*電子技術基礎

主講：韓劍QQ：646345448*課程簡介1、課程性質：重點專業基礎課適用專業：機電類專業

*2、課程內容主要內容分為兩類：第一類為模擬電子技術。第二類為數字電子技術。模擬電路部分主要介紹半導體器件、放大電路基礎、集成運算放大器及反饋、直流穩壓電源。數字電路部分主要介紹常用邏輯門電路，邏輯代數基礎、組合邏輯電路、觸發器及時序邏輯電路和脈沖的產生與變換。模擬電路部分以基本概念、基本方法為主；數字電路部分以電路功能、應用和使用方法為主。*3、課程目標：通過本課程的學習，使學生掌握電子技術各種基本功能電路的組成、基本工作原理、性能特點，熟悉電子技術工藝技能和電子儀器的正確使用方法，初步具有查閱電子元器件手冊，正確使用元器件的能力、讀識常見電子線路圖的能力、測試常用電路功能及排除故障的能力。能復述邏輯門電路的功能，并能利用邏輯門電路設計簡單的組合邏輯電路，并能分析簡單時序邏輯電路的功能。為后續課程學習準備必要的知識，為今后從事實際工作打下必要的基礎。*4、情感態度與價值觀參與科技活動的熱情，勇于探究與日常生活有關的電學問題；享受快樂的學習過程及學習成果，養成持之以恒的學習精神；形成主動與他人合作的精神，具有團隊精神；關心國內外科技發展現狀與趨勢，有強烈的使命感與責任感。半導體二極管及應用電路第一章主要內容：半導體二極管的概念不同種類二極管的作用橋式整流電路的結構及作用濾波電路的作用*物質導體絕緣體半導體任務一：半導體及PN結物質按導電能力可以一下三大類：半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間,且隨著摻入雜質、輸入電壓（電流）、溫度和光照條件的不同而發生很大變化，人們把這一類物質稱為半導體。*任務一：半導體及PN結半導體完全純凈的、結構完整的半導體稱為本征半導體。在現代電子器件中，用得最多的半導體材料就是硅和鍺。本征半導體：在本征半導體硅或者鍺的晶體內，摻入五價元素雜質如磷、砷、銻等。N型半導體：P型半導體：在本征半導體硅或者鍺的晶體中，摻入三價元素雜質如硼、銦等。直流穩壓電源的制作一、半導體基礎知識+4+4+4+4本征半導體結構圖自由電子空穴空穴價電子共價鍵原子最外層軌道上的電子。相鄰原子共有價電子所形成的束縛。在室溫下或光照下，本征半導體中少數價電子因受熱而獲得能量，擺脫原子核的束縛，從共價鍵中掙脫出來，成為自由電子。失去價電子的硅或鍺原子在該共價鍵上留下了一個空位，這個空位稱為空穴。*任務腎一：喝半導鉤體及PN結1．N型半喜導體命：主貧要靠驅電子乎導電跌的半荷導體澡。即：笑電子嶺是多宏數載歌流子膝，空股穴是榆少數渡載流永子。2．P型半掘導體臣：主因要靠銀空穴暑導電夢的半坑導體副。即：緞空穴有是多夢數載追流子出，電萌子是然少數鬼載流毀子。經過電特殊械的工搶藝加蹦工，將P型半導壤體和N型半梳導體鵲緊密貞地結抬合在養一起逢，則筑在兩木種半謙導體灣的交終界面閃就會劃出現膽一個積特殊扶的接除觸面巖，稱為PN結。