結構一、半導體的基本知識圖6-2 自由電子和空穴的產(chǎn)生 本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子帶負電荷，空穴因失去電子帶正電荷。它們都是帶電荷的載流子，總是成對出現(xiàn)的，所以也叫“電子空穴對”。

2、 2影響半導體材料導電能力的因素（1）摻雜性 （2）熱敏性 （3）光敏性 3半導體的分類 按化學成分不同可分為 :元素型半導體（如硅、鍺） ,化合物型半導體（如砷化鎵、硫化鎘） 按是否含雜質可分為 :本征半導體 ,雜質型半導體：N型半導體和P型半導體 （1）N型半導體多余電子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi硅或鍺 +少量磷 N型半導體4、P型半導體和N型半導體空穴（2）P型半導體硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被認為帶一個單位的正電荷，并且可以移動硅或鍺 +少量硼 P型半導體雜質半導體的示意表示法P型半導體+N型半導體5、PN結及其單向導電性在同一片半導體基片上，分別制造P型半導

3、體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結。圖6-5 PN結的形成PN結正向偏置+內(nèi)電場減弱，使擴散加強，擴散飄移，正向電流大空間電荷區(qū)變薄PN+_正向電流PN結的單向導電性PN結反向偏置+空間電荷區(qū)變厚NP+_+內(nèi)電場加強，使擴散停止，有少量飄移，反向電流很小反向飽和電流很小，A級 PN結加上正向電壓、正向偏置的意思都是： P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓。 PN結加上反向電壓、反向偏置的意思都是： P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓。綜上所述，PN結具有單向導電性 1普通二極管的結構和特性（1）二極管的結構和外形 圖6-7 半導體二極管的外形一、普能晶體二極管二極管的結構：VD，箭頭指向二

4、極管正向導通時的電流方向。PNPN符號陽極陰極（2）二極管的分類圖6-9 二極管的結構示意圖（3）二極管的伏安特性 伏安特性是指加在二極管兩端的電壓與通過它的電流之間的關系。 1）正向特性2）反向特性 圖6-10 二極管的伏安特性（a）硅二極管2CP6 圖6-10 二極管的伏安特性（b）硅、鍺二極管的伏安特性比較例1：二極管：死區(qū)電壓=0 .5V，正向壓降0.7V(硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降=0 總結：二極管具有單向導電性，二極管只允許電流從管“+”極流向管子“”極，而不允許電流從“”極流向“+”極。它的單向導電性可以用水流和閥門的比喻來理解。二極管的伏安特性具有非線性。

5、二極管的伏安特性與溫度有關。圖6-12 晶體二極管的單向導電性比喻（a）水流頂開閥門 （b）水流壓緊閥門2、二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流IFM 指允許長期工作時流過二極管的最大正向平均電流。 （2）最高反向工作電壓URM 最高反向工作電壓指二極管正常使用時所允許加的最大的反向電壓值 （3）最大反向電流IRM 是指常溫下二極管加最大反向電壓時，流過管子的反向電流。 3、二極管的檢測圖6-13 用萬用表判斷二極管的極性和好壞（a） 測正向電阻 （b） 測反向電阻1用模擬式萬用表檢測二極管的單向導電性2用模擬式萬用表檢測二極管的好壞若測得的二極管的正向電阻小，反向電阻大，且兩者相差很大，說明管

6、子是好的。3用模擬式萬用表判斷二極管的極性注意： 用萬用表測二極管時，不能用R1和R10K擋，R1擋電流太大，可能燒壞二極管；R10K擋電壓太高，可能會擊穿管子。三、特殊二極管及其在汽車上的應用UZ（2）穩(wěn)壓二極管特性曲線（1）穩(wěn)壓二極管及符號當穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,當工作電流IZ在Izmax和 Izmin之間時,其兩端電壓近似為常數(shù)正向同二極管IZmaxUIIZIZmin穩(wěn)定電流穩(wěn)定電壓1、穩(wěn)壓二極管各種穩(wěn)壓二極管實物圖2、發(fā)光二極管?什么地方用到發(fā)光二極管呢?（1）發(fā)光二極管的結構、符號 發(fā)光二極管簡稱LED，是一種能把電能轉換成光能的特殊器件。它是采用砷（As）、鎵(Ga)、磷

