1、项目一项目一 小信号放大电路小信号放大电路 了解半导体基本知识，熟知二极管的结构和特性。熟悉三极管的结构、符号，熟知其基本特性。熟知小信号放大电路的基本概念、分析方法。学会面包板、万用表的基本使用。学习目标学习目标 能够正确识别和检测二、三极管。学会二极管的基本应用。能够分析小信号放大电路。能够借助半导体器件手册查阅其主要参数。技能目标技能目标【任务【任务1.11.1】二极管特性与测试及应用二极管特性与测试及应用任务目标任务目标了解二极管的结构，熟识二极管符号、熟知二极管特性。掌握万用表得使用方法，学会二极管的测试。正确识别、检测、使用二极管。工作任务工作任务学会使用面包板，巩固万用表的基本使
2、用。二极管的测试、使用和认识。1.1.11.1.1二极管的特性及测试二极管的特性及测试一、面包板的使用一、面包板的使用面包板也称万用线路板或集成电路实验板，由于板子上有很多小插孔，很像面包中的小孔，故常称为面包板。图1.1.1所示为面包板正、反面。整板使用热固性酚醛树脂制造，板底部镶有金属条，在板上对应位置打孔使得元器件插入孔中时能够与金属条接触，从而达到导电目的。一般将每5个孔板用一条金属条连接。板子中央一般有一条凹槽，这是针对需要集成电路、芯片试验而设计的。板子上下两侧各有一条或两条插孔，也是5个一组。这两组插孔是用于给板子上的元器件提供电源和地线使用的，面包板是专为电子电路的无焊接实验设
3、计制造的。图1.1.1 面包板图1.1.2 面包板搭建电路技能训练技能训练-面包板和万用表的熟练使用测试电路图如图1.1.2（a）所示，其中V1所示的直流5V电压源可选用实验室的直流稳压电源，小灯泡X1可选用2.5V小灯泡。（a）测试电路图 （b）搭建电路图训练步骤训练步骤在面包板上或仿真软件（Multisim、Proteus）中按照图1.1.2（a）所示搭建电路，闭合开关S1，观测小灯泡是否点亮？若未点亮，利用万用表找出原因，直至小灯泡点亮。按照图1.1.2（b）在面包板上或仿真软件中搭建好电路，闭合开关S1和S2，观测两个小灯泡在S1和S2同时闭合和分别闭合后小灯泡X1和X2的亮度。在图1
4、.1.2（b）所示电路中的X1和X2所在支路分别串入直流电流表，或用间接法测试、计算并记录此时电路的电流：I1=I2=。上面的训练过程中的电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。熟练掌握面包板的使用方法是提高实验效率，减少实验故障出现几率的重要基础之一图1.1.3指针万用表图1.1.4数字万用表知识拓展万用表是电气人员的基本工具，使用它判断某一线路的通断也是一项基本技能。对于指针式万用表，将表笔正确插入万用表，档位调至欧姆()乘1档，然后将黑、红表短接，指针式万用表都有一个欧姆调零旋钮，如图1.1.3所
5、示。左右旋转调零旋钮，使指针指向最右面的零处之后，再在把两只表笔任意接在待测电路两端，表针指向零（最右端）表示电路导通；表针指向无穷大（最左端），则表示不通。而对于数字万用表，将表笔正确插入万用表，按下图1.1.4所示的数字万用表的power按钮，即电源键。将中间的大旋钮调制如图所示的通断档位。将红笔和黑笔头短接，此时应当能听到蜂鸣声。如果没有蜂鸣声，首先检查表笔是否插好，档位是否正确。确认无误后可按下hold键切换，直至表笔接触能听到蜂鸣声。将红笔和黑笔分别与线路的两端导线接触，若听到蜂鸣则可判断为线路是导通的，否则是不通的。判断线通路断时要注意确保表笔与导线良好接触，否则容易误判。二、二、
6、二极管的认识二极管的认识常见的二极管实物如图1.1.5所示。为了使电路分析方便，常用图1.1.5最右边所示的符号来表示二极管，符号中的三角箭头代表了二极管正向导通时的工作电流方向。普通二极管 发光二极管 贴片二极管 金属封装二极管 玻璃封装二极管 二极管符号图1.1.5二极管实物图及其符号技能训练技能训练-二极管的认识和初测训练步骤训练步骤利用目测法分别观测1N4007和LED的外形，试判断其正、负极的标注规则。用数字万用表的欧姆档（20K）测试1N4007的正、反两个方向的电阻值并记录其阻值，R正=；R反=；用数字万用表的欧姆档（20K）测试红色LED的正、反两个方向的电阻值并记录其阻值，R
