晶体管应用调试PPT学习教案

1、会计学1 晶体管应用调试晶体管应用调试 第1页/共57页 V 2CZ54C R H S 3 VU 2CZ54C V H R S (a)(b) 3 V 图图(a)： 灯泡发光灯泡发光, 说明电路导通；说明电路导通； 图图(b)：二极管管脚调换位置，：二极管管脚调换位置， 灯泡不发光，说灯泡不发光，说 明电路断开。明电路断开。 结论：结论：二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性 V 2CZ54C R H S 3 VU 2CZ54C V H R S (a)(b) 3 V 第2页/共57页 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 正极正极负极负极 二极管的电路符号二极管的电路符号 二极管类型二极管类型

2、 按材料分按材料分 硅二极管硅二极管 锗二极管锗二极管 砷化镓二极管砷化镓二极管 按结构分按结构分 点接触型点接触型 面接触型面接触型 平面型平面型 二极管结构二极管结构 按用途分按用途分 稳压二极稳压二极 管管 整流二极整流二极 管管 发光二极管发光二极管 开关二极管等开关二极管等 第3页/共57页 二极管类型二极管类型 点接触型点接触型 正极正极 引线引线 触丝触丝 N型锗片型锗片 外壳外壳 负极负极 引线引线 负极引线负极引线 面接触型面接触型 N型锗型锗 PN结结 正极引线正极引线铝合金铝合金 小球小球 底座底座 金锑金锑 合金合金 正极正极 引线引线 负极负极 引线引线 集成电路中平

3、面型集成电路中平面型 p N P型支持衬底型支持衬底 不能承受大电流和不能承受大电流和 高的反向电压，但高的反向电压，但 是极间电容小，适是极间电容小，适 用于用于高频高频电路。电路。 能承受大电流和高的反向能承受大电流和高的反向 电压，但极间电容大，适电压，但极间电容大，适 用于用于低频低频电路，主要用于电路，主要用于 整流电路。整流电路。 第4页/共57页 二极管命合方法二极管命合方法 第一部分第一部分 数字数字 电极数电极数 2二极管二极管 第二部分第二部分 第三部分第三部分 字母字母(汉拼汉拼) 材料材料 A 锗材料锗材料 B 锗材料锗材料 C 硅材料硅材料 D 硅材料硅材料 字母字母

4、(汉拼汉拼) 器件类型器件类型 P 普通管普通管 W 稳压管稳压管 Z 整流管整流管 K 开关管开关管 U 光电管光电管 例如：例如：2CP 2AP 2CZ 2CW 第四部分第四部分 数字数字 器件序号器件序号 第五部分第五部分 字母字母(汉拼汉拼) 规格号规格号 第5页/共57页 二极管伏安特性二极管伏安特性 0.20.40.60.8 O 5 10 15 30 U(BR) C C DD IR AA BB 硅锗 iV / mA uV / V (A) 5 死区电压死区电压 硅管硅管0.6V 锗管锗管0.2V 导通压降导通压降 硅管硅管0.60.7V 锗管锗管0.20.3V 反向击穿电压反向击穿电

5、压UBR 反向电流反向电流 急剧增大急剧增大 iD 急剧上升急剧上升 第6页/共57页 二极管主要参数二极管主要参数 IF 最大整流电流：最大整流电流：二极管长期运行时二极管长期运行时 ，允许通过管子的最大正向平均电流。，允许通过管子的最大正向平均电流。 URM 最高反向工作电压：最高反向工作电压：允许加在允许加在 二极管上反向电压的最大值二极管上反向电压的最大值 ，为，为U(BR) /2 。 IR 反向饱和电流反向饱和电流：在室温下，二极管两端加上规定：在室温下，二极管两端加上规定 反向电压时的反向电流。越小单向导电性越好。反向电压时的反向电流。越小单向导电性越好。 fM 最高工作频率：最高

6、工作频率：超过时单向导电性变差。超过时单向导电性变差。 iD u D U (BR) I F URM 第7页/共57页 二极管主要参数二极管主要参数 温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响 60 40 20 0.02 O 0.4 25 50 iD / mA uD / V 20 C 90 C T升高时升高时 UD(on)以以 2 2.5 mV/ C下下 降降 反向电流会急剧增加反向电流会急剧增加 第8页/共57页 目测判别极性目测判别极性 触丝触丝半导体半导体 片片 第9页/共57页 用万用表检测二极管用万用表检测二极管 在在 R 1k 挡进行测量，测量时手不要接触引脚挡进行测量，测量时手不

