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1、项目五项目五 半导体器件及应用半导体器件及应用任务一任务一任务一任务一 半导体基础知识半导体基础知识半导体基础知识半导体基础知识任务二任务二任务二任务二 二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用任务三任务三任务三任务三 晶体管晶体管晶体管晶体管任务四任务四任务四任务四 晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路任务五任务五任务五任务五 集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器项目五项目五 半导体器件及应用半导体器件及应用n n了解半导体的概念及特性；了解半导体的概念及特性；了解半导体的概念及特性；了解半导体的概念及特性；n n掌握常用半导体
2、器件的结构、原理、特性及参数，掌掌握常用半导体器件的结构、原理、特性及参数，掌掌握常用半导体器件的结构、原理、特性及参数，掌掌握常用半导体器件的结构、原理、特性及参数，掌握其在汽车电子电路中的应用；握其在汽车电子电路中的应用；握其在汽车电子电路中的应用；握其在汽车电子电路中的应用；n n了解晶体管的结构、工作原理和主要参数的意义；了解晶体管的结构、工作原理和主要参数的意义；了解晶体管的结构、工作原理和主要参数的意义；了解晶体管的结构、工作原理和主要参数的意义；n n了解晶体管基本放大电路的组成、工作原理、性能指了解晶体管基本放大电路的组成、工作原理、性能指了解晶体管基本放大电路的组成、工作原理
3、、性能指了解晶体管基本放大电路的组成、工作原理、性能指标、各类放大电路的特点，掌握其在汽车电子电路中标、各类放大电路的特点，掌握其在汽车电子电路中标、各类放大电路的特点，掌握其在汽车电子电路中标、各类放大电路的特点，掌握其在汽车电子电路中的应用；的应用；的应用；的应用；n n掌握集成运放电路的分析方法，了解其在汽车中应用。掌握集成运放电路的分析方法，了解其在汽车中应用。掌握集成运放电路的分析方法，了解其在汽车中应用。掌握集成运放电路的分析方法，了解其在汽车中应用。本章要求本章要求本章要求本章要求: : : :任务一任务一 半导体基础知识半导体基础知识根据导电能力的强弱，物质可分为导体、半导体和
4、绝缘体。根据导电能力的强弱，物质可分为导体、半导体和绝缘体。根据导电能力的强弱，物质可分为导体、半导体和绝缘体。根据导电能力的强弱，物质可分为导体、半导体和绝缘体。半导体：半导体：半导体：半导体：介于导体和绝缘体之间的物质。介于导体和绝缘体之间的物质。介于导体和绝缘体之间的物质。介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗、硒等如硅、锗、硒等如硅、锗、硒等如硅、锗、硒等掺杂性：掺杂性：掺杂性：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变( ( ( (可可可
5、可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和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）。晶闸管等）。晶闸管等）。晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( ( ( (可做成各种可做成各种可做成各种可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三光敏元件，如光敏电阻、光敏二极
6、管、光敏三极管等极管等极管等极管等) ) ) )。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强( (可做成可做成可做成可做成 温度敏感元件，如热敏电阻温度敏感元件，如热敏电阻温度敏感元件，如热敏电阻温度敏感元件，如热敏电阻) )。一一一一. . 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。本征半导体。本征半导体。