7、（P)合成的二極管，內(nèi)部基本單元仍是一個PN結。這種二極管會發(fā)出可見光和不可見光（即電致發(fā)光），其亮度隨著流過的電流增大而提高，發(fā)光的顏色和構成PN結的材料有關。在使用時必須正向偏置，還應串接一個限流電阻，不能超過極限電流IFM。使用時，工作溫度一般為-2075，不要安裝在發(fā)熱元件附近。 圖6-16 發(fā)光二極管外形及電路符號（2）發(fā)光二極管在汽車上的應用 主要用在儀表板上作為指示信號燈或報警信號燈 . 發(fā)光二極管除上述單個使用外，在汽車儀表中還常用來作為顯示器件，如經(jīng)常被做成七字符段、十四字符段或矩陣式發(fā)光器件，也可以顯示圖形符號. 圖6-17 字符段顯示法（a）7字符段 （b）14字符段 （

8、c）7字符顯示的數(shù)字 （d）14字符段顯示的數(shù)字和字母 （3）發(fā)光二極管的檢測 用萬用表檢測正反向電阻時，差值很小，不易區(qū)分，可以用圖6-19所示的方法。這種方法可以檢測汽車儀表板上的發(fā)光二極管的好壞。圖6-19 發(fā)光二極管的檢測電路3、光電二極管（1）光電二極管外形及符號圖6-20 光電二極管的結構外形圖 當光線照射在PN結時，半導體共價鍵中的電子將獲得能量，產(chǎn)生的電子空穴對會增多。在外加反向電壓作用下，內(nèi)電場增強，反向電流增加，反向電流大小與光的照度成正比 。四、硅整流發(fā)電機整流器的檢測圖6-17 用萬用表判斷二極管的極性和好壞（a） 測正向電阻 （b） 測反向電阻1用模擬式萬用表檢測二極

9、管的單向導電性2用模擬式萬用表檢測二極管的好壞3、用模擬式萬用表判斷二極管的極性1、光電二極管在汽車上的應用 例如，豐田凌志LS400UCF10型轎車上裝用的自動空調(diào)系統(tǒng)中的日照強度傳感器就是一個光電二極管。如圖6-22所示，該傳感器可以把太陽的照射情況轉換成電流的變化，車內(nèi)自動空調(diào)計算機對這種變化進行檢測，來調(diào)節(jié)排風量和排風口溫度。圖6-22 凌志LS400自動空調(diào)系統(tǒng)日照強度傳感器線路 光電二極管作為光傳感器還被應用到汽車燈光自動控制器中，用來檢測車輛周圍亮、暗程度。 五、特殊二極管在汽車上的應用2、穩(wěn)壓二極管在汽車上的應用圖6-15 穩(wěn)壓管的實驗及在汽車上的應用（a）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓作用實驗電

10、路 (b) 簡化的汽車儀表穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓管為汽車儀表提供穩(wěn)定電源的電路，穩(wěn)壓管與電阻串聯(lián)，與需要穩(wěn)壓的儀表并聯(lián)。若儀表電壓需穩(wěn)定在7V，就可使用額定電壓為7V的穩(wěn)壓管。 任務2 整流濾波電路及穩(wěn)壓電路 將交流電變換成單向脈動電流的過程叫做整流，完成這種功能的電路稱為整流電路. 常見的整流電路有：單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。單相橋式整流電路用得最為普遍。汽車硅整流發(fā)電機采用的是三相橋式整流電路。 圖6-22 整流的功能一、單相橋式全波整流電路 圖 6-23 橋式整流電路（a）橋式整流電路 (b) 簡化畫法 (c) 電路中電壓與電流波形圖 1單相橋式全波整流工作原理二極管就是圖中的閘門，電

11、源電壓為正半周時，就相當于送來水的方向為上入下出的情況（圖6-24a） 電源電壓為負半周時，就相當于送來水的方向為下入上出的情況（圖6-24b）。 圖6-24 橋式整流的比喻 一個橋式閘門控制的水系，送入的水流是變化的，但送出的水流方向總是如圖6-24c所示不變。 圖6-24 橋式整流的比喻4只二極管中兩個、兩個地輪流導通，輪流截止。因此在整個周期內(nèi)，負載電阻RL上均有電流流過，而且始終是一個方向，即都是從負載的上端流向下端，所以稱為全波整流。負載RL上電壓、電流的波形如圖6-24（c）所示。 2負載獲得的直流電壓和電流該直流電路輸出的直流電壓的平均值為即:整流輸出電壓平均值： Uo=0.9U