7、要接触引脚 红红表笔是表笔是(表内表内)负极负极 , 黑黑表笔是表笔是(表内表内)正极正极 1k 0 0 0 一般硅管正向电阻为几千欧一般硅管正向电阻为几千欧 锗管正向电阻为几百欧锗管正向电阻为几百欧 正反电阻相差不大为劣质管正反电阻相差不大为劣质管 正反电阻都是无穷大或零正反电阻都是无穷大或零 则二极管内部断路或短路则二极管内部断路或短路 第10页/共57页 二极管的理想模型二极管的理想模型 二极管：二极管：死区电压死区电压=0 .5V，正向压，正向压 降降 0.7V(硅二极管硅二极管) 理想模型：理想模型：死区电压死区电压=0 ，正向压，正向压 降降=0 uD iD 正偏导通，正偏导通，u

8、D= 0 反偏截止，反偏截止， iD= 0 工程实践中，当二极管的正向压降工程实践中，当二极管的正向压降 远小于和它串联的电压，反向电流远远小于和它串联的电压，反向电流远 小于和它并联的电流时，认为二极管小于和它并联的电流时，认为二极管 是理想的。是理想的。 二极管的恒压源模二极管的恒压源模 型型 uD iD UD(on) uD = UD(on) 0.7 V (Si) 0.2 V (Ge) 第11页/共57页 例例硅二极管，硅二极管，R = 2k ，分别用二极管理想模型和恒压降，分别用二极管理想模型和恒压降 模型求出模型求出VDD = 2V 和和 VDD = 10V 时时 IO 和和 UO 的

9、值。的值。 UOVDD I O R解解二极管导通二极管导通 理想理想 IO = VDD / R = 1 (mA) UO = VDD = 2V 恒压降恒压降 UO = VDD UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V) IO = UO / R = 0.65 (mA) VDD= 2V 时时 VDD= 10V时时 理想理想 IO = VDD/ R = 5 (mA) 恒压降恒压降 UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA) 结论：结论： VDD 大采用理想模型大采用理想模型 VDD 小用恒压降模型小用恒压降模型 第12页/共57页 例例试求电路中

10、电流试求电路中电流 I1、I2、IO和输出电压和输出电压UO的值。的值。 解解假设假设二极管断开二极管断开 UP = 15V (V) 9 12 31 3 N U UP UN二极管导通二极管导通 等效为等效为0.7 V 的恒压源的恒压源 UO= VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V) IO= UO / RL= 4.8 (mA)I2 = (UO VDD2) / R = 2.3 (mA) I1= IO + I2= 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA) VDD1 VDD2 UO RL R 1k 3k IO I1 I2 15V 12 V PN 第13页/共57页 例例选择二极管

11、限流电阻选择二极管限流电阻 R UIUV IV 步骤：步骤： 1. 设定工作电压设定工作电压 （如（如0.7 V; 2 V (LED); UZ） 2. 确定工作电流（如确定工作电流（如1 mA; 10 mA; 5 mA） 3. 根据欧姆定律求电阻根据欧姆定律求电阻 R =（UI UV）/ IV （R要选择标称值）要选择标称值） 第14页/共57页 单相半波整流单相半波整流 RL uiuo ui uo t t 切换到切换到EWB环境环境 观察半波整流波形观察半波整流波形 第15页/共57页 桥式整流电路桥式整流电路 V1V2 V3V4 uOu1u2 (b) RL A B T RL u1u2 TA

12、 B V1 V4 (c) uO RL u1u2 TA B V4 V3V2 V1 (a) uO 第16页/共57页 桥式整流电路桥式整流电路 2 2U 0 t t 0 t 0 t 0 t 0 234 u2 i0 u0 iV1 , iV3 iV2 , iV4 t 0 uV1 , uV3 RL u1u2 T A B V3 V1 (a) uO iO RL u1u2 TA B V4 V3V2 V1 (a) uO RL u1u2 T A B V4 V2 (b) uO iO 切换到切换到EWB环境环境 观察桥式整流波形观察桥式整流波形 第17页/共57页 单向限幅电路单向限幅电路 切换到切换到EWB环境环境

13、 观察波形观察波形 10 sin t (V) VD uo (a) 10 k 5 V 0 5 10 5 10 ui uo ui t (b) uo / V 10 sin t (V) VD uo (a) 10 k 5 V 0 5 10 5 10 ui uo ui t (b) uo / V 2 2U 0 t t 0 t 0 t 0 t 0 234 u2 i0 u0 iV1 , iV3 iV2 , iV4 t 0 uV1 , uV3 5V 二极管截止二极管截止 二极管导通二极管导通 第18页/共57页 双向限幅电路双向限幅电路 切换到切换到EWB环境环境 观察波形观察波形 第19页/共57页 双向限幅电

