电工与电子技术基础
授课班级：
授课教师：
第一章正弦交流电路
3、推导出电压变换、电流变换、阻抗变换。
一、变压器的基本结构
1、常用变压器举例：
2、变压器的基本结构
（1）变压器的主体构造
●铁心是变压器的主磁路，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁
轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损
耗，提高磁路的导磁性，铁芯采0.35mm~0.5mm厚的硅钢片涂
绝缘漆后交错叠成。
●绕组绕组是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而
成，原、副绕组同心套在铁芯柱上。为便于绝缘，一般低压绕
组在里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑
到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。
（2）变压器的工作原理
?与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组用U1 ，
I1，E1，N1表示;
?与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组用U2，
I2，E2 ，N2表示;
?同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 F m ,该磁通量称
为主磁通;
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变压器原理图
交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组感应电动势。
dt d N e u dt
d N
e u φ
φ2
221
11;-=≈-=≈
15
3 计划
与决策
布置任务：
变压器的电压变换、电流变换、阻抗变换作用 计划与决策：
1、通过初次级线圈所产生的感应电动势与电压的关系：11e U -=，
22e U -=，求出初次级线圈电压的关系；
2、不计能量损失，根据能量守恒，221I U I U =，求出初次级线圈电流的关系；
3、由关系式ZI U =，求出初次级线圈阻抗之间的关系。
15
4 实施
与检查
1、212
1
2
121N N t
N t N e e U U =??Φ-??Φ-==；
2、1
2
12212211N N U U I I I U I U ==→
=；
15
第四章二极管、晶闸管及整流电路
教学过程教学容方法
手段
时
间1 组织
教学
与任
务导
入
1．清点人数、组织秩序、分组做好。
2．导入工作任务
在电子线路中，常用到半导体材料制成的半导体器件，如二极管、
三极管、晶闸管等。
今天我们来研究如下问题：
晶体二极管、晶闸管的工作特性
5
2 资讯要解决这个任务，需要首先明确：
1、何为半导体器件、半导体器件的基本结构
2、晶体二极管的结构、晶闸管的结构。。
一、变压器的基本结构
1、常用半导体器件举例：
2、导体、绝缘体和半导体
◆导体导电性能良好。例如：铜、铁、金、银。
◆绝缘体几乎不能导电。例如：塑料、玻璃、橡胶、瓷。
◆半导体导电性能介于导体和绝缘体之间。例如：硅、锗。
3、本征半导体的导电特性
本征半导体纯净的具有晶体结构的硅、锗等半导体。
◆热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
◆光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化
◆掺杂性：纯净的半导体中掺入微量某些杂质，导电
能力明显改变。
4、本征半导体的结构
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共价键中的两个电子，称为价电子。
5、杂质半导体掺入少量杂质
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(1) N 型半导体（电子型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素
特点：（a）含有大量的电子——多数载流子
（b）含有少量的空穴——少数载流子
(2) P 型半导体（空穴型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素
特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子
（b）含有少量的电子——少数载流子
二、PN结
(1) PN 结的形成
PN结外加正向电压：
PN结外加反向电压：
（实际电路验证）将一个PN结合一个发光灯泡串联与电路中，分别正、反两个方向连接PN结，看灯泡的发光情况。
三、晶体二极管
1、晶体二极管的结构和分类
