二極管及直流穩(wěn)壓電源

1、第1章二極管及直流穩(wěn)壓電源【課題】1.1二極管【教學(xué)目的】1了解二極管的基本結(jié)構(gòu)、類型和主要參數(shù)。2掌握二極管的主要特性?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1二極管的基本結(jié)構(gòu)、特性和類型。2二極管的單向?qū)щ娞匦约胺蔡匦浴！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1二極管的主要參數(shù)。2二極管的單向?qū)щ娞匦??！窘虒W(xué)參考學(xué)時(shí)】2學(xué)時(shí)【教學(xué)方法】 講授法、分組討論法【教學(xué)過程】一、引入新課1通過實(shí)物演示及列舉實(shí)例，讓學(xué)生了解二極管的應(yīng)用，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。2簡單介紹本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體等半導(dǎo)體的相關(guān)知識(shí)。二、講授新課1.1.1 二極管的基本結(jié)構(gòu)、特性和類型1二極管的基本結(jié)構(gòu)：將一個(gè)PN結(jié)的兩端各引出一個(gè)電極，外加玻璃或塑料的管殼封裝而成。由P

2、型半導(dǎo)體引出的電極，稱為正極（或陽極）；由N型半導(dǎo)體引出的電極，稱為負(fù)極（或陰極）。2二極管的單向?qū)щ娦裕憾O管正向偏置時(shí)導(dǎo)通，反向偏置時(shí)截止。3二極管的伏安特性：通過二極管的電流和兩端電壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，常用伏安特性曲線來描述。通過伏安特性曲線，了解死區(qū)、正向?qū)?、反向截止、反向擊穿等概念?4二極管的類型：二極管種類有很多，按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。1.1.2 二極管的主要參數(shù) 最大整流電流、最高反向工作電壓、反向電流。三、課堂小結(jié)1二極管的單向?qū)щ娦浴?二極管的伏安特性。3二極管的主要參數(shù)。四、課堂思考P4思考與練習(xí)題1、2、3。五、課后練

3、習(xí)P29 一、填空題：1、2；二、判斷題：1；三、選擇題：2；五、綜合題：1。【課題】1.2特殊二極管【教學(xué)目的】了解幾種常見的特殊二極管的功能、電路符號(hào)、工作條件和特性?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】特殊二極管的功能、電路符號(hào)、工作條件和特性?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】特殊二極管的工作條件及特性?！窘虒W(xué)參考學(xué)時(shí)】1學(xué)時(shí)【教學(xué)方法】講授法【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí) 1二極管的單向?qū)щ娦浴?2二極管的伏安特性。二、引入新課列舉一些特殊二極管的應(yīng)用，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生參與舉例，激發(fā)學(xué)生的求知欲。三、講授新課1.2.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管利用PN結(jié)的反向擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。它工作在反向擊穿狀態(tài)，正向特性與普通二極管相同，反

4、向擊穿特性較陡，反向擊穿電壓為幾幾十伏。1.2.2發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱為LED，它能把電能轉(zhuǎn)換成光能，實(shí)現(xiàn)發(fā)光的功能。它工作在正向?qū)顟B(tài)，具有單向?qū)щ娦阅?，?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，根據(jù)材料的不同，它能發(fā)出紅、綠、黃、藍(lán)或白等多種顏色的可見光，有的還能發(fā)出人眼看不見的紅外光。1.2.3光電二極管光電二極管也稱光敏二極管，是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的器件。它工作在反向偏置狀態(tài)，無光照時(shí)，反向電阻高達(dá)幾十兆歐，有光照時(shí)，反向電阻降為幾千歐幾十千歐 。1.2.4 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管PN結(jié)之間的電容是可變，由此可以實(shí)現(xiàn)改變電容的功能。它工作在反向偏置狀態(tài)，正向特性與普通二極管相同，反偏時(shí)，

5、PN結(jié)電容隨外加電壓升高而降低。1.2.5激光二極管激光二極管是在發(fā)光二極管的PN結(jié)間安置一層具有光活性的半導(dǎo)體，使其能發(fā)射出單波長紅外光。它工作在正向?qū)顟B(tài)，具有單向?qū)щ娦阅?。四、課堂小結(jié)穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管、激光二極管的功能、電路符號(hào)、工作條件及應(yīng)用場(chǎng)合。五、課堂思考P7 思考與練習(xí)題1、2。六、課后練習(xí)P29 一、填空題： 3、7；三、選擇題：1?！菊n題】1.3直流穩(wěn)壓電源【教學(xué)目的】1掌握整流電路、濾波電路的組成結(jié)構(gòu)、工作原理。2理解直流穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)、工作原理。3學(xué)會(huì)估算整流、濾波電路的主要參數(shù)。4掌握三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用。5了解開關(guān)電源的工作特點(diǎn)。【

