任務(wù)一

安全用電的認(rèn)識

任務(wù)二

觸電防護(hù)(1)了解電能的特點及其在實際生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用。(2)了解人體觸電的類型及常見原因。熟悉安全用電的常識,樹立安全用電意識與規(guī)范操作的職業(yè)素養(yǎng)。(3)了解電氣火災(zāi)的防范及撲救常識,能正確選擇處理方法。(4)掌握用電設(shè)備常見的接地和接零保護(hù)措施,掌握它在實際中的應(yīng)用。任務(wù)一

安全用電的認(rèn)識

增強(qiáng)安全用電意識,了解不當(dāng)用電可能帶來的風(fēng)險和危害;掌握安全用電技能;掌握正確的用電方法和操作規(guī)程,包括電器設(shè)備的正確使用、故障排查以及緊急情況下的應(yīng)對措施;養(yǎng)成安全用電的習(xí)慣,提升應(yīng)急處理能力。一、

電流對人體的傷害人體不慎接觸帶電體時,可能因電流通過人體而發(fā)生觸電事故,電解、電離和電熱的作用,可使人體組織受到破壞。人體因觸及帶電體而承受過高的電壓,以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電。觸電可分電擊和灼傷兩種。電擊是指電流通過人體,使人體內(nèi)部器官如心臟、神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷,如人不能迅速脫離帶電體,可能造成死亡。灼傷是指在電弧作用下對人體外部的傷害。人體所觸及的電壓大小和觸電時的人體情況是決定觸電傷害程度的重要因素。觸電傷害程度與下列因素有關(guān):(1)電流強(qiáng)度。當(dāng)通過人體的電流達(dá)到交流電1mA或直流電5mA時,人就有感覺。當(dāng)電流超過50mA以上時,就會引起人死亡。人體電阻在干燥情況下約為10~100kΩ,但在潮濕情況下則降為800~1000Ω,所以規(guī)定人體安全電壓不高于36V,在高溫和潮濕的場合人體安全電壓規(guī)定為不高于24V或12V。(2)電流作用時間。電流通過人體時間越長,生命危險性越大。因此,發(fā)生觸電事故時,應(yīng)迅速切斷電源,使觸電者迅速脫離帶電體。(3)頻率。40~60Hz的交流電對人體危害最大,在高頻作用下,電熱的作用大,故容易灼傷人體。(4)電流通過人體的部位。電流對人體的心、腦、肺危害較大,電流從手到腳經(jīng)過的神經(jīng)組織很多,故很危險。(5)人體電阻。每個人的人體電阻是不同的,一個人各部分的電阻大小也是不同的,一般約為幾百歐姆到幾萬歐姆,通常取800~1000Ω。人體的電阻可能因諸多因素的影響而降低,如出汗受潮、有創(chuàng)傷、有帶電粉末等都會使人體電阻減小。我們知道,通過人體的電流大小取決于人體電阻以及人體觸及電壓的高低。以人體電阻800Ω為例,當(dāng)人體觸及電壓等于40V時,通過人體的電流約為50mA,會對人體會造成危害。因此國家規(guī)定使用36V以下的安全電壓,在特別潮濕的環(huán)境中,必須采用不高于12V的電壓。二、

觸電形式觸電有多種形式,常見的有以下六種。(一)直接接觸觸電直接接觸觸電指直接與正常帶電的部分接觸而發(fā)生的觸電,例如一手接觸三相電源的一根火線,如圖51所示,這時為單相觸電。人體在相電壓作用下,電流將從手經(jīng)過全身由腳至大地,最后回到電源中,這是分危險的。如果腳與地面絕緣良好,則回路中電阻增加,電流減小,危險性可大為減小。反之,如果身體汗?jié)窕蚰_著地,則回路中電阻下降,危險性增大。假如人體兩手接觸火線,如圖52所示,則人體處于線電壓下,此時更為危險。(二)間接接觸觸電間接接觸觸電指接觸正常工作時不帶電的部分而發(fā)生的觸電。例如,電機(jī)或電氣的金屬外殼在正常情況下是不帶電的,但由于絕緣材料損壞使導(dǎo)體與外殼相碰,此時人手接觸帶電的外殼,相當(dāng)于接觸火線,也會產(chǎn)生觸電事故。因此,對電機(jī)、電器等的外殼必須采用接地或接零保護(hù),以防發(fā)生意外。(三)跨步電壓觸電跨步電壓觸電實際上也屬于間接接觸觸電。當(dāng)兩腳踏在接地電流所確定的各種電位的地面上,且夸距為0.8m時,兩腳間的電位差稱為跨步電壓,由跨步電壓造成的觸電稱為跨步電壓觸電?？绮诫妷旱拇笮∈芙拥仉娏鞯拇笮?、人體所穿的鞋和地面的特征、兩腳之間的跨距、兩腳的方位以及離接地點的遠(yuǎn)近等很多因素的影響。(四)剩余電荷觸電電氣設(shè)備的相間絕緣和對地絕緣都存在電容效應(yīng),由于電容器具有儲存電荷的性能,因此,剛斷開電源的停電設(shè)備上都會保留一定量的電荷,這些電荷稱為剩余電荷。如此時有人觸及停電設(shè)備,就可能遭受剩余電荷的電擊。(五)感應(yīng)電壓觸電由于帶電設(shè)備具有電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)作用,其附近的停電設(shè)備上能感應(yīng)出一定的電壓,其數(shù)值的大小取決于帶電設(shè)備電壓的高低,以及停電設(shè)備與帶電設(shè)備兩者之間的平行距離、幾何形狀等因素。感應(yīng)電壓往往是在電氣工作者缺乏思想準(zhǔn)備的情況下出現(xiàn)的,具有相當(dāng)大的危險性。在電力系統(tǒng)中,感應(yīng)電壓觸電事故最易發(fā)生,甚至?xí)斐蓚鍪鹿省?六)靜電觸電靜電電位可高達(dá)數(shù)萬伏至數(shù)十萬伏,可能發(fā)生放電,產(chǎn)生靜電火花,引起爆炸、火災(zāi),也可能造成對人體的電擊傷害。由于靜電電擊不是電流持續(xù)通過人體的電擊,而是靜電放電造成的瞬間沖擊性電擊,能量較小,通常不會造成人體心室顫動而致死,但是往往給人造成二次傷害,如高空墜落或其他機(jī)械性傷害等,因此同樣具有相當(dāng)大的危險性。任務(wù)二

觸

電

防

護(hù)

提高觸電防護(hù)意識,增強(qiáng)個人或團(tuán)體對觸電風(fēng)險的認(rèn)識和警覺性,使其充分認(rèn)識到觸電事故的嚴(yán)重性和預(yù)防的重要性;掌握觸電防護(hù)措施;了解觸電原理,熟悉常見觸電方式;提升應(yīng)急處理能力和推動觸電防護(hù)文化建設(shè)等措施。一、

直接接觸觸電的防護(hù)正常運行的電氣設(shè)備必須采用相應(yīng)的防護(hù)措施,防止人員偶然觸及或近距離接近帶電體而導(dǎo)致發(fā)生觸電事故,一般采用絕緣材料、屏護(hù)裝置、間距、安全電壓、漏電保護(hù)器等措施。這些措施是防止發(fā)生電氣事故中最基本、最重要的安全技術(shù)措施,也是電氣設(shè)備正常運行的必要條件,稱為直接防護(hù)措施。(一)采用絕緣材料的防護(hù)采用絕緣材料把帶電導(dǎo)體完全包封起來,以保證在正常情況下人體不致觸及帶電體。這種防護(hù)要求絕緣材料能保證長期經(jīng)受電氣、機(jī)械、化學(xué)和發(fā)熱等造成的影響而絕緣性能繼續(xù)有效。常用的絕緣材料有氣體絕緣材料(如空氣、六氟化硫)、液體絕緣材料(如變壓器油、電容器油、電纜油)和固體絕緣材料(無機(jī)絕緣材料,如云母、瓷件、石棉;有機(jī)絕緣材料,如棉紗、紙、橡膠;混合絕緣材料,如絕緣壓塑料、絕緣薄膜、復(fù)合材料)。(二)采用屏護(hù)裝置的防護(hù)屏護(hù)裝置包括遮攔和設(shè)置障礙裝置,用以控制不安全因素,防止人員無意或有意觸及帶電體。屏護(hù)裝置不直接與帶電體接觸,根據(jù)不同條件可采用絕緣材料,也可采用金屬材料,但是必須滿足以下要求:(1)所用材料應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和阻斷性能,并安全牢固;(2)金屬屏護(hù)裝置應(yīng)有良好的接地或接零措施;(3)屏護(hù)裝置上應(yīng)有明顯的標(biāo)志,如“當(dāng)心觸電”“止步,高壓危險”等警告牌;(4)屏護(hù)裝置應(yīng)與帶電體保持足夠的安全距離。(三)采用間距的防護(hù)采用間距的防護(hù)可防止人體觸及或近距離接近帶電體,防止發(fā)生各種短路和電氣火災(zāi),有利于安全操作。間距的大小取決于電壓高低、設(shè)備類型、環(huán)境條件和安裝方式等。(四)采用安全電壓的防護(hù)采用安全電壓的防護(hù)屬于既能防止發(fā)生直接接觸觸電,又能防止發(fā)生間接接觸觸電的安全措施。安全電壓要以國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。采用安全電壓的防護(hù)注意用電環(huán)境、設(shè)備種類、操作方式等因素,正確選用安全電壓值。(五)采用漏電保護(hù)器的防護(hù)漏電保護(hù)器除用于防止發(fā)生直接接觸觸電和間接接觸觸電外,還可用于防止發(fā)生電氣火災(zāi)和監(jiān)視接地故障。按其電氣工作原理,可分為電壓動作型和電流動作型兩類。二、