14、路双向限幅电路 两只反向并联的二极管起限幅两只反向并联的二极管起限幅保护保护作用，使加在运算作用，使加在运算 放大器反相端的输入电压不超过二极管的阈值电压放大器反相端的输入电压不超过二极管的阈值电压(或导通或导通 电压电压)，以免过高输入电压损坏集成运放。，以免过高输入电压损坏集成运放。 第20页/共57页 二极管的开关作用二极管的开关作用 UAUB UO R3k 12 V VDD V1 V2 B A Y 输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出 电压电压UAUBV1V2 0V 0V 正正 偏偏 导导 通通 正正 偏偏 导导 通通 0V 0V5V 正偏正偏 导通导通 反反 偏偏 截截 止止

15、 0V 5V0V 反偏反偏 截止截止 正偏正偏 导通导通 0V 5V 5V 正偏正偏 导通导通 正偏正偏 导通导通 5V 与门与门 第21页/共57页 二极管的开关作用二极管的开关作用 输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出 电压电压UAUBV1V2 0V 0V 反反 偏偏 截截 止止 反偏反偏 截止截止 0V 0V5V 反偏反偏 截止截止 正正 偏偏 导导 通通 5V 5V0V 正偏正偏 导通导通 反反 偏偏 截截 止止 5V 5V 5V 正偏正偏 导通导通 正偏正偏 导通导通 5V 或门或门 第22页/共57页 克服交越失真克服交越失真 第23页/共57页 克服交越失真克服交越失真

16、闭合开关，二极管不起作用闭合开关，二极管不起作用断开开关，二极管起作用断开开关，二极管起作用 第24页/共57页 稳压二极管稳压二极管 iZ /mA uZ/V O UZ IZmin IZmax UZ IZ IZ 符号符号 特性特性 工作条件：工作条件：反向击穿反向击穿 1. 稳定电压稳定电压 UZ ：流过规定电压时稳：流过规定电压时稳 压管两端的反向电压值。压管两端的反向电压值。 2. 稳定电流稳定电流 IZ ：越大稳压效果越好：越大稳压效果越好 ，小于，小于Imin时不稳压。时不稳压。 3. 最大工作电流最大工作电流 IZM P ZM = UZ IZ 5. 动态电阻动态电阻 rZ= UZ /

17、 IZ 越小稳压效果越好，几越小稳压效果越好，几 几十几十 。 4. 最大耗散功率最大耗散功率 PZM 第25页/共57页 例例分析简单稳压电路的工作原理，分析简单稳压电路的工作原理，R为限流电阻。为限流电阻。 UIUO R RL ILIR IZ 解解 IR = IZ + IL UO= UI IR R iZ /mA uZ/V O UZ IZmin IZmax IZ 当当UI 波动时波动时(RL不变不变) I U O U Z I R I O U O RZOL U IIUR 当当 RL 变化时（变化时（ UI 不变）不变） 反之亦然反之亦然 第26页/共57页 稳压二极管应用稳压二极管应用 高电压

18、到低电压转换高电压到低电压转换 比较器输出限幅比较器输出限幅 第27页/共57页 发光二极管发光二极管LED(Light Emitting Diode) 工作条件：工作条件：正偏正偏 一般工作电流几十一般工作电流几十mA， 导通电压导通电压1 2V 符号符号 u /V i /mA O 2 特性特性 发光类型：发光类型： 可见光：可见光：红、黄、绿红、黄、绿 不可见光：不可见光：红外光红外光 第28页/共57页 发光二极管发光二极管LED(Light Emitting Diode) 显示类型：显示类型：普通普通LED 点阵点阵LED 七段七段LED 第29页/共57页 发光二极管应用：输出电平指

19、示发光二极管应用：输出电平指示 输入为高电平时，经过非门变成低电输入为高电平时，经过非门变成低电 平，发光二极管反向截止，不亮；平，发光二极管反向截止，不亮； 输入为低电平时，经过非门变成高电输入为低电平时，经过非门变成高电 平，发光二极管正向导通，亮。平，发光二极管正向导通，亮。 输入为高电平时，经过非门变成低电输入为高电平时，经过非门变成低电 平，发光二极管正向导通，亮；平，发光二极管正向导通，亮； 输入为低电平时，经过非门变成高电输入为低电平时，经过非门变成高电 平，发光二极管反向截止，不亮。平，发光二极管反向截止，不亮。 第30页/共57页 发光二极管应用：电源指示电路发光二极管应用：