7、正=；R反=。用指针式万用表的欧姆档（1K）测试1N4007的正、反两个方向的电阻值并记录其阻值，R正=；R反=；用指针式万用表的欧姆档（1K）测试红色LED的正、反两个方向的电阻值并记录其阻值，R正=；R反=；。结论：结论：普通二极管标注的是其 （正/负）极，LED标注的是其 （正/负）极；正、反两次测试中，阻值较小的一次数字表的红表笔接触的是二极管或LED的 （正/负）极，指针表的红表笔接触的是二极管或LED的 （正/负）极。知识拓展二极管（Diode）是由一个PN结、电极引线以及外壳封装构成的两端电子器件。二极管的构成经过特殊的焊接工艺，由P型半导体引出的电极称为正极或阳极（Anode）
8、，由N型半导体引出的电极称为负极或阴极（Cathode），再加上保护外壳而构成。二极管结构如图1.1.6所示。二极管的种类较多，按制作二极管的半导体材料可分为硅（Si）二极管和锗（Ge）二极管，在未说明情况下，通常使用的均默认为硅材料（Si）二极管。图1.1.6 二极管结构示意图图1.1.7 点、面结构示意图按结构可分为点接触型和面接触型二极管。点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用于检波、小电流整流或高频开关电路，其结构图如图1.7所示。面接触二极管的工作电流和能承受的功率都较大，但适用的频率较低，多用于整流、稳压、低频开关电路等方面，其结构图如图1.7所示。按用
9、途分为稳压二极管、整流二极管、检波二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管等。对于二极管正负电极的判断，我们可以通过目测二极管方便得到。对于普通二极管如常用的1N系列标有银色色环的一端为二极管负极，另一端为其正极，如图1.1.8所示；对于发光二极管（LED），引脚长的为正极，短的为负极，如果引脚被剪得一样长了，发光二极管管体内部金属极较小的是正极，大的片状的是负极如图1.1.9所示。倘若标识已看不清，我们还可以借助万用表来检测二极管的正负极。知识拓展 1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性自然界的物质，按其导电能力可分为导体、绝缘体和半导体。导体的导电性能很好，如金、银、铜、等。绝缘体导电
10、性能很差，如塑料、云母、陶瓷等。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有硅、锗、硒和砷化镓等。半导体之所以得到广泛应用，并不因为它具有一定的导电能力，而是它具有以下导电特性：（1）热敏性 半导体对温度很敏感，电阻率随温度升高而减小，呈负温度系数特性。利用半导体的热敏特性，可制造热敏元件（如彩色电视机中的消磁电阻）。（2）光敏性 半导体对光照也很敏感，其电阻率随光照而变化。利用半导体的光敏性，可制造光敏元件。（3）可掺杂性 半导体的电阻率随掺入微量杂质而发生显著变化。利用这一特性，通过工艺手段，可以制造出各种性能和用途的半导体器件。除以上三个主要特性之外，压力、磁场、电场以及不同
11、气体，都对半导体的导电性能有影响。利用这些特性，可以制成各种半导体器件，如热敏、光敏、磁敏、压敏、气敏等器件，广泛应用于电子技术的各个领域。2 PN2 PN结及其导电特性结及其导电特性 2.1P型半导体和N型半导体纯净的半导体叫本征半导体。常温下，本征半导体中载流子（带负电的自由电子和带正电的空穴）的浓度很低，其导电能力很弱。但是如果有选择地加入某些其他元素（称为杂质），就会使它的导电能力大大增强，这样的半导体称为杂质半导体，杂质半导体有P型半导体和N型半导体两类。如果在半导体硅、锗中掺入微量三价元素（硼），就会产生大量空穴。半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。这种半导体主要是带
12、正电的空穴参与导电，所以称其为空穴型半导体，或P型半导体。在半导体硅、锗中掺入微量五价元素（磷、砷），将会使自由电子大量增加。自由电子成为多数载流子而空穴是少数载流子。半导体主要依靠自由电子导电，这种半导体称为电子型半导体，或N型半导体。2.2PN 结的形成在一块本征半导体硅或锗上，采用掺杂工艺，使一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体。由于P区空穴浓度比N区空穴浓度大，N区自由电子浓度比P区自由电子浓度大，在N型半导体和P型半导体的交界面，产生多数载流子的扩散运动，由于载流子的扩散运动，P区一侧失去空穴，剩下负离子；N区一侧失去自由电子，剩下正离子。结果在交界面附近形成一个空间电荷区，这个
