求RL降低到电动车充电时功率多大时,电

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某单相半波整流电路,输入交流电压U2=220V,负载电阻Rl为10欧姆,求负载电流为多少?并选择整流元件。
pigbazhu50的答复:
U1为220V,变比为10,则次级电压为22V(交流),半波整流后其输出电压(单向脉动电压)的有效值为全波整流的一半即11V,如果加滤波电容,则成为带纹波的直流电压有效值约为交流11V的峰值11V&1.414=15.554V,负载电阻Rl=10欧,则电流为1.5554A,整流二极管承受的最大反向电压是11V交流电压的峰值15.554V。在电源系统称为整流,AM调幅波解调系统称之为检波。 设负载阻抗较高,整流二极管理想(压降忽略不计),整流后电容电压能够充到信号源的峰值Up,设直流负载电阻为R,那么负载得到的功率Po=UpXUp/R,考虑直流电压Up是输入有效值Ui的0.707,可以改写为Po=2UiXUi/R。这是理想化后推导出来的R',实际值会有误差。 有关推到理论知识请参看高频电子线路、通信电子线路、非线性电子线路等教科书的调幅电路章节,如西安电子科技大学出版社沈伟慈的《通信电路》第三版135页。一个标有“4V 8W 的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②若手边只有总电压U总=12V的电源.如下图所示.为了让灯能正常发光.应该给灯泡串联一个多大的电阻?③当小灯泡两端的实际电压降低到2V时.小灯泡的实际功率多大? 题目和参考答案——精英家教网——
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一个标有“4V&&8W”的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②若手边只有总电压U总=12V的电源,如下图所示,为了让灯能正常发光,应该给灯泡串联一个多大的电阻?③当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率多大?
【答案】分析:(1)由铭牌可知,灯泡的额定电压和额定功率,根据I=求出额定电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻;(2)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据串联电路的电压特点求出R两端的电压,根据欧姆定律求出R的阻值;(3)根据P=求出当小灯泡两端的实际电压降低到2V时小灯泡的实际功率.解答:解:①灯泡的额定电流:IL===2A,灯泡的电阻:RL===2Ω;②灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为4V,电路中的电流I=2A,电阻R两端的电压UR=U-UL=12V-4V=8V,则R===4Ω;③当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率:P实===2W.答:①这个灯泡的电阻为2Ω;②应该给灯泡串联一个4Ω的电阻;③小灯泡的实际功率为2W.点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用,关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等.
练习册系列答案
科目:初中物理
一个标有“4V&&8W”的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率多大?
科目:初中物理
一个标有“4V&&8W”的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②若手边只有总电压U总=12V的电源,如下图所示,为了让灯能正常发光,应该给灯泡串联一个多大的电阻?③当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率多大?
科目:初中物理
来源:不详
题型:问答题
一个标有“4V&&8W”的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率多大?
科目:初中物理
来源:学年苏科版九年级(下)期末物理试卷(电学综合)(解析版)
题型:解答题
一个标有“4V&&8W”的灯泡.求:①这个灯泡的电阻多大?②当小灯泡两端的实际电压降低到2V时,小灯泡的实际功率多大?
