20xx-20xx年電工電子技術課后答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 主要由發熱元件和常閉觸點、常開觸點構成。其發熱元件串接在電動機主電路中，通常常閉觸點串接在控制回路中，當電路發生過載時，控制回路中的常閉觸點打開，使電動機接觸器線圈失電，造成其主觸點斷開，使電動機停轉，從而起到過載保護作用。 接觸器有觸頭系統和電磁系統兩大部分。觸頭系統包括三對主觸頭，串接在電動機主電路中，控制電動機電路的通、斷；兩對輔助常開觸頭和兩對輔助常閉觸 頭，在電路中起自鎖和互鎖作用，各部分圖符號略。 第 108 頁檢驗題解答： 略。 利用接觸器本身的輔助常開觸頭使接觸器線圈保持通電的作用稱為自鎖。讓接觸器的 輔助常閉觸頭分別相互串接在對方的控制回路中，以保證正、反轉兩個接觸器線圈不會同時得電的作用，稱為互鎖。 第 5 章課件的第 59 片幻燈片所示電動機控制線路。 第 6 章節后檢驗題解析 第 119 頁檢驗題解答： 當溫度增高時，在本征半導體中出現電子空穴對，由此產生自由電子載流子的遷移現象稱為本征激發；同時價電子填補空穴造成的空穴載流子遷移運動稱為復合。少數載流子由本征激發和復合運動產生，多數載流子是參雜后生成的。 金屬導體中只有自由電子一種載流子參與導電，而半導體中有多子和少子兩種載流子同時參與導電，這就是它們導電機理上的本質區別。 純凈的硅和鍺稱為本征半導體，在本征半導體中摻入五價雜質元素后可得到 N 型 12 半導體，本征半導體中摻入三價雜質元素后可得到 P 型半導體。 因為這種類型的 本征 半導體中摻入五價雜質元素 后 ，因雜質原子較本征半導體多了一個電子而極易掙脫共價鍵 的束縛成為自由電子載流子，因此自由電子載流子的數量大大于熱擊發產生的空穴載流子，成為該類半導體 的導電主流，這類雜質半導體稱為 N型半導體。雖然 N 型半導體中多數載流子是電子，但整塊材料中既沒有失電子，也沒有得電子，所以仍呈電中性。只是少了一個電子的雜質離子成為一個定域的負離子。 雪崩擊穿是一種碰撞的擊穿，齊納擊穿屬于場效應的擊穿，這兩種擊穿都屬于電擊穿，電擊穿一般可逆，不會造成 PN 結的永久損壞。 PN結正向導通時的電流是由多子擴散運動形成的，因此稱為擴散電流； PN結反向電壓下，截止區由少數載流子熱運動形成的電流稱為漂移電流，漂移電流在溫度一定時數量不變，因此又稱為反向飽和電流。 P 區與電源正極相連 ， N區與電源負極相連， PN結為正向偏置； N 區與電源正極相連， P 區與電源負極相連， PN結為 反 向偏置 。 PN結具有單向導電性。 第 122 頁檢驗題解答： PN結外加 正向電壓 較小 時， 其 電場還不 足以 克服 PN結的內電場 對擴散電流 的阻擋 ， PN 結仍 呈現高阻 態 ，通過 PN 結 的正向電流幾乎為零 ，即 基本上處于截止狀態，這段區域通常稱為 死區 。硅管的死區電壓 典型值 約為 ，鍺管的死區電壓 典型值約為。 二極管處在反向截止區時，其 反向電流 是由少數載流子的漂移運動構成的。 常溫下少數載流子的數量不多 且恒定不變， 當外加電壓在一 定范圍內變化時， 反向漂移電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化， 具有飽和性。由于少數載流子是熱擊發的產物，當環境溫度升高時，少數載流子熱運動加劇，數量明顯增加 。 測量二極管類型及好壞時，通常采用 干電池串一個約 1k?的電阻，并使二極管按正向接法與電阻相連接，使二極管正向導通。然后用萬用表的直流電壓檔測量二極管兩端的管壓降 UD，如果測到的 UD 為 ~ 則為硅管，如果測到的 UD 為 ~就是鍺管。如果測量時直接 把 連接 到二極管的兩端， 因為沒有限流電阻，就可能 使 二極管 中 因 電流 過大而損壞 。 二極管的伏安特性曲線上通常分為死區、正向導通區、反向截止區和反向擊穿區。二極管工作在死區時，由于正向電壓太小不能抵消 PN結內電場的阻礙作用，因此電流幾乎為零；二極管工作在正向導通區時， 管子正向端電壓的數值基本保持不變，硅管為 ,鍺管為 ，正向導通區管子中通過的電流增長很快，所以當正向電壓超過 1V 時通常要串接一個限流電阻。二極管工作在反向截止區時，反向電流基本上不隨反向電壓的增加而增大，溫度一定時反向電流基本恒定，溫度變化時對反向截止區的電流影響較大。反向電壓增大為 URM 值后，二 極管進入反向擊穿區，反向擊穿區的特點是電壓增加一點 13 即造成電流 迅速增加。 