第1章 二極管及其應用

1、電子技術基礎與技能介紹v本書是中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材，本書力求符合中職學生的學習規(guī)律，把電子技術基礎與技能課程的學習過程分為感知、體驗、領悟、和應用四個階段，培養(yǎng)和提高學生運用所學專業(yè)基礎知識和技能進行分析問題、解決問題的能力，為學生的職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎。v主要特點有：v1、突出基礎性和典型性v2、突出簡約性和新穎性v3、突出邏輯性和層次性v4、突出實用性和趣味性教學課時安排表模塊教學單元教學時數基礎模塊模擬電子技術與技能二極管及其應用1084三極管及放大電路基礎10常用放大器20數字電子技術與技能數字電路基礎10組合邏輯電路12觸發(fā)器10時序邏輯電路12選學模塊模擬電子技術與

2、技能三極管及放大電路基礎442常用放大器4直流穩(wěn)壓電源10正弦波振蕩電路8數字電子技術與技能數字電路基礎2觸發(fā)器2脈沖波形的產生與變換12本學期教學重點v二極管及其應用v三極管及放大電路基礎v常用放大器本學期教學難點v二極管整流及濾波電路的分析v三極管及放大電路的分析v直流穩(wěn)壓電路的分析v正弦波振蕩電路的分析教學措施v本班有19名學生，男生18人，女生1人，學習積極性不高，教學困難較大，因此，在教學中，了解學生，結合學生實際，采取因材施教，靈活多樣的教學方法，調動學生學習的積極性，努力提高教學質量。目錄目錄1.1 二極管二極管1.2 二極管整流及濾波電二極管整流及濾波電路路技能實訓技能實訓 單

3、項整流、濾單項整流、濾波電路的測試波電路的測試本章小結本章小結習題講解習題講解 了解半導體的主要特性；了解半導體的主要特性； 了解二極管的結構、電路符號及引腳；了解二極管的結構、電路符號及引腳； 了解二極管的單向導電性、主要參數及伏安特性；了解二極管的單向導電性、主要參數及伏安特性； 了解其他類型二極管的外形特征、功能及應用；了解其他類型二極管的外形特征、功能及應用； 會用萬用表檢測二極管極性和質量優(yōu)劣。會用萬用表檢測二極管極性和質量優(yōu)劣。本章教學重點v二極管的結構與符號v二極管的單向導電性v二極管整流及濾波電路本章教學難點v二極管的伏安特性v二極管整流與濾波電路的分析計算本章教學時數 10課

4、時本章教學過程設計1.1.1 半導體的奇妙特性半導體的奇妙特性v單晶體晶體器件 v導體 半導體 、絕緣體新課教學過程：新課教學過程：1.1.1 1.1.1 半導體的奇妙特性半導體的奇妙特性一一、對溫度反應靈敏對溫度反應靈敏測試比較如圖所示測試比較如圖所示不加溫測試加溫測試不加溫測試加溫測試1.1.1 1.1.1 半導體的奇妙特性半導體的奇妙特性二二、對光照反應靈敏對光照反應靈敏測試比較如圖所示測試比較如圖所示遮光測試遮光測試 光照測試光照測試1.1.1 1.1.1 半導體的奇妙特性半導體的奇妙特性三、摻入雜質后會改善導電性三、摻入雜質后會改善導電性 在純凈的半導體中，摻入適量的雜質，會使半導體

5、的導電能力有成在純凈的半導體中，摻入適量的雜質，會使半導體的導電能力有成百萬倍的增長，使半導體獲得了強大的生命力。人們正是通過摻入某些百萬倍的增長，使半導體獲得了強大的生命力。人們正是通過摻入某些特定的雜質元素，人為地、精確地控制半導體的導電能力，將其制造成特定的雜質元素，人為地、精確地控制半導體的導電能力，將其制造成各種性質、用途的半導體器件。幾乎所有的半導體器件（如二極管和三各種性質、用途的半導體器件。幾乎所有的半導體器件（如二極管和三極管、場效晶體管、晶閘管以及集成電路等），都是采用摻有特定雜質極管、場效晶體管、晶閘管以及集成電路等），都是采用摻有特定雜質的半導體。的半導體。N型半導體v