7、本征半导体。本征半导体的结构示意图本征半导体的结构示意图本征半导体的结构示意图本征半导体的结构示意图 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电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：流：流：流：电子电流电子电流电子电流电子电流和和和和空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子空穴都称为载流子空穴都称为载流子空穴都称为载流子。 本征半导体中有两种载流子（自由电子和空穴）同时参与本征半导体中有两种载流子（自由电子和空穴）同时参与
8、本征半导体中有两种载流子（自由电子和空穴）同时参与本征半导体中有两种载流子（自由电子和空穴）同时参与导电，导电，导电，导电，这是本征半导体区别于金属导体的一个重要特性，此这是本征半导体区别于金属导体的一个重要特性，此这是本征半导体区别于金属导体的一个重要特性，此这是本征半导体区别于金属导体的一个重要特性，此特性称为它的特性称为它的特性称为它的特性称为它的导电机理导电机理导电机理导电机理。注意：注意：注意：注意： 在常温下，本征半导体中载流子很少，其导电性能很差。在常温下，本征半导体中载流子很少，其导电性能很差。在常温下，本征半导体中载流子很少，其导电性能很差。在常温下，本征半导体中载流子很少，
9、其导电性能很差。为了提高其导电性能，通常将其制成杂质半导体。为了提高其导电性能，通常将其制成杂质半导体。为了提高其导电性能，通常将其制成杂质半导体。为了提高其导电性能，通常将其制成杂质半导体。 二二二二. . 掺杂半导体掺杂半导体掺杂半导体掺杂半导体 在本征半导体中掺入微量的有用杂质形成的半导体，其导电在本征半导体中掺入微量的有用杂质形成的半导体，其导电在本征半导体中掺入微量的有用杂质形成的半导体，其导电在本征半导体中掺入微量的有用杂质形成的半导体，其导电能力大大加强。能力大大加强。能力大大加强。能力大大加强。 掺入三价元素称为掺入三价元素称为掺入三价元素称为掺入三价元素称为P P型半导体型半
10、导体型半导体型半导体 +4+4 +4+4+4+4 +4+4空穴空穴+3+3硼原子硼原子接受一个电接受一个电接受一个电接受一个电子变为负离子变为负离子变为负离子变为负离子子子子空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子自由电子是少数载流子自由电子是少数载流子自由电子是少数载流子。空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，也称为空穴主要导电方式，也称为空穴主要导电方式，也称为空穴主要导电方式，也称为空穴型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。自由电子空穴对自由电子空穴对自由电子空穴
11、对自由电子空穴对 +4+4 +4+4 +4+4 +4+4+5+5多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个电失去一个电子变为正离子变为正离子子自由电子导电成为这种半导体的自由电子导电成为这种半导体的自由电子导电成为这种半导体的自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子型半导主要导电方式，称为电子型半导主要导电方式，称为电子型半导主要导电方式，称为电子型半导体。体。体。体。掺入五价元素称为掺入五价元素称为掺入五价元素称为掺入五价元素称为N N型半导体型半导体型半导体型半导体 自由电子是多数载流子，自由电子是多数载流子，自由电子是多数载流子，自由电
12、子是多数载流子，空穴是少数载流子。空穴是少数载流子。空穴是少数载流子。空穴是少数载流子。自由电子空穴对自由电子空穴对自由电子空穴对自由电子空穴对 综上所述，无论是综上所述，无论是综上所述，无论是综上所述，无论是P P型还是型还是型还是型还是N N型半导体，其中多数载流子型半导体，其中多数载流子型半导体，其中多数载流子型半导体，其中多数载流子都是掺入杂质造成的，尽管杂质含量微乎其微，却能使其都是掺入杂质造成的，尽管杂质含量微乎其微，却能使其都是掺入杂质造成的，尽管杂质含量微乎其微，却能使其都是掺入杂质造成的，尽管杂质含量微乎其微，却能使其导电性能大大改善。而它们的少数载流子，都是由于热激导电性能
13、大大改善。而它们的少数载流子，都是由于热激导电性能大大改善。而它们的少数载流子，都是由于热激导电性能大大改善。而它们的少数载流子，都是由于热激发产生的。虽然少子浓度很低，但对温度非常敏感，其浓发产生的。虽然少子浓度很低，但对温度非常敏感，其浓发产生的。虽然少子浓度很低，但对温度非常敏感，其浓发产生的。虽然少子浓度很低，但对温度非常敏感，其浓度随温度的升高而增大，因此度随温度的升高而增大，因此度随温度的升高而增大，因此度随温度的升高而增大，因此温度是影响半导体性能的一温度是影响半导体性能的一温度是影响半导体性能的一温度是影响半导体性能的一个重要因素。个重要因素。个重要因素。个重要因素。 杂质半导