13、空间电荷区就是PN结。如图1.1.10所示。在PN结内产生一个方向由N区指向P区的内电场，这个内电场使PN结的宽度不变。图1.1.10PN结的形成 技能训练技能训练-二极管的单向导电性测试电路测试电路如图1.1.11所示，其中二极管V为IN4007，电阻R为1K。测试步骤测试步骤按图1.11所示在面包板上或仿真软件（Multisim、Proteus）中正确搭建电路；在输入端接入12V直流电压，即此时二极管两端所加的电压为正向电压，测量输出电压和电流的大小，并记录：UO=V，I=mA，UD=V。结论：结论：当二极管两端所加电压为正向电压时，二极管将_（导通/截止）。保持步骤，将二极管反接，即此时
14、二极管两端所加的电压为反向电压，测量输出电压和电流的大小，并记录：UO=V，I=mA，UD=V。结论：结论：当二极管两端所加电压为反向电压时，二极管将_（导通/截止）。用万用表直接测量二极管的正、反向电阻，比较大小并记录：正向电阻=_，反向电阻=_。结论：结论：二极管_（具有/不具有）单向导电性，且正向导通时管压降为_V。知识拓展-PN结的单向导电性所谓PN结的单向导电性，就是当PN结外加正向电压时，有较大电流通过PN结，而且通过的电流随外加电压的升高而迅速增大；而当PN结外加反向电压时，通过PN结的电流非常微小，而且电流几乎不随外加电压的增加而变化。（1）PN结的正向导通特性当PN结外加正向
15、电压，即把电源正极接P区，电源负极接N区，此时称PN结为正向偏置，简称正偏。这时外电场与内电场方向相反，PN结变窄，N区的多数载流子自由电子和P区的多数载流子空穴进行扩散运动，在回路中形成较大的正向电流IF，PN结正向导通，PN结呈低阻状态，如图1.1.12（a）所示。（2）PN结的反向截止特性当PN结外加反向电压，即把电源正极接N区，电源负极接P区，称PN结为反向偏置，简称反偏。这时外电场与内电场方向相同，PN结变宽，N区的少数载流子空穴和P区的少数载流子自由电子，在回路中形成非常小的反向电流IR，PN结反向截止，PN结呈高阻状态。如图1.1.12（b）所示。综上所述，PN结外加正向电压时P
16、N结的正向电阻小，正向电流IF较大；外加反向电压时PN结的反向电阻很大，反向电流IR很小，即PN结具有单向导电性。(a)正向导通 (b)反向截止图1.1.12 PN结的单向导电性技能训练技能训练-二极管的伏安特性测试电路测试电路测试电路图如图1.1.13（a）所示，其中电位器的阻值为10K。测试步骤测试步骤在面包板上或仿真软件（Multisim、Proteus）中按照图1.1.13（a）所示搭建电路，闭合开关S1，改变电位器R1的阻值，同时测出不少于5组电流表和电压表的值，并把测量的数据记录在表1.1-1中，把记录的数据采用描点法绘制在图1.1.13（b）所示的坐标中，并用光滑曲线连接。图1.
17、13二极管伏安特性（a）测试电路图 （b）伏安特性正向电压U（mA）正向电流I（mA）表1.1-1 二极管正向特性测试数据表1.1-2 二极管反向特性测试数据反向电压U（mA）反向电流I（mA）把二极管反接，闭合开关S1，改变电位器R1的阻值，并把测量的数据记录在表1.1-2中，把记录的数据采用描点法，将对应的电压电流值绘制在图1.1.13（b）所示的坐标中，并用光滑曲线连接。当按照图1.1.13（a）所示搭建电路时，二极管将 （有无）电流流过，此时测量二极管D两端的电压为UD=V；当按照图1.1.13（a）所示反接D时，二极管将 （有无）电流流过，此时测量二极管D两端的电压为UD=V。结论：
18、结论：二极管正向导通（阳极接电池正极，阴极接电池负极）时，导通电压降约为 V。知识拓展 二极管的伏安特性是指通过二极管的电流与其两端电压之间的关系。二极管的伏安特性，可以用图1.1.13（a）所示电路测定。改变电位器R1，从电压表V和电流表mA上可以读出二极管两端的电压和流过的电流值，每改变一次电位器，可以读出一组电压、电流值，把若干组数值绘制在IV直角坐标系中，就得到硅二极管的伏安特性曲线。如图1.1.14所示。1.1.正向特性正向特性在正向特性曲线的OA段时，由于正向电压较小，正向电流很小，故称为死区。通常将A点对应的电压称为死区电压或阈值电压Uth，硅管死区电压约为0.5V，锗管约为0.
