电工学 第六版 下册课件
《电工学》_秦曾煌主编第六版下册 电子技术 直流稳压电路
第十八章直流稳压电源第十八章直流稳压电源§18.1 整流电路§18.2 滤波器§18.3 直流稳压电源◆整流变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。
稳u1u2u3u4uo整流电路滤波电路压电路◆整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
◆滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。
◆稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u的稳定。
概述§18.1 整流电路整流电路任务:把交流电压转变为直流脉动电压。
常见的小功率整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。
为分析方便起见,常将二极管作理想元件处理,即认为二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。
§18.1.1 单相半波整流电路u 2 >0 时,二极管导通。
i Lu 1u 2a TbDR L u o忽略二极管正向压降:u o =u 2u 1u 2aTDR Lu oi L =0u2<0时,二极管截止,输出电流为0。
u o =0u 1u 2aT bDR Lu oi L()⎰===ππωπ202245.02d 21U U t u U o o (4) 输出电压平均值U o :(1) 输出电压波形:(2) 二极管上承受的最高电压:22U U RM=(3) 二极管上的平均电流:L D I I =tωu o(5) 整流二极管的选择平均电流I D 与最高反向电压U RM 是选择整流二极管的主要依据。
选管时应满足:I OM >I D ,U RWM >U RM优点:结构简单,使用的元件少。
缺点:仅利用了电源的半个周期,输出的直流成分比较低;输出波形的脉动大;变压器电流含有直流成分,容易饱和。
应用:只用在要求不高,输出电流较小的场合。
最大整流电流反向工作峰值电压§18.1.2 单相桥式整流电路桥式整流电路+-u 2正半周时电流通路u 1u 2TD 4D 2D 1D 3R L u o桥式整流电路-+u 0u 1u 2TD 4D 2D 1D 3R Lu 2负半周时电流通路u 2>0 时D 1,D 3导通D 2,D 4截止电流通路:A →D 1→R L →D 3→Bu 2<0 时D 2,D 4导通D 1,D 3截止电流通路:B →D 2→R L →D 4→A输出是脉动的直流电压!u 2tωtω桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u D 4,u D 2u D 3,u D 1tωu ou 2D 4D 2D 1D 3R Lu oAB(4) u o 平均值U o :U o = 0.9U 2(1) 输出电压波形:(2) 二极管上承受的最高电压:22U U RM =t ωu o(3) 二极管上的平均电流:2/ L D I I =u 1u 2T D4D 2D 1D 3R Lu o输出直流电压高;脉动较小;二极管承受的最大反向电压较低; 电源变压器得到充分利用。
《电工学第六》课件
接地技术
解释接地的基本原理,以 及不同接地方式的应用场 景和优缺点。
防雷保护装置
介绍常见的防雷保护装置 ,如避雷针、避雷线等。
05
电工实验与实践
电工实验的基本要求
实验安全
确保实验环境安全,遵守实验操作规程, 避免发生意外事故。
实验操作
按照实验步骤进行操作,认真观察实验现 象,记录实验数据。
实验准备
电工学的发展Βιβλιοθήκη 势与挑战数字化转型随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展,电工学正朝着数字 化转型的方向发展,需要解决数据安全和隐私保护等问题。
可持续性和环保
在能源危机和环境问题日益严重的情况下,电工学需要关注可持续 性和环保,研究如何降低能源消耗和减少环境污染。
智能化和自动化
利用先进的信息通信技术,实现电工设备和系统的智能化和自动化, 提高生产效率和安全性。
等。
电工学的发展历程
总结词
电工学的发展历程
详细描述
电工学的发展经历了从静电学到交流电学的演变,以及电子技术和计算机技术的飞速发展,为 现代电工学打下了坚实的基础。
电工学在日常生活中的应用
总结词
电工学在日常生活中的应用
详细描述
电工学在日常生活中无处不在,如电力供应、照明、通讯、交通等,都离不开电工学的应用。
安全用电常识
01 安全用电的意义
强调安全用电的重要性,以及不安全用电可能带 来的危害。
02 触电的种类与防护
介绍常见的触电类型,如单相触电、两相触电等 ,并给出相应的防护措施。
03 电气火灾的预防与扑救
讲解如何预防电气火灾以及在火灾发生时如何正 确扑救。
防雷与接地技术
雷电的形成与危害
《电工学》_秦曾煌主编第六版下册 电子技术 第23章.