14、体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P P型半导体型半导体+N N型半导体型半导体三三. PN结结 P型半导体中的空穴多于自由电子，N型半导体中的自由电子多于空穴，这样自由电子和空穴都要从浓度高的区域向浓度低的区域扩散，即多子因浓度差而形成扩散运动。1.PN结的形成P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+空穴空穴自由电子自由电子负离子负离子正离子正离子PNPN结结结结自由电子自由电子空穴空穴内电场内电场内电场的存在有助于P区的自由电子（少子）进入N区，N区的空穴（少子）进去P区，这种少子在内电场作用下的定向移动称为少子的漂移运动。漂移使得空间电荷去变窄
15、，内电场削弱，多子的扩撒运动得以增强。在一定温度下，两种运动保持平衡，空间电荷区相对稳定，形成PN结。P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+空穴空穴自由电子自由电子负离子负离子正离子正离子PNPN结结结结自由电子自由电子空穴空穴在杂质半导体在杂质半导体在杂质半导体在杂质半导体P P和和和和N N的结合面附近存在着的特殊薄层称为的结合面附近存在着的特殊薄层称为的结合面附近存在着的特殊薄层称为的结合面附近存在着的特殊薄层称为PNPN结。结。结。结。在在在在PNPN结中空穴和自由电子都基本上耗尽了，故结中空穴和自由电子都基本上耗尽了，故结中空穴和自由电子都
16、基本上耗尽了，故结中空穴和自由电子都基本上耗尽了，故PNPN结又称为结又称为结又称为结又称为耗尽层，耗尽层中有一个内电场，方向如上图所示。耗尽层，耗尽层中有一个内电场，方向如上图所示。耗尽层，耗尽层中有一个内电场，方向如上图所示。耗尽层，耗尽层中有一个内电场，方向如上图所示。 内电场内电场当当当当PNPN结加正向电压（正向偏置）时：结加正向电压（正向偏置）时：结加正向电压（正向偏置）时：结加正向电压（正向偏置）时：PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF PN PN 结处于导通状态结处于导通状态结处于导通状态结处于导通状态内电场内电场PN+ 内电场被内电场被内电场被内电场
17、被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。1.PN结的单向导电性当当当当 PN PN 结加反向电压（反向偏置）时结加反向电压（反向偏置）时结加反向电压（反向偏置）时结加反向电压（反向偏置）时外电场外电场外电场外电场内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的
18、漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 + PN PN 结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +PNPN结结结结正向导通正向导通正向导通正向导通、反向截止反向截止反向截止反向截止的特性称为其的特性称为其的特性称为其的特性称为其单向导电性单向导电性单向导电性单向导电性任务二任务二 二极管的应用二极管的应用一、二极管的认识一、二极管的认识负极
19、负极正极正极符号符号VDPN正极正极负极负极外壳外壳PN结结二极管的结构示意图二极管的结构示意图分类分类分类分类结构结构结构结构1.1.点接触型、面接触型、平面型点接触型、面接触型、平面型点接触型、面接触型、平面型点接触型、面接触型、平面型2.2.硅管和锗管硅管和锗管硅管和锗管硅管和锗管3.3.普通管和特殊管普通管和特殊管普通管和特殊管普通管和特殊管负极引线负极引线正极引线正极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝正极引线正极引线N型锗片型锗片负极引线负极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅正极引线正极引线