6、教學(xué)重點(diǎn)】1橋式整流電路結(jié)構(gòu)及工作原理。2電容濾波電路結(jié)構(gòu)及工作原理。3直流穩(wěn)壓電源的組成及功能。4三端集成穩(wěn)壓器的類型及應(yīng)用。【教學(xué)難點(diǎn)】1整流、濾波電路及元件的主要參數(shù)估算與選用。2開關(guān)電源的工作特點(diǎn)?！窘虒W(xué)參考學(xué)時(shí)】5學(xué)時(shí)【教學(xué)方法】 講授法、分組討論法【教學(xué)過程】一、引入新課1通過對(duì)手機(jī)充電器輸入輸出電壓的測(cè)量，引導(dǎo)學(xué)生討論輸入電壓的大小、是交流電還是直流電？輸出電壓的大小、是交流電還是直流電？為什么交流電會(huì)變?yōu)橹绷麟?？大電壓?huì)變?yōu)樾‰妷海?介紹直流穩(wěn)壓電源的組成框圖（教材圖1.10），使學(xué)生了解從交流電變換成直流電的完整過程。二、講授新課1.3.1 整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦?，?/p>

7、交流電變換成脈動(dòng)直流電的電路稱為整流電路。1半波整流電路電路組成：T為電源變壓器，用來將220V交流市電電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時(shí)保證直流電源與市電電源有良好的隔離；V為整流二極管；為要求直流供電的負(fù)載等效電阻。工作原理：當(dāng)為正半周時(shí)，二極管正向?qū)ǎ?fù)載上的電壓；當(dāng)為負(fù)半周時(shí)，二極管反向截止，負(fù)載上的電壓。輸入、輸出電壓波形如圖1.1所示。由于輸出的脈動(dòng)直流電的波形是輸入交流電波形的一半，故稱為半波整流電路。特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單，但電源利用率低，且輸出電壓中的脈動(dòng)成分大，只能用在對(duì)直流電壓波動(dòng)要求不高的場(chǎng)合，如蓄電池的充電等。圖1.1教材圖1.12半波整流波形圖 圖1.2教材圖

8、1.15橋式整流波形圖2橋式整流電路電路組成：由電源變壓器T、四只整流二極管V1V4 和負(fù)載電阻組成。四只整流二極管接成電橋形式，故稱橋式整流電路。工作原理：當(dāng)為正半周時(shí)，V1、V3導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓，是一個(gè)正向的半波電壓；當(dāng)為負(fù)半周時(shí)，V2、V4導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓，仍然是一個(gè)正向的半波電壓，這樣，在負(fù)載上就得到全波脈動(dòng)直流電。如圖1.2所示。特點(diǎn)：輸出電壓高，脈動(dòng)較小，二極管承受的最大反向電壓較低，效率較高，在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。3整流電路及元件的主要參數(shù)估算與選用負(fù)載上的直流輸出電壓：（半波整流）、（橋式整流）。負(fù)載上的直流輸出電流：（半波整流）、（橋式整流）。整流二極管上的

9、平均整流電流：（半波整流、橋式整流）。整流二極管所承受的最高反向電壓：（半波整流、橋式整流）。整流二極管的選擇可以和為依據(jù)，通過查閱器件手冊(cè)來選出，但要留有一定的余量，以使整流二極管能長期安全工作。1.3.2 濾波電路把整流電路輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近平穩(wěn)的直流電的電路稱為濾波電路。1電容濾波電路電容濾波電路是將電容器接在整流電路后面，與負(fù)載并聯(lián)。電容C的容量越大，則負(fù)載上的電壓越平滑。電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，輸出電壓高，脈動(dòng)小，適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。2電感濾波電路電感濾波電路是將電感元件與負(fù)載串聯(lián)，接在整流電路后面。L越大，濾波效果越好。電感濾波的峰值電流小，輸出特性較

10、平坦，適用于低電壓、大電流的場(chǎng)合。3復(fù)式濾波電路：L 型濾波電路、LC-型濾波電路、RC-型濾波電路。4濾波電路及元件的主要參數(shù)估算與選用電容濾波電路的直流輸出電壓：（半波整流）、 （橋式整流電容濾波）；電容濾波電路中濾波電容的選擇：負(fù)載電阻越小，濾波電容的容量應(yīng)相對(duì)取大。1.3.3 穩(wěn)壓電路1集成穩(wěn)壓電路固定式三端集成穩(wěn)壓器：常用的固定式三端集成穩(wěn)壓器有W78XX（正電壓輸出）和W79XX系列（負(fù)電壓輸出）。其主要特點(diǎn)是使用時(shí)不需外接元件。可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器：常用的可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器有LM117/LM217/LM317系列（正電壓輸出）和LM137/LM237/LM337系列（負(fù)電壓輸出

11、）。其主要特點(diǎn)是使用時(shí)輸出電壓連續(xù)可調(diào)。2開關(guān)穩(wěn)壓電源開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，依靠調(diào)節(jié)其導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。了解開關(guān)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)框圖、穩(wěn)壓過程和應(yīng)用。三、課堂小結(jié)1半波整流電路和橋式整流電路的工作原理。2電容濾波電路的工作原理。3集成穩(wěn)壓器的常用類型及其特點(diǎn)。4開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓過程。四、課堂思考 P16 思考與練習(xí)題1、2、3。P20 思考與練習(xí)題1、2。五、課后練習(xí)P29 一、填空題：4、5、6；二、判斷題：2、3；三、選擇題：4；四、技能實(shí)踐題；五、綜合題：2、3?！菊n題】實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1.1 二極管、整流橋的極性判別與質(zhì)量判斷【實(shí)訓(xùn)目標(biāo)】1掌握常用二極管、整流橋極性的判別方法。