6、在純凈的 半導體硅或鍺中摻入適量的五價磷元素，可形成帶負電的自由電子，故被稱為電子型半導體，簡稱N型 （a）N型半導體P型半導體v在純凈的 半導體硅或鍺中摻入適量的三價硼元素，可形成帶正電的空穴參與導電，故被稱為空穴型半導體，簡稱P型半導體（b）P型半導體1.1.2 1.1.2 二極管結構與電路圖形符號二極管結構與電路圖形符號一、二極管的結構一、二極管的結構 普通二極管是由一個普通二極管是由一個PN PN 結加上兩條電極引線做成管芯，從結加上兩條電極引線做成管芯，從P P區(qū)引出的區(qū)引出的電極作為正極，從電極作為正極，從N N 區(qū)引出的電極作為負極，并且用塑料、玻璃或金屬等區(qū)引出的電極作為負極，

7、并且用塑料、玻璃或金屬等材料作為管殼封裝起來，就構成了二極管。二極管的體積較小時，在其中材料作為管殼封裝起來，就構成了二極管。二極管的體積較小時，在其中的一端用一個色環(huán)來表示負極，無色環(huán)一端就是正極；體積較大時，常在的一端用一個色環(huán)來表示負極，無色環(huán)一端就是正極；體積較大時，常在殼體上印有標明正極和負極的符號。殼體上印有標明正極和負極的符號。 二極管的結構二極管的結構實物圖實物圖1.1.2 1.1.2 二極管結構與電路圖形符號二極管結構與電路圖形符號二、二極管的圖形符號二、二極管的圖形符號 二極管被廣泛應用于各類電子產品中，其電路圖形符號如圖所示，文二極管被廣泛應用于各類電子產品中，其電路圖形

8、符號如圖所示，文字符號用字母字符號用字母“VD”VD”表示。表示。 電路圖形符號用箭頭形象地表示了二極管正向電流流通的方向，箭頭電路圖形符號用箭頭形象地表示了二極管正向電流流通的方向，箭頭的一邊代表正極，用的一邊代表正極，用“”號表示，另一邊代表負極，用號表示，另一邊代表負極，用“”號表示。號表示。電路圖形符號電路圖形符號1.1.3 1.1.3 二極管的單向導電特性二極管的單向導電特性測試電路如圖所示測試電路如圖所示1.1.3 1.1.3 二極管的單向導電特性二極管的單向導電特性一、二極管具有單向導電特性一、二極管具有單向導電特性 （1 1）加正向電壓二極管導通）加正向電壓二極管導通 將二極管

9、的正極接電路中的高電位，負極將二極管的正極接電路中的高電位，負極接低電位，稱為正向偏置（正偏）。此時二極管內部呈現較小的電阻，有較接低電位，稱為正向偏置（正偏）。此時二極管內部呈現較小的電阻，有較大的電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為正向導通狀態(tài)。大的電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為正向導通狀態(tài)。 （2 2）加反向電壓二極管截止）加反向電壓二極管截止 將二極管的正極接電路中的低電位，負極將二極管的正極接電路中的低電位，負極接高電位，稱為反向偏置（反偏）。此時二極管內部呈現很大的電阻，幾乎接高電位，稱為反向偏置（反偏）。此時二極管內部呈現很大的電阻，幾乎沒有電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為反向截止狀態(tài)。

10、沒有電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為反向截止狀態(tài)。二、二極管的特性曲線二、二極管的特性曲線 當正向電壓較小時，二極管呈現的電阻很大，當正向電壓較小時，二極管呈現的電阻很大，基本上處于截止狀態(tài)，這個區(qū)域常稱為正向特性基本上處于截止狀態(tài)，這個區(qū)域常稱為正向特性的的“死區(qū)死區(qū)”，一般硅二極管的，一般硅二極管的“死區(qū)死區(qū)”電壓約為電壓約為0.5V0.5V，鍺二極管約為，鍺二極管約為0.2V0.2V。 當正向電壓超過當正向電壓超過“死區(qū)死區(qū)”電壓后，二極管的電壓后，二極管的電阻變得很小，二極管處于導通狀態(tài)，二極管導電阻變得很小，二極管處于導通狀態(tài)，二極管導通后兩端電壓降基本保持不變，硅二極管約為通后兩端電

