电工电子技术基础-第六章
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精品课件-电工电子实践基础-第6章
13
第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.6.1 电子蜡烛电路
14
第 6 章 常用电子电路的制作
6.7 篮球比赛计分显示器 篮球比赛中，有得1分、2分、3分的情况，还有减分的情况， 因此电路要具有加、减分及显示的功能，如图6.7.1所示。 图6.7.2是用Protel绘制的双层印制电路板图。
15
4
第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.2.1 白光LED低压手电电路
5
第 6 章 常用电子电路的制作
6.3 光控延时小灯 图6.3.1为光控延时小灯的电路图。 图6.3.2为其印制电路板图。
6
第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.3.1 光控延时小灯的电路图
7
第 6 章 常用电子电路的制作
2
第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.1.1 充电器电路
3
第 6 章 常用电子电路的制作
6.2 白光LED低压手电筒
LED发光效率较高，已被广泛使用。由于白光LED的点亮电 压大约需3.6 V，使用三节电池(1.5 V×3=4.5 V)才能点亮，因 而造成手电筒体积过大，所以电路中采用了微升压电路，用一 节5号电池升压，就可点亮LED。电路图如图6.2.1所示，此电路 实际为一个电感振荡电路。接通电源后，变压器与三极管构成 振荡，产生交变脉冲，经VD1整流后即可为LED供电。
图 6.3.2 光控延时小灯印制电路板图
8
第 6 章 常用电子电路的制作
6.4 光控路灯开关电路 如图6.4.1所示，光控开关由降压整流电路、光敏电阻RL、 R等组成施密特触发电路。RL受光照时，呈现的电阻较小，约几 十kΩ；无光照时则呈高阻，达几十MΩ。因而，白天时，集成 电路555定时器的6脚呈高电平，555定时器复位，J断开，路灯 HL不亮；夜间时，RL呈高阻，使555定时器置位，J吸合，HL亮。
第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.6.1 电子蜡烛电路
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第 6 章 常用电子电路的制作
6.7 篮球比赛计分显示器 篮球比赛中，有得1分、2分、3分的情况，还有减分的情况， 因此电路要具有加、减分及显示的功能，如图6.7.1所示。 图6.7.2是用Protel绘制的双层印制电路板图。
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第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.2.1 白光LED低压手电电路
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第 6 章 常用电子电路的制作
6.3 光控延时小灯 图6.3.1为光控延时小灯的电路图。 图6.3.2为其印制电路板图。
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第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.3.1 光控延时小灯的电路图
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第 6 章 常用电子电路的制作
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第 6 章 常用电子电路的制作
图 6.1.1 充电器电路
3
第 6 章 常用电子电路的制作
6.2 白光LED低压手电筒
LED发光效率较高，已被广泛使用。由于白光LED的点亮电 压大约需3.6 V，使用三节电池(1.5 V×3=4.5 V)才能点亮，因 而造成手电筒体积过大，所以电路中采用了微升压电路，用一 节5号电池升压，就可点亮LED。电路图如图6.2.1所示，此电路 实际为一个电感振荡电路。接通电源后，变压器与三极管构成 振荡，产生交变脉冲，经VD1整流后即可为LED供电。
图 6.3.2 光控延时小灯印制电路板图
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第 6 章 常用电子电路的制作
6.4 光控路灯开关电路 如图6.4.1所示，光控开关由降压整流电路、光敏电阻RL、 R等组成施密特触发电路。RL受光照时，呈现的电阻较小，约几 十kΩ；无光照时则呈高阻，达几十MΩ。因而，白天时，集成 电路555定时器的6脚呈高电平，555定时器复位，J断开，路灯 HL不亮；夜间时，RL呈高阻，使555定时器置位，J吸合，HL亮。
《电工技术基础与技能》第六章电磁感应课件
2 第二法则
感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，方向由楞次定律确定。
楞次定律
1 楞次定律
感应电流的磁场方向总是使得产生这个感应电流的磁通量变化受到抵消，以保持磁场的 稳定。
自感和互感
1 自感
2 互感
当电流在一个导体中变化时，该导体本身 会产生电磁感应，这种现象称为自感。
当两个或更多线圈的磁场相互作用时，它 们之间会产生电磁感应，这种现象称为互 感。
机械部件
将电磁力转化为机械能，驱 动负载工作。
综合应用例题解析
1
分析问题
理解题目要求和给定条件。
2
建立方程
根据物理定律建立数学模型，找到解题关键。
3
求解答案
解方程求解，并给出具体答案和计算步骤。
电工技术基础与技能第六 章电磁感应
