晶体管与其应用

1、晶体管与其应用模拟信号是指在时间和数值上都的信号。模拟信号是指在时间和数值上都的信号。数字信号是指在时间和数值上都不连续的信号，即数字信号是指在时间和数值上都不连续的信号，即所谓离散的。所谓离散的。tt 学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、特学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分析方法。二极性，以及由这些器件所组成的电子电路的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件，而管与晶体管是最常用的半导体器件，而PN结是构成各种半结是构成各种半导体器件的基础。导体器件的基础。 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体是导电能力介于导

2、体和绝缘体之间的物质。 例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。物都是半导体。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴 PN结是通过特殊的半导体制造

3、技术，在一块半导体结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体基片上掺入不同的杂质，使其一边为基片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，另一型半导体，另一边为边为P型半导体，其交界面便形成了型半导体，其交界面便形成了PN结。结。+ PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡层。层。 多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+ 内电场

4、被加内电场被加强，少子的漂强，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+阴极引线阴极引线阳极引线阳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阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：判断二极管的工作状态定性分

5、析：判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+V sin18itu t 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，故称稳压二极管。故称稳压二极管。 稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压撤去后，管子还是正常的，称可逆性击穿。压撤去后，管子还是正常的，称可逆性击穿。+UZIZIZM UZ IZUIOZZ ZI

6、Ur指稳压管保持稳定电压时的工作电流。指稳压管保持稳定电压时的工作电流。 UOUiIZRDZUZIR RUS-UZ=20-850020-818US=20VRUZ=8V7.2.3 发光二极管发光二极管 所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定,常见的红、常见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。CE光电耦合器光电耦合器UO+5VUR1R2R3T功能：把交流电压变成稳定的大小合适功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥

7、式和倍压整流；单相和三相整流等。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性t uDO u 负半周，负半周，VauC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同时也供电的同时也给电容充电，给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM uoU2U2u tO tO25)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 输出电压

8、的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）（半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求输因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。负载变化较小的场合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。

9、的峰值电流越大。iD tuoU2 tOO例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CZ52BIOM =100mA UDRM =50V 例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源

10、频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器L uRLuo+C 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，但滤波器更好，但二极管的冲击电二极管的冲击电流较大。流较大。 比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小

11、、成本低。成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2

12、3) UO(4) RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使用使用灵活灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）W7800系

13、列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端v输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器）v不需要外接元件不需要外接元件v内部有过热保护内部有过热保护v内部有过流保护内部有过流保护v调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护v输出电压容差为输出电压容差为 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。 ( 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳压电路的影响动对稳压电路的影响, ,即单

14、位输出电压变化量与输入电压变化即单位输出电压变化量与输入电压变化量的比值。量的比值。0 0 o 100oo TIIU% UUUS ( 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时时( (从零到最大值从零到最大值) )输出电压保持稳定的能力，即稳压电输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。路的带负载能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%(3) 输出电压输出电压 UO (6) 最大输入电压最大输入电压 UiM (7) 最大功耗最大功耗 PM OMOIMM)(IUUP (4) 最大输出电流最大输出电流 IOM (5) 最小输入、输出电压差最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + IC 当当 IO较小时，较小时，UR较较小，小，T截止截止 ，IC=0。CO