11、壓降基本保持不變，硅二極管約為0.7V0.7V，鍺二極管約為，鍺二極管約為0.3V0.3V。如圖所示。如圖所示。1. 1. 正向特性正向特性1.1.3 1.1.3 二極管的單向導電特性二極管的單向導電特性 （1 1）反向截止區(qū)）反向截止區(qū) 二極管加反向電壓時，仍二極管加反向電壓時，仍然會有反向電流流過二極管，稱為漏電流。漏電然會有反向電流流過二極管，稱為漏電流。漏電流基本不隨反向電壓的變化而變化，稱為反向截流基本不隨反向電壓的變化而變化，稱為反向截止區(qū)。止區(qū)。 （2 2）反向擊穿區(qū)）反向擊穿區(qū) 當加到二極管兩端的反向當加到二極管兩端的反向電壓超過某一規(guī)定數值時，反向電流突然急劇增電壓超過某一規(guī)

12、定數值時，反向電流突然急劇增大，這種現象稱為反向擊穿現象。實際應用時，大，這種現象稱為反向擊穿現象。實際應用時，普通二極管應避免工作在擊穿范圍。如圖所示。普通二極管應避免工作在擊穿范圍。如圖所示。2. 2. 反向特性反向特性1.1.3 1.1.3 二極管的單向導電特性二極管的單向導電特性二、二極管特性曲線二、二極管特性曲線1.1.4 1.1.4 二極管的使用常識二極管的使用常識一、二極管的型號一、二極管的型號二、二極管的主要參數二、二極管的主要參數1.1.4 1.1.4 二極管的使用常識二極管的使用常識1.1.4 1.1.4 二極管的使用常識二極管的使用常識三、二極管的檢測三、二極管的檢測1

13、1用萬用表檢測二極管用萬用表檢測二極管1 1）用萬用表判斷二極管極性）用萬用表判斷二極管極性 示意圖如圖所示示意圖如圖所示 （1 1）先將萬用表電阻擋旋鈕置于）先將萬用表電阻擋旋鈕置于R R100100或或R R1k1k擋。擋。 （2 2）用萬用表紅、黑表筆任意測量二極管兩引腳間的電阻值。）用萬用表紅、黑表筆任意測量二極管兩引腳間的電阻值。 （3 3）交換萬用表表筆再測量一次。如果二極管是好的話，兩次測量結果必）交換萬用表表筆再測量一次。如果二極管是好的話，兩次測量結果必定一大一小。定一大一小。 （4 4）以阻值較小的一次測量為準，黑表筆所接的二極管一端為正極，紅表）以阻值較小的一次測量為準，

14、黑表筆所接的二極管一端為正極，紅表筆所接的二極管一端為負極。筆所接的二極管一端為負極。1.1.4 1.1.4 二極管的使用常識二極管的使用常識三、二極管的檢測三、二極管的檢測1 1用萬用表檢測二極管用萬用表檢測二極管2 2）用萬用表檢測普通二極管的好壞用萬用表檢測普通二極管的好壞 測試圖如圖所示 （1 1）萬用表置于）萬用表置于R R1k1k擋。測量正向電阻時，萬用表的黑表筆接二極管的擋。測量正向電阻時，萬用表的黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負極。正極，紅表筆接二極管的負極。 （2 2）萬用表置于）萬用表置于R R1k1k擋。測量反向電阻時，萬用表的紅表筆接二極管的擋。測量反向電阻時，

15、萬用表的紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極。正極，黑表筆接二極管的負極。 （3 3）根據二極管正、反向電阻阻值變化判斷二極管的質量好壞。）根據二極管正、反向電阻阻值變化判斷二極管的質量好壞。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管1 1穩(wěn)壓二極管的圖形符號穩(wěn)壓二極管的圖形符號 穩(wěn)壓二極管又稱為齊納二極管，是一種用于穩(wěn)壓（或限壓）、工作于穩(wěn)壓二極管又稱為齊納二極管，是一種用于穩(wěn)壓（或限壓）、工作于反向擊穿狀態(tài)的二極管。其外形及圖形符號如圖所示反向擊穿狀態(tài)的二極管。其外形及圖形符號如圖所示。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管

