电路基础302.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,继电器,：,小电流控制大电流,1,、符号：,RL,、,RY,、,K,、,KR,继电器是以小电流控制大电流的开关，,线圈通电衔铁吸合，切换触点，以控制负载的通和断。,2,、参数：,a,、线圈工作电压：,DC3V,、,DC6V,、,DC9V,、,DC12V,、,DC24V,、,DC48V,、,(220V AC),b,、触点负载电流：,5A,、,10A,、,20A.(AC220V),3,、测量与代换：加电时测量常开触点应当通，常闭触点应当断；,断电时测量常开触点应当断，常闭触点应当通；,3,、,测量、判断与代换：用“,”,档测线圈，通常为几十欧到十几千欧的电阻线圈加电以后测触点的吸合情况，常见故障为触点粘连或者烧蚀不通。,代换原则,：同型号代换或用线圈电压一致，触点电流相等或稍大一点的代换；,晶振,：,1,、符号：,X,、,Y,晶振由压电石英晶体制成，,有特定的谐振频率，在电路中用来稳定振荡频率。,2,、参数：谐振频率：,14.318Mhz,时钟晶振,32.768,khz,实时晶振,24.576,Mhz,声卡、,MP3,晶振,25.00,Mhz,网卡,3,、代换原则：,原值代换不可偏差。同型号原值代换,。,3,、晶振的测量：,用示波器或频率计测在线工作时的波形或频率；,用万用表二极管档测晶振两端（脚），如果显示“,1”,为正常，如有读数值则损坏；（在主板上测应显示,1000,以上的数值）,对地打阻值，二极管档，红表笔接地，黑表笔分别接晶振的两个脚，数值在,300-800,之间为正常，而且两级数据应相等；,电压测量法：加电，用万用表直流,20V,电压档，黑表笔接地，红表笔分别接晶振的两脚，两脚对地电压不一样为正常。,笔记本电脑主板上四个脚的晶振有两种情况：一种谐振电容在外面，一种谐振电容在里面。（见下面的图）,电声元件,：,1,、扬声器、耳机,2,、蜂呜器，讯响器,3,、话筒、麦克风；,半导体器件,一、二极管,2.1,半导体二极管,2.1.1,半导体基本知识,一、什么是半导体？,导体,(,金属原子的外层电子受原子核的束缚力很小，自由电子成为导电的“载流子”,),绝缘体,可,运动的带电粒子,p39,半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅,(Si),锗,(,Ge,),。,硅和锗的,原子结构模型,(a),硅原子,(b),锗原子 简化模型,硅和锗,都是四价元素,原子的最外层轨道上有四个,价电子。,1.,本征半导体（纯净的半导体晶体）,硅和锗的,晶体结构,（,）点阵结构 （）共价键结构,点阵结构：每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。原子最外层的价电子不仅围绕,两个相邻原子共用一对电子,热,激发产生自由电子和空穴,室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚,成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为“,空穴,”。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。,在电子技术中,将空穴看成带正电荷的载流子。,空穴运动,有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补,这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。,（与,自由电子的运动不同）,结论：,本征半导体中有两种载流子：,带负电荷的自由电子带正电荷的空穴 热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为“复合”。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。,N,型和,P,型半导体,(1)N,型半导体,在,硅,晶体中掺入五价元素磷,磷原子的五个价电子有四个,多出的一个电子不受共价键的束缚,室温下很,容易成为自由电子。磷原子失去一个电子成为正离子（在晶体中不能移动）每个磷原子都提供一个自由电子，自由电子数目大大增加，远远超过空穴数。这种半导体主要依靠电子导电，称为电子型或,N,型半导体。,N,型半导体的特点：,自由电子,空 穴,多数载流子（简称多子）,少数载流子（简称少子）,只要掺入极少量的杂质元素（,1,10,6,），多子的浓度将比本征半导体载流子浓度增加近,10,6,倍。,掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。,(2)P,型半导体,在,硅,晶体中掺入三价元素硼,硼原子与相邻的四个硅原子,由于缺少一个价电子而产生一个空位，这个空位很容易被邻近共价键中的价电子填补。硼原子,得到一个电子成为负离子（在晶体中不能移动），失去价电子的共价键中出现一个空穴，每个硼原子都产生一个空穴，空穴数目大大增加，远远超过自由电子数。这种半导体主要依靠空穴导电，称为空穴型或,P,型半导体,P,型半导体的特点：,空 穴,自由电子,多数载流子（简称多子）,少数载流子（简称少子）,掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。,少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。,3.PN,结的形成,预备知识,:,半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动,.,在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。