1）基本结构
2）分类
?按PN结结构分：点接触型和面接触型
?按基片材料分：硅二极管和锗二极管
?按用途分：整流二极管、稳压二极管、发光二极管等。3）二极管的伏安特性
二极管电压与电流的关系
（通过实验电路来验证：将一个硅管和锗管分别连接与电路中，慢慢增大电源电压，观察等在什么电压值下会开始发光） 四、晶闸管
1、基本结构：四层半导体，3个PN 结
2、工作原理：
(a) 晶闸管导通条件 u A > 0 , u G > 0
(b) 晶闸管导通后控制极将失去作用 (c) 晶闸管截止条件H A I i ≤或
3 计划
与决策
布置任务：
1）验证晶体二极管的工作特性：单向导电性 2）验证晶闸管的工作特性 计划与决策： 1）
①明确晶体二极管的阴极和阳极；
②将晶体二极管和一个灯泡串联于一个电源电路中，先将二极管正向连接，然后慢慢增大电源电压，观察灯泡的发光情况； ③然后将二极管反接，观察灯泡的发光情况。 ④记录相应的电压值和灯泡的发光情况。 2）
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A 0u ≤
一、单相半波整流电路
1．电路
V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电，设为理想二极管，管
压降为0V；
T：电源变压器，把v1变成整流电路所需的电压值v2。
2．工作原理
设v2为正弦波，波形如图
（1）v2正半周时，A点电位高于B点电位，二极管V正偏导通，
则v L≈v2；
（2）v2负半周时，A点电位低于B点电位，二极管V反偏截止，则
v L≈0。
由波形可见，v2一周期，负载只用单方向的半个波形，这种
大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明，
利用二极管单向导电性可把交流电v2变成脉动直流电v L。由于电路
仅利用v2的半个波形，故称为半波整流电路。
3．参数计算
◆二极管上的平均电流
L
V
I
I=
◆二极管上承受的最高电压
2
2U
U
RM
=
◆输出电压平均值
2
2
2
45
.0
2
)
(
2
1
U
U
t
d
u
U
o
=
=
=?π
ω
π
π
二、二极管单相全波整流电路
1．电路如图
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V1、V2为性能相同的整流二极管；
T为电源变压器，作用是产生大小相等而相位相反的v2a和v2b。
2．工作原理
设v2为正弦波，波形如图
（1）v1正半周时，T次级A点电位高于B点电位，在v2a作用下，
V1导通（V2截止），i V1自上而下流过R L；
（2）v1负半周时，T次级A点电位低于B点电作用下，V2导通（V1
截止），i V2自上而下流过R L；
可见，在v1一周期，流过二极管的电流i V1、i V2 叠加形成全波脉动
直流电流i L，于是R L两端产生全波脉动直流电压v L。故电路称为全
波整流电路。
3．参数计算
◆二极管上的平均电流
L
V
I
I
2
1
=
◆二极管上承受的最高电压
2
2
2U
U
RM
=
◆输出电压平均值
2
2
2
9.0
2
2
)
(
1
U
U
t
d
u
U
o
=
=
=?π
ω
π
π
三、二极管单相桥式全波整流电路
1．电路
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2. 工作原理
（1）v 2正半周时，如图1.2.4（a ）所示，A 点电位高于B 点电位，则V 1、V 3导通（V 2、V 4截止），i 1自上而下流过负载R L ；
（2）v 2负半周时，如图1.2.4（b ）所示，A 点电位低于B 点电位，则V 2、V 4导通（V 1、V 3截止），i 2自上而下流过负载R L ； 3．整流波形 如上图
4．负载和整流二极管上的电压和电流 （1）负载电压V L 2L 9.0V V = （2）负载电流I L L
2
L L L 9.0R V R V I ==
（3）二极管的平均电流I V L V 2
1
I I =
（4）二极管承受反向峰值电压 2RM 2V V =
3 计划
与决策
布置任务：
单相半波、全波、桥式整流电路的电路构成、整流原理、电路参数。 计划与决策
根据教材讲解，归纳总结，单相半波、全波、桥式整流电路的电路构成、整流原理、计算电路参数。并比较异同。
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4 实施
与检查
1、单相半波电路中，只有一个整流二极管，利用二极管的单相导电性，对于输入的单相正弦交流电，将半个周期的交流电整流为脉动的直流电，效率较低；
单相全波整流电路，有两只整流二极管，交替整流，分别将输入的单向正弦交流电的前、后半个周期整流成脉动的直流电。 单相桥式全波整流，利用桥臂上的四个整流二极管，两两交替整流，将输入的单向正弦交流电，在全周期整流成脉动的直流电，电路参数的计算，归纳如上。