間接接觸觸電的防護(hù)在正常情況下,直接防護(hù)措施能保證人身安全。但是,當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣材料發(fā)生故障而損壞時,如因溫度過高發(fā)生熱擊穿、在強(qiáng)電場作用下發(fā)生電擊穿、絕緣老化等,都可能造成絕緣材料性能下降和絕緣材料損壞,進(jìn)而構(gòu)成電氣設(shè)備嚴(yán)重漏電,使不帶電的外露金屬部件如外殼、護(hù)罩、構(gòu)架等具有危險的接觸電壓,當(dāng)人體觸及這些外露的金屬部件時就有可能造成間接接觸觸電。間接接觸防護(hù)的目的是防止在電氣設(shè)備故障情況下發(fā)生人身觸電事故,主要防護(hù)措施有保護(hù)接地、保護(hù)接零和采用漏電保護(hù)器。(一)保護(hù)接地將電氣設(shè)備的金屬外殼用電阻很小的導(dǎo)線與接地極緊密連在一起,這種接地方式稱為保護(hù)接地,如圖53所示。接地極可以是鋼管、鋼條,被埋入地下,或者是被埋入地下的金屬自來水管中,其接地電阻不得大于4Ω。采用保護(hù)接地的電氣設(shè)備,一旦發(fā)生漏電,便能使絕大部分的電流通過接地極流散到地下,此時人體若觸及電氣設(shè)備,由于人體電阻遠(yuǎn)比接地電阻大,故而大部分電流通過接地極流入地下,與之并聯(lián)的人體電阻流入極小的電流,避免發(fā)生觸電事故。(二)保護(hù)接零將電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線直接與低壓配電系統(tǒng)的零線相連接,這種方式稱為保護(hù)接零,如圖54所示。圖中電動機(jī)M的U相繞組碰殼而使電機(jī)外殼帶電,由于金屬外殼與電源零線相連,使U相短路,短路電流U相熔絲熔斷,自動切斷了電源,免除了觸電危險。保護(hù)接零的方式擴(kuò)大了安全保護(hù)的范圍,打破了保護(hù)接地方式的局限性,因而使用范圍較廣。必須指出,在同一電力網(wǎng)中,不允許一部分設(shè)備保護(hù)接地,而另一部分設(shè)備保護(hù)接零。因為若接地設(shè)備的導(dǎo)體碰殼,而此時熔絲未斷,且人體正好同時觸及這兩種保護(hù)措施的金屬外殼,則人將承受電源的相電壓,引起觸電。此外,在保護(hù)接零的電氣設(shè)備使用中,為了防止零線斷線,應(yīng)將整個零線重復(fù)接地,如圖54所示。(三)漏電保護(hù)器漏電保護(hù)器是一種安全開關(guān),當(dāng)人體觸電、設(shè)備漏電或短路時能在0.1s內(nèi)自動切斷電源,保證人身安全。有些漏電保護(hù)器還兼有設(shè)備過載保護(hù)功能。一般漏電保護(hù)器有電壓型和電流型兩種。常用的漏電保護(hù)器主要是電流型(包括電磁式、電子式、中性點接地式三種)的。圖55所示為三相電子式電流型漏電保護(hù)器。由圖55(b)所示的工作原理圖可知,漏電保護(hù)器是利用電流互感器制成的,三相電源的三根相線與零線都必須通過鐵芯中無磁通產(chǎn)生的電流互感器鐵芯中間。在正常情況下,接有負(fù)載的三相電源瞬間電流的相量和為零,則鐵芯繞組上的感應(yīng)電勢E也為零,電子放大器不工作,使脫扣器仍然合上,電源正常供電。一旦存在觸電現(xiàn)象(圖55(b)所示的人體觸電電流I),或者設(shè)備外殼在良好接地或接零(注意:不能接在通過電流互感器零線的輸出端,而應(yīng)接輸入端)時存在漏電現(xiàn)象,則流過電流互感器中間的電流的相量和不為零,鐵芯中有了磁通的變化,這時將在鐵芯繞組上感應(yīng)出電動勢E。電子放大器工作,其控制的晶閘管使脫扣器機(jī)構(gòu)將主開關(guān)打開而切斷電源。這種由漏電電流互感器及電子器件組成的器件稱為電子式電流型漏電保護(hù)器。圖55(a)所示為DZL18-20型集成電路漏電保護(hù)器的外形。表51所示為DZL-20Ⅰ、Ⅱ型漏電保護(hù)器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。選用漏電保護(hù)器應(yīng)考慮以下幾個方面:(1)額定電流和電壓應(yīng)大于或等于線路的額定負(fù)載電流和額定電壓。(2)脫扣器的動作電流應(yīng)大于線路負(fù)載電流。(3)額定限制短路電流應(yīng)大于或等于線路的短路電流。(4)額定漏電動作電流較小。二、

安全用電小常識常見的安全用電常識如下:(1)檢修電氣設(shè)備和更換熔絲時,應(yīng)首先切斷電源,嚴(yán)禁帶電作業(yè)。(2)使用電氣設(shè)備時,應(yīng)采用相應(yīng)的措施,如站在橡膠板上、穿上絕緣鞋、戴上絕緣手套等。(3)在任何情況下,不能用手鑒別導(dǎo)線是否帶電,而須用驗電設(shè)備(如測電筆、萬用表等)。(4)不允許把36V以上的照明燈作為機(jī)床局部照明用。(5)拆開或暴露的導(dǎo)線必須用絕緣物包好,并設(shè)法放到人不易觸及的地方。(6)如遇人觸電,應(yīng)首先切斷電源,切勿親自用手接觸觸電者,以免再次觸電,并且應(yīng)及時搶救傷員。(7)如電氣設(shè)備失火,應(yīng)先斷開電源。在未斷電狀態(tài)下,不能用水或泡沫滅火器,須用黃沙、二氧化碳滅火器等滅火。任務(wù)一

二極管的認(rèn)識

任務(wù)二

直流穩(wěn)壓電源的分析(1)了解半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、分類與PN結(jié)特性。(2)掌握半導(dǎo)體二極管的工作原理與特性以及主要參數(shù)。(3)了解常用半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用電路。(4)了解識別二極管的方法。任務(wù)一

二極管的認(rèn)識理解二極管的基本概念,了解二極管的單向?qū)щ娦?掌握二極管的結(jié)構(gòu)與特性;熟悉二極管的類型與符號,能識別與選擇二極管。一、