20、PN结结金锑合金金锑合金底座底座负极引线负极引线( b ) 面接触型面接触型二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图 用于集成电路制作工艺用于集成电路制作工艺用于集成电路制作工艺用于集成电路制作工艺中。中。中。中。PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路用于高频整流和开关电路用于高频整流和开关电路用于高频整流和开关电路中。中。中。中。硅硅硅硅U Uthth = =0.5V,0.5V,锗锗锗锗U Uthth = =0 0.1V.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)管压降管压降管压降管压降 外加电压大
21、于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。 外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向压二极管被击穿，失去单向压二极管被击穿，失去单向压二极管被击穿，失去单向导电性。导电性。导电性。导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性UI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V二极管的伏安特性二极
22、管的伏安特性n总结：n二极管具有单向导电性，二极管只允许电流从管的“+”极流向管子的“”极，而不允许电流从“”极流向“+”极。它的单向导电性可以用水流和阀门的比喻来理解。n二极管的伏安特性具有非线性。n二极管的伏安特性与温度有关。图6-12 晶体二极管的单向导电性比喻（a）水流顶开阀门 （b）水流压紧阀门PN正极正极负极负极外壳外壳PN结结二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的检测二极管的检测用万用表判断二极管的极性和好坏（a） 测正向电阻 （b） 测反向电阻1用模拟式万用表检测二极管的单向导电性2用模拟式万用表检测二极管的好坏若测得的二极管的正向电阻小，反向电阻大，且两者相差很大，说明
23、管子是好的。3用模拟式万用表判断二极管的极性二极管在汽车上的应用二极管在汽车上的应用 二极管在汽车电子电路中的应用较广，可以实现整流、限幅、开关等作用。整流：将交流电转化为直流。例5.11.半波整流2.全波整流例例例例5.2 5.2 汽车交流发电机专用汽车交流发电机专用汽车交流发电机专用汽车交流发电机专用的三相桥式整流电路的三相桥式整流电路的三相桥式整流电路的三相桥式整流电路由三只正极管和三只负极管组成由三只正极管和三只负极管组成由三只正极管和三只负极管组成由三只正极管和三只负极管组成。正极管的导通条件是：正极管的导通条件是：正极管的导通条件是：正极管的导通条件是：在某一瞬间，与三相绕组中电位
24、最高在某一瞬间，与三相绕组中电位最高在某一瞬间，与三相绕组中电位最高在某一瞬间，与三相绕组中电位最高相连接的正极管导通。相连接的正极管导通。相连接的正极管导通。相连接的正极管导通。 负极管的导通条件是：负极管的导通条件是：负极管的导通条件是：负极管的导通条件是：在某一瞬间，与三相绕组中电位最低在某一瞬间，与三相绕组中电位最低在某一瞬间，与三相绕组中电位最低在某一瞬间，与三相绕组中电位最低相连接的负极管导通。相连接的负极管导通。相连接的负极管导通。相连接的负极管导通。 三相桥式三相桥式三相桥式三相桥式整流电路整流电路整流电路整流电路设三相绕组输出的电压设三相绕组输出的电压设三相绕组输出的电压设三
25、相绕组输出的电压为三相对称电压，波形为三相对称电压，波形为三相对称电压，波形为三相对称电压，波形如图所示。如图所示。如图所示。如图所示。 为便于分析，现将一个为便于分析，现将一个为便于分析，现将一个为便于分析，现将一个周期等分成周期等分成周期等分成周期等分成6 6个小区间个小区间个小区间个小区间加以说明。加以说明。加以说明。加以说明。 在在在在t t1 1 t t2 2内，内，VD1、VD5导通，导通，U1V1间电压加到负载上。间电压加到负载上。在在在在t t2 2 t t3 3内，内，VD1、VD6导通，导通，U1W1间电压加到负载上。间电压加到负载上。在在在在t t4 4 t t5 5内，
26、内，VD2、VD4导通，导通，V1U1间电压加到负载上。间电压加到负载上。在在在在t t3 3 t t4 4内，内，VD2、VD6导通，导通，V1W1间电压加到负载上。间电压加到负载上。 按照正极管按照正极管按照正极管按照正极管VDVD1 1VDVD2 2VDVD3 3、负极管、负极管、负极管、负极管VDVD5 5VDVD6 6VDVD4 4的的的的顺序轮流导通，在负载端便得到一个较平稳的直流电压。电顺序轮流导通，在负载端便得到一个较平稳的直流电压。电顺序轮流导通，在负载端便得到一个较平稳的直流电压。电顺序轮流导通，在负载端便得到一个较平稳的直流电压。电压波形如图所示。压波形如图所示。压波形如
