电子技术基础

《电子技术基础》复习资料

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、

础化像和一些硫化物、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•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。

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（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。

理论分析表明：._n_KTH2-EmK2kT}

n,•和p,•表示自由电子和空穴的浓度（cm一3）

（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

磷原子给出一个电子，称为施主原子。

N型半导体中的载流子是什么？

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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（或锢），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？

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

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（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U-/特性表达式

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其中：

Is反向饱和电流

UT——温度的电压当量

且在常温下（7=300K）

UT=*=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I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：

J=/s（e""T）

（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10℃,反向电流增大一倍。

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（3）二极管的参数

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。

反向击穿电压UBR和最大反向工作电压UR：二极管反向击穿时的电压值为UBR。

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。

最高工作频率为：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Ui为12V、30V三种情况

下输出电压Uo的值。

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解：

5为12V,经两个电阻分压，URL=4V<UZ，Dz截止，故Uo=4V。

5为30V,两个电阻分压，URL能得到10V电压>3，Oz反向击穿，稳压管

工作在稳压状态，U。钳位在6V。

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，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。

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

情况下晶体管的工作状态及输出电压uo的值。

U-U

1

/B=-——=460M

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/c最大值=匕七/Rc=12/nA

Ic<J3IB=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。_/

B=卞

1R

共射直流电流放大倍数：

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：£=2七

41B

⑷集电极最大电流1CM

集电极电流1c在一定范围内P不变，但大到一定数值会导致三极管的P值的

下降，当P值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICMo

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。

第8页共8页

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式、基极开路时的击穿电压U（BR）CEOO

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=ICUCE

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

栅一源击穿电压UGS（BR）

最大漏极电流1DM和最大耗散功率PDM

低频跨导gm

习题

一、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）流

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

作于（）

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(A)放大状态、(B)饱和状态、(0截止状态

3.在基本共射放大电路中，若更换晶体管使8值由50变为100,则电路的

放大倍数()

(A)约为原来的1/2倍(B)约为原来的2倍(C)基本不变

4.在0CL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,贝ij()

(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

第10页共io页

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0

2.PN结具有特性。

3.三极管具有放大作用的外部条件是、。

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=A9B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。（）

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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R0=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

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、6A+<1）F=2nn（n=0>1、2....）、AF=1

6、电压、电阻7、放大、调整

8、A后+而9、悬空、低电平

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10、12C

三、判断

1、X2、J3、X4、X5、J6、X7、J8、义9、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

根据控制信号所控制的程度分类

第13页共13页

（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、GTO、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、GT0、

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IGBTo

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。

第14页共14页

晶闸管的导通工作原理：

（1）当AK间加正向电压/，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集电极电流

（4）心与七构成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上，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；

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(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。

(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。

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(3)GT0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”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是一种复合型器件，由GTR和MOSFET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17页共17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

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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.、（2n-l）个

5.函数F=•后+AB转换成或非一或非式为（）

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（）

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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

1.JK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。

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o

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o

9.多级放大器的极间耦合方式有_

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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

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

(4)Y=ABC+BC+ACD

习题答案

一、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、X7、J8、X9、V10、J

四、⑴AB+AB+AB+AB=^+ABC+A(B+AB)

解：等式左边A8+A8+A6+48=A+A=0

等式右边AB+ABC+A(B+AB)=4+A=o

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

解：ABC+

ABC=ABC+ABC=(A+B+C)*(A+8+C)=4京+施+BC

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

第22页共22页

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

(C+A)=AC+BC+AB

(4)A3+BC+CA=AB+BC+CA

解：左式=A5+B?+C'=('+8)*3+C)*Q+A)=M+^C+4A

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，4和，d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。

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（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。

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（VT,^VL）组成单相桥式全控整流电路。

②VT,和V?组成一对桥臂，VT2和VT3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:

•V?7方未触发导通，呈

现断态，贝〃d=0、=0、

②a~兀：

•在a角度时，给V3和VT,加触发脉冲，此时a点电压高于b点，V3

和VT，1承受正向电压，因此可罪导通，="VT4=。。

第24页共24页

•电流从a点经V?、R、V?流回b点。

•〃d=〃2，，2=，d，形状与电压相同。

③万~（乃+a）:

•电源〃2过零点，VT1和VT4承受反向电压而关断，〃VT]=〃VT4=；，2（负

半周）。

•同时，VT2和VT3未触发导通，因此〃d=0、，d=。、=。。

④（乃+a）~2万：

•在（乃+a）角度时，给VTz和VT：,加触发脉冲，此时b点电压高于a点，

=

V?2和VT3承受正向电压，因此可靠导通，IZVT2=«VT30O

•VT,阳极为a点，阴极为b点；VT,阳极为a点，阴极为b点；因此

MVT]=〃VT|=〃2O

・电流从b点经VT：,、R、VT2流回b点。

•〃d=一〃2，，2=-'d0

（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

第25页共25页

1fT/-2岛21+cosaCM1+cosa

Ud=­J2U2sinMid(cot)=--------------=0.9U?--------

7tix7C22

(5)负载直流电流平均值

U2同214-cosa八八U21+cosa

I(\=d=--------------=0.9-----------

aR成2R2

(6)晶闸管参数计算

①承受最大正向电压：；(图2)

②承受最大反向电压：同2

③触发角的移相范围：a=0时，Ud=0.9U2;a=180。时，Ud=0o因此移相

范围为180°o

④晶闸管电流平均值：VT..V*与VTz、VT3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/WT=0.45"匕*。

2R2

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~兀、

第26页共26页

•在a角度时，给VI和VTJ川触发脉冲，此时a点电压高于b点，VT,

和VT,1承受正向电压，因此可靠导通，"VT1="VT4。

•电流从a点经VT|、L、R、VI,流回b点，"d="2。

•id为一水平线，，'vT1,4=，d=，2。

•VT2和VT3为断态，的2.3=0

②万~(T+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VL持

续导通。

M=M，，Z，=z

•VT|VT4=0"d="2VT14=d'2'VT2i3=0°

③(7+a)~2万：

•在g+a)角度时，给VT2和VT：；加触发脉冲，此时b点电压高于a点，

=M

V?2和VT3承受正向电压，因此可靠导通，«VT2VT3=00

•由于VT2和VT3的导通，使VT,和VT1承受反向电压而关断ivT1.4=0。

VT,阳极为a点，阴极为b点；VT4阳极为a点，阴极为b点；因此

“VT|,4="20

•电流从b点经VT3、L、R、VT2流回b点，〃d=-〃2。

第27页共27页

•id为一水平线，，VT2,3=id=-2。

④2乃~（2乃+二）:

•虽然二次电压〃2已经过零点变正，但因大电感的存在使VTz和VT3持

续导通。

u=u9=Z=9Z

•〃VT2=〃VR=°，〃VT]4=〃2，d~2^VT23d^2VT14=^°

（3）直流输出电压平均值

1俨f—27

U=-72U2sm&td（&t）=------cosa=0.9（7cosa

d71ix712

（4）触发角的移相范围

a=（）时，Ud=0.9U2；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：亚必

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，负载电压囱最低为电动势E。

第28页共28页

②负载侧只有“2瞬时值的绝对值大于反电动

势，即上|>E时，才有晶闸管承受正电压，有

cp1i1

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+。）：

•在a角度时，给V3和VT”加触发脉冲，此时旭|〉/，说明VZ和

承受正向电压，因此可靠导通，〃d=〃2，，d=&——0

R

②3+。）〜（乃+a）:

•在（a+夕）角度时，〃2〈七，说明VTi和VT”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，

③（4+a）~（乃+a+。）：

•此过程为VT?和VT：,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=-"2，

第29页共29页

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：；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。

①ati~ca2：a相电压最高，则VDI导通，VD2和VD：）反压关断，"d="a。

②叫~明：b相电压最高，则VD?导通，VD3和VDi反压关断，价=4。

③叫~明：b相电压最高，则VD2导通，VD3和VD反压关断，

④按照上述过程如此循环导通，每个二极管导通120。。

第30页共30页

⑤自然换向点：在相电压的交点必、©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。。

①幽~如：

•a相电压最高，开始承受正压，在防时刻触发导通，“vF=0，而V%

和VT3反压关断。

..”d

②％〜33:

•b相电压最高，VTz开始承受正压，在02时刻触发导通，"VT2=。，而VTS

和V7反压关断。

•"d="b，，VT]=0，VTi承受a点-b点间电压，即〃VT|="ab°

③明~：

•c相电压最高，VT3开始承受正压，在明时刻触发导通，“VT3=O，而VTI

和VT?反压关断。

第31页共31页

•"d="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。，02和时刻依次间距120°。

①cot\~（a）t\+900）:

•a相电压最高，已经承受正压，但在的时刻（即a=30。）时开始触发

导通，"VT]=。,而VT?和VT3反压关断。

•_u11（=_"«d0

•d=a»VTt='d^-

②3|+90。）~&2：

•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VT?保持关断。

•这样，原来已经导通的VI仍然承受正向电压（0>0）而持续导通，"V』=（），

ud="a，，VT|=，d=号。

A

③电2~:

•b相电压最高，VT?已经承受正压，a2时亥U（即a=30。）时开始触发导通

VT”〃VT2=0,这样V1开始承受反压而关断。

第32页共32页

•"d="b，，VT]=0，VTi承受a点-b点间电压,即〃VT]"ab0

④tt»3~COt4:

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

VT3,"vT3=。，这样VT2开始承受反压而关断。

•“d="c，*VT（=0»VT|承受a点-C点间电压，即&VT]="ac。

（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：叫时刻为自然换向点后60°,st2和a3时刻依次间距120°o

①cotx~（＜o/1+90°）:

•a相电压最高，VI在即时刻（即a=60。）时开始触发导通，即使过了自

然换向点，但因VTz未导通及心＞0,而使VTi持续导通，“V』=0,而VT2

和VTs反压关断。

“d

*"d="a，々4=，＜1=工。

A

②（（Dt\+90°）~:

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

和VTs仍为关断。

第33页共33页

ivT]=id=。，“d=0。

③.2~%及@3~34期间情况分别为VT?和VTs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&<30。时，负载电流处于连续状态，各相导电120。。

②当”=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

①屋30。时，整流电压平均值（负载电流连续）:

5

=9厂岛2sina>td(a)t)=~~~V2cosa=1.17%cosa

-n乜+a

6

3

•当a=0。时，Ud最大，Ud=117。2。

②a>30。时，整流电压平均值（负载电流断续）:

Ud=^—Csin。以(3)=+cos(三+a)]=0.675。2口+cos(£+a)]

2J-+a2万66

—7T6

3

当a=150°时，外最小，Ud=。。

第34页共34页

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=V^x&2=痴。2=2.45。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力，

由于Ud最小为0，因此晶闸管最大正向电压UFM=圆2。

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

id波形基本是平直的，即流过晶闸管的电流接近矩

形波。

②当1430。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（”=60。）

定义：幽时刻为自然换向点后60°,0f2和st3时刻依次间距120°o

•承受正压并触发导通，过自然换向点后a相电压仍大于0,V?仍持续

第35页共35页

导通。

•a相过零点后，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VZ仍持续导通。

•11d="a，*a='d='zb=，c=°，WVT]=°。

②OX2~33•

•当a2时刻，b相电压最高，同时触发导通，则VT2导通，这样承受反

压关断，由VT?向负载供电。

*"d="b，，b=id=/d，za=«c=0»"VT]="ab。

③（1X3~，承4：

•工作过程与上述相同。

・"d="c，，c=，d=，d，，a='b=。，MVT|="ac0

（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。o

②当0>30。时，负载电压3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，负载电压与波形中正负面积相等，，，d平均值为0。

第36页共36页

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°o

（4）数值计算

①整流电压平均值（负载电流始终连续）：t/d=1.17（/2cosao

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=必加2=疯2=2.45%

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（VT-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,、VT6>VT2）称为共阳极组，处于桥

臂下端。

（4）晶闸管的导通顺序：VT„VT2>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

①自然换向点仍为a、b、c相的交点。

VTVTVTd

②将画时刻（自然换向点）后的一个电源周JJ'I

第37页共37页

VT,•.VL°VT*.d.

期分成6段，每段电角度为60。，分别为I、II、山、IV、V、VL

(2)波形图分析

①阶段I：

•a相电压最大，b相电压最小，触发导通VI(事实上，VL已经导通)

..〃ab八

•wd=wab>zVTiwVTi二°。

K

②阶段II:

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

而关断，持续导通。

一•"ac(\

・wd=wac>51=(-，〃VT]=。。

③阶段III:

•b相电压最大，c相电压最小，触发导通VT3,则V7承受反压(“ab<。)

而关断，VTz持续导通。

.〃bc

•Md=〃bc，ZVT]9WVT|=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，VT3持续导通。

..〃ba

•ud=wba，ZVT|=-^~9〃VT]=Mab°

第38页共38页

⑤阶段V：

•c相电压最大，a相电压最小，触发导通VTs,则VT：,承受反压("bc<0)

而关断，VT”持续导通。

.Mca

・«d=Mca，，VT]=—^~，MVT|=Mac°

⑥阶段VI：

•c相电压最大，b相电压最小，触发导通VT6,则VT”承受反压("ba<。)

而关断，VTs持续导通。

.._〃cb_

・"d=Mcb，[VT]，〃VT]=wac。

(3)总结

①对于共阴极组的3个晶闸管来说，阳极所接交流电压值最高