12、2負載電流平均值:Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL 其中U2變壓器次級電壓的有效值。3整流二極管的選擇原則（1）流過二極管的平均電流 （2）最大反向電壓URM二極管最大反向電壓：RM22UU=在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導通。因此，流過每只整流二極管的平均電流 IV 是負載平均電流的一半。（選購時：二極管額定電流 2IV)（選購時：最大反向電壓 2URM)二 、濾波電路濾波電路的結構特點: 電容與負載 RL 并聯(lián)，或電感與負載RL串聯(lián)。交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC1、電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進行分析，其電路如圖所示。(1)電容濾波原理a橋

13、式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL未接入時(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設t1時刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結束沒有電容時的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且RLC較大）時 (忽略整流電路內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot無濾波電容時的波形加入濾波電容時的波形uotu2上升， u2大于電容上的電壓uc，u2對電容充電，uo= uc u2u2下降， u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過RL放電， uc按指數(shù)規(guī)律下降，時間常數(shù) = RL Cu2tuot只有整流電路輸出電壓大于u

14、c時，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC一般取)105(TCRL-=(T:電源電壓的周期)近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL流過二極管瞬時電流很大RLC 越大 Uo越高負載電流的平均值越大 ; 整流管導電時間越短 iD的峰值電流越大(2)電容濾波電路的特點 輸出電壓 平均值Uo與時間常數(shù) RLC 有關RLC 愈大 電容器放電愈慢 Uo(平均值)愈大 二極管承受的最高反向電壓2、電感濾波電路電路結構: 在橋式整流電路與負載間串入一電感L就構成了電感濾波電路。u2u1RLLuo（1）從阻抗的角度分析濾波原理 （2）從能量

15、的角度分析濾波原理 電感濾波原理 對諧波分量: f 越高，XL 越大,電壓大部分降在XL上。 因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo對直流分量: XL=0 相當于短路,電壓大部分降在RL上3復式濾波電路采用的電路形式主要有：LC濾波器（圖6-27）、型LC濾波器（圖6-27）、型RC濾波器（6-29）等。圖6-27 LC濾波器 圖6-28 型LC濾波器 圖6-29 型RC濾波器三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的原理 圖6-30 穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路電路由穩(wěn)壓管DZ和限流電阻R組成，穩(wěn)壓管為反向連接，它與負載電阻RL并聯(lián)后，再與限流

16、電阻串聯(lián)，屬于并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 分兩種情況分析其穩(wěn)壓過程。 1負載電阻RL不變，電網(wǎng)電壓波動時 （1）當負載電阻不變，電網(wǎng)電壓U上升時，濾波電路輸出電壓U0=UC也隨之增加，如果電阻R的阻值選擇適當，最終可使U0基本上保持不變。穩(wěn)壓過程可表示如下： UU0Uo （UZ）IZ（急?。㊣RURUo 2電源電壓不變，負載電阻RL發(fā)生變化時假設電網(wǎng)電壓U保持不變，負載電阻RL減小時的穩(wěn)壓過程如下：RLUoUZ IZ（急?。㊣RURUo（=UUR），從而使U0基本保持不變。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路是由穩(wěn)壓管的電流調(diào)節(jié)作用和限流電阻R的電壓調(diào)節(jié)作用互相配合實現(xiàn)穩(wěn)壓的 。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中必須串接一個限流電

17、阻。 二、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路限流電阻和穩(wěn)壓管的選擇（1）穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)定電壓應按負載電壓選取，即UZ=Uo。 （2）限流電阻R的大小應該滿足兩個條件（兩種極端情況） 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流IZ 四、橋式整流電路的應用1.單相橋式電路的計算【練一練6-1】一單相橋式整流電路接到220V正弦工頻交流電源上，負載電阻RL50，負載電壓平均值U0100V。根據(jù)電路要求選擇整流二極管?！舅伎肌吭O計一個單相橋式整流電路，要輸出36V的直流電壓，100mA的直流電流，請為該電路選擇合適的二極管。2.硅整流發(fā)電機的整流電路圖6-31 三相橋式整流電路及電壓波形（a）硅整流發(fā)電機的整流電路 （b）三相定子繞組產(chǎn)生的三相