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第01章 习题解答 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 1第一章 习题解答 1.1.1 假设在硅材料的 P 型半导体中,受主杂质浓度为 NA=1023m-3。试求该材料中的空穴 浓度和电子浓度(设 T=300K) 。 解:已知 T=300K,硅中inm-≈×,且有 AiNncmm==? 233010 APNm∴≈=
10innpm×== 1.1.2 在 T=300K 时,硅的本征载流子浓度为 ni =1.5 ×1016m-3。试求: (1) 若在 300K 时掺入受主杂质,浓度为 NA=2 ×1020m-3,计算此时空穴浓度和电子浓度。 (2) 当温度升高到 573K 时,ni近似为 3×1021m-3。设掺入杂质浓度不变,问这时半导体呈 现什么类型的导电性? 解:(a) .5 10iTKnm-=≈×∵ 有2032 10 AiNnm×=? 203 02 10APNm-∴==×
10innmp-==× (b) 10 2 10iATKnmNm--==×=×∵ in∴与AN相当 近似计算:213 003 10iPnnm-≈≈=× 故半导体呈现本征半导体导电性 1.2.1 对于一个锗 PN 结,在 T=290K 时,试求: (1) 当反向电流达到其饱和电流 IS的 90%时所加的反向电压。 (2) 当正向电压和反向电压都是 0.05V,问正向电流和反向电流之比。 (3) 如果反向饱和电流等于 1μA,试求正向电压为 0.1、0.2、0.3V 时的电流值。 解:290TK=,25TVmV≈ (1) 250.9(1)(1)TqVVVmV sssiII eI e= -=-=- 25ln(1( 0.9))0.0576 vVmV∴=×+ -= - (2) 10.i(1)17.389i1(1)qV KTmV s qVmVV sIeeeI e----=== - --正反(3) 1sIAμ= 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 20.125 10.225 20.325 31(1)53.61(1)2.981(1)162.750.16vmVvmVvmViA eAiA emAiA emAAμμμμ=-==-==-==1.2.2 在室温为 290K 时,锗和硅二极管的反向饱和电流 IS分别为 1nA 和 0.5pA,如果二个 二极管串联如图题 1.2.2 所示,且通过 1mA 正向电流。求二极管的结电压各是多少? 1mA1 ()DGe2 ()DSi图题 1.2.2 解:1ImA= 290 25TTKVmV=≈ )25ln(1)1:25ln(1)0.ln(1)0.5181 10TqVVVmV sssGeSiiI eI eiVmVImAVmVVmAVmVV--=-=-∴=×+=×+=×=×+=×∵即1.2.3 一个二极管的伏安特性可用)() 1(102012AeITVV -×=-表示, 设 VT=26mV, 试计算: (1) 如果用一个 1.5V 的干电池接在上述二极管的两端, 问有多大电流通过?是否与实际 情况相符? (2) 用万用表的电阻档测上述二极管的正向电阻时,发现用Ω×10 挡测出的阻值小,用 Ω×100 档测出阻值大,为什么? 解:(1) 当所加电压为正偏电压时: 理论计算所得的电流值:1.(1)2.27 10VmVIeA-=×-=× 但试验中测得的电流不会这样大,因为存在二极管接触电阻,体电阻等分压,实际加至 PN 结两端的电压远小于 1.5V 当所加电压为反偏电压时:1220 10IA-= -× (2) 因为使用万用表的10Ω×挡时经过二极管的电流10IΩ×要比使用100Ω×挡时经过二极管的电流100IΩ×大, 同时由二极管的非线性特性可知当电流I降低时, 动态电阻Dr升高,所以用100Ω×挡测出的电阻要大一些。 1.2.4 一硅稳压管稳压电路如图题 1.2.4 所示。 其中未经稳压的直流输入电压 V1=18V, R=1k Ω,RL=2 KΩ,硅稳压管 DZ的稳压电压 VZ=10V,动态电阻及未被击穿时的反向电流均可 忽略。 (1)试求 VO,IO,I 和 IZ的值; (2)试求 RL值降低到多大时,电路的输出电压将不再稳定。 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 3+-OV IVRLR+-ZDIOIZI图题 1.2.4 解:(1) 2181212L IZ LRVVVRR×=×=>++∵ ZD被反向击穿,使输出电压稳定 10V105mA218 108mA1 853mAoZo o LIoZoVVVIRVVIR III∴=====--====-=-=(2) 当L IZ LRVVRR× -时,1D导通,2D截止,此时3oUv= -;当6sUv时,1D导通,2D截止,此时3oUv=;当0sUv时,1D导通,2D截止,此时10oUv=; 当610svUv<<时,1D,2D均导通,此时( )osUU t=; 6v10voUsUttoo6v10v(只画了一个周期) 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 81.3.6 电路如图题 1.3.6 所示,D1、D2为硅二极管,当 vi=6 sinωt(V)时,试用恒压降 模型和分段线性模型(Vth=0.5V,rD=200Ω)分析输出电压 vO的波形。 +-R1kΩ1D2Div+-Ov图题 1.3.6 解:(1) 采用恒压降等效电路法。 当i00.7Vv<<时, 1D、2D均截止,oivv=;当i0.7Vv ≥时,1D导通,2D截止,o0.7Vv =;当i0.7Vv ≤ -,2D导通,1D截止,o0.7Vv = -。ov与iv波形如图解 1.3.6a 所示。 (2) 折线等效电路如图解 1.3.6b 所示, 图中thV0.5 V=,D200r =Ω。 当i00.5Vv<<时,1D、2D均截止,oivv=;i0.5 Vv ≥,1D导通,2D截止;i0.5 Vv ≤ -时,2D导通,1D截止。因此,当i0.5 Vv ≥时有 ith ODth DVVRvvrr-=++o m(6-0.5)VV.42 V()=×Ω+≈Ω同理,i0.5 Vv ≤ -时,可求出类似结果。iv与Ov波形如图解 1.3.6c 所示。 tωtωiVvoVv60.700.7-60ivovDr40Ω0.6VDR=1kΩtωtωiVvoVv600.6-60(a) (b) (c) 图解 1.3.6 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 91.3.7 在 0≤t≤10 ms 时间内,绘出图题 1.3.7(a)所示电路的输出电压 vO(t)的波形。 (1)使用理想模型; (2)使用恒压降模型。 (a)(b)+-D5V50Ω200Ω( )Ivt+-( )Ovt010/t ms( )/IvtV 30图题 1.3.7 解:先将D断开,并设与D阳极相连的点的电位为' I( )v t,则有 ' III50( )( )0.2 ( )(20050)v tv tv tΩ==+Ω(1) 设二极管是理想的 当' I( )0.2 v t =I( )5 Vv t <,即I( )25 Vv t <时,D截止,OI0.2 ( )vv t=; 当' I( )5 Vv t ≥,即I( )25 Vv t ≥时,D导通,O5 Vv =,Ov波形如图解 1.3.7a 所示。 (2) 恒压降等效电路如图解 1.3.7b 所示。当' I( )5.7 Vv t <,即I( )28.5 Vv t <时,D截止,' OII( )( )0.2 ( )vtv tv t==;当' I( )5.7 Vv t ≥,即I( )28.5 Vv t ≥时,D导通,O( )5.7 Vvt =。O( )vt的波形如图解 1.3.7c 所示。 o( )v t50Ω5VD200ΩI( )v tmstI( ) Vv t3010(a) (b) 图解 1.3.7 1.3.8 电路如图 1.3.8 所示,常温下 VT≈26mV,阈值电压 Vth=0.7V,电容 C 对交流信号可 视为短路,信号电压 vi(t)=15sinωt (mV)。试问: (1) 二极管在 vi为零时的电流和电压各为多少? (2) 二极管中流过的交流电流 id为多少? +-R2V500ΩCivDiD图题 1.3.8 电子电路基础 http://cas.ipchina.org 10提示: 本题考查是否了解二极管静态、 动态的概念以及小信号作用下动态电阻的求解方法。在分析此类应用电路时,应首先分析静态电流和电压,即静态工作点Q点下的动态电阻,再分析动态信号的作用。 解: (1) 利用图解法可以方便地求出二极管的Q点。在动态信号为零时,二极管导通,电阻R中电流与二极管电流相等。因此,二极管的端电压可写为 DDVui R=-,在二极管的伏安特性坐标系中作直线(DDVui R=-) ,与伏安特性曲线的交点就是Q点,如图解 1.3.8 所示。读出Q点的坐标值,即位二极管的直流电流和电压,约为DDU0.7 V, I2.6 mA≈≈ (2) Q 点下小信号情况下的动态电阻 T d DUr??≈=Ω =Ω????,根据已知条件,信号电压为(t) = 15sin t mVivω,故二极管流过的交流电流为 d d( )15 sin t( ) mA1.5 sin t mA10iv ti trωω??===????msiVu1201234 Q图解 1.3.8
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RL为可变电阻,求当RL为何值时其获得最大功率
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将RL断开,有:开路电压:uoc=2x1-3x1+17=16V,等效电阻:Req=1+3//(2+4)=3欧,故,当RL=Req=3欧时其获得最大功率。
开路电压能详细点吗?2x1-3x1怎么来的?