本章介绍了电磁感应的定义、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和互感、 工程应用和实例、电动机的工作原理以及综合应用例题解析。
电磁感应的定义
电磁感应是指当导线或线圈在磁场中运动或变化时，会产生感应电动势和感 应电流的现象。
法拉第电磁感应定律
1 第一法则
当一个导体回路中的磁通量变化时，感应电动势将在该导体中产生。
工程应用和实例
变压器
利用电磁感应原理将电能从一 个势驱动电动机转动。
发电机
利用机械能带动导体在磁场中 旋转，产生电磁感应发电。
电动机的工作原理
定子
产生磁场，吸引转子磁极。
转子
受到定子磁场作用，与定子 磁场相互作用，产生电磁力 驱使转子转动。
感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，方向由楞次定律确定。
楞次定律
1 楞次定律
感应电流的磁场方向总是使得产生这个感应电流的磁通量变化受到抵消，以保持磁场的 稳定。
自感和互感
1 自感
2 互感
当电流在一个导体中变化时，该导体本身 会产生电磁感应，这种现象称为自感。
当两个或更多线圈的磁场相互作用时，它 们之间会产生电磁感应，这种现象称为互 感。
机械部件
将电磁力转化为机械能，驱 动负载工作。
综合应用例题解析
1
分析问题
理解题目要求和给定条件。
2
建立方程
根据物理定律建立数学模型，找到解题关键。
3
求解答案
解方程求解，并给出具体答案和计算步骤。
电工技术基础与技能第六 章电磁感应
本章介绍了电磁感应的定义、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和互感、 工程应用和实例、电动机的工作原理以及综合应用例题解析。
电磁感应的定义
电磁感应是指当导线或线圈在磁场中运动或变化时，会产生感应电动势和感 应电流的现象。
法拉第电磁感应定律
1 第一法则
当一个导体回路中的磁通量变化时，感应电动势将在该导体中产生。
工程应用和实例
变压器
利用电磁感应原理将电能从一 个势驱动电动机转动。
发电机
利用机械能带动导体在磁场中 旋转，产生电磁感应发电。
电动机的工作原理
定子
产生磁场，吸引转子磁极。
转子
受到定子磁场作用，与定子 磁场相互作用，产生电磁力 驱使转子转动。
电工与电子技术基础第2版课件第6章
第6章 发、输、配电和照明电路与安全用电
2.护套导线在安装时一般规定
(1) 室 内 使 用 时 ， 铜 芯 护 套 芯 线 最 小 截 面 不 得 小 于 0.5mm2，铝芯不得小于1.5 mm2； (2) 护套线路连接时，应采用接线盒、分线盒或其它电 器装置的连线柱进行连接接头； (3) 护套线的固定有两种方法，一种是采用金属卡片固 定；另一种是采用与护套线配套专用的塑料线卡固定，严 禁使用铁钉直接穿过护套线固定。
第6章 发、输、配电和照明电路与安全用电
2) 日光灯电路如图6.2.3所示。主要由日光灯管， 镇流器，起动器、起动器座、日光灯灯座、日光灯 架和连接导线等组成。
起辉器
N S
日光灯管
镇流器
FU
L
图6-6 日光灯电路接线图
第6章 发、输、配电和照明电路与安全用电
3.照明电器附件的安装
(1) 安装单极照明开关，应串接在相线中； (2)开关距地面的安装高度：拉线开关为1.8米； 墙壁开关为1.3米；高插座为1.8米；低插座为0.3米； 在托儿所、幼儿园等不应低于1.8米； (3) 成排开关高度一致，高低差不大于 2 毫米， 拉线开关相邻间距不小于20毫米； (4) 安装壁开关时，开关的扳把方向应一致。 (5)插座线孔的排列、连接线路的顺序要一致。 (6)插座必须固定在绝缘板上或接线盒中，不允 许用电线吊装。 (7) 交、直流或不同电压的插座安装在同一场所 时，应有明显区别。
N
(a)
(b)
图6-7 单相触电
第6章 发、输、配电和照明电路与安全用电
(2) 两相触电 如图6-8所示。
(3)跨步电压触电 当带电体接地有电流流入地下时 (如架空导线的一根断落地上时)，在地面上以接地 点为中心形成不同的电位，人在接地点周围，两脚 之间出现的电位差即为跨步电压。线路电压越高， 离落地点越近，触电危险性越大。 (4)接触电压触电 如图6-9所示。
电工电子技术基础-第六章
若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止
2020/5/7
21
6.3 稳压二极管
表示符号与伏安特性
I
1. 符号
2. 伏安特性
UZ
稳压管正常工作时加反向电压
稳压管反向击穿后，电
流变化很大，但其两端电 压变化很小，利用此特性，
稳压管在电路中可起稳压 UZ
NPN型
集电极
发射极
C NP N E
基极 B
NPN型三极管
PNP型
集电极
发射极
PN P
C
E
基极
B
PNP型三极管
C IC B
C IC B
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IB E
IE
IB E
IE
25
6.5 半导体三极管
基本结构
集电区： 面积最大
集电结
集电极 C
N
基区：最薄， 掺杂浓度最低
基极 B
P
N
2020/5/7
发射结
本征半导体
本征半导体的导电机理
自由电子
本征激发:价电子在获得 一定能量（温度升高或
Si
Si
受光照）后，即可挣脱
原子核的束缚，成为自
由电子（带负电），同
Si
Si
时共价键中留下一个空
位，称为空穴（带正电） 空穴
2020/5/7
6
6.1 半导体基本知识
本征半导体
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两 部分电流 :
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6.1 半导体基本知识
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6.3 稳压二极管
表示符号与伏安特性
I
1. 符号
2. 伏安特性
UZ
稳压管正常工作时加反向电压
稳压管反向击穿后，电
流变化很大，但其两端电 压变化很小，利用此特性，
