第一章 晶体二极管和二极管整流电路-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

单招零距离·电子电工专业综合 参考答案 第二章 晶体三极管和场效应管 第四部分 电子线路 第一讲 晶体三极管 第一章 晶体二极管和 【变式训练】 1.C 二极管整流电路 2.集电 基 发射50PNP 【变式训练】 3.(1)(a)0.03mA流出(b)2mA流进 1.VD 3mA (2)(a)PNP型cbe(b)NPN型bce 2.4.7-2 (3)(a)80(b)100 3.0.5mA0 4.放大 截止 饱和 饱和 4.(1)电路工作不正常。故障原因是电路中二极管 5.截止 饱和放大 VD1或VD2有一只开路，致使电路变为半波整流。 6.(a)放大(b)放大(c)截止 (2)电路输出电压极性反了，原因是VD1和VD2接反 7.D 所致。 8.PNP型 锗ecb (3)电路无电压输出，可能是VD1和VD2管都开路， 9.(a)bce PNP型锗(b)bec NPN型 硅 也有可能是电压表与电路接触不良，或中心抽头断开。 10.B (4)根据中心抽头式整流电路输出应为9V,所以电路 11.30V20V20mA80mA 工作正常。 12.20mA20V 5.10V28.28V 【实战演练】 6.912 一、选择题 【实战演练】 1.B2.D3.D4.B5.C6.A 一、判断题 二、判断题 1.×2.×3.×4.×5.×6.× 7./ 1.×2.×3.×4.×5.×6./ 8./ 三、填空题 二、填空题 1.发射区基区 集电区发射基 集电基 1.导体 绝缘体2.自由电子 空穴 2.N P N 3.空穴自由电子 3.Ig=I8+Ic 直流电流放大系数 4.0.50.70.20.3 交流电流放大系数 5.导通9.45mA 4.0.70.3 6.电容C开路 任一个二极管开路或对桥臂两个二 5.共发射极 共基极 共集电极 极管同时开路 6.VcE Ic截止区放大区饱和区 7.10V28.28V 7.电流NPN PNP自由电子空穴 三、分析计算题 8.减小 增大增大 1.U=8(V0时，U。=5.33UU=15(V)时，U。=8(V) 9集电基 发射50PNP 10.大硅 2.(1)U=12(V):(2)1=0.12(A):(3)Iv=0.06(A): 11.0.30.1 (4)URw=14.14(V). 3.20(mA)6(mA)14(mA)5(V) 12.PNP集电 四、分析计算题 1.0.03(mA) 流出c e b PNP 2.0.03(mA) 流进b e c NPN70 ·243·总复习方案·第四部分 电子线路 第四部分 电子线路 第一章 晶体二极管和二极管整流电路 知识体系 [概述 单向导电性 (半导体 晶体二极管 PN结 P型半导体 N型半导体 PN结 伏安特性 晶体二极管和 二极管整流电路 单相半波整流电路 二极管整流电路 半相全波整流电路 (电容滤波器 滤波器电感滤波器 复式滤波器 硅二极管稳压电路 考纲要求 1.PN结的单向导电特性。 了解 2.晶体二极管的结构、分类和型号。 1.晶体二极管的伏安特性、主要参数,硅、错二极管的门坎电压和正向导通压降 理解 2.滤波器的组成及工作原理。 1.电容滤波电路的计算。 掌握 2.晶体二极管的简易测试方法及其电路的简单计算。 3.硅稳压二极管的特性、主要参数及稳压电路的稳压原理。 熟练 二极管的单相半波整流电路、单相全波整流电路的组成、工作原理、简单计算及晶体二极管的选择 掌握 .11 单招零距离·电子电工专业综合 知识梳理 1.物质的分类 自然界中物质根据其导电能力不同可分为 (1)导体:导电性能良好的物质。如:铜、铁等金属物质。内部只有一种载流子:自由电子。 (2)绝缘体:导电性能较差的物质。如:木头、陶瓷、橡胶等。 (3)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如:硅、储等。 2.半导体的分类 半导体内部有两种载流子:一是带负电的自由电子,简称“电子”;另一种是带正电的空穴,简 称为“空穴”。 根据内部两种载流子数量不同,半导体可分为; (1)本征半导体:又称为纯净半导体,其内部空穴和自由电子的数量相等 (2)P型半导体:又称为空穴型半导体,其内部空穴的数量多于自由电子的数量。它是由纯净半 导体掺入适量三价元素形成的 (3)N型半导体:又称为电子型半导体,其内部自由电子的数量多于空穴的数量。它是由纯净半 导体掺入适量五价元素形成的 3.PN结 (1)PN结的形成 在磕或错单晶基片上,加工出P型区和相邻的N型区,在这两区之间有一个结合部,它是一个 特殊的薄层,称为PN结。 (2)PN结的单向导电性 PN结加一定的正向电压时,电阻很小,处于导通状态;PN结反向电压时,电阻很大,处于截止 状态。 4.晶体二极管 (1)品体二极管的结构 ①晶体二极管的内部是一个PN结,PN结具有单向导电性,因此二极管也具有单向导电性,即 加一定的正向电压时导通,加反向电压时截止。 ②两个电极:一个是正极(又称阳极),另一个是负极(又称阴极)。 ③晶体二极管的符号: 文字符号:V 负极 (2)晶体二极管的分类 ①按材料可分为:硅二极管和错二极管。 点接触型(结面积小,工作频率高,但允许电流小,适宜于变 频和小功率整流电路中) ②按PN结面积大小可分为: 面接触型(结面积大,结电容也大,工作频率较低,但允许电 流大,适宜应用于大功率整流电路中) .2· 总复习方案·第四部分 电子线路 ③按用途可分为:整流二极管、开关二极管、稳压二极管、发光二极管、关电二极管等。 (③)晶体二极管型号:(请参阅国家标准GB294一74) 整流二极管一2CZ82B,稳压二极管一2CW50,变容二极管-2AC1等。 (4)晶体二极管的伏安特性 晶体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系,常用伏安特 性曲线表示,它由正向特性和反向特性两部分组成。 ①安特性曲线(如图2-1一1和表2-1一1所示) 错管 硅管 i/mA 0-20 _40 W -20 i/A 一1 承受正向电压,但此时正向电流几乎为零,呈现正向电阻很大。死区电压(门坎电压)硅管 死区 约0.5V,错管约0.2V 正 非线性区 电压与电流不成比例变化,此区域主要用于变频与检波,硅管电压为0.5~0.6V 线性区 电流随正向电压变化而变化,此区域主要用于整流。硅管约0.7V(0.6~0.8V)、错管约 伏 0.3V(0.2~0.3V) 正向击 当硅管正向电压超过0.8V时,流过二极管正向电流很大,产生的功率很大,当超过二极 穿区 性 管散热功率要求时,二极管就会烧坏 回物封 反向 反向电流I。很小(硅管在纳安、错管在微安数量级)且基本不随反向电压的变化而变化, 截止区 因此又称反向饱和电流,但对温度十分敏感,温度每增加10C,I.约增加一倍 反向 反向电压增加到一定程度,反向电流突然急剧增加。若有限流措施,撤去外加电压后二极 击穿区 管并不损坏,此时称为电击穿;若电流过大,二极管就会造成永久性损坏称为热击穿 注:a.二极管为非线性器件。 b.实践证明,普通二极管反向击穿后,很大的反向击穿电流会使PN结温度迅速升高而烧坏 PN结,这是从电击穿转向热击穿。应当指出,电击穿可以反复使用,而热击穿不可以。即,一旦发生 热击穿,晶体二极管就会损坏。 c.错管的门坎电压和导通电压比硅管小,错管的反向漏电流比硅管大。 d.硅管和储管都对温度十分敏感,由于硅管的反向漏电流小,硅管的温度稳定性比错管好。 e.温度对伏安特性的影响 正向特性:温度升高时,在同样的电流下,所需施加的正向电压减小。 .3) 单招零距离·电子电工专业综合 反向特性:反向饱和电流随温度升高增加很快,而反向击穿电压会下降。 (5)二极管的主要参数 ①最大整流电流I:是二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。如实际工作时的正向电 流平均值超过此值,二极管内的PN结可能会过分发热而损坏。 ②最高反向工作电压U:是二极管允许承受的反向工作电压峰值。为了留有余地,通常标定 的最高反向工作电压是反向击穿电压的一半或三分之一。 ③反向漏电流I。:是在规定的反向电压和环境温度下,测得的二极管反向电流值。这个电流值 越小,二极管的热稳定性越好,单向导电性能也越好。 注:a.I和U两个参数是合理选择和使用晶体二极管的主要依据 b.温度升高,I。将变大,U将减小 (6)晶体二极管的简易测试 ①测试原理:利用晶体二极管的单向导电性。 ②测试准备:一般用普通万用表“2”挡的R×1000或R×1kO两挡。 注:a.欧姆挡倍率越低输出电流越大,易烧坏小功率半导体器体,高倍率挡电压太高,易击穿 低电压半导体器件。 b.模拟万用表欧姆挡黑表笔接内部电池正极,红表笔接内部电池负极,数字万用表相反。 ③测试结果: a.如果两次电阻一大一小,阻值小的一次与黑表笔相接的是正极;如两次电阻都很小,表明管 子内部已经短路;如两次阻值都很大,则管子内部已经断路 b.由于二极管是非线性元件,使用欧姆表不同的倍率挡输出的电流不同,测得正向阻值也不 同,低倍率挡测得正向阻值小,高倍率挡测得正向阻值大。 c.由于不同材料二极管正向压降不同,在同一倍率挡,硅管正向压降大,线路电流小,呈现阻值 大;管正向压降小,线路电流大,呈现阻值较小 d.由于不同材料二极管反向漏电不同,硅管反向阻值大(R×1K挡表针几乎不动),管反向 阻值较小(高倍率挡可看到表针明显偏转). 5.晶体二极管整流电路 (1)整流:是指把交流电转换成直流电的过程。 (2)二极管单相整流电路:利用晶体二极管的单向导电性把单相交流电转换成直流电的电路。 (3)分类 单相半波整流电路 二极管整流电路单相全波整流电路 变压器中心抽头单相全波整流电路 桥式单相全波整流电路 倍压整流电路 (4)单相整流电路性能比较表(见表2-1一2) ,4. 总复习方案·第四部分 电子线路 表2-1-2 单相半波整流 中心抽头式单相全波整流 桥式单相全波整流 电路图 2u. u. V2u。 。 0 u. 2U. . 波形图 I. # 2u #__ V2u. V2u. 0 ! VD VD. VD D VD VD VD B VD VD VD 导选元件 导通元件 导通元件 输入电压有 U. U.+U。 U。 效值 0.45U. 0. 9U 电压U 0.9U。 善 0. 9U/R. 0.45U/R 电流I. 0. 9U./R. 承受最大 11物 2U。 22U: 反向电压 2U。 Um #1# 1. 电流I #1# 大 小 脉动系数 小 变压器 低 较高 高 利用率 需用二极 1 2 4 管数目 6.&波电路 (1)定义:能把脉动直流电中脉动成分滤除掉的电路,又称为滤波器 (2)该电路的位置:整流电路之后。 (3)分类: (电容滤波 电感滤波 滤波电路 [L型滤波 复式滤LC一n型 RC一x型 ①电容滤波器 .5. 单招零距离·电子电工专业综合 a.原理:根据电容器端电压在电路状态改变时,不能突变而制成的。 b.连接方式:滤波电容和负载并联。 c.滤波电容的选择 选择滤波电容主要考虑两个参数,一个是容量的大小,一个是电容器的耐压值。电容量过大 滤波效果虽好,但通过二极管浪涌电流太大易损坏二极管;容量过小,滤波效果差。 a)滤波电容容量的选择 单相半波整流滤波电路 R.C>(3~5)T 单相全波整流滤波电路 R.C二 (3~5)T 2 注:T为变压器初级交流电的周期 b)滤波电容耐压的选择 U、 指电容器耐压值,要大于可能承受的最大电压。 U二1.414U. 通常取:U三(1.5~2)U d.