18、交流電波形 （c）整流后負載獲得的直流電壓波形分析其工作原理 任務3 晶體三極管及應用一、晶體管的結構與分類圖6-32 三極管內(nèi)部結構示意圖及電路符號（a）NPN型管 （b）NPN型管電路符號 （c）PNP型管 （d）PNP型管電路符號BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高為使三極管具有電流放大作用，在制造過程中必須滿足實現(xiàn)放大的內(nèi)部結構條件：并且集電結的面積要大，集電結的面積小，以利于收集載流子。二、三極管的電流放大作用 三極管的電流放大作用：以基極電流的微小變化控制集電極電流較大變化的作用，即“以小控大、以弱控強”的作用，并非真正把小電流放大

19、了 。 實現(xiàn)電流放大作用的基本條件是：發(fā)射結必須加正向電壓（正偏），集電結則要加反向電壓（反偏）。1.三極管的工作電壓和基本連接方式（1）工作電壓 對于NPN型：UCUBUE； 對于PNP型：UEUBUC。圖6-33 三極管外加電壓與電流方向 其中VT為三極管，UCC為集電極電源電壓，UBB為基極電源電壓，兩類管子外部電路所接電源極性正好相反，Rb為基極電阻，RC為集電極電阻 （2）放大電路的基本連接方式圖6-34 三極管放大電路的三種組態(tài) 圖6-34中“”表示公共端，又稱接地端。無論采用哪種接法，都必須滿足發(fā)射結正偏，集電結反偏，才能使三極管具有電流放大作用。 2電流放大原理（1）注入過程

20、（2）擴散與復合過程 （3）收集過程 圖6-35 NPN型三極管中載流子的運動 BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管三個電極中的電流的方向如圖，各電極間的電流分配關系：IE=IB+IC三極管的電流放大倍數(shù) 和 共射直流電流放大倍數(shù) ：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為IB，相應的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：UCE=6V時：IB=40A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=例3電流放大作用比喻圖6-36 晶體管電流放大作用比喻 若三極管看作一個電流的控制閥，

21、而基極就是控制這個電流的閥門三、三極管的基本參數(shù) 1電流放大系數(shù) 電流放大系數(shù)的大小反映了三極管放大能力的強弱。 （1）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)。 （2）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 。2極間反向電流（1）集電極基極間的反向電流ICBO （2）集電極發(fā)射極間的反向電流ICEO。 圖6-38 三極管的ICEO和ICBO集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。3極限參數(shù)（1）集電極最大電流ICM（2）集電極最大允許功耗PCMPC=ICUCE必定導致結溫上升，所以PC有限制。PCPCM（3）反向擊穿電壓： 圖6-39 三極管的安全工作區(qū)三極管工作時必

22、須保證工作在安全區(qū)內(nèi)，并留有一定的余量。 四、三極管的狀態(tài)及開關電路 三極管除了可作為放大器件應用于各種模擬電路中之外，還可以用來充當一個開關的作用，只工作在截止狀態(tài)或飽和狀態(tài)。（一）飽和狀態(tài)和截止狀態(tài)1飽和狀態(tài) IC曲線近似于直線上升的部分與縱坐標之間的區(qū)域稱為飽和區(qū)，IC不再隨著IB增加而增加，如圖6-39 。圖6-39 三極管的安全工作區(qū)2截止狀態(tài) 在基極電流IB=0曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，如圖6-39所示。 工作在截止狀態(tài)的條件：發(fā)射結反向偏置或零偏置、集電結處于反向偏置。 此時IB0，Ic0，集電極C和發(fā)射極E間的管壓降高（UceUCC，見圖6-37），呈現(xiàn)出高電阻狀態(tài)，C、E之間

23、相當于一個斷開的開關，幾乎無電流通過。 工作在飽和狀態(tài)的條件：發(fā)射結和集電結都處于正向偏置，此時管壓降（Uce0）很低，但電流很大，呈現(xiàn)出低電阻狀態(tài)，C、E之間相當于一個閉合的開關。（二）三極管開關電路1NPN三極管開關電路（1）NPN三極管的開關狀態(tài)圖6-40 NPN三極管的開關狀態(tài)（a）基極輸入一個高電位信號 （b）基極輸入一個低電位信號 當基極b輸入一個高電位控制信號時，VT進入飽和導通狀態(tài)，C、E間相當于閉合的開關。 當基極b高電位控制信號撤離后（輸入低電位），管子進入截止狀態(tài)，C、E間相當于斷開的開關（圖6-40b）。（2）NPN管開關電路的實驗圖6-42 NPN管開關電路實驗裝置