稳压管在电路中可起稳压 UZ
NPN型
集电极
发射极
C NP N E
基极 B
NPN型三极管
PNP型
集电极
发射极
PN P
C
E
基极
B
PNP型三极管
C IC B
C IC B
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IB E
IE
IB E
IE
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6.5 半导体三极管
基本结构
集电区： 面积最大
集电结
集电极 C
N
基区：最薄， 掺杂浓度最低
基极 B
P
N
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发射结
本征半导体
本征半导体的导电机理
自由电子
本征激发:价电子在获得 一定能量（温度升高或
Si
Si
受光照）后，即可挣脱
原子核的束缚，成为自
由电子（带负电），同
Si
Si
时共价键中留下一个空
位，称为空穴（带正电） 空穴
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两 部分电流 :
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6.1 半导体基本知识
电工技术-第6章讲稿 [兼容模式]
![电工技术-第6章讲稿 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/a455682e4b35eefdc8d33395.png)
K 称为变压器的变比。
u20
28
在负载状态下，由于副绕组的电 阻 R2 和漏抗 X 1 很小，其上的电压远 小于 E2 ，仍有：
E U 2 2 U 2 E 2 4.44 fN 2 m U 1 E1 N 1 k U 2 E2 N 2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
原边 绕组
Φ
u2
i2
RL
副边 绕组
单相变压器
23
铁心 变压器的组成 线圈(又称绕组) 铁心 变压器铁心用具有绝缘层的0.35~0.5mm厚的硅 钢片叠成。 线圈 小容量变压器多用高强度漆包线绕制。 大容量变压器可用绝缘铜或铝线绕制。
24
心式结构 变压器的主要结构 壳式结构 心式结构：变压器的铁心被绕组包围。多用于电力变压器 壳式结构：变压器的铁心包围绕组。常用于小容量变压器 自然冷却—小容量变压器 变压器的冷却方式 油冷式—大容量变压器
U 1 E1 4.44 fN1 m E R I jX I 副绕组的电压方程： U 2 2 2 2 2 2
0 ，电压 U E 空载时副绕组电流 I 20 2 2 i2 U 20 E2 4.44 fN 2 m i10 U1 E1 N1 u1 e1 k e 2 U 20 E2 N 2
原绕组匝数为N1，电压u1，电流i1，主磁电动 势 e1 ，漏磁电动势 eσ1 ；副绕组匝数为 N2 ，电压 u2 ，电流i2 ，主磁电动势e2 ，漏磁电动势eσ2 。
27
1.电压变换
RI 原绕组的电压方程： U 1 1 1 jX 1 I1 E1 E 忽略电阻R1和漏抗Xσ1的电压，则： U 1 1
10
B
H
u20
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在负载状态下，由于副绕组的电 阻 R2 和漏抗 X 1 很小，其上的电压远 小于 E2 ，仍有：
E U 2 2 U 2 E 2 4.44 fN 2 m U 1 E1 N 1 k U 2 E2 N 2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
原边 绕组
Φ
u2
i2
RL
副边 绕组
单相变压器
23
铁心 变压器的组成 线圈(又称绕组) 铁心 变压器铁心用具有绝缘层的0.35~0.5mm厚的硅 钢片叠成。 线圈 小容量变压器多用高强度漆包线绕制。 大容量变压器可用绝缘铜或铝线绕制。
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心式结构 变压器的主要结构 壳式结构 心式结构：变压器的铁心被绕组包围。多用于电力变压器 壳式结构：变压器的铁心包围绕组。常用于小容量变压器 自然冷却—小容量变压器 变压器的冷却方式 油冷式—大容量变压器
U 1 E1 4.44 fN1 m E R I jX I 副绕组的电压方程： U 2 2 2 2 2 2
0 ，电压 U E 空载时副绕组电流 I 20 2 2 i2 U 20 E2 4.44 fN 2 m i10 U1 E1 N1 u1 e1 k e 2 U 20 E2 N 2
原绕组匝数为N1，电压u1，电流i1，主磁电动 势 e1 ，漏磁电动势 eσ1 ；副绕组匝数为 N2 ，电压 u2 ，电流i2 ，主磁电动势e2 ，漏磁电动势eσ2 。
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1.电压变换
RI 原绕组的电压方程： U 1 1 1 jX 1 I1 E1 E 忽略电阻R1和漏抗Xσ1的电压，则： U 1 1
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B
H
电工技术基础 第六章
a 铸铁
b 铸钢
c 硅钢片
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按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： (1)软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用 来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸 铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。 (2)永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用 来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线 接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用 作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰 铁氧体等。