利用电源等效变换求得的,将2A并4欧,等效为8V串4欧,故回路电流为:i=(17-8)&#47;(3+4+2)=1A,故uoc=2x1-3x1+17
2A为什么可以和4Ω并?1Ω为什么不参与运算?
那个1欧因为与2A串联,均可忽略不计。
能用图示意一下Uoc吗?2-3还是不理解
上不了图&#8943;你自己画一个电路图看看就很清楚了。
那个与2A电流源串联的1欧电阻上的电压要计入。
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模拟电子技术第一章篇一:模拟电子技术课件第一章作业 第二章 半导体二极管及其基本电路 一、写出图T1所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压UD=0.7V。
图T1 解:UO1≈1.3V,UO2=0,UO3≈-1.3V,UO4≈2V,UO5≈1.3V, UO6≈-2V。 二、已知稳压管的稳压值UZ=6V,稳定电流的最小值IZmin=5mA。求图T2所示电路中UO1和UO2各为多少伏。
解:UO1=6V,UO2=5V。 三、 能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端?为什么? 解:不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系,当端电压为1.5V时,管子会因电流过大而烧坏。
四、 电路如图T3所示,已知ui=10sinωt(v),试画出ui与uO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。
图T3 解图T3
解:ui和uo的波形如解图T3所示。 五、 电路如图T4所示,已知ui=5sinωt (V),二极管导通电压UD=0.7V。试画出ui与uO的波形,并标出幅值。 图T4 解图T4
解:波形如解图T4所示。六、 电路如图T5(a)所示,其输入电压uI1和uI2的波形如图(b)所示,二极管导通电压UD=0.7V。试画出输出电压uO的波形,并标出幅值。 图T5
解:uO的波形如解图T5所示。
七、 电路如图T6所示,二极管导通电压UD=0.7V,常温下UT≈26mV,电容C对交流信号可视为短路;ui为正弦波,有效值为10mV。
试问二极管中流过的交流电流有效值为多少?
解:二极管的直流电流 ID=(V-UD)/R=2.6mA 其动态电阻
rD≈UT/ID=10Ω 故动态电流有效值 Id=Ui/rD≈1mA 图T6
八、 现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通电压为0.7V。试问: (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少?
(2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少? 解:(1)两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。
(2)两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。
九、 已知稳压管的稳定电压UZ=6V,稳定电流的最小值IZmin=5mA,最大功耗PZM=150mW。试求图T7所示电路中电阻R的取值范围。 解:稳压管的最大稳定电流IZM=PZM/UZ=25mA 电阻R的电流为IZM~IZmin,所以其取值范围为
R?UI?UZ IZ ?0.36~1.8k? 图T7十、 已知图T8所示电路中稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA。 (1)分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值;
(2)若UI=35V时负载开路,则会出现什么现象?为什么? 解:(1)当UI=10V时,若UO=UZ =6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。故 UO? RLR?RL ?UI?3.33V
当UI=15V时,稳压管中的电流大于最 图T8 小稳定电流IZmin,所以 UO=UZ=6V 同理,当UI=35V时,UO=UZ=6V。 (2)ID?(UI?UZ)R?29mA>IZM=25mA,稳压管将因功耗过大而损 Z 坏。 十一、 在图T9所示电路中,发光二极管导通电压UD=1.5V,正向电流在5~15mA时才能正常工作。试问: (1)开关S在什么位置时发光二极管才能发光?
