《电子技术基础》复习资料

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第一章半导体器件

1.1半导体基础知识

1.1.1本征半导体

⑴自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。

⑵有的物质儿乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。

⑶另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如错、硅、

神化绿和一些硫化物、氧化物等。

⑷半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比

如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化;往纯净的半导体中掺入

某些杂质，会使它的导电能力明显改变。

⑸现代电子学中，用的最多的半导体是硅和错，它们的最外层电子（价电子）

都是四个。

（6）完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。

（7）在绝对0度（T=OK）和没有外界激发时，价电子完全被共价键束缚着，本征

半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0,相当于绝

缘体。

（8）在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束

缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。

（9）本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越

高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部

因素。

（10）一定温度下，本征激发产生的自由电子和空穴对，与复合的自由电子和空

穴对数目相等，达到动态平衡。

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理论分析表明：n_D_K73/2⑺

fI1jij।xc

功和Pi表示自由电子和空穴的浓度（cm-3）

（11）本征半导体的导电性很差，且与环境密切相关。本征半导体的这种对温

度的敏感性，既可用来制作热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性

差的原因。

1.1.2杂质半导体

在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。

其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂

质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称

为P型半导体（空穴半导体）。

（1）在硅或错晶体中掺入少量的五价元素磷（或睇），晶体点阵中的某些半导体

原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子

形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为

自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电

r,称为施主原子。

N型半导体中的载流子是什么？

1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。

2、本征激发成对产生的电子和空穴。

3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴

浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。

（2）在硅或错晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或纲），晶体点阵中的某些半

导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成

共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为

不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。

P型半导体中的载流子是什么？

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1、由受主原子提供的空穴，浓度与受主原子相同。

2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。

3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，空穴浓度远大于自由电子

浓度。空穴称为多数载流子(多子)，自由电子称为少数载流子(少子)。

(3)N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中

受激产生的电子只占少数。N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电

流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。

(4)P型半导体中空穴是多子，电子是少子。

1.1.3PN结及其单向导电性

(1)PN结的形成：在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导

体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。

(2)空间电荷区内正负电荷相等，因此，当P区和N区杂质浓度相等时，正离

子区和负离子区宽度相等，称为对称结；当P区和N区杂质浓度不同时，浓度

高一侧的离子区宽度低于浓度低的一侧，称为不对称PN结。

(3)绝大部分空间电荷区内自由电子和空穴数目都非常少，在分析PN结特性

时常忽略载流子的作用，只考虑离子区的电荷，这种方法称为“耗尽层近似”，

故称空间电荷区为耗尽层。

(4)注意：

1、空间电荷区中没有载流子。

2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N中的电子(都是多子)向对方运动

(扩散运动)。

3、P中的电子和N中的空穴(都是少子)，数量有限，因此由它们形成的电流很

小。

(5)、PN结的单向导电性：当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,

称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。PN结加正向电

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压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电

阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。

(6)PN结V-/特性表达式

i=1)

其中：

Is反向饱和电流

3---温度的电压当量

且在常温下(7=300K)

Ur=—=0.026V=26mV

q

1.2二极管

(1)二极管的伏安特性

正偏：体电阻、外引线一一同样电压，I偏小

反偏：表面漏电流一一Is数值增大

二极管的伏安特性表达式

可用PN结伏安特性表达式表示：

(2)温度对二极管伏安特性的影响：

温度升高，正向特性左移，反向特性下移。

室温附近，温度每升高正向压降减少2—2.5mV。

室温附近，温度每升高10C,反向电流增大一倍。

(3)二极管的参数

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最大整流电流/f:二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。

BRR

反向击穿电压U和最大反向工作电压U：二极管反向击穿时的电压值为UBRo

击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。最高反向

工作电压UR一般是UBR的一半。

反向电流/R：指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流，此时二极管未被击

穿。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流

受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，错管的反向电流

要大儿十到儿百倍。

最高工作频率加：超过此值时，由于结电容的作用，二极管不能很好地体现单

向导电性。

以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性包括整

流、限幅、保护等。下面介绍两个交流参数。

例：已知图中电路稳压管的稳定电压Uz=6V。计算。为12V、30V三种情况下

输出电压U。的值。

解：

5为12V,经两个电阻分压，URL=4V<UZ，Dz截止，故Uo=4V。

Ui为30V,两个电阻分压，URL能得到10V电压>6，Dz反向击穿，稳压管工

作在稳压状态，Uo钳位在6V。

第5页共5页

1.3双极型晶体管(BJT)