PN結具賢有單跑向導們電特葬性。PN結*P型和N型半額導體汽結合硬前后任務堂一：遞半導簽體及PN結*（1）正向探導通湯：電糧源正蹤蝶極接P型半鞭導體奇，負登極接N型半寫導體劈燕，電但流大灶。（2）反向賊截止汗：電森源正級極接N型半周導體絡，負皺極接P型半哲導體詠，電生流小散。結論藏：PN結加孔正向情電壓亡時導越通，墳加反葬向電厚壓時銀截止科，這懶種特半性稱依為PN結的鎮單向太導電科性。任務甘一：粒半導駐體及PN結*1、導飲電性價能介賴于和之間掃的物詳質稱僑為“陶半導絡體”態。3、P型半長導體伍中的章多數偏載流此子是，N型半康導體秧中的哈多數躺載流考子是。2、把PN結外姿加正撐向電研壓時尾導通顏、外虜加反黑向電溉壓時拉截止艷時的則特性渠叫做特性端。練一染練：直流豬穩壓送電源涼的制武作一、負半導爐體基奧礎知柏識3.PN結的擊穿特性反向商擊穿——當加突于P滾N結初兩端薄的反蠟向電阻壓增仙大到斯一定搞值時射，P泳N結亡的反萄向電再流將雜隨反叛向電員壓的葛增加編而急璃劇增燃大，盈這種春現象浩稱為筐反向甲擊穿鄰。電擊府穿——若反膚向電池壓下拖降到紐奉擊穿傍電壓店以下蒜后，謙其性你能可鹿恢復訴到原僚有情前況，須即這淚種擊沉穿是歷可逆殼的，惠稱為工電擊屋穿。熱擊穿——若反滅向擊稅穿電拆流過鉗大，此則會副導致鑼PN構結結臘溫過暮高而豎燒壞表，這暫種擊閱穿是著不可撤逆的奔，稱塊為熱擊藝穿。直流倡穩壓習電源敘的制朱作討論題

反向擊穿后，PN結就損壞了嗎？*任務菊二：嘉半導油體二烤極管蓋基本網知識二極帖管的疤外觀1二極洞管的憶種類2二極賭管的遞結構3二極當管的愿作用4*二極值管的咳結構1．半導最體二賞極管賄的結營構和臣符號利用PN結的單向導電螞性，可毒以用踩來制恭造一或種半臟導體叼器件——半導閃體二礙極管察。箭頭葛表示望正向揀導通捧電流骨的方霜向。電路抖符號查如圖汁所示構。*二極具管的辮結構二極管正向偏置二極管反向偏置二極率管單價向導吩電性徹驗證右試驗塵：*由于卡管芯押結構仆不同可，二給極管備又分泉為點接傭觸型（如圖a）、面列接觸型（叼如圖b）和隙平面蘇型（蜘如圖c）。點接皇觸型懸：PN結接蔥觸面苦小，蠶適宜黑在小卻電流相狀態討下使墓用。面接形觸型努、平甚面型畜：PN結接斗觸面澇大，載截流雁量大顯，適炭合于齡大電漢流場巴合中刺使用狡。二極聲管的液結構*2．二極止管的運特性伏安含特性：二耀極管膜的導嘩電性雨能由臟加在蠟二極削管兩辣端的獨電壓芳和流帶過二視極管蝴的電怕流來吉決定耳，這炸兩者澡之間司的關昌系稱坐為二霜極管妨的伏銀安特魚性。荷硅二籮極管喝的伏瘡安特沙性曲捎線如全圖所氧示。特性惡曲線二極瀉管的知結構*②保正向動導通嫌：當飯外加里電壓徑大于滅死區晴電壓弓后，面電流怕隨電陜壓增盟大而挺急劇各增大拼，二炒極管孝導通葬。①頑死區犁：當明正向靈電壓予較小庭時，斑正向補電流菊極小鑄，二砌極管扭呈現息很大篩的電鞠阻，府如OA段，冰通常倡把這必個范晝圍稱約為死弄區。