16、一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管2 2穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管的伏安特性 當反向電壓達到當反向電壓達到VZVZ時，即使電壓有一微小的時，即使電壓有一微小的增加，反向電流也會增加很多（反向擊穿曲線很增加，反向電流也會增加很多（反向擊穿曲線很徒直），這時，二極管處于擊穿狀態(tài)，其兩端電徒直），這時，二極管處于擊穿狀態(tài)，其兩端電壓基本保持不變（穩(wěn)壓區(qū)）。如果把擊穿電流通壓基本保持不變（穩(wěn)壓區(qū)）。如果把擊穿電流通過電阻限制在一定的范圍內，管子就可以長時間過電阻限制在一定的范圍內，管子就可以長時間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。而且，穩(wěn)壓二極管在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。而且，穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性是可逆的，

17、去掉反向電壓，穩(wěn)壓的反向擊穿特性是可逆的，去掉反向電壓，穩(wěn)壓二極管又恢復常態(tài)。如圖所示二極管又恢復常態(tài)。如圖所示 。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管3 3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管的檢測的檢測 （1 1）檢測方法與普通二極管相同，但穩(wěn)）檢測方法與普通二極管相同，但穩(wěn)壓二極管的正向電阻比普通二極管的正向電壓二極管的正向電阻比普通二極管的正向電阻要大一些。阻要大一些。 （2 2）若需要對穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定電壓做）若需要對穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定電壓做精確測量，則可用晶體管特性圖示儀測量。精確測量，則可用晶體管特性圖示儀測量。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其

18、他類型的二極管二、發(fā)光二極管二、發(fā)光二極管1 1發(fā)光二極管的圖形符號發(fā)光二極管的圖形符號 發(fā)光二極管與普通二極管一樣也是由發(fā)光二極管與普通二極管一樣也是由PNPN結構成，同樣具有單向導電性。結構成，同樣具有單向導電性。實物及圖形符號如圖所示實物及圖形符號如圖所示。 發(fā)光二極管的實物發(fā)光二極管的實物圖圖 發(fā)光二極的管圖形符號發(fā)光二極的管圖形符號及文字符號及文字符號1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管二、發(fā)光二極管二、發(fā)光二極管2 2發(fā)光二極管的基本特性發(fā)光二極管的基本特性 發(fā)光二極管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成的，可以直接將電發(fā)光二極管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體

19、材料制成的，可以直接將電能轉換成光能的發(fā)光器件。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色和它本身的顏色相同，但也能轉換成光能的發(fā)光器件。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色和它本身的顏色相同，但也有透明色的發(fā)光二極管，也能發(fā)出紅色、黃色、綠色、白色等可見光。還有三有透明色的發(fā)光二極管，也能發(fā)出紅色、黃色、綠色、白色等可見光。還有三色變色發(fā)光二極管和人眼看不見的紅外線二極管，它們被廣泛運用于電路的狀色變色發(fā)光二極管和人眼看不見的紅外線二極管，它們被廣泛運用于電路的狀態(tài)顯示、信息顯示、裝飾工程、照明等領域。態(tài)顯示、信息顯示、裝飾工程、照明等領域。 通常，發(fā)光二極管通過通常，發(fā)光二極管通過10mA10mA電流時，就可以發(fā)出強度令人滿意

20、的光線，高電流時，就可以發(fā)出強度令人滿意的光線，高強度的發(fā)光二極管只需強度的發(fā)光二極管只需5mA5mA左右電流就能正常發(fā)光。左右電流就能正常發(fā)光。1.1.51.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管二、發(fā)光二極管二、發(fā)光二極管3 3發(fā)光二極管發(fā)光二極管的檢測的檢測 1 1）極性判別）極性判別 方法方法1 1：由管子的引腳長短識別，電極長的引腳為正極，短的引腳：由管子的引腳長短識別，電極長的引腳為正極，短的引腳為負極。為負極。 方法方法2 2：用指針式萬用表：用指針式萬用表R R10k10k電阻擋測量，測得電阻小的（約幾電阻擋測量，測得電阻小的（約幾十千歐），其黑表筆接的引腳是正極，紅表筆接的

21、引腳是負極，同時十千歐），其黑表筆接的引腳是正極，紅表筆接的引腳是負極，同時可仔細觀察到發(fā)光二極管發(fā)出的微弱光線?？勺屑氂^察到發(fā)光二極管發(fā)出的微弱光線。v 2）質量的簡易判別）質量的簡易判別v 方法方法1：將指針式萬用表置于：將指針式萬用表置于R10k電阻電阻擋，測量其正向電阻應在幾十千歐之內，反擋，測量其正向電阻應在幾十千歐之內，反向電阻應大于幾百千歐（通常為無窮大）為向電阻應大于幾百千歐（通常為無窮大）為正常。正常。v 方法方法2：將發(fā)光二極管長引腳（正極）插：將發(fā)光二極管長引腳（正極）插入萬用表的入萬用表的NPN型型“c極極”插孔，短引腳插孔，短引腳（負極）插入（負極）插入“e極極”插孔