27、图所示。压波形如图所示。 二、特殊二极管二、特殊二极管二、特殊二极管二、特殊二极管1. 1. 光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 其符号如下图所示其符号如下图所示其符号如下图所示其符号如下图所示 利用这一特性可以将许多光电二极管组成光电板，作为电利用这一特性可以将许多光电二极管组成光电板，作为电利用这一特性可以将许多光电二极管组成光电板，作为电利用这一特性可以将许多光电二极管组成光电板，作为电源使用，称为太阳能电池。另外，光电二极管在汽车上作为源使用，称为太阳能电池。另外，光电二极管在汽车上作为源使用，称为太阳能电池。另外，光电二极管在汽车上作为源使用，称为太阳能电池。另外，光电二极管在
28、汽车上作为光信号检测元件得到了广泛的应用。光信号检测元件得到了广泛的应用。光信号检测元件得到了广泛的应用。光信号检测元件得到了广泛的应用。 反向电流的数值随着光照的增强而上升。反向电流的数值随着光照的增强而上升。反向电流的数值随着光照的增强而上升。反向电流的数值随着光照的增强而上升。无光照时，反无光照时，反无光照时，反无光照时，反向电流很小；有光照时，反向电流急剧增加，且光照的越向电流很小；有光照时，反向电流急剧增加，且光照的越向电流很小；有光照时，反向电流急剧增加，且光照的越向电流很小；有光照时，反向电流急剧增加，且光照的越强，反向电流越大。强，反向电流越大。强，反向电流越大。强，反向电流越
29、大。 图5.11 光电二极管的符号图5.12日照强度传感器的结构和等效电路如图5.12 是汽车自动空调系统中使用的日照强度传感器的结构和等效电路2. 2. 发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管的外形和符号发光二极管的外形和符号发光二极管的外形和符号发光二极管的外形和符号有正向电流流过时，发出有正向电流流过时，发出有正向电流流过时，发出有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，一定波长范围的光，一定波长范围的光，一定波长范围的光，目前的发目前的发目前的发目前的发光管可以发出从红外到可见波光管可以发出从红外到可见波光管可以发出从红外到可见波光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与
30、一般二段的光，它的电特性与一般二段的光，它的电特性与一般二段的光，它的电特性与一般二极管类似，但正向电压较一般极管类似，但正向电压较一般极管类似，但正向电压较一般极管类似，但正向电压较一般二极管高为二极管高为二极管高为二极管高为1.53V1.53V，电流较小，电流较小，电流较小，电流较小为几为几为几为几 十几十几十几十几mAmA发光二极管具有体积小、反应快、光度强、寿命长等优点，发光二极管具有体积小、反应快、光度强、寿命长等优点，发光二极管具有体积小、反应快、光度强、寿命长等优点，发光二极管具有体积小、反应快、光度强、寿命长等优点，在汽车电路中得到广泛应用。如安装在汽车组合仪表盘上在汽车电路中
31、得到广泛应用。如安装在汽车组合仪表盘上在汽车电路中得到广泛应用。如安装在汽车组合仪表盘上在汽车电路中得到广泛应用。如安装在汽车组合仪表盘上各种指示灯、报警灯都是发光二极管组成的。各种指示灯、报警灯都是发光二极管组成的。各种指示灯、报警灯都是发光二极管组成的。各种指示灯、报警灯都是发光二极管组成的。 汽车上的液面检测报警电路汽车上的液面检测报警电路汽车上的液面检测报警电路汽车上的液面检测报警电路报警灯报警灯报警灯报警灯液位传感器液位传感器液位传感器液位传感器永久磁铁是浮子永久磁铁是浮子舌簧管是静止的舌簧管是静止的 在液位正常时，舌簧管触点断开，报警灯不发光。当液在液位正常时，舌簧管触点断开，报警
32、灯不发光。当液在液位正常时，舌簧管触点断开，报警灯不发光。当液在液位正常时，舌簧管触点断开，报警灯不发光。当液位低于规定值时，磁铁浮子下移到舌簧管中部，在磁场作位低于规定值时，磁铁浮子下移到舌簧管中部，在磁场作位低于规定值时，磁铁浮子下移到舌簧管中部，在磁场作位低于规定值时，磁铁浮子下移到舌簧管中部，在磁场作用下触点闭合，报警灯电路接通而发光报警。用下触点闭合，报警灯电路接通而发光报警。用下触点闭合，报警灯电路接通而发光报警。用下触点闭合，报警灯电路接通而发光报警。3. 3. 稳压管稳压管稳压管稳压管符号符号符号符号 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加稳压管