S I
Hx
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退出
即有： Φ NI F
l S
Rm
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通； Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度； S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，
则
此即磁路的欧姆定律。
B0 磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线； B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
B
b • a • B BJ B0
O
磁化曲线
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H
退出
B-H 磁化曲线的特征： B b B • Oa段：B 与H几乎成正比地增加； a BJ • ab段：B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。 B0 有磁性物质存在时，B 与 H不 O 磁化曲线 H 成正比，磁性物质的磁导率不是 B, 常数，随H而变。 有磁性物质存在时，与 I B 不成正比。
B
Br
•
•
O
•H
电工学第六章 电工技术(第六版)
交流磁路中：
Φ固定
IS固定
F随 Rm 变化 U 随 R 变化
交流磁路中磁阻 Rm 对电流的影响
电磁铁吸合过程的分析：
Φ
i
在吸合过程中若外加电
压不变, 则 Φ 基本不变。
u
Rm 大 Rm 小
起动电流大 电流小
IN Φ Rm
电磁铁吸合后(气隙小）
电磁铁吸合前(气隙大）
注意：
如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线
i u
Φ
Φ
U 4.44 f Nm
交流磁路的特点:
当外加电压U、频率 f 与 线圈匝数N一定时， Φm 便
eL e
基本不变。根据磁路欧姆
定律 IN
Φ Rm ，当Φm
一定时磁动势IN随磁阻 Rm 的变化而变化。
交流磁路和电路中的恒流源类似
F Φ Rm 直流电路中： U I S R
6.1 磁路及其分析方法
6.1.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度：表示磁场强弱和方向的物理量
F B Il
用一个与磁场方向垂直的1米长导体 通以1A电流时导体上受的力来衡量。
也可看成与磁场方向相垂直的单位面积上通过 的磁通（磁力线）。所以B又可称为磁通密度。
二、磁通
磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S 的乘积，称为通过该面积的磁通。
eL e
u i(Ni)
d di e N L dt dt
d e N dt
2.电压电流关系
交流激励 线圈中产生感应电势
i
Φ
Φ
Φ和 Φ
电路方程：
产生 的感应电势
u
eL e
u uR ( el ) ( e ) dΦ dΦ Ri N N dt dt
Φ固定
IS固定
F随 Rm 变化 U 随 R 变化
交流磁路中磁阻 Rm 对电流的影响
电磁铁吸合过程的分析：
Φ
i
在吸合过程中若外加电
压不变, 则 Φ 基本不变。
u
Rm 大 Rm 小
起动电流大 电流小
IN Φ Rm
电磁铁吸合后(气隙小）
电磁铁吸合前(气隙大）
注意：
如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线
i u
Φ
Φ
U 4.44 f Nm
交流磁路的特点:
当外加电压U、频率 f 与 线圈匝数N一定时， Φm 便
eL e
基本不变。根据磁路欧姆
定律 IN
Φ Rm ，当Φm
一定时磁动势IN随磁阻 Rm 的变化而变化。
交流磁路和电路中的恒流源类似
F Φ Rm 直流电路中： U I S R
6.1 磁路及其分析方法
6.1.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度：表示磁场强弱和方向的物理量
F B Il
用一个与磁场方向垂直的1米长导体 通以1A电流时导体上受的力来衡量。
也可看成与磁场方向相垂直的单位面积上通过 的磁通（磁力线）。所以B又可称为磁通密度。
二、磁通
磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S 的乘积，称为通过该面积的磁通。
eL e
u i(Ni)
d di e N L dt dt
d e N dt
2.电压电流关系
交流激励 线圈中产生感应电势
i
Φ
Φ
Φ和 Φ
电路方程：
产生 的感应电势
u
eL e
u uR ( el ) ( e ) dΦ dΦ Ri N N dt dt
《电工电子技术基础》PPT课件
其转速与负载功率的大小成正比。 积算机构用来计算电度表转盘的转数，以实现电能的测量和计
算。转盘转动时，通过蜗杆及齿轮等传动机构带动字轮转动，
从而直接显示出电能的度数。精选课件ppt
19
单相电度表接线时，电流线圈与负载串联， 电压线圈与负载并联。单相电度表共有四根 连接导线，两根输入，两根输出。电流线圈 及电压线圈的电源端应接在相（火）线上， 并靠电源侧。
常用电工仪表的符号和意义
分类 电流 种类
测量 对象
符号 － ～ ～ 或3～
A mA uA V kV W kW