22、，則發(fā)光二極管正插孔，則發(fā)光二極管正常發(fā)光。常發(fā)光。v 3）正、反電壓降測量）正、反電壓降測量 將數字萬用表置于二極管擋，將數字萬用表置于二極管擋，紅表筆接二極管正極，黑表筆接紅表筆接二極管正極，黑表筆接負極，顯示屏顯示電壓在負極，顯示屏顯示電壓在1.8V左左右，調換表筆再測試，顯示為右，調換表筆再測試，顯示為1V，則表示被測管合格。則表示被測管合格。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管三、光電二極管三、光電二極管1 1圖形符號及文字符號圖形符號及文字符號實物與圖形符號如圖所示。實物與圖形符號如圖所示。 1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管三、光電二極管

23、三、光電二極管2 2工作原理及特性工作原理及特性 光電二極管是在反向電壓作用下工作的，它光電二極管是在反向電壓作用下工作的，它的正極接較低的電平，負極接較高的電平。工作電的正極接較低的電平，負極接較高的電平。工作電路如圖所示路如圖所示。沒有光照時，反向電流極其微弱，稱沒有光照時，反向電流極其微弱，稱為暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微為暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為亮電流。光的強度越大，反向電流也越大。安，稱為亮電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，該電流流經負光的變化引起光電二極管電流變化，該電流流經負載，產生輸出電壓載，產生輸出電壓

24、U UO O，由此可以把光信號轉換成電，由此可以把光信號轉換成電信號，故將其稱為光電傳感器件。信號，故將其稱為光電傳感器件。光電二極管工作電路光電二極管工作電路 1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管三、光電二極管三、光電二極管3 3光電二極管的簡易檢測光電二極管的簡易檢測 （1 1）極性判別）極性判別 首先應在無光照的條件下用指針式萬用表首先應在無光照的條件下用指針式萬用表R R100100或或R R1k1k擋檢測光電二極管的正負極性，檢測方法同普通二極管的檢測。擋檢測光電二極管的正負極性，檢測方法同普通二極管的檢測。 （2 2）性能檢測）性能檢測 使光電二極管處于反向工作

25、狀態(tài)，即萬用表黑表筆接光使光電二極管處于反向工作狀態(tài)，即萬用表黑表筆接光電二極管的負極，紅表筆接其正極，在沒有光照射時，其阻值應在數十電二極管的負極，紅表筆接其正極，在沒有光照射時，其阻值應在數十k k至至數百數百k k，該電阻值稱為暗電阻。再將光電二極管移到光線明亮處，其阻值應，該電阻值稱為暗電阻。再將光電二極管移到光線明亮處，其阻值應會大大降低，萬用表指示值通常只有數會大大降低，萬用表指示值通常只有數k k，該電阻值稱為亮電阻。，該電阻值稱為亮電阻。檢測示意圖如圖所示檢測示意圖如圖所示檢測示意圖檢測示意圖1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管四、變容二極管四、變容二極管1

26、 1變容二極管的圖形符號變容二極管的圖形符號 變容二極管像穩(wěn)壓二極管一樣，工作于反向偏置狀態(tài)。變容二極管像穩(wěn)壓二極管一樣，工作于反向偏置狀態(tài)。實物及圖形符號如圖所示實物及圖形符號如圖所示 。1.1.5 1.1.5 其他類型的二極管其他類型的二極管四、變容二極管四、變容二極管2 2變容二極管的基本特性變容二極管的基本特性 當給變容二極管施加反向電壓時，由于當給變容二極管施加反向電壓時，由于PNPN結展寬而呈現電容特性，其結展寬而呈現電容特性，其兩個電極之間的兩個電極之間的PNPN結電容大小隨加到變容二極管兩端反向電壓大小的改變結電容大小隨加到變容二極管兩端反向電壓大小的改變而變化，其特性相當于一