⑴结构特点：

发射区的掺杂浓度最高；

集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；

基区很薄，一般在儿个微米至儿十个微米，且掺杂浓度最低。

例：电路如图所示,晶体管导通时UBE=0.7V,6=50o试分析3为1.5V、3V情

况下晶体管的工作状态及输出电压uo的值。

B=%^=460M

心最大值=Zc/Rc=12/nA

Ic<J3IR=23mA

晶体管工作在饱和区

uo=UCE<0.3V

(2)电流放大倍数p

前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还

有共基、共集接法。

共射直流电流放大倍数:B

⑶工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的

变化量为Aip,相应的集电极电流变化为Aic,则交流电流放大倍数为：0=丝

⑷集电极最大电流1CM

集电极电流1c在一定范围内B不变，但大到一定数值会导致三极管的B值的下降,

当B值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICMo

第6页共6页

⑸集-射极反向击穿电压

晶体管的某一电极开路时，另两个电极间所允许加的最高反向电压即为极间反向

击穿电压，超过此值的管子会发生击穿现象。

当集一射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出

的数值是25支、基极开路时的击穿电压U（BR）CE。。

⑹集电极最大允许功耗PCM

集电极电流1c流过三极管，所发出的焦耳热为：

Pc=lcUcE

必定导致结温上升，所以Pc有限制。

PcWPcM

⑺绝缘栅型场效应晶体管的主要参数

栅一源直流输入电阻RGS

栅■源击穿电压UGS（BR）

最大漏极电流1DM和最大耗散功率PDM

低频跨导gm

习题

-、选择题：

1.在杂质半导体中，少子浓度主要取决于（）

（A）掺入杂质的浓度、（B）材料、（C）温度

2.测得某PNP型三极管各极点位为:UB=-3VUE=-4VUC=-6V,则该管工作

于（）

（A）放大状态、（B）饱和状态、（C）截止状态

3.在基本共射放大电路中，若更换晶体管使0值由50变为100,则电路的放大

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倍数（)

