3.绝缘材料:变压器的绝缘材料除骨架外,还有层间绝缘材料及浸渍材料。
3.2.2变压器的分类
按工作频率分:高频、中频、低频;
按用途分:电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦变压器、隔离变压器等。
3.2.3变压器的主要参数
变压器的主要参数有匝数比、频率特性、额定功率和效率等。
1.匝数比:(n= /N2)变压器的匝数比n与一次、二次绕组的电压和电流之间的关系如下:
V1/V2=N1/N2 I1/I2=N2/N1
N1——一次绕组的匝数; N2——二次绕组匝数; V1——一次绕组两端的电压; V2——二次绕组两端的电压; I1——一次绕组的电流; I2——二次绕组的电流。
变压器匝数比n大于1是升变压器、n小于1是降压变压器、n等于1是隔离变压器。 2.额定功率:一般用于电源变压器,指变压器在规定的工作频率和电压下,能长期工作而不超
过限定温度时的输出功率。其功率大小与铁心截面积、漆包线直径大小相关。其容量单位用伏安(VA),而不用瓦(W)表示。
3.频率特性:变压器有一定的工作频率范围,不同工作频率的变压器不可互换。在其频率范围
外工作时温度会升高或不能工作。
4.效率(η):指变压器在额定负载时输出功率(Po)与输入功率(Pi)的比值。
η=(Po /Pi)×100%
变压器的输出功率越大,效率越高。变压器效率一般在60%~100%间,通常对电源变压器和音频变压器的功率进行选择。而中高频变压器一般不考虑效率因素。
3.2.4 常用变压器
1.电源变压器;将交流220V市电变换成高低不同的交流电压提供给相关设备。发电厂将较低的交流电升压成110KV的高压交流电输送到其它地区使用。
2.自耦变压器:单一绕组但其中多一抽头,输入与输出端间有电的直接联接,不能隔离直流电作用,可分为升压和降压两种。
3.低频变压器:用于传送信号电压和信号功率,可实现电路之间的阻抗匹配,隔离直流电。主要用于音频信号功率放大电路中等。
4.中频变压器:用于信号耦合和选频作用。调节电感量改变通频带,要选频电路中。 5.高频变压器:主要用于信号接收电路、及阻抗匹配电路中。
6.脉冲变压器:常用显示器扫描输出变压器,起信号耦合、阻抗变换、隔离、缓冲等作用,开关变压器用于脉冲振荡电路,主要作用是向负载电路提供工作电压及输入、输出电路隔离。 7.隔离变压器:用于电源隔离,切断干扰源的耦合通路和传输通道。
3.3电感器检测与使用
3.3.1电感器的检测
1.电感量的检测:电感量的检测通常用电感电容表或LRC测试仪进行测量,普通万用表不能检测。
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变压器的电感状况通过测量其输出电压的状态来衡量。
2.电感器的开短路检测;用万用表的电阻档测量电感器两端的正反向电阻,通常电感均有电阻,但电感的匝数少电阻值也较小,用正常品对比就能识别。如电阻值为无穷大则电感开路损坏,如电阻值为0则短路损坏。
3.检测标称电压:对无标签的变压器将一次绕组接入220V交流电压,根据绕组直径C(mm2) ×37.5的容量耐压400V的电容串联于一次绕组中,测二次绕组的输出电压,即是额定电压。 4.绝缘阻抗(变压器):用万用表10K档或摆表测量一次、二次绕组与铁心与各绕组间的电阻值,一般应在10MΩ以上。
3.3.2 电感器的使用
电感器注意电感量、额定电流相同和形状相似便可使用;电源变压器要与负载电路相匹配,并应留有一定的功率余量,铁心材料、输出功率、输出电压相同的电源变压器可以直接使用;音频变压器应选用“C”或环形铁心的变压器。行输出变压器使用应确认各二次输出电压及磁心材料,其输出引脚顺序的确认。
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第四章、 晶体管
