电子电路基础(3.1.1)--PN结及二极管
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常用电子元器件基础知识培训1. 引言电子元器件是电子电路中不可或缺的基本组成部分。
在电子领域中,有许多常用的电子元器件,它们具有不同的功能和特性,为我们提供了丰富多样的设计选项。
本文将介绍几种常用的电子元器件,包括二极管、电容器、电阻器和晶体管,旨在帮助读者对这些基础知识有更深入的了解。
2. 二极管2.1 二极管的基本原理二极管是一种最简单的电子元器件之一,其主要功能是控制电流的流向。
它由一个正极(称为阳极)和一个负极(称为阴极)组成。
二极管在正向偏置情况下可以导电,而在反向偏置情况下电流无法通过。
2.2 二极管的应用二极管广泛应用于整流电路、开关电路和信号调制等领域。
在整流电路中,二极管被用于将交流电转换为直流电。
在开关电路中,二极管可作为开关来控制电流的流动。
在信号调制中,二极管通过改变电流的流动来调制信号。
3. 电容器3.1 电容器的基本原理电容器是一种存储电荷的元器件。
它由两个导体板之间夹着一层绝缘介质构成。
当电压施加在电容器上时,正极板上的电荷聚集,负极板上则相应地出现反向电荷。
3.2 电容器的应用电容器在电子电路中有多种应用,包括储存能量、滤波、调整电路时间常数等。
在储存能量方面,电容器可以存储电荷,当需要释放能量时,可以通过电容器来提供电能。
在滤波电路中,电容器可以削弱或通过特定频率的信号,以实现信号滤波的目的。
4. 电阻器4.1 电阻器的基本原理电阻器是一种用于限制电流流动的元器件。
它通过提供电流路径中的电阻来降低电流的强度。
电阻的强度称为阻值,用单位欧姆(Ω)表示。
电阻器有不同的类型,包括固定电阻器和可变电阻器。
4.2 电阻器的应用电阻器在电子电路中有多种应用。
例如,电阻器可以用于分压电路,通过改变电阻来调整电压水平。
它还可以用于限流电路,在电路中设置一个合适的电阻来限制电流的大小。
另外,电阻器也被广泛用于调整电路的工作温度、防止电路过热等。
5. 晶体管5.1 晶体管的基本原理晶体管是用于放大和开关电信号的元器件。
电子技术知识点梳理电子技术是指通过电子器件来控制和传输电信号的技术,广泛应用于通信、计算机、医疗、汽车等各个领域。
本文将对一些重要的电子技术知识点进行梳理和介绍。
一、电路基础知识1. 电压、电流和电阻的概念及其关系电压是指电荷在电路中的压力或推动力,单位是伏特(V);电流是指单位时间内流过导体截面的电荷量,单位是安培(A);电阻是指电路中抵抗电流流动的能力,单位是欧姆(Ω)。
它们之间的关系可以通过欧姆定律表示:U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。
2. 串联和并联电路串联电路是指电路中的元件按照顺序连接,电流依次通过每个元件;并联电路是指电路中的元件平行连接,电流分别通过每个元件。
串联和并联电路的特点及其在电路中的应用需根据具体情况而定。
3. 戴维南定理和基尔霍夫定律戴维南定理指出,在电路中,可以将任意一个线性电路转化为等效的电动势和内阻,并且与外部电路无关。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律,电流定律指出,电流在回路中的各个支路中的代数和为零;电压定律指出,闭合回路中各个电压源和电阻的电压代数和为零。
二、半导体技术1. PN结和二极管PN结是指由P型半导体和N型半导体结合形成的结构,二极管是利用PN结的单向导电性制作而成的电子器件。
二极管的特点及其在电路中的应用,如整流、稳压等。
2. 晶体管和放大器晶体管是一种基于半导体材料的三端电子器件,包括NPN型和PNP型。
它可以放大电信号,并在电路中起到开关、放大、振荡等作用。
三、模拟电子技术1. 放大器放大器是指将弱电信号增大到一定幅度的电子电路。
常见的放大器类型包括共射放大器、共基放大器和共集放大器,它们的特点及其在不同电路中的应用需根据具体情况而定。
2. 滤波器滤波器是指能够选择性地通过或抑制特定频率信号的电子电路。
常见的滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器,它们在不同领域中的应用各有特点。
四、数字电子技术1. 数字逻辑门数字逻辑门是基于二进制信号进行逻辑运算的电子器件,常见的逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等。
第一章习题解答题1.1 电路如题图1.1所示,试判断图中二极管是导通还是截止,并求出AO两端的电压UAO。
设二极管是理想的。
解:分析:二极管在外加正偏电压时是导通,外加反偏电压时截止。
正偏时硅管的导通压降为0.6~0.8V 。
锗管的导通压降为0.2~0.3V 。
理想情况分析时正向导通压降为零,相当于短路;反偏时由于反向电流很小,理想情况下认为截止电阻无穷大,相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”,即:先假设二极管所在支路断开,然后计算二极管的阳极(P 端)与阴极(N 端)的电位差。
若该电位差大于二极管的导通压降,该二极管处于正偏而导通,其二端的电压为二极管的导通压降;如果该电位差小于导通压降,该二极管处于反偏而截止。
如果电路中存在两个以上的二极管,由于每个二极管的开路时的电位差不等,以正向电压较大者优先导通,其二端电压为二极管导通压降,然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。
一般情况下,对于电路中有多个二极管的工作状态判断为:对于阴极(N 端)连在一起的电路,只有阳极(P 端)电位最高的处于导通状态;对于阳极(P 端)连在一起的二极管,只有阴极(N 端)电位最低的可能导通。
