典型电子线路故障分析
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典型电子线路故障分析
一、半导体基础知识
1.本征半导体
完全纯净的半导体,称为本征半导体。
价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子(带负电),同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。
这一现象称为本征激发。
2.杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素),形成杂质半导体。
在N 型半导体中自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
在 P 型半导体中空穴是多子,自由电子是少子。
无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。
3. PN结的形成
4. PN结的单向导电性
(1) PN 结加正向电压(正向偏置)
PN 结加正向电压时,PN结变窄,正向电流较大,正向电阻较小,PN结处于导通状态。
(2) PN 结加反向电压(反向偏置)
反之,PN 结加反向电压时,PN结变宽,反向电流较小,反向电阻较大,PN 结处于截止状态。
5.PN结的性质—— PN结的单向导电性
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。
二、半导体二极管
1.二极管的单向导电性:
(1)二极管加正向电压(正向偏置,阳极接正、阴极接负 )时, 二极管处于正向导通状态,二极管正向电阻较小,正向电流较大。
(2)二极管加反向电压(反向偏置,阳极接负、阴极接正 )时, 二极管处于反向截止状态,二极管反向电阻较大,反向电流很小。
(3) 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿,失去单向导电性。
(4)二极管的反向电流受温度的影响,温度愈高反向电流愈大。
2.二极管电路分析
等效处理:若二极管是理想的,正向导通时正向管压降为零,反向截止时二极管相当于断开。
否则,正向管压降为:硅管0.7V ;锗管0.3V 。
例:求Uab 电压
三、三极管结构和图形符号 1.三极管结构和图形符号
三极管是一个三层结构、内部具有两个PN 结的器件,它的中间层称为基区,基区的两边分别称为发射区和集电区,三极管的发射区和集电区是同类型的半导体,所以三极管有两种半导体类型,如图1—2—4所示,三极管的基区半导体类型与发射区和集电区不同,所以在基区与发射区,基区和集电区之间分别形成两个PN 结,发射区与基区之间的PN 结称为发射结,而集电区与基区之间的PN 结称为集电结,三个区引出的电极分别称为基极B (b )、发射极E (e )和集电极C (c )。
D 6V
12V
3k B A U AB + –
NPN型:结构符号 PNP型:结构符号
图1—2—4 三极管的结构和图形符号
三极管符号中发射极的箭头表示发射结加正向电压时电流方向,三极管的文字符号为V。
.
2.三极管内电流分配规律:
IE = IC + IB
3.三极管的电流放大作用:
IC =βIB
4.三极管的伏安特性曲线
三极管的输出特性曲线研究集电极电流I C与电压U CE之间的关系,是在基极电流I B一定的情况下测试出来的。
由三极管的输出特性曲线可以看出,三极管工作时有三个可能的工作区域。
CE
利用电子器件把微弱的电信号(电压、电流、功率)增强到所需值的电路称为放大电路,它在实践中有非常广泛的应用。
无论日常使用的收音机、扩音器或者精密的测量仪器和复杂的自动控制系统,其中都有各种各样的放大电路。
所谓放大表面看来是将信号的幅度由小增大,但是放大的本质是实现能量的控制。
由于输入信号的能量过于微弱,不足以推动负载,因此需要另外提供一个能源,由能量较小的输入信号控制,使之输出较大的能量,然后推动负载。
1.电路的组成
CE (V)=0
μA A A A μA CE (V)
A
A A A μA
2.估算静态工作点
当放大电路未加信号,即ui=0时,称为静态。
定义:这时的直流电流I B 、I C 和直流电压U BE 、U CE ,称为静态工作点,或者简称为Q 点,分别用I BQ 、I CQ 和U CEQ 表示。
I BQ =
b BEQ CC R U -U ≈b
CC
R U
I CQ =βI BQ +I CEQ ≈βI BQ
U CEQ=U CC —I CQ R c
3.用图解法分析静态工作点 (1)作直流负载线。
方法:根据 u CE = V CC - i C R C 式确定两个特殊点
令u CE =0,则i C = V CC /Rc ,在输出特性曲线纵轴(I C 轴)可得M 点。
令i C =0,则u CE = V CC ,在输出特性曲线横轴(U CE 轴)可得N 点。
连接M 、N ,便可得到直流负载线MN , Rc 越小,直流负载线越陡。
(2)确定静态工作点
输出特性曲线上I B =I BQ
的曲线与直流负载线MN 的交点Q 即为静态工作点,它的横坐标是U CEQ ,纵坐标是I CQ 。
4.电路失真:饱和失真、截止失真 5.固定偏置放大电路的检修
故障举例:
1、无声,输出电压12V
可能故障范围:PR1开路、R6开路、三极管开路 2、无声,输出电压0V
可能故障范围:RP2开路、三极管CE 击穿 3、声音失真:
可能故障范围:RP1、RP2开路参数设置不当 输入信号过大
五、串联型稳压电路 1.电路组成
单管放大电路
而保证U o基本稳定。
其稳定过程可以表示如下:
U
↑→U B7↑→U BE7↑→I C7↑→U C7(U B5)↓→U o↓
o
所以电路实质上是靠引入深度负反馈来稳定输出电压的。
3.输出电压的调节
输出电压U o的调节范围是有限的,其最大值不可能调到输入电压U i',最小值不可能调到零。
4.串联型稳压电源的检修
故障举例:
1、输出电压0V
可能故障范围:变压器或整流电路开路、R1开路、R2开路、V5V6损坏
2、输出电压18V,不可调
可能故障范围:RP开路、R4、开路、R5开路、V5V6CE击穿
3、输出电压很小,但可调
可能故障范围:V8击穿或装反。