,将一块半导体的一侧掺杂成,P,型半导体，另一侧掺杂成,N,型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层,PN结,40,多子扩散运动形成空间电荷区,由于浓度差，电子和空穴都要从浓度高的区域向,扩散的结果，交界面,P,区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，,N,区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子，这样在交界面处出现由数量相等的正负离子组成的空间电荷区，并产生由,N,区指向,P,区的内电场,E,IN,。,PN结,内电场,E,IN,阻止多子扩散，促使少子漂移,多子扩散,空间电荷区加宽内电场,E,IN,增强,少子漂移,促使,阻止,E,IN,E,IN,空间电荷区变窄内电场,E,IN,削弱,扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的,PN,结,小结：,PN,结中同时存在多子的扩散运动和,少子的漂移运动，达到动态平衡时，扩散运动产生的扩散电流和漂移运动产生的漂移互相抵消，,PN,结中总的电流为零。,41,4.,PN,结的单向导电性,外加正向电压（也叫正向偏置）,外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，,N,区电子不断扩散到,P,区，,P,区空穴不断扩散到,N,区，形成较大的正向电流，这时称,PN,结处于“导通”状态。,4.,PN,结的单向导电性,外加反向电压（也叫反向偏置）,外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流,I,R,，,因为是少子漂移运动产生的，,I,R,很小，这时称,PN,结处于“截止”状态。,PN,结伏安特性,a.,外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，,PN,结仍处于截止状态,b.,正向电压大于“开启电压,U,ON,”,后，,i,随着,u,增大迅速上升。,Uon,0,.5V(,硅,),Uon,0,.1V(,锗,),P42,P42,c.,外加反向电压时，,PN,结处于截止状态，反向电流,I,R,很小。,d.,反向电压大于“击穿电压,U,（,BR,）,”,时，反向电流,I,R,急剧增加。,2.1.2,二极管符号及主要参数,A,阳极,K,阴极,二极管主要参数：,1.,最大正向电流,I,F,2.,反向击穿电压,U,（,BR,）,3.,反向电流,I,R,4.,最高工作频率,2.1.3,二极管应用举例,二极管的伏安特性是一个非线性的曲线，在实际分析电路中，导通时管压降视为一个固定值：,U,D,0.7V,（硅）,U,D,0.3V,（锗）,p42,或视为一个理想开关，即导通时视为“短路”，截止时视为“开路”。这就是电子线路中经常采用的近似估算法。,p44,十一、半导体器件：,半导体：,介于导体与绝缘体之间的物质，,硅、硒、锗、氧化锌、硫化镉、砷化镓,SiO2,经还原提纯，制成单晶硅，,(,多晶硅,),在其中掺入三价的铝、铟、五价的磷、硼等。,由于加入的元素不同制成空穴和电子型半导体，,即,P,型半导体和,N,型半导体，,利用,PN,结的单向导电性制成二、三极管、,场效应管、和集成电路芯片。,二极管：,a,、,符号：,b,、,分类：,按功能分：,1,）整流二极管：,普通、快恢复、超快恢复、肖特基,2,）稳压二极管：,3,）开关二极管：,4,）发光二极管：,5,）光电二极管：,按材料分：,硅管、锗管,按封装形式分：玻璃封装、塑料封装,c,、,特性与作用：,1,、特性：,单向导电性：,电流只能从正极流向负极而不能从负极流向正极；,正向导通时有压降，普通硅管为,0.6-0.7V,；,普通锗管为,0.2-0.3V,发光二极管的压降,1-5V,反向电压大于定值时会击穿；如,1N4001 1A 50V,1N4007 1A 100V,作用：整流：把交流电变成直流电；,限幅：限制电压幅度；,稳压：,稳压二极管反向连接在电路中，工作在特殊的软击穿状态，使两端电压保持稳定。一旦电压超过其稳压值,稳压二极管就会软击穿反向导通，将高出的电压对地短路掉；当电压低于稳压二极管的稳压值时，稳压二极管是截止的。注意：如果所加的反向电压过大，超过了稳压二极管的允许值，就会击穿短路、也可能烧断或者稳压电压值改变。,稳压二极管的应用举例,:,LED,：光源、指示、显示、传递信号；光电二极管：光传感器、光电控制；钳位：,d,、型号与参数：,1,）型号命名规则：中国：,2 A,锗,Z,整流,xx,B,锗,P,普通 序号,C,硅,W,稳压,D,硅,美国：,1 N 4148,1,个,PN,结的二极管美国注册序号例：,1N4001,1N4007,1N5408,日本：,1,S,S,14,1,个,PN,结的二极管日本注册 肖特基序号,MOSPEC,公司：,S,20,C,40,C,肖特基,20A,双二极管,40V,共阴极,F,：快恢复、超快恢复例：,F10C20,S16C20,2),参数：,极限参数：最大正向电流：,IF,，,IFmax,最高反向耐压：,Ur m,Vr,r,m,如,1N4001 1A 50V,1N4007 1A 100V,反向恢复时间：,trr,:,Trr,越小越好，,trr,小，相当于频率高，速度快，,高频电路（整流）必须注意：,Trr,从大到小为：,普通二极管开关二极管快恢复二极管,超快恢复二极管肖特基二极管；,肖特基二极管的特点：,电流大、耐压低，速度最快；,快恢复二极管的特点：,电流中等、耐压高、速度较快；,超快恢复二极管特点：,与快恢复二极管类似、只是速度更快；,查二、三极管参数的网址：,www,.21IC.com,e,、,测量与代换：,1,）用二极管档测量；,2),好坏的判断：,普通二极管只有一组数值就是好的 （从电路上拆下来测量）；常见故障为击穿或烧断；,3),代换：,同型号代换或用同类型的、参数接近的代换；,