PN-接合面

 

摻雜(Doping)

P型半導體:

摻雜三價元素(硼B、鋁 Al、鎵 Ga、…)

P 表示positive;電洞可視為正電荷。

由於加入三價元素後會造成一個空缺,故三價元素又被稱為“受體原子”。

 

N型半導體:

摻雜五價元素(磷P、砷 As、碲 Ti、…)

N 表示negative;電子帶負電。

由於加入五價元素後會增加電子,故五價元素又被稱為“施體原子”。

 

PN二極體

當P-N結合起來時,接合面(P-N junction)附近的電子會填入電洞中。

靠近接合面的N形半導體失去了電子後便成正離子,P形半導體失去了一些電洞後就變成負離子。
此時正離子會排斥電洞,負離子會排斥電子,從而阻止了電子與電洞的繼續結合,因而產生平衡狀態,使得作用不再發生。

在PN接合面(P-N junction)附近沒有載體(電子或電洞),只有離子之區域稱為空乏區(depletion region)

加偏壓

順向偏壓:空乏區變小

逆向偏壓:空乏區變大

加法器與減法器

使用運算放大器前,請務必做電壓隨耦器實驗,確認運算放大器 HA17741 是ok的。

電壓和放大器 (voltage summing amplifier):  (解說影片4:58)  https://youtu.be/DE4s7POm_LU

 

電壓差放大器(voltage difference amplifier):  (解說影片 5:00)   https://youtu.be/1ok8fFn8yYY

 

加法器:

Latex formula

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減法器:

Latex formula

七段顯示器

七段顯示器:

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判斷共陽極、共陰極的方法:第3和第8腳為COM共同接腳。

方法一:利用三用電表

方法二:利用電源供應器

七段顯示器--共陽極:COM腳固定接+5V

     

七段顯示器--共陰極:COM腳固定接地

     

二進位數字系統

BCD編碼

從BCD編碼到七段顯示器:
                    

共陽極:COM腳固定接+5V,輸出為0(L)-LED亮。輸出為1(H)-LED暗。

   
A B C D a b c d e f g  
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
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從BCD編碼到七段顯示器:
                    

共陰極:COM腳固定接地,輸出為0(L)-LED暗。輸出為1(H)-LED亮。

運算放大器

運算放大器(operational amplifier),簡稱OP,是具有極高電壓增益的差動放大器。

運算放大器的說明影片 : https://youtu.be/j4Qb5tBT-rU

 

OP741腳位:OP741為雙列直插封裝

腳位判斷:

1、圓點旁邊的針腳是第一腳,以逆時針方向遞增。

2、當缺口朝上時,左上角第一根針腳為第一腳,以逆時針方向遞增。

      

 

電壓隨耦器:利用電壓隨耦器判斷OP的好壞。

電壓隨耦器說明影片: https://youtu.be/JFiroa0FGEM

 

     

輸出電壓:Latex formula

電壓增益:Latex formula

接線說明:
Latex formula-黃色跳線,接到OP的腳7。
Latex formula-綠色跳線,接到OP的腳4。
輸入-紫色跳線,接到OP的腳3。
輸出-白色跳線,接到OP的腳6。
接地-藍色跳線,迴路中,所有的參考地都要接在一起。
腳2和腳6用一條白色跳線連接。

 

同相放大器

 

     

輸出電壓:Latex formula

電壓增益:Latex formula

 

反相放大器

反相放大器說明影片 :https://youtu.be/ddyVAOUzbRE

     

輸出電壓:Latex formula

電壓增益:Latex formula

正負電壓:

OP在使用時,需接上正負電壓。一般為了繪圖方便,且讓電路圖簡潔,不會將運算放大器的電源接線畫在上面。但實際進行實驗時,電源一定要接上。

 

正負電壓接法:1.請確認電源供應器的mode 為 INDEP.獨立狀態,如要正負12V,請調到24V!

Latex formula-紅色線,接到OP的腳7。
Latex formula-黑色線,接到OP的腳4。
接地-灰色線,迴路中,所有的參考地都要接在一起。

                                                                                                       

串聯輸出模式,3-1-正負電壓

【注意事項】

OP741運算放大器在使用時若操作不當非常容易燒毀。因此,

(1)腳位不要接錯!
(2)確認所有的線路接好後,再打開電源供應器,然後再開訊號產生器(提供輸入訊號),之後才量測輸入、輸出訊號。
(3)要更換元件或是停止量測,先關訊號產生器,再關閉電源供應器,最後才可以拔除IC、電阻、跳線...元件。拔除OP741務必使用IC拔取夾,以免針腳斷裂IC毀損。

(4)電源供應器提供的電源電壓不要超過規格值。

關於焊接

烙鐵:電烙鐵是焊接工作時的熱能來源,焊接溫度通常超過 Latex formula,甚至高達 Latex formula 左右,因此使用時一定要注意安全。

烙鐵座:放置烙鐵用。電烙鐵在使用過程中均保持在高溫狀態,因此使用過程務必注意安全。要換人使用時,不可直接拿給第二人,應先將電烙鐵放置在落鐵座,下一位使用者再從落鐵座取出使用。

海綿:清潔烙鐵頭用,缺點則是會使烙鐵頭溫度降低。使用時需先加水。
全新的海綿乾燥、超薄。海綿加水後會膨脹。使用時以全濕但不滴水為原則。

銅刷:清潔烙鐵頭用。

焊錫:焊錫是一種由鉛與錫所組成的合金,將合金調整到適當的比例可以得到該合金的最低熔點。

吸錫槍:焊接過程中,難免有焊錫過多、焊接失敗需要重新焊接的時候,此時就需要使用吸錫槍解焊。

吸盤式固定夾:固定待焊物品

焊接散熱夾:固定待焊物品

夾子:固定待焊物品

排煙過濾風扇:焊接時會有煙霧產生,利用排煙機吸附對身體有害的微塵粒子。

全波整流

全波整流電路:

  

接線圖:

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輸入電壓 Latex formula

分解動作:

正半波 ⇒ 二極體導通D1 ⇒ 視為短路(通路)

負半波 ⇒ 二極體導通D2 ⇒ 視為短路(通路)

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電阻兩端並聯電容:

與半波整流電路比較:

高漣波與低漣波:在相同的負載與電容時,全波整流的漣波電壓會小於半波整流的漣波電壓,這是因為在全波整流器的兩個脈波間,時間較短,電容器放電較少。

半波整流

半波整流電路:

  

接線圖:

*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

輸入電壓 Latex formula

分解動作:

正半波,正向偏壓 ⇒ 二極體導通 ⇒ 視為短路(通路)

Latex formula

負半波,逆向偏壓 ⇒ 二極體截止 ⇒ 視為斷路

Latex formula

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電阻兩端並聯電容:

漣波:Latex formula

漣波不是正弦波,但為了量測與計算容易,我們常將漣波電壓以峰對峰值來表示。

漣波電壓:Latex formula

Latex formula

Latex formula:漣波電壓的峰對峰值
Latex formula:電路的電流
Latex formula:交流電源的頻率
Latex formula:電容

漣波因數Latex formulaLatex formula

輸出直流電壓:Latex formula