19、1V。当正向电压超过死区电压后，正向电流迅速增大，二极管正向电阻变小，二极管导通。如图所示的AB段，二极管导通后二极管两端的电压变化很小，基本上是个常数,称为二极管的导通压降或导通电压Uon，通常硅管电压降约为0.7V，锗管约为0.3V。2.2.反向特性反向特性只需将图1.1.13（a）所示的直流电源反接，即在反向电压的作用下，反向电流极小，二极管反向截止。反向电流越小，二极管的反向电阻越大，反向截止性能越好。通常硅管约为几uA到几十uA，锗管可达几百uA。当外加反向电压增大到一定值时，反向电流突然增大，二极管被反向击穿。这时所加的反向电压值称为反向击穿电压UB。3.3.二极管的命名规则二极管
20、的命名规则二极管的种类繁多，各类二极管用不同型号来表示，国产二极管的命名由五部分组成，其示意图如图1.1.15所示，其符号意义见表1.1-3。如2AX36表示N型低频小功率锗二极管；2BK6表示P型锗材料开关管；2CZ6表示N型整流硅二极管标识。第第部分部分 第第部分部分第第部分部分第第部分部分第第部部分分符符号号意义符号意义 符号意义用数字表示同一类产品性能与参数的差别用字母标识产品规格2二极管AN型锗P普通管 BP型锗W稳压管 CN型硅Z整流管 DP型硅K开关管 V微波管 低频小功率管表1.1-3 二极管命名方法4.4.二极管的参数二极管的参数 （1）最大平均整流电流IFMIF是指二极管长
21、期工作时，允许通过的最大正向平均电流。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。实际应用时，工作电流应小于IF，否则，可能导致结温过高而烧毁PN结。（2）最高反向工作电压URMURM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。实际应用时，当反向电压增加到击穿电压UBR 时，二极管可能被击穿损坏，因而，URM通常取为（1/2 2/3）UBR。（3）反向电流IRIR是指二极管未被反向击穿时的反向电流。IR愈小，表明二极管的单向导电性能愈好。另外，IR与温度密切相关，使用时应注意。（4）最高工作频率fMfM是指二极管正常工作时，允许通过交流信号的最高频率。实际应用时，不要超过此值，否则二极管的单向导电
22、性将显著退化。fM的大小主要由二极管的电容效应来决定。四、四、特殊二极管特殊二极管发光二极管简称LED（Light Emitting Diode），是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。在我们日常生活中的随处可见，LED显示屏、电源指示灯、交通灯信号灯、LED手电筒、家用照明灯等，LED改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光，被称为第四代照明光源或绿色光源，它具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。随着国民经济的发展，LED的应用领域正在不断得到扩展。发光二极管LED是二极管家族的特殊器件，其实物图和符号图如图1.1.16所示，一般引脚较长的一端为其正极。技能训
23、练技能训练-LED测试测试电路图如图1.1.17（a）所示，其中LED为红色发光二极管，电位器R1选取阻值为10K。（a）LED测试电路图（b）LED测试电路图在面包板上或仿真软件（Multisim、Proteus）中按照图1.17（a）所示搭建电路，并串入电流表。闭合开关S1，逐渐旋转电位器R1，观测到发光二极管LED开始点亮时，记录此时LED两端电压Uab=和电流Iab=。按照图1.1.17（b）在面包板上或仿真软件Multisim中搭建好电路，并串入电流表。闭合开关S1，观测到发光二极管LED是否发光？（a.发光；b.不发光），记录此时LED两端电压Uba=和电流Iba=。结论：正向偏置
24、时，LED，反向偏置时，LED，即LED具有，红色LED导通电压降约为V。知识拓展 发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。发光二极管与普通二极LED芯片的发展管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内
25、分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。与白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：l工作电压很低（有的仅一点几伏）；l工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；l抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；l通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子