死區法電壓各：導通顆電壓與：?íì=onV0.2V~0.3V（Ge）0.6V~0.7V（Si）結論威：正裕偏時按電阻項小，跡具有致非線憤性。（1）正向放特性歪（二巨極管址正極嚷電壓繞大于度負極貫電壓厭）?íì=(Si）V0.2V5.0TV(Ge）二極休管的與結構*二極躬管的筍結構②反向萬擊穿：若棟反向叫電壓禿不斷粘增大掃到一斧定數逆值時族，反架向電冊流就跳會突準然增擱大，兼這種貿現象惠稱為會反向僚擊穿雙。①反向勵飽和刑電流：當慕加反鞏向電裂壓時陸，二召極管猴反向沃電流幼很小修，而渠且在慮很大蘿范圍門內不蹲隨反籍向電踐壓的租變化昆而變包化，加故稱劈燕為反扛向飽烏和電隔流。（2）反向擴特性蘇（二煉極管塌負極附電壓趕大于萄正極聽電壓與）普通倚二極泉管不尚允許娛出現窩此種學狀態豎。結論執：反醋偏電數阻大際，存凝在電辦擊穿獵現象突。二極妄管屬彩于非再線性食器件*3．半導蛙體二陽極管魚的主燃要參掉數（1）最大脾整流檔電流IF：二極依管長筆時間刷工作白時允記許通積過的離最大竹直流看電流販。二極捎管正觀常使翁用時燒允許盟加的付最高書反向寫電壓際。使用傍時應哥注意頓流過那二極借管的夕正向憶最大階電流欄不能般大于礎這個貝數值確，否輔則可創能損補壞二概極管去。（2）最高煉反向猾工作攀電壓VRM使用旱中如歇果超錫過此漢值，歌二極錯管將竹有被逗擊穿撤的危瞞險。二極亞管的意結構*二極渴管的車種類列、外夏觀及渾作用普通云二極道管起檢陷波、免整流勸、開支關作寬用電源欣、信姥號指解示和云顯示棕等①發光慮二極勻管特殊吵二極飯管*特殊盜二極撐管能穩船定一蠟定的駱電壓許值，程須工岔作在巷反向旅擊穿雖區工作考在反遷向特調性區彩，反諒向電目流隨桐光照亂增加醉而增促大通過籍調節釣其兩觸端反襖向電展壓而鍵改變船其電燈容量烏的大溜小，呼常用奏在高禮頻調巡壽諧、析通信仁等電棄路中②穩壓的二極掙管③光電腹二極姿管④變容高二極嘆管*1、理街想二取極管市導通詠時，博其管扯壓降伯約為UD=，其挺等效抵電阻rD約為。2、要向使硅摘二極押管工勿作在泡截止竟狀態寧，應先使其厭外加臨電壓UD為。練一對練：3、穩鴨壓二梁極管響正常礙工作次時應及工作嘗在狀態五。4、硅穴材料極二極責管的倆死區破電壓宣和正悼向導般通電負壓分茄別為射＿＿調＿V和償＿＿效＿V。*任務第三：產整流座濾波被電路“整流”是什乞么意叛思？有幾唐種整羊流電悄路？這些賤整流失電路眨的結奏構是儉怎樣蔥的呢陪？整流支電路駛的優勝缺點識？“濾波”是什殃么意叉思？如何制實現慣濾波錯？濾波嫌電路去的種佳類？任務答分解*一、見整流嘩電路將交委變電核流變怎換成碑單向猾脈動券電流別的過齒程稱殘為整流。實付現這夾種功究能的泄電路草稱為整流診電路或整流逢器。請大粱家思傘考：生活面中的周手機袍、電占腦、博電視拍機等蔥，它掀們實須際工盆作電上壓值貧是交沒流22竭0V嗎？NO！我們栽的生須活、烤學習民和工本作中潤有許亂多電征器實塑際的劣工作鳳電壓階都沒觀有22周0V這么酷大，汽而且杜還都誦是直族流電呼壓。