半导体的导电性介于导体与绝缘体之间,在外界因素的影响下其半导体的导电性能会发生显著变化,晶体管就是利用半导体的这一特性工作的。晶体管可分为二极管、三极管、场效应管、晶闸管等。
纯半导体的导电率可以通过掺杂面发生显著的变化,根据参入的杂质不同其主要导电的载流子也不同。以电子为主的载流子半导体称为电子型半导体,即N型半导体;以穴为主的载流子半导体称为穴型半导体,即P型半导体。
当N型半导体与P型半导体结合时,N区的电子会向P区扩散,与P区的空穴复合,而N区形成不能移动的正离子区,相同P区会形成负离子区形成电场(PN结),从而阻止P区的空穴与N区的电子移动。在外加正向电压,P区接电源正极时P区电子快速朝电源正极移动,N区空穴快速被电子复合,从而逐渐减小,流过PN结的电流逐渐增大。如外加反向电压(P区接电源负极)时结果与上述相反,电流不能流过PN结,以上即是PN结单向导电原理。
4.1二极管
4.1.1二极管结构及特性
将PN结的P区、N区分别加上电极引线和管壳,就 成为二极管,P区引线为正极,N区引线为负极。根据不 同的半导体材料可分为硅二极管与锗二极管等。其电路基本 代号为“D”,电路符号如图:
二极管的单向导电性可用电流电压特性曲线图(伏安特性曲线图)来表达。特性曲线图分为三大区,正向特性区、反向特性区、反向击穿区。 正向特性区:二极管正向电压很小时几乎没有电流 流过,当电压超过某一电压值时才有电流流过。这一电 压称为二极管的导通电压。硅管约为0.7V,锗管约为0.3V; 温度升高导通电压降低。当正向电压大于导通电压后随 电压增大电流迅速增大。
反向特性区:当二极管加反向电压不大时,只有极小 的电流流过二极管(比正向电流小很多),然而反向电流 随温度升高而快速增大。
反向击穿特性区:当反向电压增大到一定的电压时,反向电流而急剧增大,二极管此时失去单向导电性,温度越高击穿电压越低。击穿一种为雪崩式击穿(永久击穿损坏);另一种为齐纳击穿,只要PN结不过热损坏,当电压消除后其单向导电性可恢复。 4.1.2二极管分类
按半导体材料分;硅二极管、锗二极管、砷化镓二极管。
按内部结构分;点接触式和面接触式。点接触式高频特性好,一般用于高频电路、数字电路、 小功率电路;面接触式负载能力大,常用于整流电路。
按用途分:整流二极管、检波二极管、变容二极管、稳压二极管、开关二极管等。 4.1.3二极管的主要参数
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+ 二极管根据使用的用途不同其特性也有差异,二极管共有以下的一些参数;
1.最大整流电流IF:指二极管长期工作时所能存受的最大电流,由PN结的面积和散热条件决定。
实际使用时流过二极管的平均电流不能超过这个值,否则会导致二极管过热损坏。
2.最高反向电压URM:指二极管长期工作时所能存受的最大反向电压,超过该电压二极管就有被
击穿的危险。
3.反向电流IR:二极管有未被击穿时的反向电流值,反向电流越小,说明二极管的单向导性越好。 4.最高工作频率fM:二极管工作的最大频率值,超过时PN结容抗变小,反向电流增大,导致二
极管单向导电性变差。
4.1.4常用二极管 类 型 结 构 特 点 电路符号 D 检波二极管 利用PN结伏安特性的非线性反叠加在高频信号中的低频信号分离出来。结电容小、工作频率高、正向压降小,但量大电流小、内阻大;用于检波、鉴频、限幅。 整流二极管 利用单向导电性性,将交流电变成直流电。分为高频、低频;大功率、中小功率整流二极管。 开关二极管 利用单向导电性,使其成为一个较理想的电子开关。要求具有高频开关特性(恢复时间短),用于高频电路、脉冲电路、逻辑控制电路;分为普通、高速、超高速等。 稳压二极管 利用反向击穿特性,在电路中起稳定电压的作用,因工作于反向击穿区,为防止电流过大损坏一般增加限流电阻。 变容二极管 利用PN结电容随外加电压的变化而电容变化的特性,主要用于高频调谐、通信等电路中作可变电容使用。 