24、如圖6-42，當按下開關后，VT管有基極電流，處于飽和導通狀態(tài)，看到發(fā)光二極管發(fā)光；當斷開開關后，基極無電流，VT管處于截止狀態(tài)，發(fā)光二極管熄滅。2PNP三極管開關電路 當加在基極b上的控制信號的電位低于發(fā)射極電位時，三極管進入飽和導通狀態(tài)，C、E間相當于閉合的開關（圖6-43a）。當基極b低電位控制信號撤離后，管子進入截止狀態(tài)，C、E間相當于斷開的開關（圖6-43b）。圖6-43 PNP三極管的開關狀態(tài)（a）基極輸入一個低電位信號 （b）基極輸入一個高電位信號3多極開關電路（1）兩級開關電路的工作原理圖6-44 三極管多級開關電路圖（a）兩級開關電路 【想一想】 圖6-44（a）中LED要想

25、發(fā)光，須使VT2處于什么狀態(tài)？若要使VT2導通，B點是處于高位還是低電位？ VT1的狀態(tài)又與A點的電位是什么關系？開關閉合時A點的電位是高還是低？開關打開時，A點的電位高低狀態(tài)？注意：前后兩個三極管的狀態(tài)是正好相反。如VT1導通時，VT2狀態(tài)是截止的。VT2、VT3的狀態(tài)是相反的，這樣，VT1、VT3兩管的狀態(tài)是相同的。在電路中，只要控制了輸入級的VT1的狀態(tài)，也就控制了輸出級的VT3的狀態(tài)，就起到了控制用電設備電路的作用。圖6-44 三極管多級開關電路圖（b）三級開關電路五、達林頓管（復合管）其放大倍數(shù)為:=12。圖6-45 復合管的幾種接法（a）NPN型 (b)PNP型 (c)PNP型 (

26、d)NPN型 汽車電子點火系統(tǒng)的點火控制模塊大多采用達林頓管做為輸出端，達林頓管與負載的連接見圖6-46 。圖6-46 達林頓管與負載的連接舉例：點火模塊中的復合管VT與負載的連接六、特殊晶體管1、晶閘管（Thyristor）別名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier）是一種大功率半導體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導體器件由弱電領域擴展到強電領域。 特點：體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、 容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(shù)千伏）。應用領域： 整流（交流 直流） 逆變（直流 交流） 變頻（交流 交流） 斬波（直流 直流）此外還可作無觸點開關等。（

27、1） 晶閘管的工作原理 P1P2N1N2四 層 半 導 體K（陰極）G（控制極）A（陽極）內(nèi)部為PNPN四層半導體結構三 個 PN結電路符號AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK陽極陰極控制極內(nèi)部等效為兩個三極管組成1）晶閘管的導電特性晶閘管導通條件：在陽極正向電壓的前提下，門極加足夠大的瞬間正向（UGK0）觸發(fā)電壓。晶閘管關斷條件：使IAIH（IH為維持電流，關于維持電流在后面有解釋）或將陽極電壓降至零或使其反向。2）晶閘管的導電工作原理晶閘管是由P型和N型半導體交替疊合成PNPN四層而構成，它有三個PN結（J1、J2、J3），如圖6-49（a）所示。圖6-49 晶閘管結構 圖6-4

28、9 晶閘管結構及其導電特性的比喻（a）晶閘管結構 （b）門極開路時將晶閘管的四層半導體和三個PN結比喻成水管和閥門，便容易理解晶閘管的導電特性。門極開路（IG=0）。當晶閘管門極開路（IG=0）時，相當于沒有頂開閥門J2的水流（閥門J2未打開），如圖6-49b所示。 因此,當晶閘管門極開路時，無論陽極加正向電壓還是加反向電壓，它都處于關斷狀態(tài)。門極加正向電壓UGK（門極為高電位，陰極為低電位）。當晶閘管門極加足夠大的正向電壓（UGK0）時，相當于有了足以頂開閥門J2并使其上翻的水流IG，如圖6-49c所示。 晶閘管一旦導通，門極便失去控制作用。圖6-49 晶閘管結構及其導電特性的比喻（c）門極