kW·h
V
f Ω MΩ
名称
被测量的种类
直流电表
直流电流、电压
交流电表
交流电流、电压、功率
交直流两用表
直流电量或交流电量
三相交流电表
三相交流电流、电压、功率
安培表、毫安表、微安表
电流
伏特表、千伏表
线圈通入电流时产生磁场，使其内部的固定铁片和可动铁片 同时被磁化。由于两铁片同一端的极性相同，因此两者相斥 ，致使可动铁片受到转动力矩的作用，从而通过转轴带动指 针偏转。当转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时，指针便停 止偏转。
由于作用在铁心上的电磁力与空气隙中磁感应强度的平方成正 比，磁感应强度又与线圈电流成正比，因此仪表的转动力矩与 电流的平方成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度 成正比，所以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比， 即：α=KI2。可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。
分流系数，其中Io为表头的量精选程课件，ppIt为扩大后的量程。
14
6.3.2 电压的测量
测量直流电压通常采用磁电式电压表，测量交流电压主要采 用电磁式电压表。电压表必须与被测电路并联，否则将会烧 毁电表。此外，测量直流电压时还要注意仪表的极性。
《电工技术基础与技能》第六章正弦交流电习题(答案)
第六章 正弦交流电练习题 姓名： 班级： 学号：填空题1、 大小 和 方向 都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势称为交流电，按 正弦 规律变化的交流电称为正弦交流电。
2、正弦交流电的三要素是 最大值（有效值） 、 角频率（频率、周期） 和 初相 。
3、交流电每重复变化一次所用的时间叫 周期 ，用字母 T 表示，其单位为 秒 。
4、交流电在一秒钟变化的次数叫 频率 ，用字母 f 表示，其单位为 Hz 或赫兹 。
5、周期与频率之间的关系为 T=1/f ，角频率与频率之间的关系为 ω=2πf ，工频交流电的频率f= 50 Hz 。
6、我国供电系统中，交流电的频率是___50_____Hz ，习惯上称为工频，周期为__0.02s _____。
7、交流电路i=10sin （628t+4π/3）A ，则其最大值为10A ，频率为 100Hz ，初相位为 4π/3_。
8、已知正弦交流电压()V 60314sin 22200+=t u ,它的最大值为_220V ______，有效值为_ ___220V ____，角频率为__314rad/s ______，相位为__314t+60°____，初相位为___60°_____。
9、某正弦交流电流的最大值为2A ，频率为50Hz ，初相为030，则该正弦交流电流的解析式i =___2sin （314t+30°）A___。
9、已知两个正弦交流电的瞬时值表达式分别为0120260)u t V =-和 0210230)u t V =+，则他们的相位差是__-90º_____，其相位关系是___u1滞后u290º（正交）___。
10、有两个同频率的正弦交流电,当它们的相位差分别为0°、180°、90°时,这两个正弦交流电之间的相位关系分别是__同相__、__反相__和___正交__。
11、i=5 2 sin(200πt-30O)A 则 I m= 7.07A ,I= 5 A ,ω= 200πrad/s f=Hz ,T= 0.01 s ,初相φ=-30O，相位为200πt-30O。
电工电子技术第六章
+4
图 6-1 本征激发
2.掺杂半导体 在本征半导体中，若掺入微量的五价或三价元素，会使其 导电性能发生显著变化。掺入的五价或三价元素称为杂质 杂质。掺 杂质 有杂质的半导体称为掺杂半导体 掺杂半导体或杂质半导体，按掺入杂质元 掺杂半导体 素不同，掺杂半导体可分为N 型半导体和P 型半导体两种。
6.1.2 本征半导体和掺杂半导体
1.本征半导体 纯净而且结构完整的半导体称为本征半导体 本征半导体，它未经人 本征半导体 为的改造，具有这种元素的本来特征。 在绝对零度时，半导体所有的价电子都被束缚在共价键中， 不能参与导电，此时半导体相当于绝缘体。当温度逐渐升高或 受光照时，由于半导体共价键重的价电子并不像绝缘体种束缚 得那样紧，价电子从外界获得一定的能量，少数价电子会挣脱 共价键的束缚，成为自由电子 自由电子，同时在原共价键处出现一个空 自由电子 位，这个空位称为空穴 空穴。显然，自由电子和空穴是成对出现的， 空穴 所以称它们为电子空穴对 电子空穴对。 电子空穴对
4.非晶态半导体 非晶态半导体 原子排列短程有序、长程无序的半导体称为非晶态半 导体，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素 半导体及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。 5.有机半导体 有机半导体 有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和 高分子聚合物，一般指具有半导体性质的碳－碳双键有 机化合物。
在我们的自然界中，各种物质按导电能力划分为导体、 绝缘体、半导体。半导体 半导体指的是导电能力导体和绝缘体之 半导体 间的物质 半导体材料的最外层轨道上的电子是4个，根据其特性， 可以将半导体材料分成以下五类： 1.元素半导体 元素半导体大约有十几种，它们处于ⅢA－ⅦA族的金 属与非金属的交界处，例如Ge（锗），Si（硅），Se （硒），Te（碲）等。
图 6-1 本征激发
2.掺杂半导体 在本征半导体中，若掺入微量的五价或三价元素，会使其 导电性能发生显著变化。掺入的五价或三价元素称为杂质 杂质。掺 杂质 有杂质的半导体称为掺杂半导体 掺杂半导体或杂质半导体，按掺入杂质元 掺杂半导体 素不同，掺杂半导体可分为N 型半导体和P 型半导体两种。