26、设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示09，10个阿拉伯数字以及A，B，C，D，E，F等部分字母。如图1.1.18所示 随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明产品如图1.1.19所示，使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。技能训练技能训练-稳压二极管特性测试
27、测试电路图如图1.1.20（a）所示，其中电位器的阻值为10K。（a）测试电路图（b）伏安特性在面包板上或仿真软件（Multisim、Proteus）中按照图1.1.20（a）所示搭建电路，闭合开关S1，改变电位器R1的阻值，同时测出不少于6组电流表和电压表的值，并把测量的数据记录在表1.1-4中，把记录的数据采用描点法，把对应的值绘制在图1.1.20（b）所示的坐标中，并用光滑曲线连接。图1.1.20二极管伏安特性反 向 电 压 U（V）反 向 电 流 I（mA）表1.1-4 二极管反向特性测试数据表1.1-5 二极管正向特性测试数据反 向 电 压 U（V）反 向 电 流 I（mA）把二极管
28、正接，闭合开关S1，改变电位器R1的阻值，并把测量的数据记录在表1.1-5中，把记录的数据采用描点法，将对应的电压电流值绘制在图1.1.20（b）所示的坐标中，并用光滑曲线连接。当按照图1.1.20（a）所示搭建电路时，稳压二极管 （有无）（大小）电流流过，此时测量稳压管两端的电压变化 （大小）；当按照图1.1.20（a）所示正接稳压管D时，稳压二极管将 （有无）电流流过，此时测量二极管D两端的电压为UD=V。结论：结论：稳压二极管正向导通时，与普通二极管 （相似不同），反向工作时，稳压二极管具有稳压作用。相关知识1.1.稳压管二极管稳压管二极管稳压二极管，英文名称Zener Diode，又叫
29、齐纳二极管。它的正向特性与普通二极管相似，但在反向击穿状态，当流过稳压管的反向电流在一定范围内有较大变化时，管子两端的反向电压却变化很小，稳压管的伏安特性曲线如图1.1.21所示，符号和实物如图1.1.22所示。稳压管正是利用其电流可在很大范围内变化而电压基本不变而实现稳压的。为了防止稳压管热击穿而损坏，常常在电路中要串联适当的限流电阻。2.2.稳压管的主要参数稳压管的主要参数Uz-稳定电压稳定电压Uz指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的Uz也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Uzmin为3.0V,Uzmax
30、则为3.6V。Iz-额定电流Rz-Rz-动态电阻动态电阻动态电阻Rz指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为 5mA时，Rz为18;工作电流为10mA时，Rz为8;为20mA时，Rz为2;20mA则基本维持此数值。Pz-Pz-额定功耗额定功耗额定功耗Pz由稳压管允许温升决定，其数值为稳定电压Uz和允许最大电流I m的乘积。例如2CW51稳压管的Uz为3V，I m为20mA，则该管的Pz为60mW。-温度系数温度系数如果稳压管的温度变化，它的稳定电压也会发生微小变化，温度变化1所引起管子两端电压的相
31、对变化量即是温度系数（单位：/）。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿，温度系数是负的；高于6V的属雪崩击穿，温度系数是正的。1.1.21.1.2二极管的检测二极管的检测由于二极管具有单向导电性能，表现为正向电阻值小；反向电阻值很大。根据这个特点，可用万用表电阻挡来判断它的好坏和极性。一、指针万用表检测判断二极管一、指针万用表检测判断二极管将万用表拨到电阻挡并选用100或1K；将黑表笔和红表笔短接，此时指针偏至刻度盘的右端，观测指针是否指向0处，若未和0处对齐，调节欧姆调零旋钮，直至指针和0处对齐；测出待测二极管正、反方向的阻值，两次测量值中，阻值小那次与黑表笔相接的电极为二极管的阳极。检测过程
32、1.1.23所示。1.指针式万用表电阻测量原理指针式万用表电阻测量原理指针式万用表欧姆档的测量原理图如图1.1.24(a)所示，其中G是表头（电流表），其内阻为Rg，E为万用表所加载的干电池，其内阻为R，电阻R为可变电阻，称为调零电阻。从图中可以明显看出，万用表的红表笔接干电池的负极，和表笔和干电池的正极连接。当待测器件与万用表构成的示意图如图1.1.24(b)所示，通过表头的电流I=E/Rg+r+R+Rx,待测电阻Rx的阻值不同，表头电流I变得到不同的值，从而在刻度盘上就可读出对应的待测电阻的电阻值Rx。（a）Rx=（b）电阻测量 （c）Rx=0图1.1.24 指针万用表检测电阻原理2.2.