4
IN7
5
START
6
EOC 7
D3
8
EOUT
9
CLOCK 10
UDD
11
UR (+)
12
GND 13
D1
14
ADC 0809
28
IN2
27
IN1
26
IN0
25 A
IN0 ~ IN7
数字量输入
24 B 23 C 22 ALE
八选一 地址输入端
21
D7
20
D6
19
D5
18
D4
17
D0
八选一 地址输入端
砝码重
结
论
暂时结果
第一次 第二次 第三次 第四次
8克 加4克 加2克 加1克
砝码总重 < 待测重量Wx ,故保留 砝码总重仍 <待测重量Wx ,故保留 砝码总重 > 待测重量Wx ,故撤除 砝码总重 = 待测重量Wx ,故保留
8克 12 克 12 克 13 克
(23-14)
输入 UI UO
电压
-+ +
IO1、IO2:电流输出端;
–
+
UO
+
(23-12)
§23.2 A/D转换器
A/D转换器的任务是把模拟量转 换成数字量,它是模拟信号和数字仪 器的接口。
A/D转换器的类型很多,有并联 比较型、逐次逼近型、双积分型等。 在此仅介绍逐次逼近型。
(23-13)
逐次逼近型 A/D转换器
其工作原理可用天平秤重作比喻。若有 四个砝码共重15克,每个重量分别为8、4、 2、1克。设待秤重量Wx = 13克,可以用下表 步骤来秤量:
电子课件-《电工学(第六版)》-A02-3525 §5-4
第五章 电力拖动控制电路
2.时间继电器自动控制Y-Δ降压启动控制电路
第五章 电力拖动控制电路
3.时间继电器自动控制Y-Δ降压启动工作原理 先合上电源开关QF。
降压启动:按下SB1,KMY线圈得电,KT线圈得电,电动机 M接成Y形降压启动,通过KMY的辅助常开触头使接触器KM 得电动作。
第五章 电力拖动控制电路
§5-4三相异步电动机的降压启动控制电路
全压启动:启动时加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电 压,也称直接启动。
直接启动的优点是所用电气设备少,线路简单,维修量较小。但 直接启动时的启动电流较大,一般为额定电流的4~7倍。
在电源变压器容量不够大,而电动机功率较大的情况下,直接 启动将导致电源变压器输出电压下降,不仅会减小电动机本身的启动 转矩,而且会影响同一供电线路其他电气设备的正常工作。因此,较 大容量的电动机启动时,需要采用降压启动的方法。
第五章 电力拖动控制电路
一、降压启动的基础知识
降压启动:利用启动设备将电压适当降低后,加到电 动机的定子绕组上进行启动,待电动机启动运转后, 再使其电压恢复到额定电压正常运转。 降压启动需要在空载或轻载下进行。 常见的降压启动方法有定子绕组串接电阻降压启动、 自耦变压器降压启动、Y-Δ降压启动、软启动器降压启 动等。
全压运行:当M转速上升到一定值时,KT延时结束,KMΔ得 电,电动机M接成Δ形全压运行。
停止:按下SB2即可。
第五章 电力拖动控制电路
三、软启动器降压启动控制
软启动器是一种集 电动机软启动,软 停车、轻载节能和 多种保护功能于一 体的新型电动机控 制装置。
电工学第六版2-精选
RaRb RbRc RcRa Ra
R ca
RaRb
Rb Rc RcRa Rb
Ra
R ab
R ab R ca R bc R ca
Rb
R ab
R bc R ab R bc R ca
Rc
R ab
R ca R bc R bc
R ca
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IR1
a
a
a
R3
IU1
+_UR11URIS+_2
+ IS U
I R
+R1 _U1
_
I
I
IS
R I1
R1 IS
R
(a) b
(b) b
(c) b
解:(1)由电源的性质及电源的等效变换可得:
I1
U1 R1
10A1 1
0A
II1IS1 02A6A
2
2
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a
a
a I1
I1
。 a
4
8
d
4 c
4
d
Ra Rc c
5
4
+ b–
5
Rb
b+ –
12V
12V
解:将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻
R aR ab R a R b R bc caR ca 4 4 48 8Ω 2Ω
44
84
Rb448Ω1Ω Rc448Ω2Ω
c
电阻Y形联结
电阻形联结
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2.2 电阻星形联结与三角形联结的等效变换
1优质电工学课件 电工学 第六版 秦曾煌
U=E1-U1=E1-IR01
µç Ô´
¸ÔØ º
U=E2+ U2=E2+R02I
E2=U-R02I=220- 0.6×5 R01=217V
(2)由(1)中两式得
E1=E2+R01I+R02 I
等号两边同乘以I 得 E1I=E2I+R01I2+R02I2 223×5=217×5+0.6×52 +0.6×52 1115W=1085W+15W+15W
一、电压和电流的参考方向
(1) 参考方向 在分析与计算电路时,对 电量任意假定的方向。 I a R
+ E _
+ U _ b
(2) 参考方向的表示方法
电流: 箭 标 I 电压:
a
R
Iab
b
正负极性 双下标 箭 标
+ a Uab
a
U–
b
双下标
U
b