（A）约为原来的1/2倍（B）约为原来的2倍（0基本不变

4.在OCL电路中，引起交越失真的原因是（）

（A）输入信号过大（B）晶体管输入特性的非线性（C）电路中有电容

5.差动放大器中，用恒流源代替长尾Re是为了（）

（A）提高差模电压增益（B）提高共模输入电压范围

（0提高共模抑制比

6.若A+B=A+C,则（）

（A）B=C；（B）B=C;（C）在A=0的条件下，B=C

7.同步计数器中的同步是指（）

（A）各触发器同时输入信号；（B）各触发器状态同时改变；

（C）各触发器受同一时钟脉冲的控制

8.由NPN管组成的单管基本共射放大电路，输入信号为正弦波，输出电压出

现顶部被削平的失真，这种失真是（）

（A）饱和失真（B）截止失真（C）频率失真

9.对PN结施加反向电压时，参与导电的是（）

（A）多数载流子（B）少数载流子（C）既有多数载流子又有少数载流子

10.当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量（）

（A）增加（B）减少（C）不变

二、填空题：

1.N型半导体中多数载流子是______少数载流子是。

2.PN结具有特性。

第8页共8页

3.三极管具有放大作用的外部条件是、o

4.集成运放的输入级一般采用放大电路。

5.正弦波振荡的相位平衡条件是幅度平衡条件是□

6.电压串联负反馈可以稳定输出_____并能使输入电阻o

7.串联型稳压电源由基准、取样、、_____四部分组成。

8.F=A®B用与或式表示为o

9.CMOS门电路中不用的输入端不允许____通过大电阻接地的输入端相当于

___________________O

10.二进制数1100转换成十进制是,十六进制是o

三、判断（每题1分，共10分）

1.稳压二极管稳压电路中，限流电阻可以取消。（）

2.半导体中多数载流子的浓度是由掺杂浓度决定的（）

3.反馈具有稳定输出量的作用。（）

4.在运算放大器的运用电路中，若存在反馈则运放工作在线性状态。（）

5.某放大器不带负载时的输出电压为1.5V,带上RL=5KQ的负载后，测得输

出电压下降为IV,则放大器的输出电阻RO=2.5KQ。（）

6.差动放大电路中，恒流源的作用是提高共模抑制比（）

7.在基本放大器的图解分析中，若负载断开时，则交流负载线和直流负载线

重合。（）

8.放大电路的A<0,说明接入的一定是负反馈。（）

9.最小项是构成逻辑函数的最小单元。（）

10.TTL与非门多余的输入端不容许接地。（）

习题答案

第9页共9页

一、选择题：1、C2、C3、C4、B5、C6、C7、C8、B9、B10、A

二、填空题：1、自由电子、空穴2、单向导电

3、发射结正偏、集电结反偏4、差动

5、<1>A+6F=2nn(n=0、1、2-)、AF=1

6、电压、电阻7、放大、调整

8、AB+AB9、悬空、低电平

10、12C

三、判断

1、X2、J3、X4、X5、J6、X7、J8、X9、J10、V

第二章电力电子器件

1电力电子器件与主电路的关系

(1)主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。

(2)电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。

2电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。

3电力电子系统基本组成与工作原理

(1)一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。

(2)检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求

形成电力电子器件的工作信号。

(3)控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。

(4)同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运

行。

4电力电子器件的分类

第10页共io页

根据控制信号所控制的程度分类

（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子

器件。如SCR晶闸管。

（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力

电子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。

（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极

管。

根据驱动信号的性质分类：

（1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电

力电子器件。如SCR、力0、GTRo

（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现

导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。

根据器件内部载流子参与导电的情况分类：

（1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。

（2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTRo

（3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。

5半控型器件一晶闸管SCR

将器件Nl、P2半导体取倾斜截面，则晶闸管变成V1-PNP和V2-NPN两个晶体管。

晶闸管的导通工作原理：

（1）当AK间加正向电压服,晶闸管不能导通，主要是中间存在反向PN结。

（2）当GK间加正向电压EG，NPN晶体管基极存在驱动电流七，NPN晶体管导

通，产生集电极电流〃2。

（3）集电极电流3构成PNP的基极驱动电流，PNP导通，进一步放大产生PNP

第11页共11页

集电极电流5。

(4)/“与/G构成NPN的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的负反馈，这样

NPN和PNP两个晶体管完全饱和，晶闸管导通。

2.3.1.4.3晶闸管是半控型器件的原因：

(1)晶闸管导通后撤掉外部门极电流匕，但是NPN基极仍然存在电流，由PNP

集电极电流/,」供给，电流已经形成强烈正反馈，因此晶闸管继续维持导通。

(2)因此，晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关断。

2.3.1.4.4晶闸管的关断工作原理：

满足下面条件，晶闸管才能关断：

(1)去掉AK间正向电压；

(2)AK间加反向电压；

(3)设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下。

2.3.2.1.1晶闸管正常工作时的静态特性