图(a )中,当假设二极管的VD 开路时,其阳极(P 端)电位P U 为-6V ,阴极(N 端)电位N U 为-12V 。
VD 处于正偏而导通,实际压降为二极管的导通压降。
理想情况为零,相当于短路。
所以V U AO 6-=;图(b )中,断开VD 时,阳极电位V U P 15-=,阴极的电位V U N 12-=, ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=; 图(c ),断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通,VD2处于反偏而截止V U AO 0=;或,∵ VD1,VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通,则A 点的电位V U AO 0=,而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图(d ),断开VD1、VD2,∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <;∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。
通信电子电路基础第一章半导体器件§1-1 半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
(导电能力即电导率)(如:硅Si 锗Ge等+4价元素以及化合物)二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。
硅和锗的共价键结构。
(略)1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化•掺杂──管子•温度──热敏元件•光照──光敏元件等2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴•自由电子──受束缚的电子(-)•空穴──电子跳走以后留下的坑(+)三、杂质半导体──N型、P型(前讲)掺杂可以显著地改变半导体的导电特性,从而制造出杂质半导体。
•N型半导体(自由电子多)掺杂为+5价元素。
如:磷;砷P──+5价使自由电子大大增加原理:Si──+4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。
载流子组成:o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。
o空穴──少子o自由电子──多子•P型半导体(空穴多)掺杂为+3价元素。
如:硼;铝使空穴大大增加原理:Si──+4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。
B──+3价载流子组成:o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由B提供的空穴──数量多。
o空穴──多子o自由电子──少子结论:N型半导体中的多数载流子为自由电子;P型半导体中的多数载流子为空穴。
§1-2 PN结一、PN结的基本原理1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时,交界面两侧的那部分区域。
2、PN结的结构分界面上的情况:P区:空穴多N区:自由电子多扩散运动:多的往少的那去,并被复合掉。
留下了正、负离子。
(正、负离子不能移动)留下了一个正、负离子区──耗尽区。
由正、负离子区形成了一个内建电场(即势垒高度)。
方向:N--> P大小:与材料和温度有关。
(很小,约零点几伏)漂移运动:由于内建电场的吸引,个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。
第一章常用半导体器件1-1 晶体二极管二.判断题1.在外电场作用下,半导体中同时出现电子电流和空穴电流。
(T)2.P型半导体中,多数载流子是电子,少数载流子是空穴。
(F)3.晶体二极管有一个PN结。
所以有单向导电性。
(T)4.晶体二极管的正向特性也有稳压作用。
(T)5.硅稳压管的动态电珠愈小,则稳压管的稳压性能愈好。
(T)6.将P型半导体和N型半导体用一定的工艺制作在一起,其叫界处形成PN结。
(T)7.稳压二极管按材料分有硅管和锗管。
(F)8.用万用表欧姆挡的不同量程去测二极管的正向电阻。
其数值是相同的。
(F)9.二极管两端的反向电压一旦超过最高反向电压,PN结就会击穿。
(F)10.二极管的反向电阻越大,其单向导电性能就越好。
(T)11.用500型万用表测试发光二极管,应该R*10k挡。
(T)1-2 晶体三极管二.判断题1.晶体三极管的发射区和集电区是由同一类半导体(N型或P型)构成的,所以发射极和集电极可以相互调换使用。
(F)2.三极管的放大作用具体体现在Ic=ßIb。
(T)3.晶体三极管具有能量放大作用。
(F)4.硅三极管的Icbo值要比锗三极管的小。
(T)5.如果集电流Ic大于集电极最大允许电流Icm时,晶体三极管可顶损坏。
(F)6.晶体二极管和三极管都是非线性器件。
(T)7.3CG21管工作在饱和状态时,一定是Ube<Uce.(T)8.某晶体三极管的Ib=10μA时。
Ic=044mA;当Ib=20μA时。
Ic=0.89mA,则它的电流放大系数ß=45。
(T)9.因为三极管有两个PN结,二极管有一个PN结。
所以用两个二极管可以连接成一个三极管。
(F)10.判断题1-2-1所示各三极管的工作状态(NON型为硅管。
PNP 型为锗管)。
a)(放大);b)(饱和);c)(截止);d)(放大)11.复合管的共发射极电流放大倍数ß等于两管的ß1,ß2之和。
