模拟、数字及电力电子技术教学教材演示幻灯片.pptxVIP

模拟、数字及电力电子技术 2013年版 课程代码：02238 组编/全国高等教育自学考试指导委员会 主编/邢毓华 主讲/ 课程大纲 模拟电子篇 第1章：半导体器件基础 第2章：放大电路及其分析方法 第3章：集成运算放大器及其应用 数字电子篇 第4章：数字电路基础 第5章：逻辑门电路与触发器 第6章：组合逻辑电路 第7章：时序逻辑电路 第8章：脉冲波形的产生与整形 课程大纲 电力电力篇 第9章：常用电力电子器件 第10章：相控整流电路 第11章：斩控电路与交-交变换电路 第1章：半导体器件基础 1.1 半导体基础 1.2 二极管 1.3 晶体管 1.4 场效应晶体管 1.1 半导体基础 物质按其导电性质可分为导体（如：金、银、铜、铁等）、半导体、绝缘体（如：陶瓷、云母、橡胶等）。这里我们谈到的半导体就介于导体和绝缘体之间，目前来说制造电子器件的半导体材料主要是硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等。 了解硅和锗的化学结构模型，如下图a和b分别是锗和硅的化学结构模型，简化模型如图c，他们最外层电子都是4个，从稳定性上来说，他们既不像导电体那样容易失去电子，也不像绝缘体那样容易束缚电子，所以性质介于导体与绝缘体之间。 本征半导体：纯净的单晶半导体。原子按一定间隔排列成有规律的空间点阵。以此每个原子之间互相吸引，形成四对共价键。正常情况下电子被共价键束缚不能参与导电，但当外界温度升高或者出现外电场时，共价键中的电子就会挣脱出来形成自由电子同时也伴随一个空穴的产生，这种现象叫做本征激发。 杂质半导体：在本征半导体中掺入少量的其他元素，会使导电性能发生显著变化。 根据掺入杂质的不同将其分为N型半导体和P型半导体。其中掺入磷、砷等五价元素的为N型半导体，掺入硼、铝等三价元素的为P型半导体。 在N型半导体中掺入的五价元素与四价的硅（或锗）形成四对共价键，多出一个电子，随着共价键的结合，多出的自由电子就会越来越多，所以这里我们把自由电子称做多子，由于外界温度等条件的影响还有极少一部分共价键中的电子会挣脱形成空穴，这里我们把空穴称作少子。 在P型半导体中掺入的三价元素与四价的硅（或锗）形成四对共价键，在四对共价键中有一对会少一个电子，随之便对出一个空穴，随着共价键的结合，多出的空穴就会越来越多，所以这里我们把空穴称做多子，由于外界温度等条件的影响还有极少一部分共价键中的电子会挣脱成为自由电子，这里我们把自由电子称作少子。 1.2 二极管 二极管是PN结的直接应用，其结构符号如下： 二极管的伏安特性就是二极管上的电压与电流的关系曲线，实际二极管由于引线的接触电阻、P区和N 区体电阻以及表面漏电流等影响，其伏安特性与理想的PN结伏安特性略有差异。 正向电压只有超过某一数值时，才有明显的正向电流。这一电压称为导通电压或死区电压，用U表示。室温下，硅管的Uon= (0.5~0.6)V,锗管的Uon=(0.1~0.2)V。正向特性在小电流时，呈现出指数变化规律，电流较大以后近似 按直线上升。 极管的运用基础，就是二极管的单向导电特性，因此，在应用电路中，关键是利用二极管的模型，判断二极管的导通或截止。利用理想模型时，不管是硅管还是锗管，二极管导通时UD =0; 利用恒压源模型时，二极管正向导通时的工作电压，一般硅管UD约为0.7V,锗管约为0.3V,或者根据实际二极管测量得到。 当输人信号电压在一定范围内变化时，输出电压随输人电压相应变化; 而当输人电压超出该范围时，输出电压保持不变，这就是限幅电路。下图是一个典型的二极管限幅电路。 假定二极管是硅管，利用恒压源模型，二极管正偏导通时的电压为0.7V。当UiE+0.7V时，二极管VD正偏导通Uo=E+0.7V。当UiE+0.7V时，二极管VD反偏截止，VD所在的支路相当于断开，R 上设有电流，Uo=Ui，图中当u 为正弦波、E0时的工作波形。从图中可以看出，该电路是上限幅。 由此可得到（图a）下限幅电路及（图b）双向限幅电路。 二极管的半波整流电路，二极管VD串联在负载与交流信号源之间。如果VD 是理想的，当Ui0时,Uo=Ui。当Ui0时Uo=0。工作波形如下图，整流后输出是单向的。 若用四个二极管VD1~VD2组成桥式全波整流电路，该电路多用于直流电源中。 当U2为正半周时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止，电流从+U2 经VD1、RL、VD4回到-U2。负载电流由上而下。 当U2为负半周时，VD1、VD4截止，VD2、VD3导通，电流从+U2 经VD2、RL、VD3回到+u2。负载电流还是由上而下。 稳压管是一种特殊的极管，是利用PN结反向击穿后具有稳压