第1章二极管及其应用

主要特点有：1、突出基础性和典型性2、突出简约性和新颖性3、突出逻辑性和层次性4、突出实用性和趣味性现在是1页\一共有69页\编辑于星期一教学课时安排表模块教学单元教学时数基础模块模拟电子技术

与技能二极管及其应用1084三极管及放大电路基础10常用放大器20数字电子技术

与技能数字电路基础10组合逻辑电路12触发器10时序逻辑电路12选学模块模拟电子技术

与技能三极管及放大电路基础442常用放大器4直流稳压电源10正弦波振荡电路8数字电子技术

与技能数字电路基础2触发器2脉冲波形的产生与变换12现在是2页\一共有69页\编辑于星期一本学期教学重点二极管及其应用三极管及放大电路基础常用放大器现在是3页\一共有69页\编辑于星期一本学期教学难点二极管整流及滤波电路的分析三极管及放大电路的分析直流稳压电路的分析正弦波振荡电路的分析现在是4页\一共有69页\编辑于星期一教学措施本班有19名学生，男生18人，女生1人，学习积极性不高，教学困难较大，因此，在教学中，了解学生，结合学生实际，采取因材施教，灵活多样的教学方法，调动学生学习的积极性，努力提高教学质量。现在是5页\一共有69页\编辑于星期一目录1.1二极管1.2二极管整流及滤波电路技能实训单项整流、滤波电路的测试本章小结习题讲解现在是6页\一共有69页\编辑于星期一

了解半导体的主要特性；了解二极管的结构、电路符号及引脚；了解二极管的单向导电性、主要参数及伏安特性；了解其他类型二极管的外形特征、功能及应用；会用万用表检测二极管极性和质量优劣。返回现在是7页\一共有69页\编辑于星期一本章教学重点二极管的结构与符号二极管的单向导电性二极管整流及滤波电路本章教学难点现在是8页\一共有69页\编辑于星期一二极管的伏安特性二极管整流与滤波电路的分析计算本章教学时数10课时本章教学过程设计现在是9页\一共有69页\编辑于星期一1.1.1半导体的奇妙特性

单晶体——晶体器件导体半导体、绝缘体新课教学过程：

现在是10页\一共有69页\编辑于星期一1.1.1半导体的奇妙特性一、对温度反应灵敏测试比较如图所示不加温测试加温测试返回现在是11页\一共有69页\编辑于星期一1.1.1半导体的奇妙特性二、对光照反应灵敏测试比较如图所示遮光测试