33、指针式万用表使用注意事项指针式万用表使用注意事项使用万用表之前，必须熟悉各转换开关、旋钮、测量插孔、专用插口的作用，了解清楚每条刻度线所对应的被测量程及其读数方法，检查表笔有无损坏、引线绝缘层是否完好，以确保操作人员和仪表的安全。具体进行测量前，先检查红、黑表笔连接的位置是否正确。红色表笔接到红色接线柱或标有“十”号的插孔内，黑色表笔接到黑色接线柱或标有“一”号的插孔内，不能接反，否则在测量直流电量时会因正负极的反接而使指针反转，损坏表头部件。当Rx=0时，即黑红表笔短接，电路如1.1.24图(c)所示，I=E/Rg+r+R，此时电流达到最大值，刻度盘指针满偏，位于最右端；当Rx为无穷大，此时
34、电流I达到最小值，刻度盘指针位于最左端。在表笔连接被测电路之前，首先明确要测什么和怎样测，然后将转换开关拨至相应的测量项目和量程挡。一定要查看所选挡位与测量对象是否相符，否则，误用挡位和量程，不仅得不到测量结果，而且还会损坏万用表。在此提醒初学者，万用表损坏往往就是上述原因造成的。测量前，假如预先无法估计被测量的大小，应先拨至最高量程挡，再逐渐降低到合适量程万用表应水平放置，否则会引起测量误差。当指针不在机械零点时如图1.1.25所示，需用螺丝刀调整表头下方的调整螺钉，使指针回零，以消除零点误差。读数时，视线应正对着指针，以免产生误差。若表盘上装有反射镜，则眼睛看到的指针应与镜子中的影子重合。
35、测量时，须用单手握住两支表笔，手指不要触及表笔的金属部分和被测元器件。测量中若需转换量程，必须在表笔离开电路后才能进行，否则选择开关转动产生的电弧易烧坏选择开关的触点，造成接触不良的事故。测量完毕，应将量程开关拨至最高电压值，防止下次开始使用时不慎烧毁仪表。设有空挡，用完后应将开关拨到“”位置，使测量机构内部开路；设有“OFF”挡，使用完毕应将功能开关拨于该挡，使表头短路，更换万用表内部的熔丝管时，必须选用同一规格（熔断电流尺寸相同）的熔丝管。万用表长期不用时应将电池取出，避免存放过久变质或渗出电解液腐蚀万用表外壳。图1.1.25指针万用表机械调零机械调零旋钮（a）机械零点（b）机械调零旋钮二
36、、数字万用表检测判断二极管二、数字万用表检测判断二极管将数字万用表拨至“二极管、蜂呜”挡，两表笔任意连接待测二极管两个引脚，表盘上会显示200700范围的某个数字，或显示超量程，若将两表笔互换位置，表盘显示与上次测量相反，如图1.1.26所示，此时数字万用表显示的是所测二极管的导通压降，单位为mV。正常情况下，正向测量时导通压降为300700mV，反向测量时为溢出1”。由于数字万用表红表笔连接表内所装载电池的正极，黑表笔连接电池的负极，所以此时与数字万用表红表笔所连接的为二极管的正极。二极管、蜂鸣器档图1.1.26数字万用表检测二极管若正反测量均显示“000，说明二极管短路；正向测量显示溢出“
37、1”，说明二极管开路。另外，此法可用来辨别硅管和锗管。若正向测量的压降范围为500800 mV，则所测二极管为硅管；若压降范围为150-300 mV，则所测二极管为锗管。发光二极管LED用数字万用表检测判断的方法与普通二极管检测方法类似，正反两侧所测的电压中，溢出1”时，LED不发光，LED发光时，显示的数值为对应LED正向导通时的压降，此时红表笔所连接为LED的正极。若两次测得均溢出1”或均不发光，表明该LED已损坏。知识扩展数字式测量仪表已成为主流，因为数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。1.1.数字万用表使用注意事项数字万用表使用注意事项（1）量程开
38、关应置于正确测量位置。（2）检查表笔绝缘层应完好，无破损和断线。（3）红、黑表笔应插在符合测量要求的插孔内，保证接触良好。（4）严禁量程开关在电压测量或电流测量过程中改变档位，以防损坏仪表。（5）必须用同类型规格的保险丝更换坏保险丝。（6）为防止电击，测量公共端“COM”和大地之间电位差不得超过1000V。（7）液晶显示电池符号时，应及时更换电池，以确保测量精度。（8）测量完毕应及时关断电源，长期不用时，应取出电池。2.2.指针表和数字万用表优缺点指针表和数字万用表优缺点指针式与数字式万用表各有优缺点。指针万用表指针式万用表内部结构简单，所以成本较低，功能较少，维护简单，过流过压能力较强。数字