29、加正向電壓時（3）怎樣才能將導通后的晶閘管關斷方法一：減小陽極電流IA，使其小于晶閘管維持導通所需的最小電流（稱為維持電流，用IH表示），即IAIH。方法二：將陽極電壓降至零或使其反向。（4）晶閘管的主要參數(shù)1）額定正向平均電流IT（或叫通態(tài)平均電流）。2）正向重復峰值電壓UDRM。3）反向重復峰值電壓URRM 。4）維持電流IH。5）通態(tài)平均電壓UT。5）晶閘管的型號 根據(jù)機械工業(yè)部頒發(fā)標準JB114475規(guī)定，KP系列普通晶閘管的型號及含義如下： K P 第1項：K晶閘管；P普通型。 第2項：額定通態(tài)平均電流 第3項：正反向重復峰值電壓級數(shù) 第4項：通態(tài)平均電壓組別（小于100A時不標級）

30、2、光電三極管光電三極管也叫光敏三極管或光電管,它和光電二極管都是利用光電效應制成的半導體器件 。圖6-50 光電三極管的等效電路及符號（a）等效電路 (b)符號 光電三極管的基本應用電路如圖6-51所示，A點電位隨著外界光線的照射而發(fā)生變化。圖6-51 光電三極管的基本應用電路3、光電耦合器 發(fā)光器和受光器組合封裝在一個管殼內(nèi)，可實現(xiàn)以光信號為媒介的電信號轉換 汽車上常用到的是由發(fā)光二極管和光敏二極管組合成的光電耦合器和由發(fā)光二極管和光敏三極管組合成的光電耦合器兩種圖6-52 光電耦合器的圖形符號（a）二極管和二極管光電耦合器 （b）二極管和三極管光電耦合器七、晶體管在汽車電路中的典型應用1

31、汽車電子電路中的三極管開關電路液位報警電路的傳感器是一個裝在蓄電池蓋上的鉛棒。 圖6-53 蓄電池液位報警電路原理2.汽車電子電路中的三極管放大電路在汽車電子電路中主要用三極管對微弱信號進行放大。圖6-54是利用三極管放大特性制作的汽車電氣線路搭鐵探測器。3.達林頓管在電壓調(diào)節(jié)器電路中的應用圖6-55 JFT106型電壓調(diào)節(jié)器電路任務4 認識場效應管 一、場效應管簡介 場效應管是利用電場效應來控制晶體管的電流 場效應管是通過改變輸入電壓（即利用電場效應）來控制輸出電流的，屬于電壓控制器件，它幾乎不吸收信號源電流，不消耗信號源功率，因此輸入電阻（1091014）高。場效應管分為結型場效應管(JF

32、ET)和絕緣柵場效應管(IGFET)目前最常用的是絕緣柵場效應管（MOS管）絕緣柵場效應管按導電溝道形成的不同，又可分為增強型和耗盡型。 1N溝道增強型MOS場效應管圖6-54 N溝道增強型MOS場效應管(a) N溝道增強型MOS場效應管結構示意圖 (b) UGSUT時形成導電溝道 一塊摻雜濃度較低的P型半導體作為襯底，然后在其表面上覆蓋一層SiO2的絕緣層，再在SiO2層上刻出兩個窗口，通過擴散工藝形成兩個高摻雜的N型區(qū)(用N+表示)，并在N+區(qū)和SiO2的表面各自噴上一層金屬鋁，分別引出源極Source（S）、漏極Drain（D）和控制柵極Gat（G）。襯底上也引出一根引線，通常情況下將它

33、和源極在內(nèi)部相連。 2N溝道耗盡型MOS管 耗盡型MOS場效應管是在制造過程中，預先在SiO2絕緣層中摻入大量的正離子，因此，在UGS=0時，這些正離子產(chǎn)生的電場也能在P型襯底中“感應”出足夠的電子，形成N型導電溝道。 圖6-55 N溝道耗盡型MOS管的結構示意圖 圖6-56 絕緣柵型場效應管電路符號（a）N溝道增強型 （b）N溝道耗盡型 （c）N溝道MOS管簡化符號（d）P溝道增強型 （e）P溝道耗盡型 （f）P溝道MOS管簡化符號二、場效應管放大電路及應用1場效應管放大電路圖6-57 自偏壓電路 這種偏置方式靠漏極電流ID在源極電阻RS上產(chǎn)生的電壓為柵源極間提供一個偏置電壓UGS，故稱為自