(2)R的取值范围是多少?
解:(1)S闭合。 (2)R的范围为 Rmin?(V?URmax?(V?U DD )IDmax?233? )IDmin?700?。
图T9 十二、 电路如图T10(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压UZ=3V,R的取值合适,uI的波形如图(c)所示。试分别画出uO1和uO2的波形。
模拟电子技术第一章课件篇二:模电第一章 第一章 半导体基本器件及应用 1.2 电路如题1.2图所示。(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和Uo;(2)在室温情况下,利 用二极管的小信号模型求uo的变化范围。(3)在输出端外接一负载RL?1K?时,问输出电压的变化范围如何?IuO UO 题1.2图(a)
解:(1)直流等效电路如题1.2 解图(a)所示,得工作点: uo (b) I UO?3?0.7?2.1V E?UO10?2.1ID?D??7.9mAR1000 (2)交流等效电路题1.2 解图(b)所示,其中: uO U26mV 交流电阻:rd?T??3.3? ID7.9mA (c) 输出交流电压振幅:uom? 3rd9.9 ?1??1?9.8mV R?3rd1009.9 题1.2解图 uo的变化范围:?9.8mV (3)外接负载后电路题1.2 解图(c)所示,得: UO?3?0.7?2.1V ID?I?IRL? ED?UOUO10?2.12.1????5.8mA RRL rd? UT26mV ??4.48? ID5.8mA 3rd//RL ?1?13mV R?3rd//RL uom?uo的变化范围:?13mV
1.3 二级管电路如题1.3图所示,试判断图中的二极管是导通还是截止,并求出A、O两端电压UAO。 设二极管是理想的。A
O (c) 题1.3图
解: 由图(a),将二级管两端断开,得开路端电压 A O (d) UD?12?6?6V 故二级管导通,导通后压降为零。得 UAO??6V 同理,图(b)有 UD?12?15??3V 故二级管截止。得 UAO??12V 由图(c),将二级管V1、V2两端断开,得开路端电压 UD1?12VUD2?12?15??3V 故二级管V1导通,V2截止。得 UAO?0V 同理,图(d)有 UD1??12V UD2??12?6??6V 故二级管V1、V2都截止。得 UAO??12V
1.4 试判断题1. 4图中二级管时导通还是截止,为什么? 15V (a) (b)
(c) 题1.4图 解: 由图(a),将二级管两端断开,得 15V UA? 10K ?15?1V 10K?140KUB? 2K5K ?10??15?3.5V 2K?18K5K?25K UA?UB,二级管截止。 由图(b),将二级管两端断开,得 UA? 10K ?15?1V 10K?140K 2K5K UB???10??15?1.5V 2K?18K5K?25K UA?UB,二级管截止。 由图(c),将二级管两端断开,得 UA? 10K ?15?1V 10K?140K 2K5K UB???20??15?0.5V 2K?18K5K?25K UA?UB,二级管导通。
1.8 题1.8图为串联型二极管双向限幅电路。假设V1 和V2为理想开关,试分析画出uo对ui的电压关系曲线。
ui + uo题1.8解图 - 题1.8图 - 解:首先,设V1断开,则V2管导通,得 UA? 18?6 ?5K?6?12V 5K?5K 即UAmin?12V,故 当ui?12V时,V1截止,V2导通,uo?UA?12V; 当12V?ui?18V时,V1、V2都导通,uo?UA?ui,是斜率为1的直线; 当ui?18V时,V1导通,V2截止,uo?18V;uo对ui的电压关系曲线如题1.8解图所示。
1.9 一硅稳压管稳压电路如题1.9图所示。其中未经稳压的直流输入电压Ui?18V,R?1K?, RL?2K?,硅稳压管VZ的稳定电压UZ?10V,动态电阻及未被击穿时的反向电流均可忽略。 (1)试求UO,IO,I和IZ的值。 (2)试求RL值降低到多大时,电路的输出电压将不再稳定。 R + + Ui Uo -题1.9图 - 解:(1)Ui?18V?UZ?10V,稳压管工作。故 UO?10V,IO? UZ10 ??5mA RL2K I? Ui?UO18?10 ??8mA R1K IZ?I?IO?3mA (2) 稳压管正常工作时,UO和I不变。若RL?,则IO?,IZ?I?IO?。当IZ?0时(一般当 ,稳压管不能正常工作。此时IO?I?8mA,故得 IZ?Is时) RLmin? UO10 ??1.25K? IO8m 当RL?1.25K?时,电压不再稳定。
