天津开放大学文本复习与自我检测5_电工学.doc_大学文库

复习与自我检测（五）二极管、三极管及整流与放大电路一，学习要点 1.半导体的基本知识 (1)率导体的特性导电性能介于导体和绝修体之间的物质称为半导体。半导体能得到广泛应用，是由于它的导电能力会随温度、光型成所携杂质的不同而显著变化。 (2)PN结的单向导电性当在N结两瑞加上正向电压时，因外加电场的方向与内电场的方向相反，侧霸了内电场，打破了N结中的动态平衡状态，使载流子的扩散运动大于漂移运动，形成较大的扩散电流，PN结导通。当在PW结两璃加上反向电压时，因外加电场的方向与内电场的方向相同。增强了内电场，也打破了P州站中的动老平衡，使少数载流子的漂移运动大于多数载流子的扩散运动，形成较小的反向电流。可以认为W结截止。 2半导体二极管二极管的正向电流是多数载流子的扩散电流，其值较大（毫安领），但正向电压只有零点几伏，说明二极管的正向电阻较小。当正向电压大于死区电压后，电流增加较快。二极管正向导通时，其正向压降变化不大，硅管的为0.6-0.7V:轿管的为02-0.3V。反向电流是少数我流子的漂移电流。其值随温度的上升增长得服快，并且只要外加反向电压在一定蔻围内，反向电流基本上维持不变，和反向电压的数值无关（反白电阻高）。当反向电压增大到由穿电压时，反向电流实然增大，管子敲击穿而损坏。二极管的参数反映了它的电性能，是合理选择与正确使用的依据。对正向而言，有最大整流电蓝1w:使用时不得超过。对反向而言，有最高反向工作电压Uu和反向饱和电流 3.稳压管是工作于反向可逆击穿状态下的二极管，稳压管的反向击穿特性由线根陡，它的特点是在一定的电流范围内的电压稳定不变。 4.单相桥式整流电路整道电路的任务是靶交流电变换成直流电，完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，所以通常二极管是构成各种整流电路的核心元件。 5.滤波电路滋波理利用储能元件滤掉单向脉动电压中的交流分量，即保留直流分量，使负载电压款动减小。 6.半导体三极管成大的条件用教小的电流去控制较大的电流称为电旋放大，要使三极管起放大作用，其发射结匹须加正向电压，集电结加反向电压，以保证多数载流子在发射区的发射和集电区的收集。对 NPN型三极管米说，必须满足山>4>山：对PNP塑三极管米说，必须满足业<4山·这一条件是使做大电路正常工作的基本原则。电流分配关系与放大作用三极管的发射极电流I:等于基极电流I和集电极电流Ic之和，即1-+H,电流放大系数为B=AIcd△Ig 半导体三极管的特性由线

1 复习与自我检测（五）二极管、三极管及整流与放大电路一、学习要点 1.半导体的基本知识（1）半导体的特性导电性能介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。半导体能得到广泛应用，是由于它的导电能力会随温度、光照或所掺杂质的不同而显著变化。（2） PN 结的单向导电性当在 PN 结两端加上正向电压时，因外加电场的方向与内电场的方向相反，削弱了内电场，打破了 PN 结中的动态平衡状态，使载流子的扩散运动大于漂移运动，形成较大的扩散电流，PN 结导通。当在 PN 结两端加上反向电压时，因外加电场的方向与内电场的方向相同，增强了内电场，也打破了 PN 结中的动态平衡，使少数载流子的漂移运动大于多数载流子的扩散运动，形成较小的反向电流，可以认为 PN 结截止。 2.半导体二极管二极管的正向电流是多数载流子的扩散电流，其值较大（毫安级），但正向电压只有零点几伏，说明二极管的正向电阻较小。当正向电压大于死区电压后，电流增加较快。二极管正向导通时，其正向压降变化不大，硅管约为 0.6-0.7V；锗管约为 0.2-0.3V。反向电流是少数载流子的漂移电流，其值随温度的上升增长得很快，并且只要外加反向电压在一定范围内，反向电流基本上维持不变，和反向电压的数值无关（反向电阻高）。当反向电压增大到击穿电压时，反向电流突然增大，管子被击穿而损坏。二极管的参数反映了它的电性能，是合理选择与正确使用的依据。对正向而言，有最大整流电流 IOM，使用时不得超过。对反向而言，有最高反向工作电压 URM和反向饱和电流 IR 3.稳压管是工作于反向可逆击穿状态下的二极管。稳压管的反向击穿特性曲线很陡，它的特点是在一定的电流范围内的电压稳定不变。 4.单相桥式整流电路整流电路的任务是把交流电变换成直流电，完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，所以通常二极管是构成各种整流电路的核心元件。 5.滤波电路滤波原理利用储能元件滤掉单向脉动电压中的交流分量，即保留直流分量，使负载电压脉动减小。 6.半导体三极管放大的条件用较小的电流去控制较大的电流称为电流放大，要使三极管起放大作用，其发射结必须加正向电压，集电结加反向电压，以保证多数载流子在发射区的发射和集电区的收集。对 NPN 型三极管来说，必须满足 uc>ub>ue；对 PNP 型三极管来说，必须满足 uc<ub<ue。这一条件是使放大电路正常工作的基本原则。电流分配关系与放大作用三极管的发射极电流 IE 等于基极电流 IB和集电极电流 IC之和。即 IE=IB+IC，电流放大系数为β=∆IC/∆IB 半导体三极管的特性曲线