34、偏壓電路。 靜態(tài)時，源極電位US=IDRS。由于柵極電流為零，RG上沒有電壓降，柵極電位UG=0，因而柵源偏置電壓UGS=UGUS=IDRS。耗盡型MOS管也可采用這種形式的偏置電路。 2場效應管的應用 MOS管不能單獨使用，主要是構成大規(guī)模集成電路。由MOS管構成的集成電路被稱為CMOS集成電路。在汽車上有由單極型場效應管構成的集成電路邏輯門電路，稱為MOS門電路。CMOS門電路是一個非門電路（屬于MOS門電路的一種），具有工作穩(wěn)定性好、開關速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點，應用很廣泛。 任務5 了解集成運算放大器在汽車上應用 集成電路Integrated Circuit，縮寫為IC。 現(xiàn)在使用的

35、集成運算放大器，簡稱集成運放，是一種高放大倍數(shù)（104106）的直接耦合放大電路。它在不同的外接反饋網(wǎng)絡配合下，能夠實現(xiàn)比例、加、減、乘、除、微分、積分等數(shù)學運算。 一、集成運算放大器簡介圖6-59 集成運算放大器的組成框圖 1. 集成運放的組成2、集成運算放大器的外形和電路符號圖6-60 幾種常用汽車集成電路的外形 集成運算放大器的外形有雙列直插式、扁平式、金屬圓殼式三種。 FOO7集成電路是具有8線金屬圓殼封裝的固體器件，它的引腳排列見圖6-61，管腳2、3分別為反相輸入端和同相輸入端，管腳6為輸出端，管腳4、7分別為外接負、正直流電源端，其余管腳用于外接其他元件。 圖6-61 F007管

36、腳排列 uu+ uo集成運算放大器符號反相輸入端 u同相輸入端 u+ 輸出端 uo舊符號： 國標符號：二、由集成運放組成的幾種基本放大器電路 先介紹幾個概念：反饋、正反饋、負反饋。電路的反饋：將放大電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的電路（稱為反饋電路或反饋網(wǎng)絡）以一定的方式送回到放大電路的輸入端，并同輸入信號一起參與控制作用，以使放大電路某些性能獲得改善的過程。 圖6-63 反饋放大電路框圖負反饋： 若反饋信號XF與輸入信號Xi相位相反，反饋使凈輸入信號XB（也叫有效輸入信號）小于輸入信號Xi，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低，這種反饋叫負反饋。正反饋： 凡是引入反饋信號XF后，X

37、BXi，使放大電路的放大倍數(shù)升高，這種反饋叫正反饋。 1反相比例運算電路圖6-64 反相比例運算電路 為使電路對稱，平衡電阻R2的阻值為：R2為R1與Rf 的并聯(lián)電阻值，使差動輸入級的靜態(tài)電阻盡可能平衡。放大倍數(shù)為： 圖6-65 反相比例運算電路的等效電路閉環(huán)輸出電壓U0為： 式中的“”號表示輸出電壓與輸入電壓相位相反，并且成比例，比例系數(shù)為Rf/R1。這也說明放大倍數(shù)只與Rf、R1有關，與放大器本身無關。 圖6-66 反相器 當Rf=R1時，u0=ui，該比例運放就是一個反相器或稱反號器（即“非門”），圖6-66所示。2同相比例運算電路 為了使電路對稱，R2的阻值為：R2=Rf。同相比例運算電路的放大倍數(shù)為： 輸出電壓為： 輸出公式中無“”號，表示輸出電壓與輸入電壓相位相同。 圖6-69 電壓跟隨器（同相器）如將當R1開路時（R1為）或取Rf=0時，。放大倍數(shù)Af=1，u0=ui，這時的同相比例集成運放就是一個電壓跟隨器或稱同相器，如圖6-69。3差動輸入放大電路圖6-70 差動輸入放大電路放大倍數(shù)為： 輸出信號電壓正比于兩個輸入信號電壓之差。當Rf=R