简易充电器的制作ppt课件.ppt
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1、简易充电器的制作,项目一,1. 1 项目描述,本项目通过最简单的电子产品-简易充电器来认识电子元器件。 它的作用就是将我们使用的交流电降压,再把他从交流变换成直流,达到我们所需要的直流电压。,简易充电器的实物图,由半导体物质所构成的二极管具有单向导电性,能将交流电整流成为脉动的直流,而由两个平面构成的电容却能将脉动的直流电滤波,使其成为平滑的直流供我们的电子产品使用。,充电器的介绍,充电器的内部实物图,1变压器 将220V的交流电变换成我们所需要的电压值。变压器分为三种: 第一种为降压器,将高电压变换成低电压; 第二种为升压器,将低电压变换为高电压; 第三种为隔离变压器,就是不升也不降电压,只
2、是起到与外电回路进行断开的作用。,充电器的内部结构,2二极管 将交流电整流成脉动的直流电,将交流变成直流。3电容 将脉动的直流电变成为平滑的直流电,电容可以分为有极性电容与无极性电容。有极性电容主要用于滤波,而无极性电容主要用于藕合。4电阻 形成电路回路,将电能转换成为其它能量的耗能元件。电阻按结构分可以分为可变电阻与固定电阻,电阻阻的标注方式有:直接标注、数字标注、色环标注等几种。,由简易充电器的内部实物图,我们可以知道,它的主体部分由以下元器件构成:如表1-1所示:,表1-1 简易充电器元件列表,导体:一般为低价元素,如铜、铁、铝绝缘体:一般为高价元素(如惰性气体)或高分子物质(如塑料和橡
3、胶)。半导体:其导电性介于导体和绝缘体之间(如硅和锗以及砷化镓),1.2.1 半导体基础知识,1. 半导体的导电特性,(可做成温度敏感元件,如热敏电阻),掺杂性:往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电能力明显 改变。,光敏性:当受到光照时,导电能力明显变化,热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强,(可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等),(可做成各种不同用途的半导体器件,如二极管、三极管和晶闸管等),9,晶体中原子的排列方式,硅单晶中的共价健结构,共价健,共价键中的两个电子,称为价电子。,(1) 本征半导体,完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征半导体。,1)原子结构及
4、共价键,10,价电子,价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子(带负电),同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。,2)本征激发,这一现象称为本征激发。,空穴,温度愈高,晶体中产生的自由电子便愈多。,自由电子,在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子来填补,而在该相邻原子中出现一个空穴,其结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。,11,本征半导体的导电机理,当半导体两端加上外电压时,出现两部分电流: (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流,注意: (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差; (2) 温度愈
5、高, 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以,温度对半导体器件性能影响很大。,自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时,又不断复合。在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,半导体中载流子便维持一定的数目。,动画:两种载流子,13,掺杂后自由电子数目大量增加,自由电子导电成为主要的导电方式,称为电子半导体或N型半导体。,掺入五价元素,多余电子,磷原子,在常温下即可变为自由电子,失去一个电子变为正离子,在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素),形成杂质半导体。,在N 型半导体中自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。,1)N型半导体,(2) 杂质半导体,14,掺杂
6、后空穴数目大量增加,空穴导电成为这种半导体的主要导电方式,称为空穴半导体或 P型半导体。,掺入三价元素,在 P 型半导体中空穴是多数载流子,自由电子是少数载流子。,硼原子,接受一个电子变为负离子,空穴,无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。,2)P型半导体,15,对比P型半导体和N型半导体:,注意: (1)杂质半导体中多子数目与掺杂浓度有关; (2)杂质半导体中少子数目与温度有关。,16,1. 在杂质半导体中多子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度)有关。,2. 在杂质半导体中少子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度)有关。,a,b,3. 在外加电压的作用下,P 型半导体中的电流主要是
7、 ,N 型半导体中的电流主要是 。 (a. 电子电流、b.空穴电流),b,a,17,P 型半导体,N 型半导体,形成空间电荷区,(1)PN结的形成,2. PN结的形成与特性,18,1)PN 结加正向电压(正向偏置),PN 结变窄,P接正、N接负,IF,PN 结加正向电压时,PN结变窄,正向电流较大,正向电阻较小,PN结处于导通状态。,(2)PN结的单向导电性,19,2)PN 结加反向电压(反向偏置),P接负、N接正,20,PN 结变宽,IR,P接负、N接正,PN 结加反向电压时,PN结变宽,反向电流较小,反向电阻较大,PN结处于截止状态。,2)PN 结加反向电压(反向偏置),1.2.2 半导体
8、二极管,半导体二极管是由PN结加上引出线和管壳构成的。,1. 二极管的结构,PN结加上管壳和引线,就成为半导体二极管。,23,硅管0.5V锗管0.2V,反向击穿电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压,二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压,二极管被击穿,失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点:非线性,硅0.7V锗0.3V,死区电压,反向电流在一定电压范围内保持常数(很小,A级),2. 二极管的伏安特性,动画:二极管的伏安特性,二极管的单向导通,二极管的阳极电压高于阴极,二极管D1导通,正向电流IF产生,灯泡L1发光。相反的,二极管D1截止,电路中没有电流产生,灯泡L1不发光。,
9、在交流的情况下,交流信号Vs在正半周时,二极管D1的阳极电压为正、阴极为负,于是二极管D1导通,灯泡L1发光;当Vs在负半周时,二极管D1的阳极电压为负、阴极为正,于是二极管D1截止,灯泡L1不发光。如果频率较大,灯泡从视觉效果上看也是连续发光的。,二极管的单向导通,27,伏安特性的实际,近似与理想情况对比:,28,3. 二极管的主要参数,1、额定正向平均电流IF :长期使用允许流过二极管的最大正向平均电流。,2、最高反向工作电压URM :是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压,一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。,3、最大反向电流IR: 指二极管加UR时的反向电流。反向电流大,
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