二、 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致,电流(或电压)值为正值; 实际方向与参考方向相反,电流(或电压)值为负值。 例: a I R + U – a R b b 若 I = 5A,则电流从 a 流向 b; 若 I = –5A,则电流从 b 流向 a 。
I1
由基尔霍夫电流定律可列出 I1-I2+I3-I4=0
I3 I4
2-(-3)+(-2)-I4=0 可得
I4=3A
1.6.2
基尔霍夫电压定律(KVL)
从回路中任意一点出发,沿顺时针方向或逆时针方向 循行一周,则在这个方向上的电位升之和等于电位降 之和. 或电压的代数和为 0。
I1
c
R1
a
R2
I2
d
一个月的用电量 W=Pt=60(W)××30 (h) =5.4 kWh(度)
《电工学》秦曾煌主编第六版下册_电子技术第14章精品PPT课件
3
14.1.1 本征半导体
一、本征半导体的结构
现代电子学中,用的最多的半导体是硅(Si)和锗 (Ge),它们的最外层电子(价电子)都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。
4
本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中,每个原子都处在正四面体的中
外加电压大于死区电 压,二极管才能导通。
30
三、主要参数
1. 最大整流电流 IOM
二极管长时间使用时,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URWM
保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压,一 般是反向击穿电压U(BR)的一半或三分之二。点接 触型D 管为数十伏,面接触型D管可达数百伏。
导通压降
U
硅0.7V 锗0.2V
34
二极管电路分析
分析方法: 1. 断开二极管
2. a) 分析其两端电位高低, b) 或其两端所加电压 UD 的正负。
3. a) V阳 > V阴 → 导通 V阳 < V阴 → 截止
b) UD > 0 → 导通 UD < 0 → 截止
35
二极管:死区电压=0 .5V,正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管:死区电压=0 ,正向压降=0
在常温下,由于热激发,使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电 子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。
8
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4
束缚电子
自由电子、空穴成对出现
电子课件-《电工学(第六版)》-A02-3525 §4-1
性,铁心中的Φ并不为零,而是仍保留部分剩磁。
必须加反向电流, 并达到一定数值才能使剩磁消失。 上述现象称为磁滞。
图b中的封闭曲线称为磁滞回线。 铁心在反复磁化的过程中,由于要不断克服磁 畴惯性将损耗一定的能量,称为磁滞损耗,这将使 铁心发热。
第四章 变压器与电动机
第四章 变压器与电动机
四、铁磁物质的磁现象和磁路
1.铁磁物质的磁化 使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁
化。只有铁磁材料才能被磁化,而非铁磁性材料 是不能被磁化的。这是因为铁磁物质可以看作是 由许多被称为磁畴的小磁体所组成。
第四章 变压器与电动机
磁化实验与磁化曲线
Φ b
a
I
当一个线圈的结构、形状、匝数都已确定时,
由互感产生的感应电动势称为互感电动势,用 eM表示。
互感电动势的计算公式为
eM2
M
I1 t
式中M称为互感系数,简称互感,单位和自感 一样,也是亨(H)。
当两个线圈互相平行,且第一个线圈的磁通变化全 部影响到第二个线圈,这时也称全耦合,互感电动势 最大。
第四章 变压器与电动机
互感线圈的同名端
我们把由于线圈绕向一致而产生感应电动势 的极性始终保持一致的端子称为线圈的同名端, 用“ · ”或“ * ”表示。
2.铁磁材料的分类
不同的铁磁材料具有不同的磁滞回线,它们的 用途也不相同,一般可分为硬磁材料、软磁材料、 矩磁材料三大类。
第四章 变压器与电动机
3.磁路
磁通所通过的路径称为磁路。 磁路可分为无分支磁路和有分支磁路。 与电路比较,磁路的漏磁现象要比电路的漏电 现象严重得多。全部在磁路内部闭合的磁通称主 磁通,部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通 称为漏磁通。 由于制造和结构上的原因,磁路中常有气隙, 当气隙很小时,气隙中的磁感线是平行而均匀的, 只有极少数磁感线扩散出去形成所谓的边缘效应。
电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第16章
三、集成运放电路的组成
偏置电路:为各级放大电路设置合适的静态工作点。多 采用恒流源电路。
输 入 级:常为差分放大电路。要求Ri大, Ad大, Ac小, 输入端耐压高。它有同相和反相两个输入端。
中 间 级:主放大级,常为共射放大电路,多采用复合 管。要求有足够的放大能力。
输 出 级:功率级,多采用互补功放电路或射极输出器。 要求Ro小,最大不失真输出电压尽可能大。