27、個可以通過電壓控制的自動微調電容。而變化，其特性相當于一個可以通過電壓控制的自動微調電容。3 3變容二極管的檢測變容二極管的檢測 變容二極管的檢測方法與檢測普通二極管相同，通過測量二極管的正變容二極管的檢測方法與檢測普通二極管相同，通過測量二極管的正向電阻和反向電阻鑒別變容二極管的質量好壞。向電阻和反向電阻鑒別變容二極管的質量好壞。 了解整流電路的用途和元器件的主要作用；了解整流電路的用途和元器件的主要作用； 理解橋式整流電路的組成與工作原理；理解橋式整流電路的組成與工作原理； 會估算橋式整流電路的輸出電壓和輸出電流；會估算橋式整流電路的輸出電壓和輸出電流； 了解濾波電路的作用；了解濾波電路的

28、作用； 掌握電容濾波電路的構成，會估算電容濾波電路的輸出電壓；掌握電容濾波電路的構成，會估算電容濾波電路的輸出電壓； 熟悉電感濾波電路的構成，了解濾波原理與電路特點；熟悉電感濾波電路的構成，了解濾波原理與電路特點； 會根據實際電路選擇濾波電路的類型。會根據實際電路選擇濾波電路的類型。v整流電路是直流電源的核心部分，它的作用是利用二極管的單向導電性，將輸入的交流電壓轉換為脈動的直流電壓。脈動的直流電壓還不能滿足大多數電路的需要，因此在整流電路后面加一個濾波電路，濾波電路的作用是將脈動的直流電壓轉變?yōu)槠交闹绷麟妷?。v常用的直流電路有半波整流電路和橋式整流電路。1.2.1 1.2.1 半波整流電路

29、半波整流電路一、電路的組成一、電路的組成測試電路如圖所示測試電路如圖所示。 單向半波整流電路由電源變壓器單向半波整流電路由電源變壓器 、整流二極管、整流二極管 、和用電負載、和用電負載 構成。構成。 電源變壓器將電網電壓的交流電壓電源變壓器將電網電壓的交流電壓 降壓為數值適當的交流壓降壓為數值適當的交流壓 ，整流二極管在這里主要是利用它的單向導電性，即交流正半周時導通，負整流二極管在這里主要是利用它的單向導電性，即交流正半周時導通，負半周時截止。半周時截止。 是需要直流供電的負載電阻，是需要直流供電的負載電阻， 是脈動的直流輸出電壓。是脈動的直流輸出電壓。TVDLR1u2uLRLU1.2.1

30、1.2.1 半波整流電路半波整流電路二、整流原理二、整流原理 1. 1. 半波整流工作過程半波整流工作過程 電路及波形圖如圖所示電路及波形圖如圖所示 （1 1）當輸入電壓為正半周時，二）當輸入電壓為正半周時，二極管極管VDVD因正向偏置而導通，在負載電因正向偏置而導通，在負載電阻上得到一個極性為上正下負的電壓。阻上得到一個極性為上正下負的電壓。 （2 2）當輸入電壓為負半周時，）當輸入電壓為負半周時， 二極管二極管VDVD因反向偏置而截止，此期間因反向偏置而截止，此期間無電流通過，負載上的電壓等于零。無電流通過，負載上的電壓等于零。v由此可見，在交流電一個周期內，二極由此可見，在交流電一個周期

31、內，二極管有半個周期導通，另半個周期截止，在負管有半個周期導通，另半個周期截止，在負載電阻載電阻RL上的脈動直流電壓波形是輸入交流上的脈動直流電壓波形是輸入交流電壓的一半，故稱單相半波整流。電壓的一半，故稱單相半波整流。 v輸出電壓的極性取決于二極管在電路中輸出電壓的極性取決于二極管在電路中的連接方式，如在圖中二極管反接時，輸出的連接方式，如在圖中二極管反接時，輸出電壓的極性也將變反。電壓的極性也將變反。 1.2.1 1.2.1 半波整流電路半波整流電路三、三、負載上的直流電壓與直流電流的估算負載上的直流電壓與直流電流的估算（1 1）負載上的直流電壓）負載上的直流電壓U UL L 負載上的半波

