电工电子基础-模拟电路分析及应用讲解

项目四模拟电路分析及应用

任务 1 基本电子元件的识别

一、半导体

1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。

2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。

（1）自由电子：带负电荷。

（2）空穴：带正电荷。

特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。

3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。

即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。

即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

PN结

1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。

2．实验演示

（1）实验电路

（2）现象

所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。

（3）结论

PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。

3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。

4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。

5．结电容

PN结存在着电容，该电容称为PN结的结电容。

二、半导体二极管

利用PN结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件——半导体二极管。

1．半导体二极管的结构和符号

（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图a）、面接触型（如图b）和平面型（如图c）。

（2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。

2．二极管的特性

二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性。硅二极管的伏安特性曲线如图所示。

（1）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）

①死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。

死区电压：硅二极管0.5 V左右，锗二极管0.1 V 0.2 V。

②正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大而急剧增大，二极管导通。

导通电压：硅二极管0.6 V0.7 V，锗二极管0.2 V 0.3 V。

（2）反向特性（二极管负极电压大于正极电压）

①反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。

②反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。普通二极管不允许出现此种状态。

由二极管的伏安特性可知，二极管属于非线性器件。

3．半导体二极管的主要参数

I：二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。

（1）最大整流电流

F

V：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。

（2）最高反向工作电压RM

三、稳压二极管

稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:，稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。

稳压管的应用：

1、浪涌保护电路(如图2)：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通。使继电器J吸合负

载RL就与电源分开。

2、电视机里的过压保护电路(如图3)：EC是电视机主供电压，当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电

视机进入待机保护状态。

3、电弧抑制电路如图4：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如

一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。

4、串联型稳压电路(如图5)：在此电路中。串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都

有应用

四、发光二极管

发光二极管通常称为LED，它们虽然名不见经传，却是电子世界

中真正的英雄。它们能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中

都能找到它们的身影。它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表

表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启

时向您发出提示。如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕

上的图像，或是用于点亮交通信号灯。

本质上，LED只是一种易于装配到电子电路中的微型灯泡。但它

们并不像普通的白炽灯，它们并不含有可烧尽的灯丝，也不会变得

特别烫。它们能够发光，仅仅是半导体材料内的电子运动的结果，

并且它们的寿命同普通的晶体管一样长。

技能训练

一、识读电路，分析电路的基本工作原理

二、元器件的清点、识别、测试

图4-17所示电路需要元件如表4-2所示。在搭接电路前需对所用的电子元器件进行清点，识别或测试其管脚，检查其标称值是否与器件参数一致，然后按图4-17进行搭接电路。

表4-2 配套电子元件明细表

三、熟悉面包板的使用

1.熟悉面包板的结构

常用面包板有两种结构形式，如图4-18所示。图（b）所示的面包板上小孔心的距离与集成电路引脚的间距相等。板中间槽的两边各有65×5个插孔，每 5个一组，A，B，C，D，E 是相通的，也就是两边各有 65组插孔。双列直插式集成电路的引脚分别可插在两边，如图4-19所示。每个引脚相当于接出 4个插孔，他们可以作为与其他元器件连接的输出端，接线方便。