33、正常工作时加稳压管正常工作时加反向电压反向电压反向电压反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用该特性，稳压管在电路该特性，稳压管在电路该特性，稳压管在电路该特性，稳压管在电路中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。UIOUZIZIZM UZ IZ稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常
34、工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作( (反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿) )时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流I IZ Z 、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流 I IZMZM 稳定电流是指稳压管的稳定电压所对应的电流值稳定电流是指稳压管的稳定电压所对应的电流值稳定电流是指稳压管的稳定电压所对应的电流值稳定电流是指稳压管的稳定电压所对应的电流值 最大稳定电流是指稳压管反向击穿后允许流过的最大稳定电流是指稳压管反向击穿后允许流过的最大稳定电流是指稳压管反向击穿后允许流过的最大稳定电流是指稳压管
35、反向击穿后允许流过的最大电流值。使用时要加限流电阻。最大电流值。使用时要加限流电阻。最大电流值。使用时要加限流电阻。最大电流值。使用时要加限流电阻。动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻r rZ Z愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。稳压管的主要参数稳压管的主要参数稳压管的主要参数稳压管的主要参数稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路汽车仪表电路的稳压电路汽车仪表电路的稳压电路汽车仪表电路的稳压电路汽车仪表电路的稳压电路 由稳压管和限流电阻串联由稳压管和限流电阻串联由稳压管和限流电阻串联由稳压管和限流电阻串联组成。组成。组
36、成。组成。其中稳压管与负载其中稳压管与负载其中稳压管与负载其中稳压管与负载电路并联，以便发挥稳压电路并联，以便发挥稳压电路并联，以便发挥稳压电路并联，以便发挥稳压作用。作用。作用。作用。稳压电路的稳压原理是：稳压电路的稳压原理是：稳压电路的稳压原理是：稳压电路的稳压原理是：当蓄电池电压上升时，稳压管的当蓄电池电压上升时，稳压管的反向电压略有增大，根据反向击穿特性可知，其反向电流反向电压略有增大，根据反向击穿特性可知，其反向电流大大增加。这将引起限流电阻的电流和电压增加，若电阻大大增加。这将引起限流电阻的电流和电压增加，若电阻选择合适，则其电压的增量将抵消掉蓄电池电压的增量，选择合适，则其电压的
37、增量将抵消掉蓄电池电压的增量，使仪表上的电压基本不变。相反，当蓄电池电压减小时，使仪表上的电压基本不变。相反，当蓄电池电压减小时，限流电阻上的电压减小，保证了仪表上的电压基本不变。限流电阻上的电压减小，保证了仪表上的电压基本不变。稳压管在汽车上的应用稳压管在汽车上的应用稳压管在汽车上的应用稳压管在汽车上的应用限幅电路限幅电路限幅电路限幅电路在图中，稳压管在图中，稳压管在图中，稳压管在图中，稳压管VZVZ2 2为限幅二极管，在电路中起限制电压幅为限幅二极管，在电路中起限制电压幅为限幅二极管，在电路中起限制电压幅为限幅二极管，在电路中起限制电压幅度的作用。其工作原理是：当电路开关度的作用。其工作原
38、理是：当电路开关度的作用。其工作原理是：当电路开关度的作用。其工作原理是：当电路开关S S接通时，在电压调接通时，在电压调接通时，在电压调接通时，在电压调节器两端会产生瞬间高压，稳压管反向击穿导通，将电压节器两端会产生瞬间高压，稳压管反向击穿导通，将电压节器两端会产生瞬间高压，稳压管反向击穿导通，将电压节器两端会产生瞬间高压，稳压管反向击穿导通，将电压限制在一定范围内，避免了瞬间高压损坏电压调节器。限制在一定范围内，避免了瞬间高压损坏电压调节器。限制在一定范围内，避免了瞬间高压损坏电压调节器。限制在一定范围内，避免了瞬间高压损坏电压调节器。 任务三任务三 晶体晶体管管一、晶体管的认识一、晶体管