32、脈動直流電壓平均值可用直流電負載上的半波脈動直流電壓平均值可用直流電壓表直接測得，也可按下式計算求出壓表直接測得，也可按下式計算求出U UL L=0.45U=0.45U2 (2 (U2 為變壓器二次電壓有效值） （1-2-11-2-1） （2 2）負載上的直流電流）負載上的直流電流 流過負載的直流電流為流過負載的直流電流為 （1-2-21-2-2）2L45. 0UU L2LLL45. 0RURUI1.2.1 1.2.1 半波整流電流半波整流電流四、整流二極管的選擇四、整流二極管的選擇 整流二極管與負載是串聯的整流二極管與負載是串聯的, ,如圖所示，所以流經二極管的電流如圖所示，所以流經二極管的

33、電流 （平均值）與負載電流（平均值）與負載電流 相等，故選用二極管時要求其相等，故選用二極管時要求其 （1-2-31-2-3） 二極管承受的最大反向電壓是發(fā)生在二極管承受的最大反向電壓是發(fā)生在u u2 2達到最大值時，即達到最大值時，即 （1-2-41-2-4） 根據最大整流電流和最高反向工作根據最大整流電流和最高反向工作電壓的計算值，查閱有關半導體器件手電壓的計算值，查閱有關半導體器件手冊，選用合適的二極管型號使其冊，選用合適的二極管型號使其額額定值定值大于計算值。大于計算值。DF II2RMUUDILIv例題 有一直流負載，電阻為1.5K ，要求工作電流為10mA，如果采用半波整流電路，試

34、求電源變壓器的二次電壓，并選擇適當的整流二極管。v解：（略）1.2.2 1.2.2 橋式整流電路橋式整流電路一、電路的組成一、電路的組成 單相橋式整流電路由電源變壓器和四個同型號的二極管接成電橋形式組成，單相橋式整流電路由電源變壓器和四個同型號的二極管接成電橋形式組成，橋路的一對角點接變壓器的二次繞組，另一對角點接負載。電路原理及簡化畫橋路的一對角點接變壓器的二次繞組，另一對角點接負載。電路原理及簡化畫法如圖所示。法如圖所示。 1.2.2 1.2.2 橋式整流電路橋式整流電路二、二、工作原理工作原理工作過程v（1）當電壓u2為正半周時，即a端為正、b端為負，這時VD1、VD3導通，VD2、VD

35、4截止，電流IL由a端 VD1 RL VD3 b端，如圖1.2.6（a）中虛線箭頭所示。此電流流經負載RL時，在RL上形成了上正下負的輸出電壓。v(2) 當u2為負半周時，即a端為負、b端為正，這時VD2、VD4導通，VD1、VD3截止，電流IL由b端 VD2 RL VD4 a端，如圖1.2.6（b）所示。v結論：無論u2處于正半周還是負半周，都有電流分別流過兩對二極管，并以相同方向流過負載RL，是單方向的全波脈動波形。1.2.2 1.2.2 橋式整流電路橋式整流電路三三、負載上的直流電壓與直流電流的估算負載上的直流電壓與直流電流的估算 2. 2. 負載上的直流電壓與直流電流的估算負載上的直流

36、電壓與直流電流的估算 （1 1）負載上的直流電壓）負載上的直流電壓 （1-2-51-2-5） （2 2）負載上的直流電流）負載上的直流電流 （1-2-1-2-6 6）LLLLL9 . 0RURUI2L9 . 0 UU 1.2.2 1.2.2 橋式整流電流橋式整流電流四、四、整流二極管的選擇整流二極管的選擇 在橋式整流電路中，每只二極管都是在交流電的半周期內導通，每在橋式整流電路中，每只二極管都是在交流電的半周期內導通，每個個二極管的平均電流是輸出電流的二分之一。所以二極管的平均電流是輸出電流的二分之一。所以二極管二極管的最大電流為的最大電流為 （1-2-71-2-7） 二極管承受的最高反向電壓

37、是交流電壓二極管承受的最高反向電壓是交流電壓u u2 2的峰值，所以的峰值，所以二極管二極管的最高的最高反向電壓為反向電壓為 （1-2-81-2-8）2 OFII22RMUU 例題v【例1.2】有一直流負載需直流電壓6V，直流電流0.4A，如果采用單相橋式整流電路，試求電源變壓器的二次電壓，并選擇整流二極管的型號。v解： 可得變壓器二次電壓的有效值 為U2= V=6.7V ID= IL= 0.4A=200mA2L9 . 0 UU 9 . 069 . 0UL21211.2.1.2.3 3 濾波的基本概念濾波的基本概念一、什么是濾波一、什么是濾波 整流電路是利用二極管的單向導電性把交流電變?yōu)槊}動的