1.14 如题1.14图所示,电路可以用来测试晶体管的直流参数。改变电阻R的值,由两只电流表测得 两组参数为:IB1?6?A,IC1?0.4mA,IB2?18?A,IC2?1.12mA。 模拟电子技术第一章课件篇三:模拟电子技术经典课件 第一章 模拟电子技术经典课件 第一章、半导体二极管及其基本电路
基本要求 ? ? ? 正确理解:PN结的形成及单向导电性 熟练掌握:普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数 能够查阅电子器件相关手册 难点重点 1.PN结的形成 (1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在载流子浓度的差异,这样电子和空 穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和 N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而 留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷,它们集中在P区和N区交界面附近, 形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的PN结。 图(1)浓度差使载流子发生扩散运动 (2)在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了,因此,空间电荷区又 称为耗尽层。 (3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场, 由于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为内电场。 图(2)内电场形成 (4)内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响:一是内电场将阻碍多子的 扩散,二是P区和N区的少子一旦靠近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方,使空间电荷区变窄。 (5)因此,扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散;而漂 移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。 当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即PN结处于动态平衡。 观看动画(动画源文件下载) 2.PN结的单向导电性 (1)外加正向电压(正偏)在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的扩散 而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多 子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。 观看动画(动画源文件下载) (2)外加反向电压(反偏) 在外电场作用下,多子将背离PN结移动,结果使空间电荷区变宽,内电场被增强,有利于少子的漂 移而不利于多子的扩散,漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反,称为反 向电流。因少子浓度很低,反向电流远小于正向电流。 当温度一定时,少子浓度一定,反向电流几乎不随外加电压而变化,故称为反向饱和电流。 观看动画 3.二极管的基本应用电路 (1)限幅电路---利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成。(2)箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。注:黑色---输入信号,蓝色---输出信号,波形为用EWB仿真结果。 2.1半导体的基本知识 1.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。 2.本征半导体 (1)在0K时,本征半导体中没有载流子,呈绝缘体特性。 (2)温度升高→热激发→共价键中价电子进入导带→自由电子+空穴。 (3)两种载流子:导带中的自由电子,电荷极性为负;价带中挣脱共价键束缚的价电子所剩下的空穴,电荷极性为正。 (4)热激发条件下,只有少数价电子挣脱共价键的束缚,进入导带形成电子空穴对,所以本征半导体导电率很低。 3.杂质半导体 (1)两种杂质半导体:N型---掺入微量五价元素;P型---掺入微量三价元素。 (2)两种浓度不等的载流子:多子---由掺杂形成,少子---由热激发产生。 (3)一般情况下,只要掺入极少量的杂质,所增加的多子浓度就会远大于室温条件下本征激发(观看本征激发动画)所产生的载流子浓度。所以,杂质半导体的导电率高。 (4)杂质半导体呈电中性。 4.半导体中载流子的运动方式 (1)漂移运动---载流子在外加电场作用下的定向移动。 (2)扩散运动---因浓度梯度引起载流子的定向运动。 2.2PN结的形成及特性 1.PN结的形成 当P型半导体和N型半导体结合在一起的时侯,由于交界面处存在载流子浓度的差异→多子扩散→产生空间电荷区和内电场→内电场阻碍多子扩散,有利少子漂移 当扩散和漂移达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即PN结。 2.PN结的单向导电性 外加正向电压→多子向PN结移动,空间电荷区变窄,内电场减弱→扩散运动大于漂移运动→正向电流。 外加反向电压→多子背离PN结移动,空间电荷区变宽,内电场增强→漂移运动大于扩散运动→反向电流。 当温度一定时,少子浓度一定,反向电流几乎不随外加电压而变化,故称为反向饱和电流。 2.3半导体二极管 1.半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型、面接触型和平面型这样几类。 2.伏安特性 它可划分为三个部分: (1)正向特性(外加正向电压) 当正向电压超过某一数值后,二极管才有明显的正向电流,该电压值称为导通电压,用Vth表示。在室温下,硅管的Vth约为0.5V,锗管的Vth约为0.1V。当流过二极管的电流I比较大时,二极管两端的电压几乎维持恒定,硅管约为0.6~0.8V(通常取0.7V),锗管约为0.2~0.3V(通常取0.2V)。 (2)反向特性(外加反向电压) 在反向电压小于反向击穿电压的范围内,由少数载流子形成的反向电流很小,而且与反向电压的大小基本无关。 由二极管的正向与反向特性可直观的看出:①二极管是非线性器件;②二极管具有单向导电性。(3)反向击穿特性 当反向电压增加到某一数值VBR时,反向电流急剧增大,这种现象叫做二极管的反向击穿。 3.电容效应:势垒电容与扩散电容 4.主要参数 器件的参数是其特性的定量描述,是我们正确使用和合理选择器件的依据。 (1)正向---最大整流电流IF (2)反向---反向击穿电压VBR
2.4二极管应用电路 1.分析方法: 二极管是一种非线性器件,因而由二极管构成的电路一般要采用非线性电路的分析方法。 (1)图解分析法 其步骤为:①把电路分为线性和非线性两部分;②在同一坐标上分别画出非线性部分的伏安特性和线性部分的特性曲线;③由两条特性曲线的交点求电路的V和I。 (2)模型分析法(非线性器件线性化处理) ①理想二极管模型---正向导通时,压降为0;反向截止时,电流为0。 ②恒压降模型---当二极管工作电流较大时,其两端电压为常数(通常硅管取0.7V,锗管取0.2V)。
③交流小信号模型--若电路中除有直流电源外,还有交流小信号,则对电路进行交流分析时,二极管可等效 为交流电阻 rd=26mV/IDQ(IDQ为静态电流) 2.二极管应用电路 (1)限幅电路---利用二极管单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成,将信号限定在某一范围中 变化,分为单限幅和双限幅电路。多用于信号处理电路中。 (2)箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。 (3)开关电路---利用二极管单向导电性以接通和断开电路,广泛用于数字电路中。 (4)整流电路---利用二极管单向导电性,将交流信号变为直流信号,广泛用于直流稳压电源中。 (5)低电压稳压电路---利用二极管导通后两端电压基本不变的特点,采用几只二极管串联,获得3V以下输 出电压 2.5特殊二极管 1.稳压二极管 (1)工作原理 稳压管是一种特殊的二极管,它利用PN结反向击穿后特性陡直的特点,在电路中起稳压作用。稳压管工作在反向击穿状态。 (2)主要参数:稳定电压Vz、稳定电流Iz、最大工作电流IzM和最大耗散功率PzM 2.发光二极管 发光二极管是一种将电能转化为光能的特殊二极管。 发光二极管简写成了LED,其基本结构是一个PN结,它的特性曲线与普通二极管类似,但正向导通电压 一般为1~2V,正向工作电流一般为几~几十毫安。 3.光电二极管 光电二极管又叫光敏二极管,是一种将光信号转换为电信号的特殊二极管。 4.变容二极管利用二极管结电容随反向电压的增加而减少的特性制成的电容效应显著的二极管。多于高频技术中。
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