电工电子技术应用（第2版）教学课件作者杨达飞学习情境5.ppt

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1、学习情境5串联型直流稳压电源的制作一、知识准备二、任务实施三、能力与知识拓展—集成三端稳压器的认识上一页返回一、知识准备1.1认识二极管与三极管1.1.1认识二极管1.二极管实物、符号及正负电极的识别1)二极管实物常用二极管实物如图5-2所示。2)二极管符号二极管符号如图5-3所示，电流只能沿着二极管的箭头方向单向流过。3)二极管正负极的识别下一页返回一、知识准备实物外形识别方法:在小功率二极管中，外表大多采用一种色环标出来二极管的N极(负极)。有些二极管也采用符号标志P,N表示P极(正极)或N极(负极);如果发光二极管的引脚没有剪过，正负极可从引脚长短来识别，长脚

2、为正极，短脚箭头的方向电流的流向为负极;发光二极管管内金属瓣片小的为正极，瓣片大的为负极，如图5-2所示。万用表测试识别法:把指针式万用表拨到Rx10,Rx100或Rx1k直流电阻挡，测量二极管正、反向电阻。如测得为小电阻(几十至几百欧姆)则为正向电阻，黑表笔连接的是二极管正极，红表笔连接的是二极管负极。如测得为大电阻(几百千欧以上)则为反向电阻，极性与前次相反。注意:一般不用Rx1和Rx10k挡，因为Rx1挡电流太大，而Rx10k挡电压太大，对有些管子有损坏的危险。上一页下一页返回一、知识准备用数字式万用表去测二极管时，测得正向电阻时，红表笔接二极管的正极，黑表笔

3、接二极管的负极，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反，如图5-4所示。2.二极管导电性实验如图5-5所示，把二极管正、反两次连接，正接时灯泡亮，反接时灯泡灭。结论:二极管具有单向导电性，即加正向电压导通，加反向电压截止。1.PN结1)半导体及其导电方式半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。上一页下一页返回一、知识准备如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物就是半导体。纯净半导体的导电性能和绝缘性能都不好，因此纯净半导体不适宜制作导体或绝缘体。但是，如果环境温度升高或在纯净半导体中掺入某些杂质时，就可以大大增强导电性能，如在纯净半导体中掺入磷、硼等元素后，其导电能力可增

4、强几十万到几百万倍。纯净半导体称为本征半导体。在本征半导体(硅或锗)中，每一个原子与相邻的四个原子结合，一个原子中的一个价电子与一个相邻原子中的一个价电子组成一个电子对，构成所谓的共价键结构而使相邻的原子互相束缚，如图5-6所示。在获得一定能量(热能)后，共价键中的价电子便挣脱束缚而成为带负电的自由电子。上一页下一页返回一、知识准备而共价键中空出的位置称为带正电的空穴，如图5-6所示。自由电子和空穴是成对出现的，它们都称为载流子。2)N型半导体和P型半导体本征半导体的导电能力比较弱，原因是本征半导体中载流子的数目太少。如果在本征半导体中掺入适当的杂质，则自由电子或空

5、穴的数目就会显著增多，其导电性能就会显著增强。在本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素磷，构成共价键后，多余的一个价电子很容易脱离原子核的束缚而成为自由电子，如图5-7(a)所示。上一页下一页返回一、知识准备于是，半导体中的自由电子数目大量增加，导电性能显著增强，这种半导体称为N型半导体。N型半导体的多数载流子(多子)为自由电子，少数载流子(少子)为空穴。在本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素硼，构成共价键缺少一个价电子从而产生一个空穴，如图5-7(b)所示。于是，半导体中的空穴数目大量增加，导电性能显著增强，这种半导体称为P型半导体。P型半导体的多子为空穴，少子为自

6、由电子。3)PN结及其单向导电性采用一定的工艺，在一块单晶体的两边掺入不同的杂质，使单晶体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，其结合部就是PN结，如图5-8所示。上一页下一页返回一、知识准备P型半导体(P区)的空穴浓度高，自由电子浓度低;N型半导体(N区)的自由电子浓度高，空穴浓度低。由于载流子浓度不同，载流子会由浓度高的一边向浓度低的一边扩散，即P区的空穴向N区扩散,N区的自由电子向P区扩散，如图5-8(a)所示。扩散后，在结合部P区一边将留下负离子，N区一边将留下正离子，从而形成空间电荷区，即PN结。PN结中的电场称为内电场，其方向由N区指向P区，如图5-8(

7、b)所示。内电场有两种作用:对多数载流子(P区的空穴和N区的自由电子)的扩散运动起阻碍作用;推动少数载流子(P区的自由电子和N区的空穴)越过空间电荷区。上一页下一页返回一、知识准备少数载流子在电场力作用下，有规则地越过空间电荷区的运动称为漂移运动。PN结在没有外加电压的情况下，内电场使扩散运动和漂移运动处于动态平衡，空间电荷区(PN结)维持在一定宽度上。在PN结上加上正向电压，即外电源的正极、负极分别与P区、N区连接，如图5-9(a)所示。那么，内电场被方向相反的外电场削弱，空间电荷区变窄，使多数载流子的扩散运动加强，形成较大的扩散电流。这个扩散电流在外电源不断