注意:同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影 响,不能单独调整。
(16-39)
反相加法运算电路的特点:ui2 Ri2
1. 3.
输入电阻低; 当改变某一路输入电阻时,
ui1
Ri1
对其它路无影响;
uo
( RF Ri1
ui1
RF Ri2
ui2)
R2
同相加法运算电路的特点:
R1
1. 输入电阻高;
ui1
ui1
RF R12
ui2)
调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻,不 影响输入电压和输出电压的比例关系,调节方便。
(16-37)
二、同相求和运算
R1
RF
ui1
R21
-
uo +
+
ui2
R22
R1//RFR21//R22
实际应用时可适当增加或减少输入端的 个数,以适应不同的需要。
(16-38)
R1 RF
R1
R1 R2 R3
R2
该放大电路,在放大倍数较大时,可避免使用 大电阻。因R3的存在,削弱了负反馈。
(16-27)
例:电路如下图所示,已知 R1= 10 k ,RF = 50 k 。
求:1. Auf 、R2 ;
《电工学》优秀PPT课件(第六版,秦曾煌,下册)
+
= –50 10 = –5 R2 = R1 RF
2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF 10 = –10
故得 RF = –Auf R1 = –(–10) 10 =100 k
R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k
=10 50 (10+50) = 8.3 k
+ uo – 因虚短, u–= u+= 0
R R ) 2 iu F 1 iu F ( ou R 1 iR
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2i
平衡电阻: R2= Ri1 // Ri2 // RF
+
uo ui 1 ui 2 故得 Ri 1 Ri 2 RF
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2. 同相加法运算电路 RF R1 ui1 ui2 Ri1 – + +
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16.2 运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体 器件等构成闭环电路后,能对各种模拟信号进 行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反 对数、乘法和除法等运算。 运算放大器工作在线性区时,通常要引入深 度负反馈。所以,它的输出电压和输入电压的 关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和 参数,而与运算放大器本身的参数关系不大。 改变输入电路和反馈电路的结构形式,就可以 实现不同的运算。
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– +
+
+ uo –
结论:
① Auf为负值,即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加 在反相输入端。 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关,与运放本 身参数无关。
电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第15章-精选
(15-35)
2. 输出回路 iC 近似平行等距
β iC
ic
iB UCE
ib UCE
iC
输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。
uCE uCE
考虑 uCE对 iC的影响,输出 端还要并联一个大电阻rce。 晶体管输出电阻:
rce愈大, 曲线越水平,其 恒流特性愈好。其值约 几十千欧到几百千欧。
RB
RL
uo
EB -
参考点
(15-6)
集电极电源,为 电路提供能量,并 保证集电结反偏。
C1
+UCC
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
-
+
uo -
集电极电源:一般为几伏到几十伏。
(15-7)
集电极电阻,将 变化的电流转变 为变化的电压。
+UCC
C1
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
(15-14)
RB
C1
-+
+UCC
RC
C2
T
Ui≠0时
IB
ib
t
Q
ui UBE
uBE有一微小的变化
t
(15-15)
RB
C1
-+
+UCC RC C2
T
Ui≠0时
IC
ic t
电工学第六版课后练习与思考课件
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电磁波的传播
总结词
掌握电磁波的传播方式和特性
详细描述
电磁波在空间中以波动的形式传播,其传播速度等于光速。电磁波的传播特性包 括波动方程、相位、振幅、波长等。电磁波的传播方式包括反射、折射、干涉、 衍射等现象。
电磁波的应用
总结词
了解电磁波在各个领域的应用
详细描述