(1)当晶闸管承受反向电压时;不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。

(2)当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。

(3)晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，

晶闸管都保持导通。

(4)若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶

闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。

2.4.1.1GTO的结构

(1)GTO与普通晶闸管的相同点：是PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴

极和门极。

第12页共12页

(2)GTO与普通晶闸管的不同点：GTO是一•种多元的功率集成器件，其内部包含

数十个甚至数百个供阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极在器件内部并联

在一起，正是这种特殊结构才能实现门极关断作用。

2.4.1.2GTO的静态特性

(1)当GTO承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。

(2)当GTO承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。

(3)GTO导通后，若门极施加反向驱动电流，则GTO关断，也即可以通过门极

电流控制GTO导通和关断。

(4)通过AK间施加反向电压同样可以保证GTO关断。

2.4.3电力场效应晶体管MOSFET

(1)电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它是电压型器件。

(3)当UGS大于某一电压值。7■时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度,

从而使P型半导体反型成N型半导体，形成反型层。

2.4.4绝缘栅双极晶体管IGBT

(1)GTR和GTO是双极型电流驱动器件，其优点是通流能力强，耐压及耐电流

等级高，但不足是开关速度低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。

(2)电力MOSFET是单极型电压驱动器件，其优点是开关速度快、所需驱动功率

小，驱动电路简单。

(3)复合型器件：将上述两者器件相互取长补短结合而成，综合两者优点。

(4)绝缘栅双极晶体管IGBT是--种复合型器件，由GTR和MOSFE「两个器件复

合而成，具有GTR和MOSFET两者的优点，具有良好的特性。

(1)IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。

(2)IGBT由MOSFET和GTR组合而成。

第13页共13页

习题

一、选择题

1.通用型集成运放的输入级采用差动放大电路，这是因为它的（）

A、输入电阻高B、输出电阻低

C、共模抑制比大D、电压放大倍数大

2.对于桥式整流电路，正确的接法是（）

13.将代码（1000001D8421BCD转换成二进制数为（）

A、（01000011）2B、（01010011）2

13.将代码（1000001D8421BCD转换成二进制数为（）

3.将代码（10000011）8421BCD转换成二进制数为（）

A、（01000011）2B、（01010011）2

C、（10000011）2D、（000100110001）2

4.N个变量的逻辑函数应该有最小项（）

A、2n个B、n2个C、2n个D.、（2nT）个

5.函数F=^后+AB转换成或非一或非式为（）

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A、A+B+A+BB、A+B+A+BC、AB+ABD、A+B+A+B

6.图示触发器电路的特征方程Qn+1=()

A.TQ'+TQ"

B.TQ+TQn

C.Q"

D.T

7.多谐振荡器有()

A、两个稳定状态B、一个稳定状态，一个暂稳态

C、两个暂稳态D、记忆二进制数的功能

8.本征半导体电子浓度空穴浓度，N型半导体的电子浓度____空穴浓

度，P型半导体的电子浓度_____空穴浓度（）

A、等于、大于、小于B、小于、等于、大于C、等于、小于、大于

9.稳压管构成的稳压电路，其接法是（）

A、稳压二极管与负载电阻串联B、稳压二极管与负载电阻并联。

C、限流电阻与稳压二极管串联后，负载电阻再与稳压二极管并联

10.输入失调电压UIO是（）

A、两个输入端电压之差B、输入端都为零时的输出电压

C、输出端为零时输入端的等效补偿电压。

二、填空题

LJK触发器具有清0、置1、,______四种功能。

2.描述触发器逻辑功能的方法有__、、驱动表、

状态转换图。

第15页共15页

3.设计一位BCD码计数器，至少用个触发器。

4.将数字信号转换成模拟信号，应采用_____转换。

5.模/数转换过程为取样、____、量化与0

6.利用半导体材料的某种敏感特性，如_____特性和________特性，可以

制成热敏电阻和光敏元件。

7.双极型三极管的电流放大作用是较小的电流控制较大的_____电

流，所以双极型三极管是一种控制元件。

8.画放大器直流通路时，视为开路，画交流通路时，藕合电容、旁路

电容和直流电压视为。

9.多级放大器的极间耦合方式有，，

_________O

10.理想运放的输出电阻是,输入电阻是o

三、判断题

1.硅稳压管稳压是利用二极管的反向截止区。（）

2.负反馈电路是不可能产生自激振荡的。（）

3.双、单极型三级管都是电流控制元件。（）

4.三级管只要工作在线性放大区就有Vc>Vb〉Ve（）

5.三级管放大电路中，加入Re一定可稳定输出电流。（）

6.正弦波振荡电路的起振条件是|A尸|=1。（）

7.TTL或门电路不使用的输入端可以接地。（）

8.CMOS逻辑与门电路，多余的输入端可以悬空。（）

9.CMOS传输门，具有双向传输特性。（）

10.在基本放大器的图解分析中，若负载断开时，则交流负载线和直流负载

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线重合（）

四、简答题

用公式法将下列函数化简成最简与或表达式

(1)Y=ABC+ABC+ABC+ABC

(2)Y=ABC+AC+B+C

(3)Y=(A+B)*(A+B)+A

(4)Y=ABC+BC+ACD

习题答案

1、C2、B3、B4、C5、B6、A7、C8、A9、C10、C

二、1、取反保持2、特征方程状态转换真值表

3、44、D/A

5、保持编码6、热敏特性光敏特性

7、基极集电极电流8、电容短路

9、直接耦合电容耦合变压器耦合10、零无穷大

三、1、X2、X3、X4、X5、X6、义7、J8、X9、V10、V

四、(1)AB+AB+A8+AB=AB+ABC+A(8+AB)