光照测试返回现在是12页\一共有69页\编辑于星期一1.1.1半导体的奇妙特性三、掺入杂质后会改善导电性

在纯净的半导体中，掺入适量的杂质，会使半导体的导电能力有成百万倍的增长，使半导体获得了强大的生命力。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素，人为地、精确地控制半导体的导电能力，将其制造成各种性质、用途的半导体器件。几乎所有的半导体器件（如二极管和三极管、场效晶体管、晶闸管以及集成电路等），都是采用掺有特定杂质的半导体。返回现在是13页\一共有69页\编辑于星期一N型半导体在纯净的半导体硅或锗中掺入适量的五价磷元素，可形成带负电的自由电子，故被称为电子型半导体，简称N型（a）N型半导体现在是14页\一共有69页\编辑于星期一P型半导体在纯净的半导体硅或锗中掺入适量的三价硼元素，可形成带正电的空穴参与导电，故被称为空穴型半导体，简称P型半导体（b）P型半导体现在是15页\一共有69页\编辑于星期一1.1.2二极管结构与电路图形符号一、二极管的结构普通二极管是由一个PN结加上两条电极引线做成管芯，从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极，并且用塑料、玻璃或金属等材料作为管壳封装起来，就构成了二极管。二极管的体积较小时，在其中的一端用一个色环来表示负极，无色环一端就是正极；体积较大时，常在壳体上印有标明正极和负极的符号。二极管的结构实物图返回现在是16页\一共有69页\编辑于星期一1.1.2二极管结构与电路图形符号二、二极管的图形符号二极管被广泛应用于各类电子产品中，其电路图形符号如图所示，文字符号用字母“VD”表示。电路图形符号用箭头形象地表示了二极管正向电流流通的方向，箭头的一边代表正极，用“＋”号表示，另一边代表负极，用“－”号表示。电路图形符号返回现在是17页\一共有69页\编辑于星期一1.1.3二极管的单向导电特性测试电路如图所示返回现在是18页\一共有69页\编辑于星期一1.1.3二极管的单向导电特性一、二极管具有单向导电特性（1）加正向电压二极管导通将二极管的正极接电路中的高电位，负极接低电位，称为正向偏置（正偏）。此时二极管内部呈现较小的电阻，有较大的电流通过，二极管的这种状态称为正向导通状态。（2）加反向电压二极管截止将二极管的正极接电路中的低电位，负极接高电位，称为反向偏置（反偏）。此时二极管内部呈现很大的电阻，几乎没有电流通过，二极管的这种状态称为反向截止状态。返回现在是19页\一共有69页\编辑于星期一二、二极管的特性曲线当正向电压较小时，二极管呈现的电阻很大，基本上处于截止状态，这个区域常称为正向特性的“死区”，一般硅二极管的“死区”电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V。当正向电压超过“死区”电压后，二极管的电阻变得很小，二极管处于导通状态，二极管导通后两端电压降基本保持不变，硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。如图所示。1.正向特性1.1.3二极管的单向导电特性返回现在是20页\一共有69页\编辑于星期一（1）反向截止区二极管加反向电压时，仍然会有反向电流流过二极管，称为漏电流。漏电流基本不随反向电压的变化而变化，称为反向截止区。（2）反向击穿区当加到二极管两端的反向电压超过某一规定数值时，反向电流突然急剧增大，这种现象称为反向击穿现象。实际应用时，普通二极管应避免工作在击穿范围。如图所示。2.反向特性1.1.3二极管的单向导电特性二、二极管特性曲线返回现在是21页\一共有69页\编辑于星期一1.1.4二极管的使用常识一、二极管的型号返回现在是22页\一共有69页\编辑于星期一二、二极管的主要参数1.1.4二极管的使用常识返回现在是23页\一共有69页\编辑于星期一1.1.4二极管的使用常识三、二极管的检测1．用万用表检测二极管1）用万用表判断二极管极性示意图如图所示（1）先将万用表电阻挡旋钮置于R×100或R×1k挡。（2）用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。（3）交换万用表表笔再测量一次。如果二极管是好的话，两次测量结果必定一大一小。（4）以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的二极管一端为正极，红表笔所接的二极管一端为负极。返回现在是24页\一共有69页\编辑于星期一1.1.4二极管的使用常识三、二极管的检测1．用万用表检测二极管2）用万用表检测普通二极管的好坏

测试图如图所示（1）万用表置于R×1k挡。测量正向电阻时，万用表的黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极。（2）万用表置于R×1k挡。测量反向电阻时，万用表的红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。（3）根据二极管正、反向电阻阻值变化判断二极管的质量好坏。返回现在是25页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管一、稳压二极管1．稳压二极管的图形符号

稳压二极管又称为齐纳二极管，是一种用于稳压（或限压）、工作于反向击穿状态的二极管。其外形及图形符号如图所示。返回现在是26页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管一、稳压二极管2．稳压二极管的伏安特性

当反向电压达到VZ时，即使电压有一微小的增加，反向电流也会增加很多（反向击穿曲线很徒直），这时，二极管处于击穿状态，其两端电压基本保持不变（稳压区）。如果把击穿电流通过电阻限制在一定的范围内，管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。而且，稳压二极管的反向击穿特性是可逆的，去掉反向电压，稳压二极管又恢复常态。如图所示。返回现在是27页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管一、稳压二极管3．稳压二极管的检测

（1）检测方法与普通二极管相同，但稳压二极管的正向电阻比普通二极管的正向电阻要大一些。（2）若需要对稳压二极管稳定电压做精确测量，则可用晶体管特性图示仪测量。返回现在是28页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管二、发光二极管1．发光二极管的图形符号