电磁波在通信、雷达、导航、天文观测、医疗等领域有着广泛的应用。例如,无线电波用于广播和电视信号传输, 微波用于卫星通信和雷达定位,红外线和可见光用于夜视和医疗成像等。
电工学第六版课后练 习与思考课件
目录
CONTENTS
• 电路分析基础 • 电磁场与电磁波 • 电机与电力电子 • 电力系统与供配电 • 信号处理与通信电子 • 安全与环保
01
电路分析基 础
直流电路分析
直流电路分析是学习电工学的基础,主 要研究电路中电流、电压、功率等参数 的分布和计算方法。
3. 电源与电阻的串联与并联:理解电源 与电阻的串联、并联特性,掌握等效变 换的方法。
信号或抑制噪声。
06
安全与环保
电工安全基础
总结词
掌握电工安全的基本原则和操作规范
详细描述
电工安全是保障人员和设备安全的重要前提,涉及基本的安全原则、操作规范以及应急 处理措施。通过练习与思考,应掌握如何正确使用电工工具和设备,避免触电、短路等
事故的发生。
电工环保技术
总结词
了解并应用电工环保技术
信号变换
通过傅立叶变换、拉普拉斯变换和 小波变换等,可以将信号从时域转 换到频域或其它域,以便更好地分 析和处理。
通信电子技术
01
02
03
《电工学第六》课件
02
电机在工业自动化中的 应用:驱动、控制和调 速等
03
变压器在电力系统中的 应用:电压变换、电流 变换和阻抗变换等
04
电机与变压器在其他领 域的应用:家电、交通 和能源等
05
电力系统
电力系统概述
01
总结词:基本概念和组成
02
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的电能产生、传输 、分配和消费的系统。
将电能从输电网或地区发电厂分配到各个 用户,包括直接供给各类用户的分配网络 和各种类型的用户供电所。
电力系统的运行和控制
总结词:电力系统的运行状态和调节控 制
电压调整是保证系统电压质量的重要措 施,通过调节变压器分接头和投切无功 补偿装置等手段实现。
频率调整是保持系统频率稳定的关键措 施,通过自动发电控制(AGC)和需求 响应等手段实现。
电磁学的诞生
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了 电流的磁效应,为电磁学的发展奠定 了基础。
电工学的应用领域
电力工业
发电、输电、配电等各个环节 都离不开电工学的理论和技术
支持。
电子工业
电子设备的设计、制造、测试 等都涉及到电工学的知识。
通信工程
通信系统的传输、交换、终端 等都与电工学密切相关。
自动化控制
电力系统的运行状态包括正常运行状态 、异常运行状态和短路故障状态。
电力系统的调节控制包括频率调整、电 压调整、无功补偿和继电保护等。
06
安全用电
安全用电常识
详细描述
总结词:了解安全用电的基 本原则和要求,掌握安全用
电的常识。
01
02
03
了解电的基本性质和特点, 知道电的危害和危险性。
电子课件-《电工学(第六版)》-A02-3525 §4-5
§4-5 单相异步电动机
一、单相异步电动机的结构
第四章 变压器与电动机
单相交流电产生的脉动磁场
交流电波形
电流正半周产生的磁场
电流负半周产生的磁场
第四章 变压器与电动机
二、单相电容分相式异步电动机的工作原理
为了使单相异步电动机能够按预期的方向自行起动旋 转,最常用的方法是在电动机的定子铁心槽中嵌放两个绕 组,一个是工作绕组(也称主绕组),另一个是起动绕组 (也称副绕组),两者在空间互成90º,在起动绕组中还串 接一只电容器。
1. 电容分相式单相异步电动机
手枪钻
电风扇
吸尘器
第四章 变压器与电动机
2. 电阻分相式单相异步电动机
电冰箱压缩机使用的电动机采用电阻分相,即一个绕 组串电阻,与另一个感性绕组中的电流相位近似相差90º, 也能产生旋转磁场。
实物图
电容起动式
电容运转式
第四章 变压器与电动机
单相电容分动机旋转磁场的产生
工作绕组呈感性,电流滞后电源电压。起动绕组呈容性,
电流超前电源电压。适当选择电容,可使
。
当具有90º相位差的两个电流分别通入在空间相差90º的 两个绕组时,也能产生一个旋转磁场,从而带动转子旋转。
2.绕组内部抽头调速
通过开关改变中间绕组与工作绕组及启动绕组的接法,从而改变电动 机内部气隙磁场的大小,使电动机的输出转矩也随之改变,在一定的 负载转矩下,电动机的转速也发生变化。
第四章 变压器与电动机
三、单相异步电动机的调速方法
3.晶闸管调速
利用改变晶闸管的导通角改变加在单相异步电动 机上的交流电压,从而调节电动机转速。
如果要改变单相异步电动机的旋转方向,可将任一绕 组的两个接线端换接。
《电工学》20_秦曾煌主编第六版下册_电子技术_第20章
第二十章 门电路和组合逻辑电路
(1-0)
第二十章 门电路和组合逻辑电路
§ 20.1 脉冲信号 § 20.2 基本门电路及其组合 § 20.3 TTL门电路 § 20.4 CMOS门电路 § 20.5 逻辑代数 § 20.6 组合逻辑电路的分析和综合 § 20.7 加法器 § 20.8 编码器 § 20.9 译码器和数字显示
与非:条件
A、B、C都具 备,则F 不发 生。
F A B C
A B C
&
F
(20-20)
或非:条件
A、B、C任一 具备,则F不 发生。
F A B C
A B C
1
F
异或:条件
A、B有一个具 备,另一个不 具备则F 发生。
F A B AB A B
A
=1
F
B
同或:条件
A、B同时具备 或同时不具备, 则F 发生。
A B C
c1
T1
F A B C
T2
F
T4 R3
(20-27)
TTL与非门