二極管的結(jié)構(gòu)多數(shù)現(xiàn)代電子器件是由導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的半導(dǎo)體材料制成的。導(dǎo)電能力強(qiáng)的物質(zhì)稱為導(dǎo)體。幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體。半導(dǎo)體就是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì),如硅(Si)、鍺(Ge)、砷、金屬氧化物和硫化物等。很多半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同條件下有很大的差別。例如有些半導(dǎo)體(如鈷、錳、鎳等)的氧化物對溫度的反應(yīng)特別靈敏,環(huán)境溫度增高時,它們的導(dǎo)電能力要增強(qiáng)很多,利用這種特性可制成各種熱敏電阻。又如有些半導(dǎo)體(如鎘、鉛等的硫化物與硒化物)受到光照時,它們的導(dǎo)電能力明顯增強(qiáng),當(dāng)無光照時又變得像絕緣體那樣不導(dǎo)電,利用這種特性可制成各種光敏電阻。更重要的是,在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)后,它的導(dǎo)電能力就可增加幾十萬乃至幾百萬倍。例如,在純硅中摻入百萬分之一的硼后,硅的電阻率就從2×103Ω·m左右減小到4×10-3Ω·m左右,利用這種特性可制成各種不同用途的半導(dǎo)體器件,如二極管等。(一)本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是完全純凈且晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體。1.本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體較典型的應(yīng)用材料是硅和鍺,它們都是四價元素,最外層都有四個價電子。硅晶體結(jié)構(gòu)如圖61所示,它們原子之間形成有序的排列,鄰近原子之間形成穩(wěn)定的共價鍵。2.本征激發(fā)本征半導(dǎo)體共價鍵中的價電子并不像絕緣體那樣被束縛得很牢,在室溫下,受熱運動激發(fā),其價電子會獲得足夠的能量從而擺脫共價鍵的束縛,成為自由電子,同時,在共價鍵相應(yīng)處留下一個空位,即空穴。這種產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象,叫本征激發(fā),如圖62所示。受本征激發(fā),在本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生的自由電子和空穴成對出現(xiàn),數(shù)量相同,而且隨著溫度升高,其電子與空穴對的濃度也會增高,因而具備有限的導(dǎo)電能力。溫度越高,本征半導(dǎo)體內(nèi)的自由電子和空穴對數(shù)目越多,其導(dǎo)電能力越強(qiáng),這就是半導(dǎo)體導(dǎo)電能力受溫度影響的主要原因。本征半導(dǎo)體在外加電場作用下,束縛電子可隨機(jī)填充到鄰近的空穴上,同時在這個束縛電子原處又留下了新的空穴,其他束縛電子同樣可移到這個新空穴上,這樣就在共價鍵中出現(xiàn)一定的電荷遷移。在外電場的作用下自由電子和空穴做定向運動形成電流,這樣的自由電子和空穴通常稱為載流子?？昭ǖ囊苿臃较蚺c電子移動方向相反,可把空穴看成帶正電的粒子(正電荷),其電量與自由電子(負(fù)電荷)相等,符號相反。(二)雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì),可以使本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力得到有效提高。根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同,雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩大類。1.N型半導(dǎo)體在硅(或鍺)本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入少量的五價元素雜質(zhì)(如磷、砷等),因為磷或砷這樣的五價元素原子與相鄰的四價元素硅原子或鍺原子之間形成共價鍵后,會多出一個電子,這個多出的電子極易受熱激發(fā)而擺脫原子束縛成為自由電子,參與導(dǎo)電,同時使五價元素雜質(zhì)對應(yīng)位置出現(xiàn)一個空穴,形成帶正電荷的雜質(zhì)元素離子,使半導(dǎo)體仍保持電中性,如圖63所示。此時,雜質(zhì)半導(dǎo)體受本征激發(fā)仍會產(chǎn)生電子和空穴,這樣,自由電子成為此雜質(zhì)半導(dǎo)體中占多數(shù)的載流子,稱為多子;空穴成為少數(shù)載流子,稱為少子。這種主要依靠自由電子為多數(shù)載流子參與導(dǎo)電的雜質(zhì)半導(dǎo)體,稱為N型半導(dǎo)體。2.P型半導(dǎo)體在硅(或鍺)本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入少量的三價元素雜質(zhì)(如硼、銦等),因為硼或銦這樣的三價元素原子與相鄰的四價元素硅原子或鍺原子之間形成共價鍵后,會形成一個額外的空穴,這個多出的空穴,參與導(dǎo)電,同時使三價元素雜質(zhì)形成帶負(fù)電荷的雜質(zhì)元素離子,使半導(dǎo)體仍保持電中性,如圖64所示。此時,雜質(zhì)半導(dǎo)體受本征激發(fā)仍會產(chǎn)生自由電子和空穴,這樣,空穴成為此雜質(zhì)半導(dǎo)體中占多數(shù)的載流子,稱為多子;自由電子成為少數(shù)載流子,稱為少子。這種主要依靠空穴為多數(shù)載流子參加導(dǎo)電的雜質(zhì)半導(dǎo)體,稱為P型半導(dǎo)體。(三)PN結(jié)雜質(zhì)半導(dǎo)體中的正負(fù)電荷數(shù)是相等的,因此保持電中性。在實際應(yīng)用中,利用特定的摻雜工藝,使一塊本征半導(dǎo)體的兩邊分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體,在這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體交界處會形成PN結(jié)。1.擴(kuò)散運動

在一塊本征半導(dǎo)體上形成的N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體交界處結(jié)構(gòu)如圖65(a)所示。N區(qū)中的多子是自由電子,P區(qū)中的多子是空穴。由于交界面兩側(cè)有很高的多子濃度差,因此N區(qū)和P區(qū)中的多子都會從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。此時,N區(qū)中自由電子濃度高、空穴濃度低;P區(qū)中空穴濃度高、自由電子濃度低。接著,N區(qū)中的自由電子擴(kuò)散到P區(qū),P區(qū)中的空穴擴(kuò)散到N區(qū)。若無電場,擴(kuò)散運動將持續(xù)到使兩側(cè)自由電子與空穴濃度差消失為止,擴(kuò)散運動方向由P區(qū)指向N區(qū),如圖65(a)所示。2.建立內(nèi)電場

在N區(qū)和P區(qū)中多子擴(kuò)散運動的過程中,N區(qū)中雜質(zhì)原子失去一個自由電子,就會形成一個正離子,這個自由電子擴(kuò)散到P區(qū)后與P區(qū)的空穴復(fù)合后,在P區(qū)就會形成一個負(fù)離子;同樣,P區(qū)中雜質(zhì)原子失去一個空穴,就會形成一個負(fù)離子,這個空穴擴(kuò)散到N區(qū)后與N區(qū)的自由電子復(fù)合后,在N區(qū)就會形成一個正離子。這些不能移動的帶電粒子,在交界面N區(qū)一側(cè)形成帶正電的電荷區(qū),在交界面P區(qū)一側(cè)形成帶負(fù)電的電荷區(qū),這樣在N區(qū)和P區(qū)交界面就形成了很薄的空間電荷區(qū),且在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生電場,該電場稱為內(nèi)電場,如圖65(b)所示,內(nèi)電場方向由N區(qū)指向P區(qū)。3.漂移運動由于內(nèi)電場方向由N區(qū)指向P區(qū),因此在內(nèi)電場作用下,N區(qū)和P區(qū)中的少子發(fā)生漂移,即N區(qū)少子空穴進(jìn)入空間電荷區(qū)向P區(qū)漂移,P區(qū)少子自由電子進(jìn)入空間電荷區(qū)向N區(qū)漂移,如圖65(c)所示。少子的漂移運動方向與多子的擴(kuò)散運動方向相反。最初,內(nèi)電場弱時,多子的擴(kuò)散運動占優(yōu)勢;隨著擴(kuò)散運動進(jìn)行,空間電荷區(qū)逐漸變寬,使內(nèi)電場增強(qiáng);內(nèi)電場的增強(qiáng),使少子漂移運動加強(qiáng),同時擴(kuò)散運動被削弱;當(dāng)漂移運動與擴(kuò)散運動相等時,交界面處的正負(fù)離子數(shù)不再變化,空間電荷區(qū)也不再變化,此時達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài),形成PN結(jié)。在PN結(jié)中的空間電荷區(qū)中,多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對方區(qū)域并被復(fù)合掉了,可以說是被消耗了,因此空間電荷區(qū)也稱耗盡區(qū),它的電阻率很高,是高阻區(qū)。(四)PN結(jié)單向?qū)щ娞匦訮N結(jié)未外加電壓作用時呈現(xiàn)平衡狀態(tài)。當(dāng)給PN結(jié)兩端加上外加電壓后,PN結(jié)就會呈現(xiàn)出其導(dǎo)電特性。1.外加正向電壓外加正向電壓指在PN結(jié)的P端接高電位,N端接低電位,此時也稱PN結(jié)正向偏置,簡稱正偏,如圖66所示。當(dāng)PN結(jié)正偏時,外加電場與PN結(jié)的內(nèi)電場方向相反,在外加電場的作用下,空間電荷區(qū)變窄,內(nèi)電場減弱,從而打破了未加電場時擴(kuò)散運動與漂移運動的平衡,增強(qiáng)了擴(kuò)散運動。即P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散,同時,N區(qū)自由電子向P區(qū)擴(kuò)散,形成了同向的電流。正電荷移動方向即流過PN結(jié)的電流方向由P區(qū)指向N區(qū)。PN結(jié)正偏電壓越大,其內(nèi)電場被削弱得越厲害,多子的擴(kuò)散運動越強(qiáng)烈,因而產(chǎn)生的正向電流隨著正向電壓的增加而迅速增加。2.外加反向電壓外加反向電壓指在PN結(jié)的P端接低電位,N端接高電位,此時也稱PN結(jié)反向偏置,簡稱反偏,如圖67所示。當(dāng)PN結(jié)反偏時,外加電場與PN結(jié)的內(nèi)電場方向相同,在外加電場的作用下,空間電荷區(qū)變厚,內(nèi)電場增強(qiáng),從而使由少子漂移運動產(chǎn)生的反向電流極其微弱,此時流過PN結(jié)的電流方向由N區(qū)指向P區(qū)。由上述分析得知,當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時,流過PN結(jié)的電流較大,PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài);當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時,流過PN結(jié)的電流極其微小,PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。因此,PN結(jié)正偏導(dǎo)通、反偏截止,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦浴?五)二極管半導(dǎo)體二極管是在PN結(jié)的P區(qū)和N區(qū)分別引出兩根金屬引線,并用管殼封裝而成,簡稱二極管。其中P區(qū)引出的引線為正極(或陽極),N區(qū)引出的引線為負(fù)極(或陰極)。圖68(a)是二極管的符號,圖68(b)是二極管的結(jié)構(gòu)圖,圖68(c)是一些常見二極管的外形圖。二、