半導體二極管工作在擊穿區，如果處在齊納擊穿或雪崩擊穿等電擊穿狀態下，一般二極管還不能造成永久損壞，撤掉反向擊穿電壓，管子仍能恢復正常。但如果發生了熱擊穿，管子將永久損壞。 （ a）圖：輸入電壓大于－ 5V時，二極管反偏截止相當于開路， u0=－ 5V；輸入電壓小于－ 5V時，二極管導通相當于短路， u0= ui。（圖略） （ b）圖：輸入電壓小于＋ 5V時，二極管反偏截止相當于開路， u0=＋ 5V；輸入電壓大于＋ 5V時，二極管導通相當于短路， u0= ui。（圖略） 第 124 頁檢驗題解答： 利用穩壓二極管或普通二極管的正向壓降，是無法起到穩壓作用的。由它們的正向特性可知， 二極管一旦導通后，其管壓降基本保持不變，硅管為 ，鍺管為 。因此它們只能在允許的正向電流下保持這個導通電壓值，其它電壓值無法穩定。 （ 1）將額定電壓分別為 6V 和 8V 的兩個穩壓管串聯相接：反向串聯時穩壓值為14V；正向串聯時 ； 一反一正串聯時可獲得 、 。 （ 2）將額定電壓分別為 6V和 8V的兩個穩壓管并聯相接：反向并聯時穩壓值為 6V；正向并聯時或 一反一正并聯時只能是 。 圖中開關 S 閉合時發光二極管可導通。導通發光時正向 5mA電流下 247。 5=Ω ；正向 15mA電流下 247。 15= 。因此限流電阻 R 的取值范圍： 100Ω ～ 300Ω。 第 129 頁檢驗題解答： 由于三極管的發射區和集電區摻雜質濃度上存在較大差異，且面積也相差不少，因此不能互換使用。如果互換使用，其放大能力將大大下降甚至失去放大能力。 三極管工作在飽和區時，電流放大能力下降，電流放大系數 β 值隨之下降。 其中只有說法 ② 正確，超過最大耗散功率 PCM 值時，三極管 將由于過熱而燒損。 ① NPN 硅管，飽和區 ； ② NPN 硅管，放大區 ； ③ NPN硅管，截止區 ； ④ PNP 鍺管，放大區 ； ⑤ PNP 鍺 管，截止區 。 第 131 頁檢驗題解答： 雙極型三極管有多子和少子兩種載流子同時參與導電；單極型三極管只有多子參與導電。 由于雙極型三極 管的輸出電流 IC 受基極電流 IB的控制，因此稱 其 為電流控件；MOS 管的輸出電流 ID 受柵源間電壓 UGS 的控制， 因之 稱為電壓控件 當 UGS=UT 時，增強型 N 溝道 MOS 管開始導通，隨著 UGS的增加，溝道加寬，ID 增大。 由于二氧化硅層的原因，使 MOS 管具有 很高的輸入電阻。在外界電壓影響下，柵極易產生相當高的感應電壓，造成管子擊穿，所以 MOS 管在不使用時應避免柵極懸空，務必將各電極短接。 14 晶體管的輸入電阻 rbe一般在幾百歐～千歐左右，相對較低；而 MOS 管絕緣層的輸入電阻極高，一般認為柵極電流為零。 第 7 章節后檢驗題解析 第 138 頁檢驗題解答： 基本放大電路是放大電路中最基本的結構，是構成復雜放大電路的基本單元。它利用雙極型半導體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應半導體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實現信號的放大。 從電路的角 度來看，放大電路 的 放大作用 主要 體現在 兩個 方面： 一是 放大電路主要利用三極管或場效應管的控制作用放大微弱信號，輸出信號在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。 二是 輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。 放大電路的組成原則： （ 1） 保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態，即有合適的偏置。也就是說發射結正偏，集電結反偏。 （ 2） 輸入回路的設置應當使輸入信號耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產生三極管的電流控制關系，變成集電極電流的變化。 （ 3） 輸出回路的設置應該保證將三極管放大以后的電流信號轉變成負載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。 共發射極電壓放大器中輸入電壓與輸出電壓的相位關系為反相。 晶體管交流放大電路內部實際上是一個交、直流共存的電路。電路中各電壓和電流的直流分量及其注腳均采用大寫英文字母表示；交流分量及其注腳均采用小寫英文字母表示；而總量用英文小寫字母，其注腳采用大寫英文字母。