39、式万用表内部采用了多种振荡，放大、分频保护等电路，所以功能较多。对于电子初学者，建议使用指针式万用表，因为它对我们熟悉一些电子知识原理很有帮助。对于非初学者应当使用两种仪表。1.1.31.1.3二极管的应用二极管的应用利用二极管的单向导电特性，可实现开关、整流、限幅及电平选择等功能。技能训练技能训练-普通二极管的开关作用测试电路测试电路测试电路图如图1.1.27（a）所示，其中二极管D1为IN4007，电位器R1选取阻值为10K负载电阻Rl为1K。在面包板上或仿真软件中按照图1.1.27（a）所示搭建电路，并在二极管1和负载电阻Rl两端并入电压表2和1。闭合开关S1，逐渐旋转电位器R1，把测量
40、的电压值1和2的值分别记录在下表1.1-6中。（a）开关二极管正偏测试电路图 （b）二极管导通等效电路图1.1.27二极管正偏等效电路二极管电压U2（V）负载电压UL（V）当二极管正向导通时，其上的导通电压为V，此时负载电阻Rl上的电压1与电源电压1的关系是11（a.大于；b.小于；.近似等于）。即二极管呈现特性（a.短路；b.开路），可等效为开关的（a.闭合；b.断开），此时的等效电路如图1.26（）所示。表1.1-6二极管正偏等效开关闭合结论：结论：二极管正偏，当满足电源电压远大于其导通电压时，可以忽略二极管的导通电压的影响，二极管呈现出短路特性，可等效为闭合的开关。在面包板上或仿真软件中
41、按照图1.1.28（a）所示搭建电路，将二极管1反接，闭合开关S1，逐渐旋转电位器R1，把测量的电压值1和电流值1分别记录在下表1.1-7中。（a）开关二极管反偏测试电路 图（b）二极管截止等效电路图1.1.28二极管反偏等效电路当二极管反接时，流过二极管的电流Il0（a.大于；b.小于；.近似等于），此时负载电阻Rl上的电压1为（a.0；b.无穷大；.电源电压）。即二极管呈现特性（a.短路；b.开路），可等效为开关的（a.闭合；b.断开），此时的等效电路如图1.1.27（）所示。结论：结论：二极管反偏，流过二极管的电流近似为零，此时二极管呈现出高阻抗特性，可等效为开关的断开。在电路中，开关用
42、于接通或断开电路，对于理想开关，接通时的电阻为零，开关两端的电压为零；断开时其电阻为无穷大，通关开关的电流为零，而其两端的电压等于其外加电压。所以在对电路做定性分析时，通常将二极管作为理想开关对待；而做定量分析计算时，对于硅材料的二极管，其导通电压常常取0.7，从而保证计算结果的准确性。技能训练技能训练-二极管限幅作用测试电路图如图1.1.29（a）所示，其中二极管D1为IN4007，电阻R1称为限流电阻，其阻值为1K。为基准电压，为输入电压。（a）二极管单向限幅测试电路图 （b）二极管单向限幅输入、输出波形 图1.1.29二极管正偏等效电路训练步骤训练步骤在面包板上或仿真软件Multisim
43、中按照图1.1.29（a）所示搭建电路，闭合开关S1，保持参考电压为某一定值（如3V），在输入电压取不同值时，将二极管两端的电压U1记录在表表1.1-8中。当Vi时，其上的导通电压U1为V，此时二极管（a.导通；b.截止；.无法判断）输出电压Uo（a.大于；b.小于；.近似等于）。当Vi0.7V时，二极管（a.D1；b.D2）导通，二极管（a.D1；b.D2）截止，输出电压Uo为V；在输入电压Vi的负半周期，当Vi-0.7V时，二极管（a.D1；b.D2）导通，二极管（a.D1；b.D2）截止，输出电压Uo为V；当-0.7V Vi1V）时的各个值，并测出此时相应的iB和uBE的值，将它们记录与
44、表1.2-2中尽可能多的测量记录数值，结测量结果绘制在图1.2.6所时的输入回路坐标系中。uCE=0ViB（uA）10203040506080uBE（V）00.30.5 uCE1ViB（uA）10203040506080uBE（V）00.30.5 表1.2-2共射极三极管输入回路测试结论：结论：当基极电流iB达到一定值后，发射结之间的电压uBE_（不变/增大/减小），其电压值约为_V，功率放大作用；当发射结之间的电压uBE约为_V后，基极才有了基极电流iB。2.输出回路测试输出回路测试按图1.2.5所示在面包板上、实验箱上或仿真软件里正确搭建电路。接入集电极直流电压UCC。调节基极电位器RW1