那么宗，*由電插源變哲壓器T、整須流二雞極管VD和負犯載電代阻RL組成澇。1、單相悅半波辛整流耽電路轟如圖糕所示貴：*1）當v2為正杰半周今時，乏二極酬管VD加正分向電幕壓，堤處于不導通辭狀態濫，RL上產馳生正雹半周蓬電壓vO，如攝圖（b）所鹽示。2）當v2為負礎半周意時，栗二極誰管VD加反捆向電貌壓，轉處于并截止腿狀態巖，RL上無辱電流煌流過形，如朋圖（c）所拐示。工作魔原理書示意楊圖如汁圖所扇示。（1）工村作原戲理*各波店形之燒間的械對應倆關系處如圖君所示哭：*半波減整流：電云路僅浴利用隱電源孕電壓提的半他個波拴，故蹄稱半擇波整灶流。脈動蜘直流納電：大快小波止動，屆方向照不變夢的電北流（或跑電壓遙）稱為個脈動跨直流紡電。半波史整流扁后的布輸出抱信號牢為半榆波脈遞動直躺流電領。半社波整潤流電順路的記缺點宅是電胞源利功用率慈低，沿且輸玩出脈仿動大孕。*（2）負協載與歐整流股二極攜管的米電壓狀和電侍流1）負掌載電績壓VO2）負載電流IL

3）流過起二極身管的遮正向傘電流IV4）二極垂管反嚼向峰倆值電枝壓VRVO=臂0.挎45V2*（3）正捧確選濟擇二他極管化的參倘數：①最大輸整流烘電流用：②最高箏反向例工作肆電壓調：IVM≥鏟IO≥*2、單相捉全波察整流鍋電路呈如圖鍵所示誘：半波爺整流醒電路夢波形嗚：比較*負載潮與整邊流二翼極管層的電唐壓和泡電流蘿：（1）負訪載所騰獲得纏的直鐵流電顆壓平馳均值習：VO=逼2曠0.山45V2=軌0.付9V2（2）負挪載平燃均電禮流：（3）每岸只二頂極管工承受獸的反浴向峰碼值電榆壓VR（4）每貪只二踏極管并通過禮的平舉均電澡流：*具有夜電阻錯負載唯的橋徐式整寶流電級路如志圖所店示：3、單期相橋店式整犧流電秧路*1）蠻當v1為正榴半周懶時，搬如圖仆（b）所撲示，VD1和VD3導通趴，VD2和VD4截止期，RL兩端呼輸出伯電壓vO。2）當v1為負咐半周嫂時，奶如圖控（b）所闊示，VD2和VD4導通攤，VD1和VD3截止顫，RL兩端膊輸出自電壓vO。（1）工浪作原壞理*橋式疲整流捐電路怨波形鹽如圖捷所示易：*（2）負載妹與整要流二謠極管支的電歪壓和揭電流1）負弊載所專獲得卵的直報流電絨壓平片均值事：VO=脹2柄0.既45V2=歸0.息9V24）每咽只二極吳管承嫂受的象反向義電壓睬：3）每塞只二盡極管鑄通過懷的平跑均電廣流：2）負繭載平冤均電鉛流：*做一外做：有一銅直流亂負載瓜需要費直流翠電壓6模V，直院流電寫流0.茄4A，若筒采用宅橋式成整流徹電路籌，求肌電源叢變壓疊器的襪二次輛電壓瞧，及趟流過沖二極望管的族平均落電流她和承采受的嗎反向奸電壓茄。則解：爽因VL=0.夢9V2流過訓二極她管的膀平均接電流二極懲管承然受的餡反向踏電壓*二、辰濾波鄰電路在整噸流電鋒路后竊加接境濾波混電路冠可使長負載鬧得到潤平滑肉的直婚流電垃壓。常見驗的濾僵波電騰路有型LC濾波、型LC濾波和型RC濾波，如薪圖所向示。*1．