二極管的工作原理二極管的核心是PN結(jié),因此二極管也具有單向?qū)щ娞匦?。二極管工作過程和原理主要通過二極管的伏安特性曲線來表示。(一)二極管的伏安特性曲線二極管兩端電壓U與流過二極管電流I之間的關(guān)系曲線,稱為二極管的伏安特性曲線,如圖69所示。由圖可以看出,二極管兩端電壓與電流呈非線性關(guān)系,因此二極管是一種非線性元件。(二)二極管的伏安特性1.正向特性(U>0)當(dāng)二極管兩端正向電壓較小時,即0<U<Uth,外電場不足以克服內(nèi)電場,此時正向電流接近于零,二極管仍截止,這個特定的電壓范圍稱為死區(qū),這個電壓值Uth稱為死區(qū)電壓(門檻電壓),硅二極管的死區(qū)電壓為0.5V,鍺二極管的死區(qū)電壓為0.1V;當(dāng)二極管兩端正向電壓逐漸增大到超過死區(qū)電壓后,即U>Uth,正向電流開始上升;當(dāng)正向電壓超過某一電壓值后,正向電流按指數(shù)規(guī)律急速上升,此后曲線幾乎與橫軸垂直,這個電壓稱為二極管的導(dǎo)通電壓。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.7V,鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.3V。二極管正向特性是,當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓且二極管導(dǎo)通后,其結(jié)電阻很小,正向電流急速增加,但其兩端電壓變化很小。2.反向特性(U<0)二極管兩端加反向電壓時,會形成反向飽和電流Is,但由于少子數(shù)目很少,所以反向電流也很小。由二極管的伏安特性曲線可看出,這個反向飽和電流在相當(dāng)寬的反向電壓范圍內(nèi)幾乎不變。二極管反向特性是,二極管兩端反向電壓在一定范圍內(nèi)時,其反向飽和電流很小,結(jié)電阻很大,二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。3.反向擊穿特性當(dāng)增加二極管兩端反向電壓時,少子數(shù)目有限,起始一段反向電流無明顯變化,但當(dāng)反向電壓超過一定值后,其反向飽和電流會急劇變大,這種現(xiàn)象稱二極管的反向擊穿,UBR為反向擊穿電壓。、(三)二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)如下:1.最大整流電流IFM最大整流電流是指二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流值,其數(shù)值與PN結(jié)的材料、面積及散熱條件有關(guān)。實際使用時,流過二極管的最大平均電流值不能超過IFM,否則二極管會因過熱而損壞。IFM是表示二極管極限使用的參數(shù)。2.反向擊穿電壓UBR反向擊穿電壓是指二極管反向擊穿時的電壓值。一般給出的最高反向工作電壓約是反向擊穿電壓值的一半,以確保二極管正常工作。3.最高反向工作電壓URM最高反向工作電壓是指二極管在使用時所允許加的最大反向電壓,通常以二極管反向擊穿電壓的一半左右作為二極管的最高反向工作電壓。二極管在實際使用時所承受的最大反向電壓不應(yīng)超過此值,否則,二極管就會有反向擊穿的危險。URM也是表示二極管極限使用的參數(shù)。(四)二極管的應(yīng)用電路由二極管工作原理分析得到,二極管有兩種工作狀態(tài):導(dǎo)通和截止。若二極管為理想二極管,則導(dǎo)通時正向管壓降為零,反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。利用二極管的這種特性,通常將普通二極管應(yīng)用于開關(guān)電路、鉗位電路、整流電路、限幅電路等電路中。1.開關(guān)電路二極管具有單向?qū)щ娦?導(dǎo)通時相當(dāng)于閉合的開關(guān),截止時相當(dāng)于打開的開關(guān),因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路中。通過觀察二極管正極和負(fù)極間是正向電壓還是反向電壓,可判斷二極管是導(dǎo)通還是截止。二極管開關(guān)電路如圖610所示,其工作過程如下:(1)當(dāng)Ui1=0V,Ui2=0V時,VD1

導(dǎo)通,VD2

導(dǎo)通,Uo=0V;(2)當(dāng)Ui1=0V,Ui2=5V時,VD1

導(dǎo)通,VD2

截止,Uo=0V;(3)當(dāng)Ui1=5V,Ui2=0V時,VD1

截止,VD2

導(dǎo)通,Uo=0V;(4)當(dāng)Ui1=5V,Ui2=5V時,VD1

截止,VD2

截止,Uo=5V。2.鉗位電路鉗位電路是利用二極管正向?qū)〞r管壓降很小的特點構(gòu)成的,如圖611所示。當(dāng)UA=0V時,二極管VD正向?qū)?由于二極管導(dǎo)通時管壓降很小,所以B點電位被鉗制在0V左右。3.半波整流電路利用二極管的單向?qū)щ娞匦?將交流電轉(zhuǎn)變成直流電的過程叫整流。單個二極管可以實現(xiàn)的是半波整流,如圖612所示。在交流電正半周時,二極管導(dǎo)通,輸出端有信號;在交流電負(fù)半周時,二極管截止,輸出端無信號。利用二極管單向?qū)щ娦?可將交流電轉(zhuǎn)變成脈動的直流電,如圖613所示。4.限幅電路限幅電路就是限制信號輸出幅度的電路,即按照限定的范圍削平信號電壓的波形幅度,從而達(dá)到限制信號幅度的目的。限幅電路應(yīng)用很廣泛,常用于電子技術(shù)中的整形、波形變換、過電壓保護(hù)等。二極管雙向限幅電路如圖614所示,輸入與輸出波形如圖615所示,其工作過程如下:三、

特殊二極管除普通二極管外,另外還有一些特殊用途的二極管,如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、光耦合器件和變?nèi)荻O管等。(一)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管(簡稱穩(wěn)壓管),實質(zhì)上是一個面接觸型硅二極管。它具有陡峭的反向擊穿特性,工作在反向擊穿狀態(tài)。其特性曲線和符號如圖616所示。在反向擊穿工作區(qū),電流變化很大(IZmin~IZmax),而電壓變化卻很小,即UZ基本穩(wěn)定,利用這一特性可實現(xiàn)穩(wěn)壓。但必須注意:由“擊穿”轉(zhuǎn)化為“穩(wěn)壓”是有條件的,即電擊穿不能引起熱擊穿而損壞穩(wěn)壓管。而普通二極管不滿足此條件。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)如下。1.穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)定電壓UZ是指穩(wěn)壓管反向擊穿后兩端的穩(wěn)定工作電壓。穩(wěn)定電壓UZ是根據(jù)要求挑選穩(wěn)壓管的主要依據(jù)之一。不同型號的穩(wěn)壓管,其穩(wěn)定電壓的值不同。對于同一型號的穩(wěn)壓管,由于制造工藝具有分散性,各個不同穩(wěn)壓管的UZ