输入、输出特性曲线是三极管的内部物理过程在外部电路的反映，是三极管各极电压和电流之间的相直关系。半导体三极管的主要参数三极管的参数说明它所受到的电流、电压、功耗的限制，是正确选择管子的依据。其主要参数有电流放大系数B,集电极-发射极穿透电流I,集电极最大允许电流【a,集电极发射击穿电压、集电极最大允许耗散功率P。等。不同型号的三极管具有不同的参数，使用时应注意不要超过它的极限参数La,的a,Pa 7.交流做大电路的组成和工作特点基本放大电路由三极管直流电源、集电极电阻、基极电阻、属合电容组成交流放大电路的工作特点 ①必须设置合适的静态工作点 ②电压政大作用是指色对ǜ，的关系。当耦合电容C、G是够大时，单级共发射极电路的加 ,和a,相位差是180. 国在交流放大电路中，做大的实质是三极管在山：的控制下，按照山，的变化线律把电源E 的直流能量转换为负载所要求的较大的交流能量： &放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法有图解法和等效电路法。简化微变等效电路分析法在输入信号和输出信号都比较小的情况下，可把静态工作点附近的小范围内的输入特性和输出特性看作是线性的。于是，三极管在放大电路中的作用就可以用一个简单的线性等效电路米代整，这就能方便地应用线性电路的理论来分析做大电路的动态性能。 ①应用微变等效电路可以方便地计算放大电路的电压成大倍数、输入电阻和输出电阻 ②三极管的简化微变等效电路刊用交流输入电阻T来表示三极管的输入特性，利用恒流源B,来表示三极管的成大作用。，不是常数，其值随静态工作点不同而有所不同。低顿小功率三极管的输入电阻可用下式计算n.=300+(B+1)26W)/I.a)[0] ☒基本交流故大电落的电压放大倍数为 A.=-B R/re ④输入电阻与输出电阻的概老输入电阻和输出电阻是反映收大电路性能好坏的重要参数，只有输入和输出是变化量并且放大电路工作在线性区时才有意义，输入电阻和输出电阻都是动态电阳，不使用米计算静态工作点。对千信号源《或前饭放大电路》来说，放大电路相当于一个负载，这个等效负载就是放大电路的输入电凰，对于负载（或后领放大电路）米说，做大电路相当于一个具有内阻的电源，这个等效内阻就是故大电路的输出电阻。 9故大电路静态工作点的稳定问思放大电路的静态工作点很容易受外界条件的影响面变动，其中影响最大的是温度的变化。当温度变化后，三极管的日、1m、随着而变，使静态工作点发生变动。采用各种偏置电路稳定静态工作点的原侧是，当温度升高使。增大时，基极静态电流 Io要自动减小以牵制1o的增大， 10.放大电路的负反陵 (1)反镜的定义凡是通过一定的方式把放大电路输出端某一电量（输出电压成输出电流）的一部分或 2

2 输入、输出特性曲线是三极管的内部物理过程在外部电路的反映，是三极管各极电压和电流之间的相互关系。半导体三极管的主要参数三极管的参数说明它所受到的电流、电压、功耗的限制，是正确选择管子的依据。其主要参数有电流放大系数β、集电极-发射极穿透电流 ICEO、集电极最大允许电流 ICM、集电极- 发射击穿电压 BVCEO、集电极最大允许耗散功率 PCM 等。不同型号的三极管具有不同的参数，使用时应注意不要超过它的极限参数 ICM、BVCEO、PCM。 7.交流放大电路的组成和工作特点基本放大电路由三极管直流电源、集电极电阻、基极电阻、耦合电容组成。交流放大电路的工作特点 ①必须设置合适的静态工作点 ②电压放大作用是指ù0 对ùi 的关系，当耦合电容 C1、C2 足够大时，单级共发射极电路的ù 0 和ùi 相位差是 1800。 ③在交流放大电路中，放大的实质是三极管在 ui 的控制下，按照 ui 的变化规律把电源 EC 的直流能量转换为负载所要求的较大的交流能量。 8.放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法有图解法和等效电路法。简化微变等效电路分析法在输入信号和输出信号都比较小的情况下，可把静态工作点附近的小范围内的输入特性和输出特性看作是线性的。于是，三极管在放大电路中的作用就可以用一个简单的线性等效电路来代替，这就能方便地应用线性电路的理论来分析放大电路的动态性能。 ①应用微变等效电路可以方便地计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 ②三极管的简化微变等效电路利用交流输入电阻 rbe 来表示三极管的输入特性，利用恒流源βib 来表示三极管的放大作用。rbe 不是常数，其值随静态工作点不同而有所不同。低频小功率三极管的输入电阻可用下式计算 rbc=300+(β+1)26(mV)/IEQ(mA)[Ω] ③基本交流放大电路的电压放大倍数为 ÁV=-βRL/rbe ④输入电阻与输出电阻的概念输入电阻和输出电阻是反映放大电路性能好坏的重要参数，只有输入和输出是变化量并且放大电路工作在线性区时才有意义。输入电阻和输出电阻都是动态电阻，不能用来计算静态工作点。对于信号源（或前级放大电路）来说，放大电路相当于一个负载，这个等效负载就是放大电路的输入电阻 ri。对于负载（或后级放大电路）来说，放大电路相当于一个具有内阻的电源，这个等效内阻就是放大电路的输出电阻 ro。 9.放大电路静态工作点的稳定问题放大电路的静态工作点很容易受外界条件的影响而变动，其中影响最大的是温度的变化。当温度变化后，三极管的β、ICBO、UBEQ 随着而变，使静态工作点发生变动。采用各种偏置电路稳定静态工作点的原则是，当温度升高使 ICQ 增大时，基极静态电流 IBQ 要自动减小以牵制 ICQ 的增大。 10 .放大电路的负反馈（1）反馈的定义凡是通过一定的方式把放大电路输出端某一电量（输出电压或输出电流）的一部分或