R B
1
R B E
1 2 3
1
C
E
C
1
E E
E
2
E
3
集成电路中的多发射晶体管
(20-28)
1. 任一输入为低电平“0”(0.3V)时 +5V
不足以让 T2、T4导通 R1 R2 R4 T3
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+ + + + + +
- - - - - -
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡,空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动 扩散的结果使 空间电荷区变宽。
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14.2.2 PN结的单向导电性
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2. PN 结加反向电压(反向偏置) P接负、N接正
- - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
内电场 外电场
N
–
+
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2. PN 结加反向电压(反向偏置) P接负、N接正
当U<0时,且U >>UT,则电流I -IS
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14.3.3 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URWM 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。 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。
(a. 电子电流、b.空穴电流)
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14.2 PN结
14.2.1 PN结的形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动 内电场越强,漂移运 动越强,而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
- - - - - -
- - - - - - - - - - - -
动画
内电场 N 型半导体
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14.1.2 N型半导体和 P 型半导体
Si Si
Si B–
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
掺入三价元素 空穴 掺杂后空穴数目大量 增加,空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式,称为空穴半导体或 P型半导体。 在 P 型半导体中空穴是多 数载流子,自由电子是少数 载流子。
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对于元器件,重点放在特性、参数、技术指标和 正确使用方法,不要过分追究其内部机理。讨论器 件的目的在于应用。 学会用工程观点分析问题,就是根据实际情况, 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近 似,以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结 果。 对电路进行分析计算时,只要能满足技术指标, 就不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误 差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
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14.1.1 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
Si 共价健 晶体中原子的排列方式
Si
硅单晶中的共价健结构
ห้องสมุดไป่ตู้
共价键中的两个电子,称为价电子。
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本征半导体的导电机理 价电子在获得一定能量 (温度升高或受光照)后, 即可挣脱原子核的束缚, Si Si 成为自由电子(带负电), 同时共价键中留下一个空 Si Si 位,称为空穴(带正电)。 这一现象称为本征激发。 空穴 温度愈高,晶体中产 价电子 生的自由电子便愈多。 在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子 来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当 于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。
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14.3 半导体二极管