6.1.2 本征半导体和掺杂半导体
1.本征半导体 纯净而且结构完整的半导体称为本征半导体 本征半导体，它未经人 本征半导体 为的改造，具有这种元素的本来特征。 在绝对零度时，半导体所有的价电子都被束缚在共价键中， 不能参与导电，此时半导体相当于绝缘体。当温度逐渐升高或 受光照时，由于半导体共价键重的价电子并不像绝缘体种束缚 得那样紧，价电子从外界获得一定的能量，少数价电子会挣脱 共价键的束缚，成为自由电子 自由电子，同时在原共价键处出现一个空 自由电子 位，这个空位称为空穴 空穴。显然，自由电子和空穴是成对出现的， 空穴 所以称它们为电子空穴对 电子空穴对。 电子空穴对
4.非晶态半导体 非晶态半导体 原子排列短程有序、长程无序的半导体称为非晶态半 导体，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素 半导体及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。 5.有机半导体 有机半导体 有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和 高分子聚合物，一般指具有半导体性质的碳－碳双键有 机化合物。
在我们的自然界中，各种物质按导电能力划分为导体、 绝缘体、半导体。半导体 半导体指的是导电能力导体和绝缘体之 半导体 间的物质 半导体材料的最外层轨道上的电子是4个，根据其特性， 可以将半导体材料分成以下五类： 1.元素半导体 元素半导体大约有十几种，它们处于ⅢA－ⅦA族的金 属与非金属的交界处，例如Ge（锗），Si（硅），Se （硒），Te（碲）等。
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电子技术
电工电子技术基础
第六章 半导体二极管和三极管
ζ6.1 半导体基本知识 ζ6.2 半导体二极管 ζ6.3 稳压二极管 ζ6.4 发光二极管 ζ6.5 半导体三极管
2020/4/16
2
第六章 半导体二极管和三极管
知识要点 PN结的导电特性 三极管的电流分配与放大作用 二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作 原理 三极管的特性曲线
结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。
(c) 平面型 用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可
小，用于高频整流和开关电路中。
2020/4/16
13
6.2 半导体二极管
基本结构
金属触丝 N型锗片
阳极引线 二氧化硅保护层
阳极引线
阴极引线
( a) 点接触型 外壳
铝合金小球 N型硅
2020/4/16
3
6.1 半导体基本知识
概述
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质
半导体的导电特性： 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化
(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管等)
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明
P
IR
内电场 外电场
–+
N
内电场被加
强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻
较大，PN结处于截止状态。
2020/4/16
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6.2 半导体二极管
基本结构
① 点接触型
② 面接触型
结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。
显改变 （可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三
极管和晶闸管等）
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，
说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向 电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅 管的几十到几百倍。
2020/4/16
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6.2 半导体二极管
二极管单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接 负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较 小，正向电流较大。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置）——导通
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被削
弱，多子的扩 散加强，形成 较大的扩散电 流。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接 正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较 大，反向电流很小。
3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单 向导电性。
➢自由电子作定向运动 电子电流 ➢价电子递补空穴 空穴电流
自由电子和 空穴都称为 载流子
注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能
也就愈好。因此温度对半导体器件性能影响很大。