5 当Ｅ>１０Ｖ以后，电路发生了状态变化，电压Ｅ与电流Ｉ已不是原来的线性关系，因此可断定稳压管被击穿了。从曲线上可看出，当Ｅ的变化量△Ｅ＝１５Ｖ－１０Ｖ＝５Ｖ时，Ｉ的变化量为△Ｉ＝１０mＡ－５mＡ＝５mＡ。考虑到稳压管被击穿后，其稳压值Ｖｚ近似不变，所以电压的增量△Ｅ将全部加到Ｒ１上，于是应有Ｒ１＝△Ｅ／△Ｉ＝５Ｖ／５mＡ＝１kΩ 将上式代入前式可求出Ｒ２＝２kΩ－１kΩ＝１kΩ 由于稳压管击穿发生在Ｅ＝１０Ｖ时，此时Ｉ＝５mＡ所以有（１０Ｖ－ＶＺ）／５mＡ＝Ｒ１经整理求出 UＺ＝１０Ｖ－５mＡ×１kΩ＝５Ｖ２．解：对于电容滤波，输出的直流电压由于电容的放电弥补了脉动电压相邻两个最大值之间的空白而升高很多。一般来说，在带有电容滤波的桥式整流电流中，取ＶＬ＝１.２Ｖ2。确定滤波电容Ｃ的容量之前需先求出负载电阻ＲＬ的值，然后再根据公式ＲＬＣ＝（２～５）Ｔ／２确定Ｃ。变压器副绕组电压 U２＝UＬ／１.２＝２０／１.２＝１６.７Ｖ二极管所承受的最大反向电压 UＲＭ＝√２Ｖ２＝1.４１×１６.７Ｖ＝２３.５Ｖ负载电阻ＲＬ＝ＶＬ／ＩＬ＝２０Ｖ／６００mＡ＝３３Ω 取ＲＬＣ＝３×（Ｔ／２），因为Ｔ＝１／f＝１／５０＝０.０２（s）所以ＲＬＣ＝３×Ｔ／２＝３×０.０２／２＝０.０３（s）于是Ｃ＝０.０３s／３３Ω＝９００×１０－６Ｆ３．解：我们知道，硅管的 UＢＥ约为０.７Ｖ左右，锗管的ＶＢＥ约为０.２Ｖ左右。从表中可见，脚Ｂ和脚Ｃ的电压远大脚Ａ，且二者相差０.２Ｖ，所以可判定此管为锗管。当晶体管正常工作时，如为ＰＮＰ型，则有 UＣUＢ>U Ｅ。现知Ａ脚位最负，且与Ｂ、Ｃ两脚相差几伏，故可判定Ａ脚为集电极。另外Ｂ脚电位小于Ｃ脚，又可判定Ｂ脚为基极，Ｃ脚为发射极。此管为ＰＮＰ锗管。４．解：ＵＢ＝ＵＣＣＲＢ２／（ＲＢ１＋ＲＢ２）＝１８×１３/（３９＋１３）＝４.５ＶＩＥ＝（ＵＢ－ＵＢＥ）／ＲＥ＝（４.５－０.６）／１.２×１０３＝３.２５mＡＩＣ≈ＩＥ，ＩＢ＝ＩＣ／β＝３２.５μＡＵＣＥ＝ＵＣＣ－ＩＣ（ＲＣ＋ＲＥ）＝１８－３.２５×３.６＝６.３ＶＡＵ＝－（βＲＣ∥ＲＬ）／rbe＝－１００×１.２／１.２＝－１００５．解：（１）采用分压式偏置电路；（２）采用电压负反馈（３）采用电流负反馈（４）采用串联负反馈

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