发光二极管与普通二极管一样也是由PN结构成，同样具有单向导电性。实物及图形符号如图所示。

发光二极管的实物图发光二极的管图形符号及文字符号返回现在是29页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管二、发光二极管2．发光二极管的基本特性

发光二极管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半导体材料制成的，可以直接将电能转换成光能的发光器件。发光二极管的发光颜色和它本身的颜色相同，但也有透明色的发光二极管，也能发出红色、黄色、绿色、白色等可见光。还有三色变色发光二极管和人眼看不见的红外线二极管，它们被广泛运用于电路的状态显示、信息显示、装饰工程、照明等领域。通常，发光二极管通过10mA电流时，就可以发出强度令人满意的光线，高强度的发光二极管只需5mA左右电流就能正常发光。返回现在是30页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5

其他类型的二极管二、发光二极管3．发光二极管的检测

1）极性判别方法1：由管子的引脚长短识别，电极长的引脚为正极，短的引脚为负极。方法2：用指针式万用表R×10k电阻挡测量，测得电阻小的（约几十千欧），其黑表笔接的引脚是正极，红表笔接的引脚是负极，同时可仔细观察到发光二极管发出的微弱光线。返回现在是31页\一共有69页\编辑于星期一

2）质量的简易判别方法1：将指针式万用表置于R×10k电阻挡，测量其正向电阻应在几十千欧之内，反向电阻应大于几百千欧（通常为无穷大）为正常。方法2：将发光二极管长引脚（正极）插入万用表的NPN型“c极”插孔，短引脚（负极）插入“e极”插孔，则发光二极管正常发光。现在是32页\一共有69页\编辑于星期一

3）正、反电压降测量将数字万用表置于二极管挡，红表笔接二极管正极，黑表笔接负极，显示屏显示电压在1.8V左右，调换表笔再测试，显示为1V，则表示被测管合格。现在是33页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管三、光电二极管1．图形符号及文字符号实物与图形符号如图所示。

返回现在是34页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管三、光电二极管2．工作原理及特性

光电二极管是在反向电压作用下工作的，它的正极接较低的电平，负极接较高的电平。工作电路如图所示。没有光照时，反向电流极其微弱，称为暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为亮电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，该电流流经负载，产生输出电压UO，由此可以把光信号转换成电信号，故将其称为光电传感器件。光电二极管工作电路返回现在是35页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管三、光电二极管3．光电二极管的简易检测

（1）极性判别首先应在无光照的条件下用指针式万用表R×100或R×1k挡检测光电二极管的正负极性，检测方法同普通二极管的检测。

（2）性能检测使光电二极管处于反向工作状态，即万用表黑表笔接光电二极管的负极，红表笔接其正极，在没有光照射时，其阻值应在数十kΩ至数百kΩ，该电阻值称为暗电阻。再将光电二极管移到光线明亮处，其阻值应会大大降低，万用表指示值通常只有数kΩ，该电阻值称为亮电阻。检测示意图如图所示检测示意图返回现在是36页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管四、变容二极管1．变容二极管的图形符号

变容二极管像稳压二极管一样，工作于反向偏置状态。实物及图形符号如图所示

。返回现在是37页\一共有69页\编辑于星期一1.1.5其他类型的二极管四、变容二极管2．变容二极管的基本特性

当给变容二极管施加反向电压时，由于PN结展宽而呈现电容特性，其两个电极之间的PN结电容大小随加到变容二极管两端反向电压大小的改变而变化，其特性相当于一个可以通过电压控制的自动微调电容。3．变容二极管的检测

变容二极管的检测方法与检测普通二极管相同，通过测量二极管的正向电阻和反向电阻鉴别变容二极管的质量好坏。返回现在是38页\一共有69页\编辑于星期一

了解整流电路的用途和元器件的主要作用；理解桥式整流电路的组成与工作原理；会估算桥式整流电路的输出电压和输出电流；了解滤波电路的作用；掌握电容滤波电路的构成，会估算电容滤波电路的输出电压；熟悉电感滤波电路的构成，了解滤波原理与电路特点；会根据实际电路选择滤波电路的类型。返回现在是39页\一共有69页\编辑于星期一整流电路是直流电源的核心部分，它的作用是利用二极管的单向导电性，将输入的交流电压转换为脉动的直流电压。脉动的直流电压还不能满足大多数电路的需要，因此在整流电路后面加一个滤波电路，滤波电路的作用是将脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。常用的直流电路有半波整流电路和桥式整流电路。现在是40页\一共有69页\编辑于星期一1.2.1半波整流电路一、电路的组成测试电路如图所示。单向半波整流电路由电源变压器、整流二极管、和用电负载