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6.1 半导体基本知识
杂志半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素），形成杂
质半导体
掺入五价元素
掺杂后自由电子数目大量 增加，自由电子导电成为这
多余 电子
Si
Si
种半导体的主要导电方式，
称为N型半导体
✓多余电子在常温下即可变为自由电 子
pS+i
Si
✓磷原子变为正离子 ✓在N型半导体中自由电子是多数载流 子
2020/4/16
磷原子
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
掺入三价元素
Si
Si
掺杂后空穴数目大量增
空穴 加，空穴导电成为这种半
导体的主要导电方式，称
BS–i
Si
为P型半导体
硼原子
✓硼原子接受一个电子变为负离 子 ✓在N 型半导体中自由电子是多 数载流子
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6.1 半导体基本知识
PN结的形成
少子的漂移运动
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电
阻较小，PN结处于导通状态。
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6.1 半导体基本知识
PN结的单向导电性
1. PN 结加反向电压（反向偏置）——截止
PN 结变宽
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + － － － －－ －－ － + + + + + +
P 型半导体
N 型半导体
－－－－－－ + + + + + +
无外加电压 时，扩散和漂
－－－－－－ + + + + + +
内电场
－－－－－－ + + + + + +
－－－－－－ + + + + + +
移这一对相反 的运动处于动 态平衡，空间 电荷区的厚度
固定不变
形成空间电荷区 多子的扩散运动(浓度差)
死区电压
硅管0.5V, 锗管0.1V。
特点：非线性
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6.2 半导体二极管
主要参数
1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2. 反向工作峰值电压URM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二
极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向 导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
本征半导体
本征半导体的导电机理
自由电子
本征激发:价电子在获得 一定能量（温度升高或
Si
Si
受光照）后，即可挣脱
原子核的束缚，成为自
由电子（带负电），同
Si
Si
时共价键中留下一个空
位，称为空穴（带正电） 空穴
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两 部分电流 :
阳极引线
PN结 金锑合金
底座
N型硅 阴极引线
(c ) 平面型
P 型硅
阳极 D 阴极
阴极引线
( b) 面接触型
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( d) 符号
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6.2 半导体二极管
伏安特性
P– 反向击穿
电压U(
U
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
电工电子技术基础
第六章 半导体二极管和三极管
ζ6.1 半导体基本知识 ζ6.2 半导体二极管 ζ6.3 稳压二极管 ζ6.4 发光二极管 ζ6.5 半导体三极管
2020/4/16
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第六章 半导体二极管和三极管
知识要点 PN结的导电特性 三极管的电流分配与放大作用 二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作 原理 三极管的特性曲线
结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。
(c) 平面型 用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可
小，用于高频整流和开关电路中。
2020/4/16
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6.2 半导体二极管
基本结构
金属触丝 N型锗片
阳极引线 二氧化硅保护层
阳极引线
阴极引线
( a) 点接触型 外壳
铝合金小球 N型硅
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
概述
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质
半导体的导电特性： 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化
(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管等)
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明
P
IR
内电场 外电场
–+
N
内电场被加
强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻
较大，PN结处于截止状态。