电子电路基础习题册参考答案(第三版)全国中等职业技术第一章常用半导体器件§1-1 晶体二极管一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类,最常用的半导体材料是硅和锗。
2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同,可形成N 型半导体和P 型半导体。
3、纯净半导体又称本征半导体,其内部空穴和自由电子数相等。
N型半导体又称电子型半导体,其内部少数载流子是空穴;P型半导体又称空穴型半导体,其内部少数载流子是电子。
4、晶体二极管具有单向导电性,即加正向电压时,二极管导通,加反向电压时,二极管截止。
一般硅二极管的开启电压约为0.5 V,锗二极管的开启电压约为0.1 V;二极管导通后,一般硅二极管的正向压降约为0.7 V,锗二极管的正向压降约为0.3 V。
5.锗二极管开启电压小,通常用于检波电路,硅二极管反向电流小,在整流电路及电工设备中常使用硅二极管。
6.稳压二极管工作于反向击穿区,稳压二极管的动态电阻越小,其稳压性能好。
7在稳压电路中,必须串接限流电阻,防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。
8二极管按制造工艺不同,分为点接触型、面接触型和平面型。
9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。
10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。
11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。
12、图1-1-1所示电路中,二极管V1、V2均为硅管,当开关S与M 相接时,A点的电位为无法确定V,当开关S与N相接时,A点的电位为0 V.13图1-1-2所示电路中,二极管均为理想二极管,当开关S打开时,A点的电位为10V 、流过电阻的电流是4mA ;当开关S闭合时,A点的电位为0 V,流过电阻的电流为2mA 。
14、图1-1-3所示电路中,二极管是理想器件,则流过二极管V1的电流为0.25mA ,流过V2的电流为0.25mA ,输出电压U0为+5V。
二极管pn结原理
二极管是一种由p型半导体和n型半导体组成的电子元件。
在二极管中,p型半导体中的杂质原子的电子不足,形成了空穴;而n型半导体中的杂质原子则有多余的电子。
当二极管的p区和n区相接时,形成了一个pn结。
P区的空穴和N区的自由电子会发生扩散运动,由于电荷的性质相反,它们会相互吸引,形成一个电场。
这个电场阻碍了更多的空穴和自由电子的扩散。
当向二极管施加正向偏置电压时,即将P区连接到正电压电源,而N区连接到负电压电源,外加电压会增大电场,进一
步阻止空穴和自由电子的扩散。
这种情况下,电流流过二极管的通路,被称为正向电流。
此时,二极管处于导通状态。
相反,当向二极管施加反向偏置电压时,即将N区连接到正
电压电源,而P区连接到负电压电源,外加电压会减小电场,使空穴和自由电子更容易扩散。
因此,电流不能流过二极管的通路,被称为反向电流。
此时,二极管处于截止状态。
二极管的经典应用包括整流器、开关和波形修整器等。
在整流器中,二极管可以将交流电信号变为直流电信号;在开关中,二极管可以控制电流的通断;在波形修整器中,二极管可以将输入信号的波形进行修整。
总体来说,二极管的工作原理是通过p区和n区之间形成的
pn结,利用空穴和自由电子的扩散运动和电场的阻碍效应来实现电流的控制和信号的处理。
电子电路基础习题册参考答案免费提供(第三版)全国中等职业技术第一章常用半导体器件§1-1 晶体二极管一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类,最常用的半导体材料是硅和锗。
2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同,可形成N 型半导体和P 型半导体。
3、纯净半导体又称本征半导体,其内部空穴和自由电子数相等。
N型半导体又称电子型半导体,其内部少数载流子是空穴;P型半导体又称空穴型半导体,其内部少数载流子是电子。
4、晶体二极管具有单向导电性,即加正向电压时,二极管导通,加反向电压时,二极管截止。
一般硅二极管的开启电压约为0.5 V,锗二极管的开启电压约为0.1 V;二极管导通后,一般硅二极管的正向压降约为0.7 V,锗二极管的正向压降约为0.3 V。
5.锗二极管开启电压小,通常用于检波电路,硅二极管反向电流小,在整流电路及电工设备中常使用硅二极管。
6.稳压二极管工作于反向击穿区,稳压二极管的动态电阻越小,其稳压性能好。
7在稳压电路中,必须串接限流电阻,防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。
8二极管按制造工艺不同,分为点接触型、面接触型和平面型。
9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。
10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。
11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。
12、图1-1-1所示电路中,二极管V1、V2均为硅管,当开关S与M 相接时,A点的电位为无法确定V,当开关S与N相接时,A点的电位为0 V.13图1-1-2所示电路中,二极管均为理想二极管,当开关S打开时,A点的电位为10V 、流过电阻的电流是4mA ;当开关S闭合时,A点的电位为0 V,流过电阻的电流为2mA 。
14、图1-1-3所示电路中,二极管是理想器件,则流过二极管V1的电流为0.25mA ,流过V2的电流为0.25mA ,输出电压U0为+5V。