构成。电源变压器将电网电压的交流电压

降压为数值适当的交流压

，整流二极管在这里主要是利用它的单向导电性，即交流正半周时导通，负半周时截止。

是需要直流供电的负载电阻，

是脉动的直流输出电压。返回现在是41页\一共有69页\编辑于星期一1.2.1半波整流电路二、整流原理

1.半波整流工作过程电路及波形图如图所示（1）当输入电压为正半周时，二极管VD因正向偏置而导通，在负载电阻上得到一个极性为上正下负的电压。（2）当输入电压为负半周时，二极管VD因反向偏置而截止，此期间无电流通过，负载上的电压等于零。返回现在是42页\一共有69页\编辑于星期一由此可见，在交流电一个周期内，二极管有半个周期导通，另半个周期截止，在负载电阻RL上的脉动直流电压波形是输入交流电压的一半，故称单相半波整流。

输出电压的极性取决于二极管在电路中的连接方式，如在图中二极管反接时，输出电压的极性也将变反。

现在是43页\一共有69页\编辑于星期一1.2.1半波整流电路三、负载上的直流电压与直流电流的估算（1）负载上的直流电压UL

负载上的半波脉动直流电压平均值可用直流电压表直接测得，也可按下式计算求出UL=0.45U2(U2

为变压器二次电压有效值）

（1-2-1）（2）负载上的直流电流

流过负载的直流电流为

（1-2-2）返回现在是44页\一共有69页\编辑于星期一1.2.1半波整流电流四、整流二极管的选择

整流二极管与负载是串联的,如图所示，所以流经二极管的电流

（平均值）与负载电流

相等，故选用二极管时要求其

（1-2-3）二极管承受的最大反向电压是发生在u2达到最大值时，即

（1-2-4）根据最大整流电流和最高反向工作电压的计算值，查阅有关半导体器件手册，选用合适的二极管型号使其额定值大于计算值。返回现在是45页\一共有69页\编辑于星期一例题有一直流负载，电阻为1.5KΩ，要求工作电流为10mA，如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。解：（略）现在是46页\一共有69页\编辑于星期一1.2.2桥式整流电路一、电路的组成单相桥式整流电路由电源变压器和四个同型号的二极管接成电桥形式组成，桥路的一对角点接变压器的二次绕组，另一对角点接负载。电路原理及简化画法如图所示。返回现在是47页\一共有69页\编辑于星期一1.2.2桥式整流电路二、工作原理返回现在是48页\一共有69页\编辑于星期一工作过程（1）当电压u2为正半周时，即a端为正、b端为负，这时VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电流IL由a端VD1RLVD3b端，如图1.2.6（a）中虚线箭头所示。此电流流经负载RL时，在RL上形成了上正下负的输出电压。(2)当u2为负半周时，即a端为负、b端为正，这时VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流IL由b端VD2RLVD4a端，如图1.2.6（b）所示。现在是49页\一共有69页\编辑于星期一结论：无论u2处于正半周还是负半周，都有电流分别流过两对二极管，并以相同方向流过负载RL，是单方向的全波脉动波形。现在是50页\一共有69页\编辑于星期一1.2.2桥式整流电路三、负载上的直流电压与直流电流的估算2.负载上的直流电压与直流电流的估算（1）负载上的直流电压