解：等式左边AB+A8+48+A8=A+A=0

等式右边+ABC++AB)=4+4=。

(2)-ABC+ABC=AB+AC+Bc

解：Be+ABC=ABC+ABC=(A+8+C)*(A+B+C)=0百+配+B5

(3)AB+BC+CA=(A+B)*(B+C)*(C+A)

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解：(A+B)*(B+C)*(C+A)=(AB+AC+B+BC)*(C+A)=(AC+B)*

(C+A)=AC+BC+AB

(4)A.BBC+CA=AB+BC+CA

解：左式=A)+B3+C'=('+8)*()+C)*(0+A)=M+万C+3A

第三章整流电路

(1)整流电路定义：将交流电能变成直流电能供给直流用电设备的变流装置。

3.1.1单相半波可控整流电路

(4)触发角a:

从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲为止的电角度，称为触发角

或控制角。

(7)几个定义

①“半波”整流：改变触发时刻，与和id波形随之改变，直流输出电压〃d为极

性不变但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在“2正半周内出现，因此称“半波”

整流。

②单相半波可控整流电路：如上半波整流，同时电路中采用了可控器件晶闸管,

且交流输入为单相，因此为单相半波可控整流电路。

3.1.1.3电力电子电路的基本特点及分析方法

(1)电力电子器件为非线性特性，因此电力电子电路是非线性电路。

(2)电力电子器件通常工作于通态或断态状态，当忽略器件的开通过程和关断

过程时，可以将器件理想化，看作理想开关，即通态时认为开关闭合，其阻抗为

零；断态时认为开关断开，其阻抗为无穷大。

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3.1.2单相桥式全控整流电路

3.1.2.1带电阻负载的工作情况

（1）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的原理图

①由4个晶闸管（V「~VTJ组成单相桥式全控整流电路。

②VT,和VT,组成一对桥臂，VT2和VT：,组成一对桥臂。

（2）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形图

①0〜a：

•V1~VT”未触发导通，呈现

断态，则〃d=0、，d=。、

1

+WW

“V4VT4="2，〃VT]=VT4=]〃2

②a〜乃：

•在a角度时，给V9和VZ加触发脉冲，此时a点电压高于b点，VTI和

VT1承受正向电压，因此可靠导通，〃vTi=〃VT4=0。

・电流从a点经VI、R、VT,流回b点。

•〃d=〃2，，2=，d，形状与电压相同。

③乃〜("+a):

•电源〃2过零点，VT1和VTq承受反向电压而关断，〃VT[=〃VT4=；“2（负半

周）。

•同时，VT2和VT：§未触发导通，因此〃d=0、，d=。、=。。

第19页共19页

④（乃+a）〜2zr:

•在（乃+a）角度时，给VT2和VT3加触发脉冲，此时b点电压高于a点，VT2

和VT3承受正向电压，因此可靠导通，“VT2="VT3=O。

•VT,阳极为a点，阴极为b点；VT,阳极为a点，阴极为b点；因此

"VT]="VQ=M2°

•电流从b点经VT3、R、VT?流回b点。

•“d=_"2，＜2=~id。

（3）全波整流

在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，因此该电路为全波整流。

（4）直流输出电压平均值

C/d=l2」…）=2廊2Hosa=08%上三

7T7122

（5）负载直流电流平均值

Ud20U21+cosa八八。21+cosa

iA=-=----------=--------------=0.9-------------------

己R成2R2

（6）晶闸管参数计算

①承受最大正向电压：；（商2）

②承受最大反向电压：4IU2

③触发角的移相范围：a=0时，Ud=0.9t/2；a=180。时，Ud=0o因此移相范围

为180°o

④晶闸管电流平均值：V「、V，与VTz、VTs轮流导电，因此晶闸管电流平均值

只有输出直流电流平均值的一半，即/dVT=g/d=045”匕等o

2R2

第20页共20页

3.1.2.2带阻感负载的工作情况

（1）单相桥式全控整流电路带阻感负载时的原理图

（2）单相桥式全控整流电路带阻感负载时的波形图

•分析时，假设电路已经工作于稳态下。

•假设负载电感很大，负载电流不能突变，使负载电流id连续且波形近似为一

水平线。

①a~n•

•在a角度时，给V?和V、加触发脉冲，此时a点电压高于b点，VT,和

VT,承受正向电压，因此可靠导通，«VT1=«VT4=0O

•电流从a点经、L、R、VT”流回b点，“d="2。

•>d为一水平线,，VT|,4=，d=，2°

•VT2和VT3为断态，，VT2.3=0

②乃~（乃+a）:

•虽然二次电压“2已经过零点变负，但因大电感的存在使V3和VTi持续

导通。

・"VT|="VT4=°，"d="2，ZVT|4=zd=,2»，VT2,3=°。

③（7T+a）~In:

•在s+a）角度时，给VT2和VT3加触发脉冲，此时b点电压高于a点，VT2

和VT3承受正向电压，因此可靠导通，"VT2="VT3=0。

•由于VT2和VTs的导通，使VT|和VR承受反向电压而关断iv1,4=0。VT1

第21页共21页

阳极为a点，阴极为b点；阳极为a点，阴极为b点；因此“VT%=«2o

•电流从b点经VT3、L、R、VTz流回b点，〃d=-"2。

•id为一水平线,i'T23="=~'2°

④2万~(2乃+为：

•虽然二次电压“2已经过零点变正，但因大电感的存在使VT?和V%持续

导通。

«VT=H=0»"VT],4="2，"d=-"2，，VT2,3='d=-，2，ZVT[=00

2VT34

(3)直流输出电压平均值

1*+aI—2,

t/d=—V2t/2sin（otd{a>t）=------costz=0.9t/2cosa

(4)触发角的移相范围

a=on寸，Ud=Q.9U2；a=90。时，Ud=0o因此移相范围为90。。

(5)晶闸管承受电压：正向：&2；反向：回2

3.1.2.3带反电动势负载时的工作情况

(1)单相桥式全控整流电路带反电动势负载时的

原理图

①当负载为蓄电池、直流电动机的电枢(忽略其

中的电感)等时，负载可看成一个直流电压源，

即反电动势负载。正常情况下，负载电压/最低

为电动势E。

②负载侧只有“2瞬时值的绝对值大于反电动

势，即上|>£时，才有晶闸管承受正电压，有

CaiPIAI>I

第22页共22页

导通的可能。

（2）单相桥式全控整流电路带反电动势负载时的波形图

①a〜（a+8）:

•在a角度时，给VT】和VR加触发脉冲，此时＞2]＞后，说明VZ和V1承

受正向电压，因此可靠导通，“d=〃2，＜1=血了。

②（二十。）~（江+。）：

•在（a+6）角度时，〃2＜e，说明VT1和V。已经开始承受反向电压关断。

•同时，由于VT?和VT3还未触发导通，因此〃d=E，，d=。。

③（乃+a）〜（乃+a+0）:

•此过程为VT2和VT3导通阶段，由于是桥式全控整流，因此负载电压与

电流同前一阶段，"d=T，2，。=毛。

3.2三相可控整流电路

3.2.1三相半波可控整流电路

3.2.1.1电阻负载

（1）三相半波可控整流电路带电阻负载时的原理图

①变压器一次侧接成三角形，防止3次谐波流入电网。

②变压器二次侧接成星形，以得到零线。

③三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其所有阴极连接在一起，为共阴极

接法。

（2）三相半波不可控整流电路带电阻负载时的波形图

•将上面原理图中的三个晶闸管换成不可控二极管，分别采用VD、VD?和VD：，

第23页共23页

表示。

•工作过程分析基础：三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所

对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为

该相的相电压。

①的〜32：a相电压最高，则VDi导通，VD?和VD：,反压关断，"d="a。

②如~明：b相电压最高，则VD?导通，VD：，和VDi反压关断，uA=ub0

③.3~0f4：b相电压最图，贝UVD?导通，VD：s和VDi反压关断，“d="、。

®按照上述过程如此循环导通，每个二极管导通120。。

⑤自然换向点：在相电压的交点即、由2、切3处，出现二极管换相，即电流由

一个二极管向另一个二极管转移，这些交点为自然换向点。

（3）三相半波可控整流电路带电阻负载时的波形图（a=0。）

自然换向点：对于三相半波可控整流电路而言，自然换向点是各相晶闸管能触发

导通的最早时刻（即开始承受正向电压），该时刻为各晶闸管触发角a的起点，

即a=0°o

①幽~明:

•a相电压最高，V3开始承受正压，在防时刻触发导通，〃vT1=0,而VT,和

VT3反压关断。

•«d

•"d="a，，VTi=，d=/。

②an2〜叫;

0

•b相电压最高，VTz开始承受正压，在由2时刻触发导通，«VT2=＞而VT3和

V7反压关断。

第24页共24页

"d="b'ZVT)=。，VT［承受a点-b点间电压，即〃VT|="ab0

③*〜a）t4:

•c相电压最高，VT：,开始承受正压，在33时刻触发导通，"VT3=O，而VTI和

VT2反压关断。

•"（]="c，，VT]=0，VTi承受a点-C点间电压,即"vT]="ac°

（4）三相半波可控整流电路带电阻负载时的波形图（a=30。）

定义：即时刻为自然换向点后30。，32和m3时刻依次间距120°。

①a）t\~（cot\+900）:

•a相电压最高，V?已经承受正压，但在必时刻（即a=30。）时开始触发导

通，"VT]=。，而VT2和VT3反压关断。

.._«d

•ud=ua»ZVT|=/d0

②（m+90°）~明：

•虽然已到a相和b相的自然换向点，b相电压高于a相电压，VT,已经开始承

受正压，但是VT?没有门极触发脉冲，因此VT2保持关断。

•这样，原来已经导通的V3仍然承受正向电压（4>0）而持续导通，“VT|=0,

“d

ud=ua9，VT]=/d=~°

（3）cot?〜明：

•b相电压最高，VTz已经承受正压，处时刻（即a=30。）时开始触发导通VTz,

“VT2=0,这样VTI开始承受反压而关断。

第25页共25页

ud=wb，，VTI=。，VT[承受a点-b点间电压，即〃VT]=wab°

④6^3〜加4：

•C相电压最高，VT3已经承受正压，创3时刻（即a=30。）时开始触发导通VT3,

〃VT3=0»这样VZ开始承受反压而关断。

•"d="c，，VT]=。，VT|承受a点-C点间电压，即"VT]=uac0

（5）三相半波可控整流电路带电阻负载时的波形图（a=60。）

定义：的时刻为自然换向点后60。，处和明时刻依次间距120°。

①cot\~（o）t\+900）:

•a相电压最高，V?在必时刻（即a=60。）时开始触发导通，即使过了自然

换向点，但因VTz未导通及％>0,而使V7持续导通，"vn=0,而VT2和VT：,

反压关断。

•__•_"d

*ud=ua'，VTi=，d=R。

②（幽+90°）~@2：

•a相电压过零变负（“a<0），而使VT|承受反压关断，而VT2（未触发导通）

和VTs仍为关断。

•/'vT|=，d=0，"d=0。

③创2~%及明期间情况分别为VTz和VL导通过程，与上述相同。

（6）三相半波可控整流电路带电阻负载不同触发角工作时的情况总结

①当a<30。时，负载电流处于连续状态，各相导电120。。

第26页共26页

②当a=30。时，负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120。。

③当a>30。时，负载电流处于断续状态，直到a=150。时，整流输出电压为零。

④结合上述分析，三相半波可控整流电路带电阻负载时a角的移相范围为150。,

其中经历了负载电流连续和断续的工作过程。

(7)数值计算

①a430。时，整流电压平均值(负载电流连续):

RyflU2sincotd(cvt)=U2cosa=1.17^2cosa

Ud=

T-巴+a2%

6

3

当a=0。时，4最大，Ud=1.17^2°

②a〉30。时，整流电压平均值(负载电流断续)：

•U=—^―C\[2U2sincotd(cot)=U2^+cos(—+a)]=0.675(/2+cos(—+^)]