发光二极管 由磷化镓等半导体材料制成,能直接将电能转变为光能。当内部有电流流过时会发光。同样由PN结构成且具有单向导电性。 光敏二极管 将光能转变为电能的敏感二极管,用于控制电路。可分为普通型、红外光敏型、视觉光敏型。 肖特基二极是一种低功耗、超高速部件。用于形状电源、变频带器、驱动器等电管 路,特点;反向恢复时间短、电流大,但反向击穿电压低。 D D ZD D LED D D 快恢复二极具有开关特性好、反向恢时间短、正向压降低、反向击穿电压高等特管 点。用于开关电源、变频器电路。 D 阻尼二极管 具有较低的压降和较高的工作频率,能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。用于电视机中用阻尼、升压用。 4.1.5二极管的检测与使用 1.二极管的检测
D 普通二极管用万用表分别测正反向电阻,数字万用表红表笔(模拟万用表黑表笔)接二极管
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正极,为正向电阻测试,正反向电阻差值越大说明二极管单向导电性越好。一般正向电阻在几百至几千欧,反向电阻在几百千欧以上。发光二极管正向电阻为10KΩ~20KΩ,反向电阻为250KΩ以上。如正向电阻无穷大则内部开路损坏,如正向电阻为0则短路损坏。 2.二极管的使用
1.加在二极管的电流、电压、功率以及环境温度都不应超过规定极限值。二极管在容性负载电路工作时,额定整流值应降低20%使用。在三相电路工作时电压值比单相应降低15%使用。
2.整流二极管主要考虑最大整流电流,最高反向工用电压是否满足要求,整流二极管不可直接串联或并联使用。
3.检波二极管使用时考虑工作频率,选择结电容小、反向电流小、正向电流大的检波二极管。 4.稳压二极管的稳压值就与应用电路基准电压值相同,二极管的最大稳定电流应大于电路最大电流的50%。
5.变容二极管就重点考虑工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容。 7.开关电路中不能用普通二极管代替快恢二极管或肖特基二极管。
4.2三极管
三极管也称双极型晶体管,对电流、电压有放大作用,是组成放大电路的基本器件。 4.2.1三极管结构
三极管的由三块半导体组成,中间一块与两边两块 的导电性能相反, 中间一块称为基极(B),两边一块收 集载流子称为发射极(E),另一块提供载流子称为集电 极(C)。中间一块可以是P型半导体也可是N型半导体, 其电路代码为“Q”,电路符号如图: 4.2.2三极管的分类
按导电类型分:PNP型、NPN型。 按工作频率分:低频和高频三极管。
按电流流量分:小功率、中功率和大功率三极管。 按功能和用途分:开关、高反压、低噪音、达林顿和带阻尼三极管。 4.2.3三极管的主要参数
三极管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电
压和反向电流等。
1.电流放大系数:电流放大倍数,(β=Ic/IbI)表示三极管的放大能力。直流表示:β=Ic/Ib,交流表示:β=△Ic/△Ib。
2.耗杉功率:三极管参数变化不超过规定值时最大集电极耗散功率,一般用PCM表示。 3.频率特性:放大倍数与工作频率有关,若超过工作频范围会、出现放大能力减小或失去放大能力。主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM,
fT:指三极管的放大倍数降为1时,所对就的工作频率;通常将fT小于3MHz称为低频管,大于30MHz称为高频管,在3MHz到30MHz之间称为中频管。 fM:指三极管的功率增益降为1时,反对应的工作频率。
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C B NPN PNP E B E C