1.1 常用无触点开关

常用的几种无触点开关：
晶体管反相器 晶体管继电器 接近开关 双稳态触发器
晶体管反相器的工作原理图：
晶体管反相器的工作原理：
• 利用三极管的饱和、截止状态来完成开关的导通 和关断。 • 输入端加上信号时，三极管饱和；输入端没信号 输入时，三极管截止。 • 输入高电位，输出低电位；输入低电位，输出高 电位。
PN结的形成：将P型半导体和N 型半导体制作在同一块基片上。
内电场
- - 。 。 。 - - 。 。 。 - - 。 。 。 - - 。 。 。 - - 。 。 。
P型区
-
+ + + + +
+ + + · · · + + + · · · + + · ·+ · + + + · · · + + · ·+ ·
电气的含义
电能的生产，传输， 分配，使用
电气控制指什么？
控制电能的生产，传输， 分配，使用
电气和电器是否一样？
电气是一 个系统 家庭常用的设备，如 电视机，空调，冰箱， 洗衣机
第1章 常用控制器件
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 常用无触点开关 继电器 电力电子器件 电力电子器件的驱动及接口技术 固态继电器
接近开关的电路图Rf反馈电阻的作用 停振时：把V2的集电极电压反馈一部分到 V1的发射极，使发射极电位提高，是振荡 电路迅速停振。 起振时：反馈电阻使Uce等于0，使振荡电 路迅速起振。
双稳态触发器的工作原理：
双稳态触发器是在晶体管反相器的基 础上发展起来的，由于晶体管在放大 状态时，无法确定晶体管反相器是开 还是关，利用两个晶体管反相器的集基耦合（集电极和基极交叉连接起 来），减小了晶体管的放大状态。
双稳态触发器的工作原理图：
双稳态触发器工作原理：双稳态触发 器是完全对称的两个电路，但是由于 正反馈，必须是一个管子先导通。比 如V2先导通，电路的工作过程为: Uc2降低 V1截止 Uc1升高 V2进一步导通 Ub1进一步降低 V2饱和，V1截止。这样很好判断晶体 管是导通还是截止状态。
光电继电器的工作原理：
• 在S开关处换成一个光电三极管，有光照射时，相 当于S闭合。当光照很弱时，三极管的基极电流很 小，当光照达到一定程度时，基极电流逐渐增大， 三极管导通，继电器开始工作，继电器的所有动 作都是通过光信号控制。
接近开关的工作原理：
在晶体管的基础上加入一个振荡电路， 当移动的的铁磁体靠近接近开关时， 在磁体内部产生涡流，消耗振荡能量， 振荡逐渐减弱，磁体离开后，又恢复 振荡。
光敏三极管：
c
N
P
Байду номын сангаас
N
e
b
结构简化模型
光敏三极管的工作原理：
• 无光照射时，三极管的集电极PN结中没有 载流子，三极管截止。 • 有光照射时，集电极PN结受光子冲击，在 集电极附近产生了电子-空穴对，PN结具有 了载流子能力，三极管导通。
光敏二极管和光敏三极管的光照特性图比较：
光敏三极管的灵敏度高，有较大的暗电流。 光敏二极管的光照线性比较好，由于光照三 极管到一定程度时会达到饱和状态。
晶体管继电器的工作原理图：
晶体管继电器的工作原理：
• 和晶体管反相器的工作原理相同，只是加入两个 二极管，VD和VD1。 • VD的作用是晶体管截止时，继电器的绕组上有一 定的感应电流，通过VD可以形成一条回路，避免 绕组上有过大的感应电动势。 • VD1的作用是三极管截止时，三极管的发射极的PN 结内部有一定的反向电压，也通过VD1形成一条回 路，避免基极-发射极烧坏。
体积大；容易机械磨损。
无触点开关的的导通与关闭原理
晶 PN 体 二极管 管 的 开 关 导 特 电 性 极管 性
极管 ， 导通 ； 极管截止 ，开关 开； 极管 截止 导通。 加正向电压，二极管导 通；加反向电压，二极 管截止。
结 的 单 向
PN结为什么具有单向导电性？
1.了解空穴、N型半导体、自由电子、P型半导体、 这几个名词的含义。 空穴：共价键中的空位 自由电子：无共价键束缚的电子 N型半导体：在半导体中加入五价元素 P型半导体：在半导体中加入三价元素
N型区
空间电荷区
PN结的单向导电性：
PN结的正向电阻很小，反向电阻很大，也就是在 PN结两端加正向电压时，PN结导通；加反向电压 时，PN结截止
二极管的开关特性：
正向特性 加上正向电压，二极管导通 反向特性 加上反向电压，二极管截止
例：电路如图所示，当V11和V22取 0V或者5V时，输出电压V0的值。 V11 0V 0V 5V 5V V22 0V 5V 0V 5V 二极管工作状态 D1 导通 导通 截止 截止 D2 导通 截止 导通 截止 0V 0V 0V 5V V0
三极管的开关特性：
三极管饱和时，处于导通状态； 三极管截止时，开关断开； 三极管放大时有可能是截止也有可能是导通。
光敏二极管：
N
P
结构简化模型
光敏二极管的工作原理：
• 无光照射时，二极管的PN结中没有载流子， 二极管截止。 • 有光照射时，PN结受光子冲击，产生了电 子-空穴对，PN结具有了载流子能力，二极 管导通。
1.1 常用无触点开关
平时我们常用的有触点开关以及它们的应 用场合：
刀开关（低压配电电器中）； 按钮开关（电气控制电路中）； 继电器（电气线路的控制电路中)； 接触器（电气线路的主电路中）；
刀开关结构示意图:
按钮开关结构示意图:
接触器结构示意图:
带触电开关与无触点开关相比较：
优点：动作可靠；机械强度好；开关特性稳定。 缺点：动作速度慢；消耗功率大；灵敏度低；
接近开关的工作原理图：
接近开关的电路图工作原理：电路由 LC振荡电路，开关电路，射基输出器 三部分组成，当磁铁靠近开关的感应 头时，振荡电路维持振荡，L3有交流 输出，V2导通，Uce2=0,V3截止，V3 的射极输出为0。当有磁体靠近时，振 荡消失，L3无交流输出，V2截止， Uce2约等于Vcc，V3导通，继电器工 作。