值也有些差別。例如穩(wěn)壓管2CW14的UZ=(6~7.5V)。但對每一個穩(wěn)壓管來說,UZ

是確定值。2.穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)定電流IZ

是指穩(wěn)壓管正常工作時的參考電流值。當(dāng)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流小于最小穩(wěn)定電流IZmin時,無穩(wěn)壓作用;而當(dāng)穩(wěn)定電流大于最大穩(wěn)定電流IZmax時,穩(wěn)壓管將因過流而損壞。(二)發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱LED,與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?但正向?qū)〞r它能發(fā)光,是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件,其圖形符號如圖617所示。當(dāng)加正向電壓時,由于P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子擴(kuò)散至對方產(chǎn)生復(fù)合,在復(fù)合的過程中有一部分能量以光子的形式放出,使二極管發(fā)光。根據(jù)制成半導(dǎo)體的化合物材料的不同,發(fā)出的光波可以是紅外線,紅、綠、黃、橙等單色光。普通發(fā)光二極管常用作顯示器件,如指示燈、七段數(shù)碼管及手機(jī)背景燈等。紅外線發(fā)光二極管可用在各種紅外遙控發(fā)射器中。激光二極管常用于CD播放器及激光打印機(jī)等電子設(shè)備中。發(fā)光二極管的檢測方法與普通二極管相同,正向電阻一般為幾十千歐,反向電阻無窮大。(三)光電二極管光電二極管是將光能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件,其圖形符號如圖618所示。它的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似,只是在管殼上留有一個玻璃窗口,以便接收光照。光電二極管在反向偏置下,產(chǎn)生漂移電流,當(dāng)受到光照時,產(chǎn)生大量的自由電子和空穴,提高了少子的濃度,使反向電流增加。這時外電路的電流隨光照的強(qiáng)弱而變化,此外它還與入射光的波長有關(guān)。光電二極管廣泛應(yīng)用于遙控接收器、激光頭中,還可作為新能源器件(光電池)使用。光電二極管的檢測方法與普通二極管相同,一般正向電阻為幾千歐,反向電阻無窮大。受光照時,正向電阻不變,反向電阻變化很大。(四)光耦合器件光耦合器件是將發(fā)光二極管和光敏元件(光敏電阻、光電二極管、光電池等)組裝在一起而形成的雙口器件,其圖形符號如圖619所示。它以光為媒介,將輸入端的電信號傳送到輸出端,實現(xiàn)了電—光—電的傳遞和轉(zhuǎn)換。由于發(fā)光二極管和光敏元件分別接到輸入、輸出回路中,相互隔離,因而常用在電路間需要電隔離的場合。(五)變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的勢壘電容隨外加反向電壓的變化而變化的原理制成的一種半導(dǎo)體器件,其圖形符號如圖620所示。變?nèi)荻O管在電路中作可變電容使用,主要用于高頻電子線路中,如電子調(diào)諧、頻率調(diào)制等。變?nèi)荻O管的檢測方法與普通二極管相同,一般正向電阻為幾千歐,反向電阻無窮大。任務(wù)二

直流穩(wěn)壓電源的分析深入理解直流穩(wěn)壓電源的基本組成及其工作原理,掌握各組成部分在電源中的作用;掌握直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法,學(xué)會根據(jù)實際需求,設(shè)計直流穩(wěn)壓電源,包括選擇合適的變壓器、整流二極管、濾波電容和穩(wěn)壓器等元件;掌握直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計測試技能,培養(yǎng)解決問題的能力。一、

單相整流電路有穩(wěn)定電壓裝置的直流電源,稱為直流穩(wěn)壓電源。在電子設(shè)備中,內(nèi)部電路都由直流穩(wěn)壓電源供電。一般情況,常用的直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路所組成,如圖621所示。其中,將電網(wǎng)的交流電壓變換成單向脈動直流電壓的過程叫作整流,將直流脈動成分濾除的過程叫作濾波,將輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)的過程叫作穩(wěn)壓。整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?將交流電壓變成單向脈動電壓的電路,按被整流的交流電相數(shù)分為單相整流電路和三相整流電路,按電路特點不同分為半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。這里主要介紹單相半波整流電路和單相橋式全波整流電路。(一)單相半波整流電路1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理單相半波整流電路如圖622所示,Tr為電源變壓器,變壓器二次繞組電壓為u2;VD是整流二極管;RL

是負(fù)載。由于加在二極管上的電壓幅度較大,因而在電路原理分析中假定二極管為理想二極管,即只要二極管兩端電壓大于零,二極管就導(dǎo)通且相當(dāng)于短路;只要二極管兩端電壓小于或等于零,二極管就截止且相當(dāng)于開路。(1)當(dāng)u2為正半周時,變壓器二次繞組上端A點為正,下端B點為負(fù),UA>UB,二極管正向偏置,因而處于導(dǎo)通狀態(tài),電流從A點流出,經(jīng)二極管、負(fù)載電阻回到B點,電壓幾乎全部加在負(fù)載RL上。(2)當(dāng)u2為負(fù)半周時,變壓器二次繞組上端A點為負(fù),下端B點為正,UA<UB,二極管反向偏置,因而處于截止?fàn)顟B(tài)。可見,在輸入交流信號的一個周期中,只有u2正半周二極管導(dǎo)通時負(fù)載上才有輸出,輸出波形為正弦波上半周,如圖623所示。

可見,在輸入交流信號的一個周期中,只有u2正半周二極管導(dǎo)通時負(fù)載上才有輸出,輸出波形為正弦波上半周,如圖623所示。2.電路主要參數(shù)單相半波整流電路在輸入電壓的一個周期內(nèi),只是正半周導(dǎo)通,半波整流電路負(fù)載上得到的是半個正弦波。負(fù)載上得到的輸出直流平均電壓為流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管承受的最大反向電壓為在實際選擇二極管時,一般根據(jù)流過二極管的平均電流ID和它承受的最大反向電壓URM來選擇二極管的型號,但考慮電網(wǎng)電壓會有一定的波動,所以選擇二極管時ID和URM要大于實際工作值,一般可取1.5~3倍的ID和URM。單相半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單,但輸出電壓脈動較大,一般只應(yīng)用于對輸出電壓要求不高的場合。(二)單相橋式全波整流電路單相橋式全波整流電路,克服了半波整流電路只利用電源的半個周期、輸出的整流電壓脈動大、平均直流電壓低、變壓器利用率低的缺點。實際工程上常用的整流電路是橋式整流電路,單相橋式全波整流電路的結(jié)構(gòu)如圖624所示。1.電路組成及工作原理(1)當(dāng)u2為正半周時,設(shè)變壓器二次繞組電壓為

此時A端為正,B端為負(fù),二極管VD1

和VD3

因正向偏置而導(dǎo)通,VD2、VD4

因反向偏置而截止。電流方向為A→VD1→RL→VD3→B,負(fù)載RL

得到上正下負(fù)的電壓(uo=u2)。(2)當(dāng)u2為負(fù)半周時,即A端為負(fù),B端為正,二極管VD2

和VD4

正向偏置導(dǎo)通,VD1、VD3

反向偏置截止。電流的流向為B→VD2→RL→VD4→A,負(fù)載RL

仍得到上正下負(fù)的電壓(uo=-u2)?？梢?在u2的整個周期內(nèi),由于VD1、VD3

和VD2、VD4

兩組二極管輪流導(dǎo)通,各工作半個周期,這樣不斷重復(fù),在負(fù)載上得到單一方向的全波脈動的電壓和電流,如圖625所示。但這種直流電是脈動的,不能供給對直流電要求較高的場合。2.電路參數(shù)由于整流電路和濾波電路存在一定的電壓損失,因此負(fù)載輸出直流電壓的平均值為流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓為2.電路參數(shù)由于整流電路和濾波電路存在一定的電壓損失,因此負(fù)載輸出直流電壓的平均值為流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓為二、

濾波電路交流電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流電路后的輸出電壓,都變成了脈動的直流電壓。這樣的脈動直流電壓包含較大的交流分量,只適合對電壓平滑性和穩(wěn)定性要求不高的場合,如電鍍、充電等。而常用電子產(chǎn)品對直流電平滑性和穩(wěn)定性要求較高,因此要盡量降低輸出電壓中的脈動成分并提高輸出的直流成分,使輸出電壓接近于理想的直流電壓。所以,交流電壓經(jīng)整流電路后都要再經(jīng)過濾波電路,從而得到平滑的直流電壓。濾波電路是利用電容器或電感線圈在二極管導(dǎo)電或截止時存儲或釋放能量的特性,在負(fù)載上得到平滑的輸出電壓的。常見的濾波電路有電容濾波電路和電感濾波電路。(一)電容濾波電路1.電路組成及工作原理1)單相半波整流電容濾波電路。單相半波整流電容濾波電路,是在負(fù)載RL兩端并聯(lián)電容C組成的,如圖626所示。其工作原理如下:(1)在u2的正半周,其按正弦規(guī)律上升時,變壓器二次繞組電壓大于電容兩端電壓,即u2>uC,整流二極管VD因正向偏置而導(dǎo)通,電容C被充電,極性為上正下負(fù)。由于充電回路電阻很小,因而電容C很快充電完成。此時,負(fù)載RL上得到的電壓uo為變壓器二次繞組電壓u2。(2)當(dāng)u2正半周上升至ωt=π/2時,u2達(dá)到峰值,此時u2≈uC。(3)在u2的正半周,其按正弦規(guī)律下降時,二極管VD截止,電容C通過負(fù)載RL放電,放電時間常數(shù)τ=RLC。由于u2下降速度大于uC放電速度,故u2<uC,此時負(fù)載RL上得到的電壓uo為uC。(4)在電容放電同時,u2依然按正弦規(guī)律變化,直到u2的下一個正半周時,u2逐漸增大,再次滿足u2>uC,VD再次導(dǎo)通,電容C再次被充電。負(fù)載上得到的電壓按此規(guī)律重復(fù)變化,輸出波形如圖627所示,由圖可見,放電時間常數(shù)τ=RLC越大,輸出波形越平滑。2)單相橋式全波整流電容濾波電路單相橋式全波整流電容濾波電路是在單相橋式整流電路負(fù)載RL兩端并聯(lián)電容C組成的,如圖628所示。電路工作原理與單相半波整流電容濾波電路相似。①