二极管的结构示意图
金属触丝 阳极引线 N型锗片 阴极引线 N型硅 P 型硅 阳极引线 二氧化硅保护层
( a) 点接触型
铝合金小球 N 型硅
外壳
阴极引线
阳极引线 PN结 金锑合金 底座
(c ) 平面型
阳极
D 阴极
阴极引线
( d) 符号
( b) 面接触型 图 1 – 12 半导体二极管的结构和符号
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14.3.2 伏安特性
特点:非线性 反向击穿 电压U(BR)
I
正向特性
P
+
–
N
硅0.6~0.8V 导通压降 锗0.2~0.3V U 硅管0.5V, 死区电压 锗管0.1V。 外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P
–
+N
反向特性
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14.1.2 N型半导体和 P 型半导体
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。 在常温下即可 变为自由电子 掺入五价元素 掺杂后自由电子数目 Si Si 多 余 大量增加,自由电子导电 电 成为这种半导体的主要导 p+ Si Si 子 电方式,称为电子半导体 动画 或N型半导体。 失去一个 电子变为 正离子 磷原子 在N 型半导体中自由电子 是多数载流子,空穴是少数 载流子。
1. PN 结加正向电压(正向偏置) P接正、N接负
PN 结变窄
--- - - - --- - - - --- - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P IF + –
内电场 外电场
N
内电场被 削弱,多子 的扩散加强, 形成较大的 扩散电流。
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。
PN 结变宽
- - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
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。 温度越高少子的数目越多,反向电流将随温度增加。
第14章 半导体二极管和三极管
14.1 半导体的导电特性
14.2 PN结
14.3 半导体二极管 14.4 稳压二极管 14.5 半导体三极管
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第14章 半导体二极管和三极管
本章要求: 一、理解PN结的单向导电性,三极管的电流分配和 电流放大作用; 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线,理解主要参数的意义; 三、会分析含有二极管的电路。
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14.3 半导体二极管
14.3.1 基本结构
(a) 点接触型 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。 (b)面接触型 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,用于大功率整流和开关电路中。
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例2:
D2 D1
求:UAB
3k 12V
6V
两个二极管的阴极接在一起 A + 取 B 点作参考点,断开二极 UAB 管,分析二极管阳极和阴极 – B 的电位。
V1阳 =-6 V,V2阳=0 V,V1阴 = V2阴= -12 V UD1 = 6V,UD2 =12V ∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通, D1截止。 若忽略管压降,二极管可看作短路,UAB = 0 V 流过 D2 的电流为 12 在这里, D2 起 I D2 4mA 钳位作用, D1起 3 D1承受反向电压为-6 V 隔离作用。
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自由电子
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 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时,又不断复 合。在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态 平衡,半导体中载流子便维持一定的数目。 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。所以,温度对半导体器件性能影响很大。
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14.1 半导体的导电特性
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、光敏三极管等)。 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)。