12、2掌握常用二極管、整流橋的質(zhì)量判斷方法?！緦?shí)訓(xùn)重點(diǎn)】1常用二極管、整流橋的極性判別。2常用二極管、整流橋的質(zhì)量判斷?！緦?shí)訓(xùn)難點(diǎn)】整流橋的極性判別和質(zhì)量判斷【參考實(shí)訓(xùn)課時(shí)】2學(xué)時(shí)【實(shí)訓(xùn)方法】 講授法、演示法、實(shí)操法【實(shí)訓(xùn)過程】一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)任務(wù)一二極管的極性判別1將萬用表歐姆擋旋鈕置于R×100或×1K擋，用萬用表紅、黑表筆任意測(cè)量二極管兩引腳間的電阻值。2交換萬用表表筆再測(cè)量一次。以阻值小的一次測(cè)量為準(zhǔn)，黑表筆所接的一端為二極管的正極，紅表筆所接的一端為二極管的負(fù)極。任務(wù)二二極管的質(zhì)量判斷1將萬用表歐姆擋旋鈕置于R×100或×1K擋，分別測(cè)量測(cè)量二極管的正

13、向電阻和反向電阻的大小。2如果正向電阻阻值為幾百歐幾千歐，反向電阻阻值為幾十千歐幾百千歐以上，則說明二極管質(zhì)量良好。任務(wù)三整流橋的引腳判別1將萬用表歐姆擋旋鈕置于R×1K擋，用黑表筆固定接某一引腳，紅表筆分別接觸其余三個(gè)引腳，如果測(cè)量出來的電阻值為一小兩大，則黑表筆所接的引腳就是交流輸入端；如果測(cè)得的電阻值全為大，則黑表筆所接的引腳就是直流輸出端的正極；如果測(cè)得的電阻阻值全為小，則黑表筆所接的引腳就是直流輸出端負(fù)極。2將黑表筆改換一個(gè)引腳，重復(fù)上述試步驟，直至確定出全部四個(gè)引腳為止。任務(wù)四整流橋的質(zhì)量判斷1將萬用表歐姆擋旋鈕置于R×1K擋，測(cè)量整流橋兩輸入端之間的正向電阻和

14、反向電阻。2測(cè)量兩輸出端之間的正向電阻和反向電阻。3如果測(cè)量出來兩輸入端之間的正向電阻和反向電阻均為無窮大，兩輸出端之間的正向電阻為無窮大，反向電阻為幾百歐幾千歐，則說明整流橋質(zhì)量良好。 任務(wù)五綜合訓(xùn)練 分別對(duì)2只二極管和2只整流橋進(jìn)行極性判別和質(zhì)量判斷。二、實(shí)訓(xùn)小結(jié)1二極管的極性判別和質(zhì)量判斷。2整流橋的極性判別和質(zhì)量判斷。三、課堂思考1. 如果二極管、整流橋被判斷為壞的，能否根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)找出損壞的原因？2. P29 三、選擇題：3。四、課后作業(yè)1實(shí)訓(xùn)報(bào)告及本次實(shí)訓(xùn)的體會(huì)和收獲。2完成項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)表的學(xué)生自評(píng)部分。【課題】實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1.2 集成直流穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試【實(shí)訓(xùn)目標(biāo)】1掌握集成直流

15、穩(wěn)壓電源的工作原理。2掌握集成直流穩(wěn)壓電源的安裝與調(diào)試?！緦?shí)訓(xùn)重點(diǎn)】1集成直流穩(wěn)壓電源電路的元器件識(shí)別和檢測(cè)。2集成直流穩(wěn)壓電源的電路安裝與調(diào)試?！緦?shí)訓(xùn)難點(diǎn)】1集成直流穩(wěn)壓電源的工作原理 2集成直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試【參考實(shí)訓(xùn)課時(shí)】2學(xué)時(shí)【實(shí)訓(xùn)方法】 講授法、演示法、實(shí)操法【實(shí)訓(xùn)過程】一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)任務(wù)一理解集成直流穩(wěn)壓電源的工作原理理解整個(gè)電路的工作原理，明確各部分電壓的性質(zhì)(交流/直流)。任務(wù)二集成直流穩(wěn)壓電源電路的元器件識(shí)別對(duì)集成直流穩(wěn)壓電源電路所包含的元器件進(jìn)行識(shí)別，并了解它們?cè)陔娐分械淖饔?。任?wù)三集成直流穩(wěn)壓電源電路元器件的檢測(cè)1變壓器的檢測(cè)。2電解電容的檢測(cè)。3電位器的檢測(cè)。4電阻器的檢測(cè)。5三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM317的檢測(cè)。6整流橋的檢測(cè)。任務(wù)四集成直流穩(wěn)壓電源的電路安