在u2的正半周,u2>uC,二極管VD1、VD3

導(dǎo)通,VD2、VD4

截止,u2為負(fù)載RL提供電壓的同時對電容C充電。隨著u2增大,uo也逐漸增大,直至達(dá)到峰值,電容C充電結(jié)束。②

隨著u2按正弦規(guī)律下降,電容C通過負(fù)載RL放電,由于uo下降的速度小于u2下降的速度,二極管VD1、VD3

狀態(tài)由正向?qū)ㄗ優(yōu)榉聪蚪刂?電容C繼續(xù)通過負(fù)載放電,使負(fù)載兩端電壓緩慢下降。③在u2的負(fù)半周，重復(fù)正半周的過程，這樣在負(fù)載RL上得到如圖6-29所示的較平滑的直流電壓。2.電路參數(shù)1)負(fù)載RL上的輸出電壓Uo單相橋式全波整流電容濾波電路的輸出電壓為2)濾波電容濾波電容容量的大小取決于放電回路的時間常數(shù),RLC越大,輸出電壓脈動就越小,通常取RLC為脈動電壓中最低次諧波周期的3~5倍。單相橋式全波整流電容濾波電路,其電容容量通常應(yīng)滿足其中,T為交流電周期。濾波電容一般采用電解電容,其耐壓值應(yīng)滿足URM

應(yīng)考慮2~3倍的裕量。電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓高且脈動小,但在接通電源的瞬間,會產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流,同時,因負(fù)載電流太大,電容器放電的速度加快,會使負(fù)載電壓變得不夠平滑,所以電容濾波電路只適用于負(fù)載電流較小的場合。(二)電感濾波電路1.電路組成及工作原理單相橋式全波整流電感濾波電路如圖630所示,即在單相橋式全波整流電路與負(fù)載之間串聯(lián)一個電感元件L。該電路工作原理為:理想電感元件通過交變電流時,電感兩端會產(chǎn)生一個感生電動勢,從而阻礙電流的變化。當(dāng)通過電感的電流變大時,電感產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反,從而阻礙電流變大,同時將存儲一部分磁場能量;當(dāng)通過電感的電流變小時,其產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相同,從而阻礙電流變小,同時釋放存儲的能量。該電路利用電感對脈動成分呈現(xiàn)較大感抗的原理來減少輸出電壓中的脈動成分,從而使輸出電壓更加平滑。該電路輸出波形如圖631所示。2.電路參數(shù)負(fù)載上輸出電壓的平均值為電感濾波電路輸出電壓較電容濾波電路輸出電壓小,峰值電流小,輸出電壓比較平坦。由于電感的直流電阻小,交流阻抗很大,因此直流分量經(jīng)過電感后的損失很小,很大一部分交流分量降落在電感上,因而降低了輸出電壓中的脈動成分。電感L越大,則濾波效果越好,所以電感濾波適用于輸出電壓不高、負(fù)載電流比較大且變化比較大的場合。三、

穩(wěn)壓電路交流電經(jīng)過整流濾波后得到的平滑直流電壓,會隨電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)載電流的變化而改變,因而在對直流電壓要求比較高的電子電路中,通常要在整流濾波電路后加上穩(wěn)壓電路,使其能輸出穩(wěn)定的直流電壓。常見的直流穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路等。這里主要介紹硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路。(一)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1.電路結(jié)構(gòu)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖632所示,經(jīng)過整流濾波后的輸入電壓為Ui;穩(wěn)壓電路的輸出電壓為Uo,穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ,限流電阻為R。由圖632電路可知,硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的輸出電壓和輸出電流分別是2.電路工作原理對于硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一般從兩方面說明其穩(wěn)壓過程,一是假定電網(wǎng)電壓波動,研究其輸出電壓是否穩(wěn)定;二是假定其負(fù)載變化,研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。1)負(fù)載電阻RL不變時輸入電壓Ui隨電網(wǎng)電壓變化的電路情況(1)當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時,在圖632所示的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中,根據(jù)

可知,穩(wěn)壓電路的輸入電壓Ui增大,Uo、UZ

也隨之增大,從而使IZ

急劇增大;再根據(jù)IL=IR-IZ

可知,IZ

急劇增大使IR增大,于是限流電阻兩端電壓UR增大,這樣Uo減小,以此來抵消之前輸出電壓Uo的增大,使輸出電壓Uo基本保持不變。過程如下:(2)當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時,各變量的變化與上述過程相反,UR的變化補(bǔ)償了電網(wǎng)電壓的變化,以保證Uo基本不變。過程如下:由此可見,當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時,穩(wěn)壓電路通過限流電阻R上電壓的變化來抵消Ui的變化,從而使Uo基本不變。2)電網(wǎng)電壓不變時負(fù)載電阻RL變化的電路情況(1)當(dāng)負(fù)載電阻RL

減小,即負(fù)載電流IL增大時,根據(jù)IL=IR-IZ

可知,IR

也會增大,則UR

也隨之增大;再根據(jù)Uo=UZ=Ui-UR

可知,Uo、UZ

會減小,IZ

大幅度減小,IR

也隨之減小,限流電阻兩端電壓UR跟隨下降,Uo

上升,以此來抵消之前輸出電壓Uo的減小,使輸出電壓Uo基本保持不變。過程如下:負(fù)載電阻(2)當(dāng)負(fù)載電阻RL

增大,即負(fù)載電流IL

減小時,各變量的變化與上述過程相反,從而保證Uo基本保持不變。過程如下:負(fù)載電阻在硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中,利用硅穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用,通過限流電阻R上電壓或電流的變化來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。因此,限流電阻R是必不可少的元件,它既限制硅穩(wěn)壓管中的電流使其正常工作,又與穩(wěn)壓管相配合以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。3.硅穩(wěn)壓管的選取在直流穩(wěn)壓電源電路中選取硅穩(wěn)壓管時,通常根據(jù)應(yīng)用電路中主要參數(shù)的要求進(jìn)行。一般應(yīng)滿足如下條件IZmax,IZmin分別是硅穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流和最小穩(wěn)定電流,ILmax,ILmin分別是負(fù)載通過的最大電流和最小電流。(二)集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路又稱集成穩(wěn)壓器,是將不穩(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定直流電壓的集成電路。用分立元器件組成部分的穩(wěn)壓電源,具有輸出功率大、適應(yīng)性較廣的特點,但因體積大、焊點多、可靠性差而使其應(yīng)用范圍受到限制。近些年來,集成穩(wěn)壓器已得到廣泛應(yīng)用,其中小功率的穩(wěn)壓電源以三端式串聯(lián)型穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。集成穩(wěn)壓器按調(diào)整方式分為線性的和開關(guān)式的,按輸出電壓方式分為固定式和可調(diào)式,按出線端子多少和使用情況一般分為三端固定式、三端可調(diào)式、多端可調(diào)式及單片開關(guān)式等幾類,下面介紹三端固定式和三端可調(diào)式線性集成穩(wěn)壓器。1.三端固定式線性集成穩(wěn)壓器常用的三端固定式線性集成穩(wěn)壓器有CW78XX(正輸出)和CW79XX(負(fù)輸出)系列,它們構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源電路外圍元器件少,電路內(nèi)部有過電流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,可靠性高且價格合理。其型號后兩位XX所標(biāo)數(shù)字代表輸出電壓值,主要有5V、6V、8V、12V、15V、18V、24V。其中額定電流以78(或79)后面的尾綴字母區(qū)分,其中L表示0.1A,M表示0.5A,無尾綴字母表示1.5A。例如,CW78M05表示正輸出,輸出電壓為5V,輸出電流為0.5A。CW78XX(正輸出)和CW79XX(負(fù)輸出)系列三端固定式線性集成穩(wěn)壓器的外形及引腳排列如圖633所示。2.三端可調(diào)式線性集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式線性集成穩(wěn)壓器除了具備三端固定式線性集成穩(wěn)壓器的優(yōu)點外,在性能方面也有進(jìn)一步提高,特別是輸出電壓可調(diào),應(yīng)用更為靈活。目前,國產(chǎn)正輸出的三端可調(diào)式線性集成穩(wěn)壓器系列有CW117(軍用)、CW217(商用)、CW317(民用)等;負(fù)輸出的集成穩(wěn)壓器系列有CW137(軍用)、CW237(商用)、CW337(民用)等。