带有电容滤波的单相整流电路电压、电流关系表。(见表2一1一3) 表2-1-3 整流滤波电路输出电压U 二极管 电路形式 输入交流电压 (有效值) 带负载时 承受最大反向 空载时 电流I 电压Um 2U. U. . 2/2U。 半波 7#7 2: U.十: 1.2U. 中心抽头全波 2./U: U. D. 1.2U. 桥式全波 2 注:表中负载开路时的输出电压值,就是整流电路空载时电容器两端的最大直流电压值。 e.特点及适用范围 优点:滤波输出电压高,在小电流时滤波效果好。 缺点:带负载能力差,二极管有很大的浪涌电流。 适用范围:电容滤波只适用于负载电流较小,且基本不变的场合。 ②电感滤波电路 a.原理:利用电感的直流电阻小,交流阻抗大(通直流、阻交流)的特性进行滤波的 b.连接方式:电感线圈与负载串联 c.特点及适用范围 优点:带负载能力较好,对变动的负载滤波效果好,二极管无浪涌电流 缺点:电感体积大,输出电压低,自感电动势会击穿二极管 适用范围:适用于负载电流较大,且经常变化的场合。电感量越大,滤波效果越好,但电感量较 大的电感线圈,其体积和质量都较大,在功率较大的整流电源中适用 ③复式滤波器 ,61 总复习方案·第四部分 电子线路 复式滤波器是电感和电容或电阻和电容组合起来的滤波器,它的滤波效果比单一使用电感或 电容滤波要好。 7.稳压二极管稳压电路 (1)引入稳压电路的目的 因电网电压波动或负载变化时,会造成输出直流电压的不稳定,故需有稳定输出电压的电路 稳压电路。 (2)稳压电路的类型 按电压调整元件与负载连接方式不同可分为:串联型、并联型(硅稳压二极管稳压电路)两种。 (3)硅稳压二极管 ①符号 文字符号:V 图形符号: ②稳压二极管工作的外界要求 给其加反向电压,使其工作在反向击穿区,即工作在反向击穿状态 注:普通二极管的正向特性也具有稳压作用,但稳压值很小。 ③稳压特性 硅稳压二极管在击穿区内,反向电流(I)的变化很大,但管子两端电压(V。)的变化却很小。 ④主要参数 稳定电压V。:每个管子只有一个稳定电压V。,但实际上是一个稳定电压范围。 稳定电流L:指稳压管在稳定电压下的工作电流。 最大稳定电流I:是稳压管允许长期通过的最大反向电流,超过此值稳压管会发生热击穿。 动态电阻rz:是稳压管两端电压变化量与通过电流变化量之比值,即r2一△Vz/△I。 注:反向击穿曲线越陵,r:越小,稳压管稳压性能越好 (4)并联型稳压电路 ①电路结构(如图2-1一2所示) ②引起电压不稳的原因; a.电网电压的波动。 b.负载的变化。 →→→ 整流电路 图2-1-2 ③稳压过程:(用符号式表示) ,71 单招零距离·电子电工专业综合 a.交流电压u.波动,负载电流I不变时: U. →U→U→U。→U→I2→I→U→U。 假设U.而U。被稳定,则U。将变大,I。将变大,而I。三L十I.,I.将变大。U.减小时类推。 b.交流电压U.不变,负载电流I.变化时: I→I→U→U。→I2→I→U→U 注:图中电阻R的作用为限流、调压。 负载变动而电网电压不变时,I基本不变(U。基本不变)。若R.变大,I. 变小,I. 一I.一I. 将 变大。反之类推。 ④电路特点 电路简单,元件少,成本低,但输出电压稳定度差,且不可调,只能用于稳定直流电压要求不高 的场合。 【例1】 二极管电路如图2一1一3所示,设二极管为理想的,则二极管VD。的工作状态为 (选填:“导通”/“截止”),电路的输出电压U。一 V。 【分析】 解此类题目一般要通过以下几个步骤: (1)假设电路中二极管均截止,拿掉电路中的二极管; (2)算出电路中二极管正、负极处的电位 (3)判别二极管的工作状态; 一。 (4)计算电路的输出电压(导通的二极管用一根导线代替,截止的二极管视为开路) 过 图2-1-3 图2-1-3(a) 图2-1-3(h) 【解】(1)假设二极管截止,拿掉二极管VD.