2J~+a2TT66

—716

3

•当a=150。时，％最小，U6=0o

③负载电流平均值：/d=M。

④晶闸管承受的最大反向电压：

为变压器二次侧线电压的峰值，URM=必血2=痂2=2.451/2

⑤晶闸管承受的最大正向电压：

如a相，二次侧a相电压与晶闸管正向电压之和为负载整流输出电压人，

由于Ud最小为0,因此晶闸管最大正向电压UFM=廊2。

第27页共27页

2.2.1.2阻感负载

（1）三相半波可控整流电路带阻感负载时的原理图

①当阻感负载中的电感值很大时，整流获得的电流〃

波形基本是平直的，即流过晶闸管的电流接近矩形波。

②当aV30。时，整流电压波形与电阻负载时相同，因为两种负载情况下，负载

电流均连续。

（2）三相半波可控整流电路带阻感负载时的波形图（a=60。）

定义：的时刻为自然换向点后60。，处和明时刻依次间距120°。

①M〜COtQ：

•承受正压并触发导通，过自然换向点后a相电压仍大于0,仍持续导

通。

•a相过零点后，由于电感的存在，阻止电流下降，因而V?仍持续导通。

・"d="a，，a=，d=，zb=，c=。，MVT|=。。

②ft»2~Id3：

•当由2时刻，b相电压最高，同时触发导通，则VTz导通，这样V1承受反压

关断，由VT2向负载供电。

•"d="b，，b=id=/d，'a=<c=0»aVT]="ab。

③dX3〜d»4：

•工作过程与上述相同。

=

・"d="c，，c==，d，'a'b=。，HVT|="ac°

第28页共28页

（3）三相半波可控整流电路带阻感负载不同触发角工作时的情况总结

①阻感负载状态下，由于大电感的存在，使负载电流始终处于连续状态，各相

导电120。。

②当a>30。时，负载电压“d波形将出现负的部分，并随着触发角的增大，使负

的部分增多。

③当a=90。时，负载电压.波形中正负面积相等，"d平均值为。。

④结合上述分析，三相半波可控整流电路带阻感负载时a角的移相范围为90。。

（4）数值计算

①整流电压平均值（负载电流始终连续）：Ud=\.UU2cosao

②晶闸管承受的最大正反向电压：

为变压器二次侧线电压的峰值，UFM=URM=必拒U2=Ku2=2.45U2

3.2.2三相桥式全控整流电路

三相桥式全控整流电路原理图：

（1）由6只晶闸管组成，形成三个桥臂，其中每个桥臂连接一相电源。

（2）阴极连接在一起的3只晶闸管（V?、VT3,VT5）称为共阴极组，处于桥臂

上端。

（3）阳极连接在一•起的3只晶闸管（VT.,、VTe、VT2）称为共阳极组，处于桥臂

下端。

（4）晶闸管的导通顺序：V"、V"、VT3>VT,、VT5,VT6O

3.2.2.1带电阻负载时的工作情况（a=0。）

（1）基本说明

第29页共29页

①自然换向点仍为a、b、c相的交点。

②将必时刻（自然换向点）后的一个电源周

期分成6段，每段电角度为60。，分别为I、

II、山、IV>V、VI。

（2）波形图分析

①阶段I：md,

•»oI2

•a相电压最大，b相电压最小，触发导通V3（事实上，VT'已经导通）

w_八

wz•_ab,,

“d=ab，VTj=〃VT[=。。

②阶段II:

•a相电压最大，c相电压最小，触发导通VT2,则VTe承受反压（"cb<0）而

关断，VI持续导通。

.Z="acn

•〃d=〃ac，VT1>〃VT]二°。

③阶段III:

•b相电压最大，c相电压最小，触发导通VT3,则VTI承受反压（“ab<0）而

关断，VTz持续导通。

•wd=wbc»ZVT|=-7-，WVT）=wab°

④阶段IV：

•b相电压最大，a相电压最小，触发导通VT.”则VT2承受反压（“ac<0）而

关断，VTs持续导通。

w

.ba_M

・〃d=〃ba，"VT]，"VT]=ab。

⑤阶段V：

第30页共30页

C相电压最大，a相电压最小，触发导通VT5,则VT3承受反压(Hbc<0)而

关断，VT“持续导通。

―“ca

•wd=wca*zVTi=~^~，wVTj=〃ac°

⑥阶段VI：

•c相电压最大，b相电压最小，触发导通VTe,则VT,承受反压(Mba<0)而

关断，VT.5持续导通。

.."cb_

・〃d=Mcb，ZVT1=~^~9MVTJ=Ma