如基極電流的直流分量用IB 表示；交流分量用 ib表示；總量用 iB 表示。 集電極電阻 RC 的作用是將集電極的電流變化變換成集電極的電壓變化，以實現電壓 放大。 如果電路中沒有 RC，顯然無法得到電壓放大。 第 142 頁檢驗題解答： 實踐證明，放大電路即使有了合適靜態工作點，在外部因素的影響下，例如溫度變化、電源電壓的波動等， 都會 引起靜態工作點的偏移， 在諸多影響 因素中，溫度變化是影響靜點穩定的最主要因素 。在放大電路中加入 反饋環節 ，可以 有效地抑制溫度對靜態工作點的影響。 對放大電路 的要求是：對輸入信號能放大且不失真。 放大電路的核心元件三極管為非線性器件 ，只有保證在 任意時刻 都使三極管 工作在線性放大區，輸出波形才不會失真。 若 不設置 靜態工作點 或讓靜態工作點 靠近截止 區，則輸出波形容易發生截止失真；若靜態工作點靠近飽和區，輸出波形容易發生飽和失真。正確的靜態工作點 Q 可以保證輸出信號的不失真。 當輸入信號為零時， 三極管 各電極上的電流與電壓處于靜態。有信 15 號輸入時，在放大管的輸入回路便產生動態信號， 輸入信號 加載在靜態之上，于是輸出回路電流隨之產生相應的變化，再由負載電阻轉換成電壓的變化，從而實現了電壓放大。 靜態時耦合電容 C1 和 C2 兩端均有電壓。 共射放大電路靜態時，輸入信號源相當于短路，因此，耦合電容 C1的端電壓等于三極管基極電位值 VB，左低右高；靜態下由于無輸出，所以輸出 端也相當短路短路，耦合電容 C2 的端電壓等于三極管輸出電壓值 UCE，左高右低。 放大電路出現的失真包括截止失真和飽和失真兩種。截止失真時，共射放大電路的集電極電流波形出現下削波，輸出電壓波形出現上削頂；飽和失真時，共射放大電路的集電極電流波形出現上削波，輸出電壓波形出現下削頂。消除截止失真，需將靜態工作點上移，消除飽和失真，要將靜態工作點下移。另外，還要在電路中加設反饋環節。 RE在電路中起的作用是負反饋作用， 數值通常為幾十至幾千歐，它不但能夠對直流信號產生負反饋作用，同樣可對交流信號產生負反饋作用， 從而造成電壓增益下降過多。為了不使交流信號削弱，一般在 RE的兩端 并上一個濾波電容 CE，以消除反饋電阻對交流量的影響，減小 RE對交流電壓放大倍數的影響。 第 145 頁檢驗題解答： 圖（ a）沒有放大交流信號的能力。因為，基極電位 VB=UCC，靜態工作點太高；圖（ b）電路中，只要 RB 值選擇合適，可以放大交流信號；圖（ c）分壓式偏置共射放大電路缺少負反饋環節，且電容極性反了，因此易產生失真；圖（ d）電路中核心元件三極管應選擇 NPN 硅管，但用成 PNP 管，因此不具有交流信號放大能力。 放大電路的輸出電壓與輸入信號 電壓的比值就是電壓放大倍數。共發射極放大電路中，電壓放大倍數與晶體管電流放大倍數成正比，與放大電路集電極電阻成正比，與晶體管輸入交流等效電阻成反比，且與輸入信號電壓反相。 對 需要傳輸和放大的 信號源來說， 放大電路相當于 一個負載，負載電阻就是放大電路的輸入電阻。 放大電路的 輸入電阻 ri的大小決定了放大器向信號源取用電流的大小。因為被 放大信號 是 微弱 小 信號，而且總是存在一定內阻。所以我們希望放大電路的輸入電阻 ri盡量大些，這樣從信號源取用的電流就會小一些，以免造成輸入信號電壓的衰減。 對負載 來說， 放大 電路 的 輸 出 電阻 r0 相當于 信號源內阻。 我們通常希望放大電路的 輸出電阻 r0 盡量小一些，以便向負載輸出電流后，輸出電壓沒有很大的衰減。 而且放大器的輸出電阻 r0 越小，負載電阻 RL的變化對輸出電壓的影響就越小，使得放大器帶負載能力越強。 放大電路 的 動態分析，就是求 解 放大電路對交流信號呈現的輸入電阻 ri、 電路的輸出電阻 r0和交流電壓放大倍數 Au。 動態分析的對象是放大電路中各電壓、電流的交流分量；動態分析的目的是找出輸入電阻 ri、輸出電阻 r0、交流電壓放大倍數 Au 與放大電路參數間的關系。 16 采用微變等效電路法的思想是：當信號變 化的范圍很小時，可認為 晶體管 電壓、電流變化量之間的關系是線性的。 即 在滿足小信號條件下，將晶體管線性化，把放大電路等效為一個近似的線性電路。 這樣我們就可以利用 前面學 習過 的 電路分析法 ， 求 出放大電路對交流信號呈現的輸入電阻 ri、輸出電阻 r0 和交流電壓放大倍數 Au 了。 第 148 頁檢驗題解答： 共集電極放大電路與共發射極放大電路相比，共發射極放大電路輸入電阻不夠大，而共集電極放大電路輸入電阻較大；共發射極放大電