（1-2-5）（2）负载上的直流电流

（1-2-6）返回现在是51页\一共有69页\编辑于星期一1.2.2桥式整流电流四、整流二极管的选择

在桥式整流电路中，每只二极管都是在交流电的半周期内导通，每个二极管的平均电流是输出电流的二分之一。所以二极管的最大电流为

（1-2-7）

二极管承受的最高反向电压是交流电压u2的峰值，所以二极管的最高反向电压为

（1-2-8）返回现在是52页\一共有69页\编辑于星期一例题【例1.2】有一直流负载需直流电压6V，直流电流0.4A，如果采用单相桥式整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择整流二极管的型号。解：可得变压器二次电压的有效值为U2=V=6.7VID=IL=×0.4A=200mA现在是53页\一共有69页\编辑于星期一1.2.3

滤波的基本概念一、什么是滤波

整流电路是利用二极管的单向导电性把交流电变为脉动的直流电，其中含有很大的交流成分。除一些特殊的场合可以作为供电电源使用外，一般不能作为电子电路的供电电源。这样就必须采取一定的措施，一方面尽量滤除输出电压中的交流成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。滤除它的交流成分就称为滤波，完成这一任务的电路称为滤波电路，也称为滤波器。返回现在是54页\一共有69页\编辑于星期一二、滤波电路的作用

如果将一台用9V电池供电的收录机由交流电供电，则必须利用变压器将交流220V降低为交流13V，然后由二极管桥式整流电路输出为9V左右的直流电。如图所示。

虽然整流电路输出的9V直流电可以用于收录机，但是收录机会产生令人烦恼的交流噪声。交流噪声是由施加到收录机的直流脉动电压引起的。要使收录机无噪声地工作，就必须加装滤波器，以滤除直流脉动电压的交流成分。1.2.3

滤波的基本概念返回现在是55页\一共有69页\编辑于星期一三、常用滤波电路

滤波器直接接在整流电路后面，通常由电容、电感和电阻按一定的方式组合成多种形式的滤波电路。如图所示。1.2.3

滤波的基本概念返回现在是56页\一共有69页\编辑于星期一1.2.4

电容滤波电路

1.

电路组成。电容滤波电路是使用得最多也是最简单的滤波电路。其结构是在整流电路的负载两端并联一较大容量的电解电容器。利用电容器对电压的充、放电作用使输出电压趋于平滑。一、电路组成及工作原理返回现在是57页\一共有69页\编辑于星期一

2.滤波原理（1）当开关S断开时，没有电容滤波作用，电路为桥式整流。（2）当开关S闭合时，电容接入电路，使输出电压的脉动成分减小，平均值增大，从而达到滤波的目的。如图所示。现在是58页\一共有69页\编辑于星期一1.2.4

电容滤波电路二、输出直流电压的估算

整流电路接入滤波电容时，通常输出电压可按下面的经验公式估算：

半波整流电容滤波

（1-2-9）

桥式整流电容滤波

（1-2-10）

空载时（负载开路）

（1-2-11）返回现在是59页\一共有69页\编辑于星期一【1.3】一个桥式整流电容滤波电路，如图1.28(a)所示。电源由220V、50HZ的交流电压变压器降压供电，负载电阻RL为40Ω，输出直流电压20V。当开关闭合时，试求变压器二次电压，并估算滤波电容的耐压值和容量。春天的花-灿烂现在是60页\一共有69页\编辑于星期一解：（1）变压器的二次电压可得U2=

=17V(2)当负载为空载时，电容承受最大电压，所以电容的耐压值为

=×17V=24V

现在是61页\一共有69页\编辑于星期一1.2.5

电感滤波电路由于电感对于交流呈现一个很大的感抗，能有效地阻止交流电通过，而对于直流的阻抗则很小，使直流容易通过。因此，交流成分大多降落在电感上，而直流成分则顺利地通过电感流到负载上，于是在负载上获得的输出电压中，交流成分就很小，从而达到滤波的目的。随着电感量的增加，阻止交流电通过的作用越强，滤波作用也越强，输出电压中的交流成分就越小。电路如图所示。电路图返回现在是62页\一共有69页\编辑于星期一技能实训：单相整流、滤波电路的测试作业任务书一、任务目标1．会根据所示测试原理图绘制电路安装连接图。2．会在通用印制电路板上搭接单相桥式整流电路。3．能说明电路