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6.2 半导体二极管
基本结构
① 点接触型
② 面接触型
结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。
显改变 （可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三
极管和晶闸管等）
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，
说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向 电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅 管的几十到几百倍。
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6.2 半导体二极管
二极管单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接 负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较 小，正向电流较大。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置）——导通
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被削
弱，多子的扩 散加强，形成 较大的扩散电 流。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接 正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较 大，反向电流很小。
3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单 向导电性。
➢自由电子作定向运动 电子电流 ➢价电子递补空穴 空穴电流
自由电子和 空穴都称为 载流子
注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能
也就愈好。因此温度对半导体器件性能影响很大。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
杂志半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素），形成杂
质半导体
掺入五价元素
掺杂后自由电子数目大量 增加，自由电子导电成为这
多余 电子
Si
Si
种半导体的主要导电方式，
称为N型半导体
✓多余电子在常温下即可变为自由电 子
pS+i
Si
✓磷原子变为正离子 ✓在N型半导体中自由电子是多数载流 子
2020/4/16
磷原子
8
6.1 半导体基本知识
本征半导体
掺入三价元素
Si
Si
掺杂后空穴数目大量增
空穴 加，空穴导电成为这种半
导体的主要导电方式，称
BS–i
Si
为P型半导体
硼原子
✓硼原子接受一个电子变为负离 子 ✓在N 型半导体中自由电子是多 数载流子
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
PN结的形成
少子的漂移运动
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电
阻较小，PN结处于导通状态。
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
PN结的单向导电性
1. PN 结加反向电压（反向偏置）——截止
PN 结变宽
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + － － － －－ －－ － + + + + + +
P 型半导体
N 型半导体
－－－－－－ + + + + + +
无外加电压 时，扩散和漂
－－－－－－ + + + + + +
内电场
－－－－－－ + + + + + +
－－－－－－ + + + + + +
移这一对相反 的运动处于动 态平衡，空间 电荷区的厚度
固定不变
形成空间电荷区 多子的扩散运动(浓度差)
死区电压
硅管0.5V, 锗管0.1V。
特点：非线性
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6.2 半导体二极管
主要参数
1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2. 反向工作峰值电压URM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二
极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向 导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
本征半导体
本征半导体的导电机理
自由电子
本征激发:价电子在获得 一定能量（温度升高或
Si
Si
受光照）后，即可挣脱
原子核的束缚，成为自
由电子（带负电），同
Si
Si
时共价键中留下一个空
位，称为空穴（带正电） 空穴
2020/4/16
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6.1 半导体基本知识
本征半导体
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两 部分电流 :
阳极引线
PN结 金锑合金
底座
N型硅 阴极引线
(c ) 平面型
P 型硅
阳极 D 阴极
阴极引线
( b) 面接触型
2020/4/16
( d) 符号
14
6.2 半导体二极管
伏安特性
P– 反向击穿
电压U(
U
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。