任務(wù)一

晶體管的認(rèn)識

任務(wù)二

放大電路的分析(1)了解晶體管的結(jié)構(gòu)、符號、特性和主要參數(shù)。(2)掌握晶體管的檢測。(3)掌握放大電路工作原理。(4)掌握共射極單管交流放大電路的分析。任務(wù)一

晶體管的認(rèn)識理解晶體管的基本概念,理解其在電路中的基本作用和功能;掌握晶體管的結(jié)構(gòu)與類型;掌握晶體管的電路符號及其在電路圖中的表示方法;能分析晶體管在基本放大電路、開關(guān)電路等中的應(yīng)用,理解其工作原理。一、

晶體管的結(jié)構(gòu)與分類(一)晶體管的結(jié)構(gòu)雙極型晶體三極管,由于工作時,多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行,因此而得名,又稱為晶體三極管,有時也簡稱為晶體管或三極管,是很重要的一種半導(dǎo)體器件。常用的一些晶體管外形如圖71所示晶體管有三個區(qū),并相應(yīng)引出三個電極,形成兩個PN結(jié),它的結(jié)構(gòu)和符號如圖72所示。三個區(qū)分別是發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū),發(fā)射區(qū)引出發(fā)射極E,基區(qū)引出基極B,集電區(qū)引出集電極C。發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),集電區(qū)和基區(qū)間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。引腳符號的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時電流的實際方向。為了收集發(fā)射區(qū)發(fā)來的載流子和便于散熱,一般晶體管集電區(qū)的面積做得比較大,發(fā)射區(qū)是高濃度摻雜區(qū),基區(qū)很薄且雜質(zhì)濃度低。這是晶體管具有電流放大作用的內(nèi)部根據(jù)。因此晶體管使用時集電極與發(fā)射極不能互換。由圖72可見,兩種類型晶體管符號的差別僅在發(fā)射結(jié)箭頭的指向不同,箭頭的指向代表發(fā)射結(jié)處在正向偏置時電流的流向,理解箭頭的指向有利于記憶NPN和PNP型晶體管的符號。此外,根據(jù)箭頭的指向可判別三極管的類型。(二)晶體管的分類晶體管的種類很多,通常有以下分類:(1)按所用材料的不同,分為硅晶體管和鍺晶體管,硅晶體管受溫度影響較小,工作穩(wěn)定,因此在自動控制設(shè)備中應(yīng)用很多。(2)按內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,分為NPN型和PNP型。一般情況NPN型為硅晶體管,PNP型為鍺晶體管。(3)按功率不同,分為小功率管(耗散功率小于1W)和大功率管(耗散功率不小于1W)。(4)按頻率不同,分為高頻管(工作頻率不低于3MHz)和低頻管(工作頻率在3MHz以下)。(5)按作用不同,分為普通晶體管和開關(guān)晶體管。二、

晶體管的放大作用(一)晶體管的電流分配圖73所示為處于放大狀態(tài)的NPN型晶體管內(nèi)部載流子的傳輸過程。為了解晶體管的電流分配關(guān)系和放大原理,可以采用如圖74所示實驗電路進(jìn)行測量。加電源電壓UBB時發(fā)射結(jié)承受正向電壓,而電源UCC>UBB,集電結(jié)承受反向偏置電壓,這樣可以使晶體管具有正常的電流放大作用。改變電阻RB,基極電流IB、集電極電流IC

和發(fā)射極電流IE

都會發(fā)生變化,表71為實驗所得的一組數(shù)據(jù)。將表71中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,可得出如下結(jié)論:(1)三個電流之間關(guān)系符合基爾霍夫電流定律IE=IB+IC,如圖75所示。(2)IC≈IE,IB

雖然很小但對IC

有控制作用,IC

隨IB的改變而改變,即晶體管具有電流放大作用。集電極電流IC

與基極電流IB

的比值,稱為晶體管的直流電流放大倍數(shù),用

表示,即的大小體現(xiàn)了晶體管的電流放大能力。(3)當(dāng)基極電流變化時,集電極電流同時也發(fā)生較大變化。集電極電流變化量ΔIC與基極電流變化量ΔIB

之比,稱為晶體管交流放大倍數(shù),用β表示,由于β和

相當(dāng)接近,所以一般不再對它們加以區(qū)分。因為晶體管的β值一般為幾十倍,特殊的可達(dá)上千,所以晶體管具有較大的電流放大作用。(二)晶體管的特性曲線和二極管一樣,晶體管各電極電壓和電流之間的關(guān)系曲線就是晶體管的特性曲線,也叫伏安特性曲線。實際上它是晶體管內(nèi)部特性的外在表現(xiàn),是分析放大電路的重要依據(jù)。從使用晶體管的角度來說,了解晶體管的外部特性比了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為重要,晶體管的伏安特性主要有輸入特性和輸出特性兩種?，F(xiàn)以共發(fā)射極放大電路為例討論晶體管的輸入、輸出特性。1.輸入特性曲線晶體管的特性曲線可以用特性圖示儀直觀地顯示在熒光屏上,也可以用圖76所示的晶體管特性測試電路,逐點描繪出。所謂輸入特性曲線是指晶體管輸入回路中在UCE固定的情況下,加在基極和發(fā)射極的電壓UBE與由它產(chǎn)生的電流IB

之間的關(guān)系曲線,用函數(shù)表示為NPN硅晶體管的輸入特性曲線如圖77所示。輸入特性曲線有以下特點:(1)當(dāng)UCE=0V時,相當(dāng)于C、E短接,這時的晶體管相當(dāng)于兩個二極管并聯(lián),所以它和二極管的正向伏安特性相似。(2)當(dāng)UCE≥1V時,曲線右移,這是因為UCE>UBE后給集電結(jié)加上了反向電壓,集電結(jié)吸引電子的能力加強(qiáng),使得由發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子,絕大部分流向集電區(qū),形成集電極電流IC,因此在相同的UBE下,流向基極的電流IB減小,特性曲線右移。由于UCE≥1V后的曲線基本重合,因此只畫UCE≥1V的一條輸入特性曲線,就可以近似代表UCE更高的情況。2.輸出特性曲線輸出特性曲線是指在基極電流IB

一定的情況下,晶體管輸出回路中,集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE與集電極電流IC

之間的關(guān)系曲線,用函數(shù)可表示為圖77畫出了NPN型硅晶體管的輸出特性曲線。從圖78所示的輸出特性曲線上看,晶體管的工作區(qū)可以分成三個區(qū)域。1)截止區(qū)一般習(xí)慣于把UCE≈UCC以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。晶體管工作在截止區(qū)時,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置,即UBE<0V,UCE>0V,晶體管內(nèi)既沒有大量電子由發(fā)射區(qū)注入基區(qū),也沒有大量電子越過基區(qū)進(jìn)入集電區(qū),所以IB=0A,IC≈0A,此時晶體管B-E、C-E之間均呈現(xiàn)高阻狀,相當(dāng)于開關(guān)斷開。2)飽和區(qū)當(dāng)晶體管的集電結(jié)電流IC

增大到一定程度時,再增大IB,IC

也不會增大,即晶體管工作狀態(tài)超出了放大區(qū),進(jìn)入了飽和區(qū)。在飽和區(qū)時,IC

最大,集電極和發(fā)射極之間的內(nèi)阻最小,電壓UCE只有0.1~0.3V,UBC=-6V<0V,UCE<UCC,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向電壓。晶體管沒有放大作用,相當(dāng)于開關(guān)通路,集電極和發(fā)射極相當(dāng)于短路。3)放大區(qū)晶體管的發(fā)射結(jié)加正向電壓(鍺晶體管的導(dǎo)通電壓約為0.3V,硅晶體管的導(dǎo)通電壓約為0.7V),集電結(jié)加反向電壓導(dǎo)通后,IB

控制IC,IC

與IB

近似于線性關(guān)系,在基極加上一個小信號電流,將引起集電極大的信號電流輸出,且有IC=βIB

成立。(三)三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)有以下幾類:1.共射電流放大系數(shù)

和β電流放大系數(shù)表示晶體管的電流控制能力。在共射極放大電路中,若交流輸入信號為零,則晶體管各極間的電壓和電流都是直流量,此時的集電極電流IC

和基極電流IB

的比就是,稱為共射直流電流放大系數(shù)。當(dāng)共射極放大電路有交流信號輸入時,因交流信號的作用,必然會引起IB

變化,相應(yīng)地也會引起IC

變化,兩電流變化量的比稱為共射交流電流放大系數(shù)β,即上述兩個電流放大系數(shù)