電悼容濾牽波電欠路電路附圖如爛圖所眠示：（1）電攀容器紅在半近波整寧流電繁路中宏的濾攔波作肉用單相魚半波脈整流測濾波夕電路如何盾將直麗流電換壓變鼓得更講加平定滑呢?它原理椅：*電路影圖和艷波形西如圖運所示隱：（2）電沈容器匙在橋坑式整嫩流電衣路中政的濾顏波作湊用單相概橋式部整流犯濾波覽電路*1）空午載（RL=∞）時巾：u2tuLtuc=uLu2＞uC時：二極朵管導梳通，C充電u2＜uC時：二極污管截氏止，C放電撤。由于RL=∞，無盆放電睬回路終，所暗以uC保持敏。*2）接入RL（且RLC較大暢）時u2tiDtu2＞uC時：二極跡管導哲通，C充電u2＜uC時：二極現管截朗止，C放電叔。二極墨管中的電敵流uc=uL近似該估算:UL=1陸.2U2*電路夢結構:在橋滅式整撈流電闖路與鄰負載何間串壩入一哈電感L。輸出緞電壓您平均復值:UL=0掏.9U2適用餃于負孔載電亮流較帳大的雅場合切。對諧鄙波分習量:f越高區，XL越大,電壓壘大部脾分降妄在電埋感上敏。因此付，在輸出出端船得到儲比較記平滑砍的直筋流電藍壓。對直佳流分孝量:XL=0相當隸于短帶路,電壓追大部挺分降斬在RL上2．電薯感濾鋸波電肯路*圖示欣采用型RC濾波喉電路穩的橋繞式整這流器甲。3．RC濾波罩電路電路吹中C1的作曠用和屢上面冤講的遠濾波移作用輩相同貝，R和C2起進絕一步罰平滑五作用待，C2越大墓，效供果越竭好。得只是襯電阻R上的鬧直流趁壓降宜使輸西出電哨壓降思低。*4．型LC濾波襲電路圖示弄為型LC濾波艷電路剝。圖中L為電份感量正很大分的鐵夕心線喚圈，論使加挑到RL上的襖交流交成分蹤蝶減小要，所糟以這賓種濾膜波器沫的平借滑濾傷波作胳用比RC濾波謹器好誰。*對任賓務三繼進行擊小結一屠整扯流電餅路1、單膽相半完波整灘流電臺路2、單亭相全火波整莊流電待路3、單尾相橋炸式整免流電刃路二兇濾剃波電桐路1、單態相半勵波整鞋流電李容濾脾波電營路2、單括相橋凱式整數流電病容濾有波電著路3、電感掀濾波仔電路電路捏結構各電賣路的丘作用計算uo=？*做一議做：1、如令果變掃壓器陣二次(即副除邊)電壓糕的有導效值為為10態V，橋噴式整拋流濾砍波后(帶負委載)的輸狗出電淺壓為V。2、如僑右圖削所示簽，u2險=2存0V，該貓電路煌正常隔工作苗時，妖若D1由于糕某種閘原因鄙斷路國，則uL隱=＿＿柔＿＿V。*半導繁體二稠極管必及應核用電選路第一就章小結2．晶葵體二擱極管淡的核餃心是PN結，存故具閣有單譜向導般電性疤。二彼極管忌屬于妖非線孝性器蹄件，乏其伏資安特蝕性是粘非線急性的拘。二態極管勿的門編坎電選壓，茄硅管火約0.閃5席V，鍺湖管約0.起2著V。導應通電怕壓，至硅管展約0.版7脖V，鍺拜管約0.管3器V。1．本蠅征半鬧導體求內存扣在兩粉種載狡流子統：自櫻由電踐子和墨空穴屈。雜愚質半右導體亡有P型和N型兩奴種，P型半表導體羨中空屬穴是津多子征，N型半扇導體況中自倦由電訂子是洋多子目。PN結是梳在P型半可導體升與N型半永導體策交界改面附流近形麻成的躍