45、，使iB分别为表1.2-3中所给各个值；对应每一组调节电位器RW2使得uCE的值为表1.2-3所列各个值，测出此时相应的iC，将它们记录与表1.2-3中尽可能多的测量记录数值，结测量结果绘制在图1.2.7所示的输出回路坐标系中。iB=0uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）iB=20uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）iB=40uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）iB=60uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）iB=80uAuCE（V）00.20.40.60.712356iC（mA）结论
46、：结论：当基极电流iB达到一定值后，发射结之间的电压uBE_（不变/增大/减小），其电压值约为_V，功率放大作用；当发射结之间的电压uBE约为_V后，基极才有了基极电流iB。3.三极管的特性曲线三极管的特性曲线三极管特性曲线是反映三极管各电极电压和电流之间相互关系的曲线，是用来描述晶体三极管工作特性曲线，常用的特性曲线有输入特性曲线和输出特性曲线。图1.2.8输入特性曲线1）输入特性曲线输入特性曲线是指当集电极与发射极间的电压UCE为常量时，基极电流IB与基极和发射极的电压UBE之间的关系曲线，即：图1.2.8是用是某三极管构成的共射极放大电路的的输入特性曲线。由图2.4可知，输入特性与二极管
47、的正向特性相似。当电压UBE小于三极管的死区电压（硅管约为0.5V，锗管约为0.1V）时，基极电流IB几乎为零。当UBE大于死区电压后，基极电流IB才随UBE迅速增大，三极管导通。管子导通后，硅管的发射结电压UBE约为0.7V，锗管UBE约为0.3V。2）输出特性曲线输出特性曲线是指当基极电流iB为常量时，集电极电流iC与集电极和发射极的电压UCE之间的关系曲线，即：图1.2.9是用是某三极管构成的共射极放大电路的的输出特性曲线。图中的每条iC与uCE之间的关系曲线，都有一个给定iB与之对应，调节Rc所测得的不同uCE下的iC值理论上应该有无数条，习惯上用一簇曲线表示。三极管输出特性曲线可以分
48、为三个工作区：(2-1-6)（1）截止区）截止区当iB=0时，IC=ICEO0，ICEO叫三极管的穿透电流。三极管工作于截止状态，管子的集电极与发射极之间接近开路，等效于开关断开状态，三极管无放大作用。所以将iB=0对应曲线以下的区域称为截止区。三极管工作在截止状态的外部条件是：发射结反偏（或零偏）集电结反偏。（2）放大区）放大区当iB0，uCE1V后，每条曲线几乎与横轴平行。iC不受uCE的影响，iC只受iB的控制，并且IB微小的变化就能控制IC较大的变化，三极管工作在放大状态，具有电流放大能力。三极管工作于放大状态的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏。（3）饱和区）饱和区当iB0，且uCE
49、1V时，特性曲线的起始上升部分，iC不受iB控制，但随uCE增大而迅速增大，三极管工作在饱和状态，无放大作用。因为uCE值很小，三极管的集电极和发射极电位近似相等，集电极和反电极之间接近短路，等效于开关闭合状态。三极管工作于饱和状态的外部条件是：发射结正偏，集电结正偏。综上所述，三极管工作在放大区时，才有电流放大作用，比如，各种放大综上所述，三极管工作在放大区时，才有电流放大作用，比如，各种放大电路中的三极管，通常就工作于放大区。三极管工作于饱和区和截止区时，电路中的三极管，通常就工作于放大区。三极管工作于饱和区和截止区时，它起电子开关的作用，由于电子开关的开关速度极高，常用于数字电路中。它起
50、电子开关的作用，由于电子开关的开关速度极高，常用于数字电路中。【例3.2】测得电路中几个三极管的各极对地电压如图例题3.2图所示。试判断各三极管的工作状态。解：解：（a）图三极管为NPN管，UB=0.7V，UC=5V，UE=0V，因UBUE，发射结正偏；又因UBUC，集电结反偏，因此该管工作在放大区。（b）图三极管为PNP管，UB=-0.2V，UC=-5V，UE=0V，因UBUC，集电结反偏，因此该管工作在截止区。（c）图三极管为NPN管，UB=2.7V，UC=2.4V，UE=0V，因UBUE，发射结反偏；又因UBUC，集电结正偏，因此该管工作在饱和区。（d）图三极管为NPN管，UB=-5.3
