电子线路设计安装与调试实训-教案

电子线路设计、安装与调试实训

[课题]：单相晶闸管调光电路

[电路图]：附1

[课时数]：30

元件认识、测试检查、电路工作原理分析6学时，通用线路板的应用方法、电路布局（排版）6学时，电路焊接调试6学时，电路故障分析及排故6学时，用示波器测试电路中电压波形并绘图6学时。

[教学目标]：

1、知能目标：可控硅调光电路的组成。理解可控硅调光电路的工作原理。了解可控硅调光电路实际应用。

2、情感目标：可控硅调光电路是一个日常生活中的电器产品电路，学习和掌握可控硅调光电路知识是尤其必要，对今后的电路维修有很大帮助。

3、技能目标：能熟练画出可控硅调光电路，能按电路选择和捡查元器件，能根据电路把元器件在通用线路板上正确布局（排版），能正确的对电路进行焊接和调试。

[教学重点]：可控硅调光电路的工作原理，可控硅调光电路的正确布局（排版）、焊接和调试。[教学难点]：可控硅调光电路的正确布局（排版）、焊接和调试。

[教学策略]：

1、讲解电路工作原理和调光过程。

2、讲解电路布局（排版）原则。

3、让学生布局（排版），指导有困难的学生。

[教学中的元件与工具]：

1、元件：

电阻1/4W:1.2KΩ×1，5.1KΩ×1，330Ω×1，47Ω×2，100Ω×1，电位器100KΩ×1，可控硅4PA×1，BT33×1，二极管4007×5，电容0.1UF/63V×1,通用线路板×1,稳压管12V×1。

2、工具：万用表，烙铁，烙铁架，摄子，焊锡丝，导线，220V交流电源，220V/36V变压器，60W/36V 白炽灯泡。

[教学过程]：

一、元件检测讲述并检测

1.电阻：

5.1KΩ五色环（绿棕黑棕棕），用万用表×100档来测电阻值；

1.2KΩ四色环（棕红红金），用万用表×100档来测电阻值；

330Ω四色环（橙橙棕金），用万用表×100（或×10）档来测电阻值；

100Ω四色环（棕黑黑棕）用万用表×1（或×10）档来测电阻值；

47Ω五色环（绿紫黑黄棕）用万用表×1（或×10）档来测电阻值。

2.二极管IN4007：用万用表×1K档测正向导通反向载止。(最大整流电流:1.0A，最大反向电压:1000V，最大功耗:3W，频率类型:低频)

3．晶体管2CP12：参数极限工作电压Vrwm（V）：100，极限工作电流Im（A）：0.1

4.电位器100KΩ：用万用表×10K（或×1K ）档来测电阻值。

5.单向晶闸管（可控硅）KP1-4：

单向晶闸管结构原理：

单向晶闸管结构如图1所示，由P型和N型半导体四层交替叠合而成。它有三个电极：阳极A(从外层P型半导体引出)、阴极K(从外层N型半导体引出)、门极G(从内层P型半导体引出)。单向晶闸管符号如图2所示。

图1 图2

单向晶闸管可以等效地看成是由一个PNP型三极管(VT1)和一个NPN型三极管(VT2)组成，如图3所示。开关S断开时，VT1、VT2无基极电流，所以不导通；闭合开关S，回路中则形成强烈正反馈（Ib2↑→Ic2↑→Ib1↑→Ic1↑→Ib2↑），使VT1、VT2迅速饱和导通；导通后，开关S即可断开，因为VT2管的基极电流由VT1管的集电极电流提供，继续维持正反馈。所以，门极也称控制极，它的作用仅仅是触发晶闸管的导通，一旦导通，控制极就失去了作用。由此可知，单向晶闸管导通必须具备两个条件：首先阳极和阴极之间要加上正向电压；其次门极与阴极之间必须加上适当的正向触发电压。

图3

晶闸管有导通和关断两种状态，导通后，要使它关断需要满足两个条件：一是将阳极电流减小到无法维持正反馈；二是将阳极电压减小到一定程度。

单向晶闸管检测：

单向晶闸管在正常情况下，AK间、AG间正反向电阻较大(在几百千欧)；GK间正反向电阻小(在几百欧)，并且GK间正反向电阻有差别，正向电阻小，(黑笔接G，红笔接K测出的电阻)，反向电阻大。所以用万用表R×10档测晶闸管极与极之间的正反向电阻，既可判断出它的极性，又可判断出它的好坏。

(a) (b) (c)

图4 晶闸管管脚排列、结构图及电路符号

对于小功率晶闸管也可这样检测：万用表置R×10档，黑笔接阳极A，红笔接阴极K，表针应指向∞(若阻值小，则晶闸管击穿)；将门极G也与黑笔接触(获取正向触发电压)，此时晶闸管应导通，表针约摆动在60～200Ω之间(若表针不摆动，表明可控硅断极)；将门极G与黑笔脱开，指针不返回∞，说明晶闸管良好(有些晶闸管因维持电流较大，万用表的电流不足以维持它的正反馈，当门极G与黑笔脱开后，表针会回到∞，也是正常的)。

6.电容0.1uF：用万用表×100档，应用电容充放电来判别质量。

7.单结晶体管BT33：

单结晶体管的原理：

单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件。它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2.在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e.其结构、符号、等效电路及伏安特性如图5所示。

①单结晶体管的特性。从图5(a)可以看出，两基极b1与b2之间的电阻被称为基极电阻，即式中，rbl为第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流i。的变化而变化；rb2为第二基

极与发射结之间的电阻，其数值与￡。无关；发射结是PN结，与二极管等效。

若在两面基极b2,b1之间加上正电压Vbb9则A点电压为

式中，，为分压比，其值一般在0.3—0.85之间，如果发射极电压Ve由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，如图5(d)所示。

a.当V,<刀呱时，发射结处于反向偏置，单结晶体管截止，发射极只有很小的漏电流I。

图5 单结晶体管的结构、符号、等效电路及伏安特性

b.当为二极管正向压降（约为0.7 V)，PN结正向导通，Ie显著增加，rbl迅速减小，

Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。单结晶体管由截止区进人负阻区的临界P称为峰点，与其对应的发射极电压和电流分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip。Ip

是正向漏电流，是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然

c.随着发射极电流Ie的不断上升，Ve不断下降，降到v点后，Ve不在下降了，则v点称为谷点，与其对应的发射极电压和电流称为谷点电压v-和谷点电流IV"

d.过了v点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以u }.继续增加时，i。便缓慢地上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压。如果，则单结晶体管

重新截止。

②单结晶体管的主要参数。

a.基极间电阻Rbb"发射极开路时，基极bl,b2之间的电阻，一般为2-10kΩ，其数值随温度的上升而增大。

b.分压比：由单结晶体管内部结构决定的常数，一般为0.3-0.85。

c．e,bl之间反向电压Vebl : b2开路，在额定反向电压Veb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。

d.反向电流I:b1开路，在额定反向电压Vb2下，e,b2之间的反向电流。

e.发射极饱和压降Veo：在最大发射极额定电流时，e,bl之间的压降。