39、的认识NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型型型型PNPPNP型型型型基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N
40、NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点结构特点结构特点结构特点：集电区：集电区：面积最大面积最大三极管的放大原理三极管的放大原理ICUBBmA ARBIBUCC+mAIERPVTVT发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏实验线路实验线路实验线路实验线路（1 1 1 1）三极管放大的外部条件）三极管放大的外部条件）三极管放大的外部条件）三极管放大的外部条件I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.06
41、0.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001 u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ u u 时，时，时，时， u uo o = += +U Uo o (sat)(sat) u u+ + u u 时，时，时，时， u uo o = = U Uo o (sat)(sat) i i+ += i= i 0 0 U Uo o(sat)(sat) + +U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR uiUR 时，时，uo = Uo (sat
42、) ui =UR 时，时，uo发生跳变发生跳变输出电压输出电压 uo 发生跃变时的输入电压叫门限电平，发生跃变时的输入电压叫门限电平，所以任意电压比较器的所以任意电压比较器的门限电平门限电平Uth=UR 参考电压参考电压URuouiR2+ R1因只有一个门限电压，因只有一个门限电压，故又称单限电压比较器故又称单限电压比较器 电压传输特性电压传输特性为了和数字电路的高低电平相配合，一般运放输出端接稳压为了和数字电路的高低电平相配合，一般运放输出端接稳压管作限幅电路，如下图（管作限幅电路，如下图（a），这种比较理想的电压传输特性），这种比较理想的电压传输特性曲线如图（曲线如图（b） 如果参考电压如
43、果参考电压如果参考电压如果参考电压U UR R=0=0，则输出电压，则输出电压，则输出电压，则输出电压过零时，输出电压过零时，输出电压过零时，输出电压过零时，输出电压u u0 0将产生跃变，这种比较器称为过零比较器。如图所将产生跃变，这种比较器称为过零比较器。如图所将产生跃变，这种比较器称为过零比较器。如图所将产生跃变，这种比较器称为过零比较器。如图所示为加了限幅电路的过零比较器，示为加了限幅电路的过零比较器，示为加了限幅电路的过零比较器，示为加了限幅电路的过零比较器，VSVS1 1 VSVS2 2为限幅稳压为限幅稳压为限幅稳压为限幅稳压管，其稳定的电压相同（管，其稳定的电压相同（管，其稳定的
44、电压相同（管，其稳定的电压相同（U US1S1=U=US2S2=U=US S），），），）， u ui i加在反加在反加在反加在反相端，同相端接地。其理想传输特性如图（相端，同相端接地。其理想传输特性如图（相端，同相端接地。其理想传输特性如图（相端，同相端接地。其理想传输特性如图（b b）所示。）所示。）所示。）所示。电路引入正反馈，电路引入正反馈，电路引入正反馈，电路引入正反馈，运放工作于非线性区运放工作于非线性区运放工作于非线性区运放工作于非线性区为了提高电路的稳定性，一般采用滞回电压比较器Rfuoui+ R1R2当当 uo = + Uo(sat)， 则则 当当 uo = Uo(sat)，
45、 则则电压传输特性电压传输特性uiuoO Uo(sat)+Uo(sat)回差电压：回差电压：回差电压：回差电压： uiuoO Uo(sat)+Uo(sat)电压传输特性电压传输特性上上限限电电压压下下限限电电压压优点：优点：优点：优点：回差电压的存在，也回差电压的存在，也提高了电提高了电路的抗干扰能力路的抗干扰能力。只要干扰量。只要干扰量不超过回差电压，则输出电压不超过回差电压，则输出电压的状态就不会改变。的状态就不会改变。 用途：用途：用途：用途：波形变换波形变换如果输出带有限幅电路，如果输出带有限幅电路，也可用于模拟电路和数字电也可用于模拟电路和数字电路的路的接口元件接口元件 2.2.2.