和β的含義雖然不同,但對于工作在輸出特性曲線放大區(qū)平坦部分的晶體管,兩者的差異極小,可做近似相等處理,故在今后應(yīng)用時,通常不加區(qū)分,直接互相替代使用。由于制造工藝有差異,同一型號晶體管的β值差異較大。常用的小功率晶體管,β值一般為20~100。β過小,晶體管的電流放大作用小;β過大,晶體管工作的穩(wěn)定性差。一般選用β在40~80之間的晶體管較為合適。2.極間反向飽和電流ICBO和ICEO(1)集電結(jié)反向飽和電流ICBO是指發(fā)射極開路,集電結(jié)加反向電壓時測得的集電極電流。常溫下,硅晶體管的ICBO在納安(10-9A)的量級,通?？珊雎浴?2)集電極

發(fā)射極反向電流ICEO是指基極開路時,集電極與發(fā)射極之間的反向電流,即穿透電流。穿透電流的大小受溫度的影響較大,穿透電流小的晶體管熱穩(wěn)定性好。兩個極間反向飽和電流的關(guān)系為3.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM

。晶體管的集電極電流iC

在相當(dāng)大的范圍內(nèi)時β值基本保持不變,但當(dāng)iC

的數(shù)值大到一定程度時,電流放大系數(shù)β值將下降。使β明顯減少的iC

即為ICM

。為了使晶體管在放大電路中能正常工作,iC不應(yīng)超過ICM

。(2)集電極最大允許功耗PCM

。晶體管工作時,集電極電流在集電結(jié)上將產(chǎn)生熱量,產(chǎn)生熱量所消耗的功率就是集電極的功耗PCM,即功耗與晶體管的結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫又與環(huán)境溫度、晶體管是否有散熱器等條件相關(guān)。晶體管產(chǎn)品手冊上給出的PCM

值是在常溫下(25℃時)測得的。硅晶體管集電結(jié)的上限溫度為150℃左右,鍺晶體管為70℃左右,使用時應(yīng)注意不要超過此值,否則晶體管將損壞。(3)反向擊穿電壓UBR(CEO)。反向擊穿電壓UBR(CEO)是指基極開路時,加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用中如果晶體管兩端的電壓UCE>UBR(CEO),集電極電流iC

將急劇增大,這種現(xiàn)象稱為擊穿。晶體管擊穿將造成晶體管永久性損壞。若晶體管電路電源UCC的值選得過大時,有可能出現(xiàn)當(dāng)晶體管截止時,UCE>UBR(CEO),導(dǎo)致晶體管擊穿二次損壞的現(xiàn)象。一般情況下,晶體管電路的電源電壓UCC應(yīng)小于

UBR(CEO)。任務(wù)二

放大電路的分析理解放大電路如何對輸入信號進(jìn)行放大,包括信號的接收、處理和輸出過程;熟悉放大電路的基本組成元素,如晶體管、運算放大器、電阻、電容等,以及它們在電路中的作用;會分析并計算電路的電壓放大倍數(shù),了解其對電路性能的影響;會分析電路的輸入電阻和輸出電阻,理解它們對信號源和負(fù)載的影響。一、

電路的組成及各元件的作用晶體管的主要用途之一是利用其放大作用組成各種放大器,它是自動控制、信號檢測、通信等電子設(shè)備中基本的組成部分。將微弱電信號放大到滿足要求的信號,以便有效地進(jìn)行觀察、測量、控制或調(diào)節(jié),如擴(kuò)音系統(tǒng)有四個主要組成部分(見圖79)。(1)傳感器(麥克風(fēng)),將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。(2)放大電路,將麥克風(fēng)輸出的微弱電壓信號放大到所需要的值。(3)再生器(揚(yáng)聲器),將放大后的電信號還原成聲音。(4)電源,提供放大器工作所需要的直流電壓。共發(fā)射極基本放大電路又稱單極低頻小信號放大電路,是復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ),其工作頻率為20Hz~20kHz的低頻范圍,通常用于放大較小的電流、電壓。(一)電路結(jié)構(gòu)圖710所示為共發(fā)射極基本放大電路。圖711中各元器件的作用如下:(1)晶體管V:工作在放大狀態(tài),起電流、電壓放大作用。(2)基極偏置電阻RB:使電源UCC給晶體管提供一個合適的基極電流IB(又稱偏流),保證晶體管工作在合適的狀態(tài)。RB

取值范圍在幾十千歐到幾百千歐。(3)集電極負(fù)載電阻RC:把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)換為電壓放大。它的取值范圍一般在幾千到幾十千歐。(4)耦合電容C1

和C2:起隔直流通交流的作用。交流信號從C1

輸入經(jīng)過放大從C2輸出,同時C1

把晶體管的輸入端與信號源之間,C2

把輸出端和負(fù)載之間的直流通路隔斷。一般選用電解電容,使用時注意極性的區(qū)分。(5)集電極電源UCC:保證晶體管工作在一個合適的狀態(tài)(保證發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏),并為放大電路提供能源。二、

放大電路的分析放大電路的分析包括兩個方面的內(nèi)容,即靜態(tài)分析和動態(tài)分析。分析的過程一般是先靜態(tài)后動態(tài)。常用的分析方法有解析法(也稱估算法)和圖解法兩種。解析法是根據(jù)電路特性和晶體管的等效電路實現(xiàn)對放大電路的工作點和各性能指標(biāo)進(jìn)行估算;圖解法是在晶體管的特性曲線上,直接用作圖的方法分析放大電路工作情況。(一)放大電路的靜態(tài)分析從基本放大電路的組成中可看出,在放大電路中,交流量和直流量共存。當(dāng)輸入信號為零時,電路中各處的電壓、電流都是直流值,這時的工作狀態(tài)稱為直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),簡稱為靜態(tài)。靜態(tài)分析就是分析放大電路的直流工作情況,以確定晶體管各電極之間靜態(tài)值,即直流電壓值和直流電流值。靜態(tài)分析主要在直流通路中進(jìn)行,所謂直流通路就是靜態(tài)電流流經(jīng)的通路。對于直流通路:電容視為開路;電感線圈視為短路(即忽略線圈電阻);信號源視為短路,但應(yīng)保留內(nèi)阻。1.圖解法圖711所示為放大電路的直流通路。在圖711中,按輸出回路(集電極回路)可列出在IC-UCE輸出特性曲線中,式(74)是一個直線方程,其斜率為-1/RC,它在橫軸上的截距為UCC,在縱軸上的截距為UCC/RC。因為它是由直流通路得出的,且與集電極負(fù)載電阻RC

有關(guān),故稱為直流負(fù)載線。用圖解法確定靜態(tài)工作點的步驟如下:第一步:在直流通路中,由輸入回路求出基極電流靜態(tài)工作點對應(yīng)的ICQ、UCEQ一定在IBQ所對應(yīng)的那條輸出特性曲線上。第二步:作直流負(fù)載線,即過(UCC,0)、(0,UCC/RC)兩點作直線。所求的靜態(tài)工作點一定在直流負(fù)載線上。IBQ所對應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點即為所求靜態(tài)工作點Q,其縱、橫坐標(biāo)值即為所求ICQ、UCEQ值。2.解析法由于晶體管的輸入特性比較陡直,故可近似地認(rèn)為發(fā)射結(jié)導(dǎo)通后的電壓基本上為定值(硅晶體管約為0.7V,鍺晶體管約為0.2V)。也就是說,在靜態(tài)分析時可以近似地認(rèn)為輸入量是由直流電源UCC建立起來的,而交流分量則是由輸入信號ui引起的。根據(jù)直流通路,可對放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計算。采用解析法進(jìn)行靜態(tài)分析的步驟如下:第一步:根據(jù)放大電路畫出直流通路,如圖711所示。第二步:根據(jù)基爾霍夫第二定律可得出基極電流IBQ,即由IBQ可得靜態(tài)時集電極電流ICQ,在輸出回路根據(jù)基爾霍夫第二定律可求集

射極電壓UCEQ,(二)放大電路的動態(tài)分析動態(tài)是指當(dāng)放大電路有輸入信號,即ui≠0時的工作狀態(tài)。對放大電路進(jìn)行動態(tài)分析的目的主要是,獲得用元件參數(shù)表示的放大電路的電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro這三個放大電路的參數(shù),以便知道該放大器對輸入信號的放大能力以及信號源及負(fù)載進(jìn)行最佳匹配的條件。只有交流信號單獨作用的電路稱為交流通路。交流通路中電容可視為短路,直流電源作用為零,可視為短路,由圖710可得其交流通路,如圖714所示。1.圖解法放大電路動態(tài)工作時,電路中的電壓和電流在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上產(chǎn)生與輸入信號相對應(yīng)的變化,晶體管的工作也將在靜態(tài)工作點附近變化。對于交流信號來說,它們通過的路徑為交流通路,由圖713所示的交流通路得式中

為RC

與RL

并聯(lián)的等效電阻)稱為集電極等效負(fù)載電阻。式(78)反映了交流電壓uce與電流i