、VD。后,电路如图a所示。 (2)求C、D、E、F各点的电位: V. =0(V),V.--4(V),V。=V.=-7(V)(电阻R上无电流,故也无电压) (3)判断二极管VD.、VD。的工作状态; 显然VD,导通,VD。截止。此时,等效电路如图b所示。 (4)计算U。:由图可知U。一0(V)。 【点拨】若电路中有多个二极管的正、负极电位差均大于二极管的导通电压,则正、负极电位 相差大的那个二极管优先导通(共阳极接法,阴极电位低的优先导通;共阴极接法,阳极电位高的 优先导通)。 ,8. 总复习方案·第四部分 电子线路 【变式训练】1.如图2一1一4所示电路中,导通的二极管是 ,I的大小为 mA。(图中二极管为理想二极管) 一来 图2-1-4 【例2】 二极管电路如图2-1-5所示,已知u.-5sinaxV,二极管导通电压up=0.7V。试 画出“与u,的波形,并标出幅值。 ,三。 图2-1-5 【分析】 解此类题目一般要通过以下几个步骤: (1)输入信号正半周时,假设二极管截止,分析出二极管导通与截止时临界电位,分别判断出 当输入信号大于和小于临界电位时二极管的工作状态,并计算出此时的u。; (2)输入信号负半周时,假设二极管截止,分析出二极管导通与截止时临界电位,分别判断出 当输入信号大于和小于临界电位时二极管的工作状态,并计算出此时的u。; (③)画出u.的波形; (4)判断出输出波形的幅值。 【解】(1)输入信号正半周时,假设二极管VD、VD截止。VD 正极的电位为一6(V),VD.负极的临界电位为一6.7(V),而输入信号 4.7 正半周不可能小于一6.7(V),所以在正半周VD.始终截止;VD。负极 的电位为4(V),VD。正极的临界电位为4.7(V),所以,当0<u<4 7(V)时,VD。截止,u。=V;当4.7(V)<u.<5(V)时,VD。导通,。 -4.7(V)。 -s (2)输入信号负半周时,假设二极管VD.、VD。截止。VD.正极的 电位为-6(V),VD.负极的临界电位为一6.7(V),而输入信号正半周 4.TV 不可能小于一6.7(V),所以在正半周VD.始终截止;VD。负极的电位 为4(V),VD。正极的临界电位为4.7(V),而输入信号正半周不可能 大于4.7(V),所以在负半周VD。始终截止;(3)画出波形图(如右侧所 ,5 示) 【点拨】 分析此类题目时,一定要分别确定好输入信号正负半周时二极管工作的临界电压。 .9) 单招零距离·电子电工专业综合 【变式训练】 2.如图2一1一6,在图a所示电路中,稳压管的稳压值V,三6V,正向导通压降 0.7V,若输入如图b的连续三角波,则该电路上限幅电平是 V,下限幅电平是 。 _ 。& 图a 图 图2-1-6 【例3】 在如图2一1一7所示电路中,二极管为理想元件。试求K闭合和断开两种情况下电压 表和电流表的读数 # -一 图2-1-7 【分析】 本题主要应判断K闭合和断开两种情况下二极管的工作状态。然后根据电路计算待 求值。 【解】(1)当K打开时: 断开二极管,则U。三-8十16三8(V)0,二极管正向偏置,所以二极管导通,则电压表读数 为8(V),电流表读数为I.=(16-8)/10=0.8(mA)。 (2)当K闭合时: 断开二极管,则U=RE/(R +R)=616/(10+6)=6(V),U=-8+6=-2(V <0,二极管反偏,所以二极管截止。电压表读数为6(V);电流表读数为I=16/(10十6)= 1(mA). 【点拨】 本题中确定二极管状态后,电压表应从导通的二极管 +5V 支路绕行,从表正极绕到表负极;而二极管截止时,电压表绕行路径 不能从二极管支路,解题时需加以注意。 【变式训练】3.电路如图2一1一8所示,各二极管的导通电压 均为0.7V,当V.=V.-0V时,流过VD。的电流I。= mA,输出端V。= V。 -5V 图2-1-8 .10.