46、2.电压比较器在汽车上的应用电压比较器在汽车上的应用电压比较器在汽车上的应用电压比较器在汽车上的应用汽车充电系统电压监视器电路汽车充电系统电压监视器电路 功能：功能：功能：功能：监视汽车充电系统的电压，当电压过低（小于监视汽车充电系统的电压，当电压过低（小于12V）或过高）或过高（大于（大于14.5V）时，报警器发出警报。）时，报警器发出警报。滤波稳压电路滤波稳压电路滤波稳压电路滤波稳压电路 -为比为比为比为比较器较器较器较器A1A1A1A1、A2A2A2A2提供基准提供基准提供基准提供基准电压，电压值为稳压电压，电压值为稳压电压，电压值为稳压电压，电压值为稳压管管管管VZVZVZVZ的稳定电
47、压。的稳定电压。的稳定电压。的稳定电压。各部分作用：各部分作用：各部分作用：各部分作用：分压电路分压电路分压电路分压电路-将电源充将电源充将电源充将电源充电系电压分压后形成电系电压分压后形成电系电压分压后形成电系电压分压后形成A1A1A1A1、A2A2A2A2的输入信号。的输入信号。的输入信号。的输入信号。比较器比较器比较器比较器A A1 1 、A A2 2 将输将输将输将输入信号与基准电压进入信号与基准电压进入信号与基准电压进入信号与基准电压进行比较。行比较。行比较。行比较。汽车充电系统电压汽车充电系统电压监视器电路监视器电路 驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路VTVTVTVT1 1 1 1、
48、VTVTVTVT2 2 2 2 -为为为为驱动警报器工作。驱动警报器工作。驱动警报器工作。驱动警报器工作。组成：组成：组成：组成：警报器警报器警报器警报器LEDLEDLEDLED1 1 1 1、LEDLEDLEDLED2 2 2 2充充充充电系电压异常时发出电系电压异常时发出电系电压异常时发出电系电压异常时发出警报。警报。警报。警报。原理：原理：原理：原理：充电系电压大于充电系电压大于充电系电压大于充电系电压大于14.5V14.5V U U4 4 U U5 5， U U7 7 U U6 6 U U2 2=0=0， U U1 1= =U UCCCC（电源电压）（电源电压）（电源电压）（电源电压）
49、 VTVT1 1截止，截止，截止，截止，VTVT2 2导通导通导通导通 LEDLED1 1不亮，不亮，不亮，不亮，LEDLED2 2发光，指示电压过高。发光，指示电压过高。发光，指示电压过高。发光，指示电压过高。充电系电压低于充电系电压低于充电系电压低于充电系电压低于12V12V U U4 4 U U5 5， U U7 7 U U U5 5， U U7 7 U U6 6 U U1 1 = = U U2 2= 0= 0 VT VT1 1、VTVT2 2均截止均截止均截止均截止 LEDLED1 1、 LEDLED2 2都不亮，都不亮，都不亮，都不亮，指示电压正常。指示电压正常。指示电压正常。指示电压正常。