20、电源指示电路 第31页/共57页 发光二极管应用：红外发光二极管发送器发光二极管应用：红外发光二极管发送器 第32页/共57页 光敏二极管光敏二极管 符号符号 特性特性 u i O 暗电流暗电流 E = 200 lx E = 400 lx 工作条件：工作条件：反反 偏偏 第33页/共57页 能用万用表检测三极管性能、判别极性能用万用表检测三极管性能、判别极性1 能熟练分析和仿真常用三极管电路能熟练分析和仿真常用三极管电路2 能用万用表测试三极管电路能用万用表测试三极管电路3 能用示波器测试三极管电路能用示波器测试三极管电路4 第34页/共57页 N N P 发射极发射极E 基极基极B 集电极集

21、电极C 发射结发射结 集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区 emitter base collector NPN型型 E C B P P N E B C E C B PNP型型 第35页/共57页 三种工作状态三种工作状态 放大放大 截止截止 饱和导通饱和导通 三极管放大条件三极管放大条件 内部条件内部条件 B E C N N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 基区：较薄，掺基区：较薄，掺 杂浓度低杂浓度低 集电区：集电区： 面积较大面积较大 发射区：掺发射区：掺 杂浓度较高杂浓度较高 第36页/共57页 三极管放大条件三极管放大条件 外部条件外部条件 发射结正偏发射结正

22、偏 集电结反偏集电结反偏 UCUBUE B E C IB IE IC B E C IB IE IC UEUBUC 放大状态下电流放大状态下电流 分配关系分配关系 BCE III BC II BE )1(II B E C IB I E IC 第37页/共57页 三极管饱和导通条件三极管饱和导通条件 UCE UBE IBIC UCE 0.3V B E C IB IE IC 发射结正偏发射结正偏集电结正偏集电结正偏 第38页/共57页 三极管截止条件三极管截止条件 发射结反偏（也可为零偏）发射结反偏（也可为零偏） 集电结反偏集电结反偏 B E C IB IE IC IB=0 IC=ICEO 0 UB

23、EIC，UCE 0.3V (3) 截止：截止： UBE T2 iB = 0 T2 第47页/共57页 目测判别极性目测判别极性 E B C E B C E B CBE C 第48页/共57页 万用表检测万用表检测 2. 用万用表电阻挡测量三极管的好坏用万用表电阻挡测量三极管的好坏 PN结正偏时电阻值较小结正偏时电阻值较小(几千欧以下几千欧以下) 反偏时电阻值较大反偏时电阻值较大(几百千欧以上几百千欧以上) 1. 插入三极管挡插入三极管挡(hFE)，测量，测量 值或判断管型及管脚值或判断管型及管脚 3. 三极管极性、类型判别三极管极性、类型判别 1k 0 第49页/共57页 指针式万用表指针式万

24、用表 红红表笔是表笔是(表内表内)负极负极 , 黑黑表笔是表笔是(表内表内)正极正极 1k B E C 1k B E C 数字式万用表数字式万用表 红红表笔是表笔是(表内表内)正极正极 , 黑黑表笔是表笔是(表内表内)负极负极 第50页/共57页 三极管选用三极管选用 1. 根据电路工作要求选择高、低频管根据电路工作要求选择高、低频管 2. 根据电路工作要求选择根据电路工作要求选择PCM、 ICM 、 U(BR)CEO 应保证：应保证： 3. 一般三极管的一般三极管的 值在值在40100之间为好之间为好, 9013、9014等等 低噪声、高低噪声、高 的管子不受此限制的管子不受此限制. 4.

25、穿透电流穿透电流 ICEO越小越好，硅管比锗管的小越小越好，硅管比锗管的小 PC PC ICM C U（ （BR）CEO C 第51页/共57页 基本思想基本思想 根据叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分根据叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分 直流通路直流通路(ui = 0)称为称为静态静态 交流通路交流通路(ui 0, 动态动态) 只考虑变化的电压和电流只考虑变化的电压和电流 基本方法基本方法 图解法：图解法： 在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求 在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求 静态工作点静态工作点“Q”，分析动态波形及失真等。，分析动态波形及失真等。 解析法：解析法：根据发射结导通压降估算 根据发射结导通压降估算“Q” 用小信号等效电路法分析计算电路动态参数用小信号等效电路法分析计算电路动态参数 。 第52页/共57页 电量符号表示规则电量符号表示规则 A A A 大写大写表示