38、直流整流電路是利用二極管的單向導電性把交流電變?yōu)槊}動的直流電，其中含有很大的交流成分電，其中含有很大的交流成分。除一些特殊的場合可以作為供電電。除一些特殊的場合可以作為供電電源使用外，一般不能作為電子電路的供電電源。這樣就必須采取一源使用外，一般不能作為電子電路的供電電源。這樣就必須采取一定的措施，一方面盡量濾除輸出電壓中的交流成分，另一方面又要定的措施，一方面盡量濾除輸出電壓中的交流成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。濾盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。濾除它的交流成分就稱為濾波，完成這一任務的電路稱為濾波電路，除它的交流成分就稱為

39、濾波，完成這一任務的電路稱為濾波電路，也稱為濾波器。也稱為濾波器。 二、二、濾波濾波電路電路的作用的作用 如果將一臺用如果將一臺用9V電池供電的收錄機由交流電供電，則必須利用變壓器將交電池供電的收錄機由交流電供電，則必須利用變壓器將交流流220V降低為交流降低為交流13V，然后由二極管橋式整流電路輸出為然后由二極管橋式整流電路輸出為9V左右的直流電。左右的直流電。如圖所示。如圖所示。 雖然整流雖然整流電路電路輸出的輸出的9V直流電可以用于收錄機，但是收錄機會產生令人煩直流電可以用于收錄機，但是收錄機會產生令人煩惱的交流噪聲。交流噪聲是由施惱的交流噪聲。交流噪聲是由施加到加到收錄機的直流脈動電壓

40、引起收錄機的直流脈動電壓引起的。要的。要使收錄機無噪聲地工作，使收錄機無噪聲地工作，就必就必須加裝濾波器，以濾除直流須加裝濾波器，以濾除直流脈動電壓的交流成分。脈動電壓的交流成分。1.2.1.2.3 3 濾波的基本概念濾波的基本概念 三、常用濾波電路常用濾波電路 濾波器直接接在整流電路后面，通常由電容、電感和電阻按一定的濾波器直接接在整流電路后面，通常由電容、電感和電阻按一定的方式組合成多種形式的濾波電路。方式組合成多種形式的濾波電路。如圖所示。如圖所示。1.2.1.2.3 3 濾波的基本概念濾波的基本概念1.2.1.2.4 4 電容濾波電路電容濾波電路 1.1. 電路組成。電容濾波電路是使用

41、電路組成。電容濾波電路是使用得最多也是最得最多也是最簡單的濾波電路。其結構是在整流電路的負載兩端并聯簡單的濾波電路。其結構是在整流電路的負載兩端并聯一較大容量的電解電容器。利用電容器對電壓的充、放一較大容量的電解電容器。利用電容器對電壓的充、放電作用使輸出電壓電作用使輸出電壓趨于平滑。趨于平滑。一、一、電路組成及工作原理電路組成及工作原理v 2 .濾波原理濾波原理v （1）當開關）當開關S斷開時，沒有電容濾波作用，斷開時，沒有電容濾波作用，電路為橋式整流。電路為橋式整流。v （2）當開關）當開關S閉閉v合時，電容接入電路，合時，電容接入電路， v使輸出電壓的脈動成使輸出電壓的脈動成v分減小，平

42、均值增大，分減小，平均值增大，v從而達到濾波的目的。從而達到濾波的目的。v如圖所示。如圖所示。1.2.1.2.4 4 電容濾波電路電容濾波電路二、輸出直流電壓的估算二、輸出直流電壓的估算 整流電路接入濾波電容時，通常輸出電壓可按下面的經驗公式估整流電路接入濾波電容時，通常輸出電壓可按下面的經驗公式估算：算： 半波整流電容濾波半波整流電容濾波 （1-2-9） 橋式整流電容濾波橋式整流電容濾波 （1-2-10） 空載時（負載開路）空載時（負載開路） （1-2-11）2LUU 2L2 . 1 UU 2L4 . 1 UU v【1.3】一個橋式整流電容濾波電路，如圖1.28(a)所示。電源由220V、50HZ的交流電壓變壓器降壓供電，負載電阻RL為40，輸出直流電壓20V。當開關閉合時，試求變壓器二次電壓，并估算濾波電容的耐壓值和容量。v解：（1）變壓器的二次電壓v 可得U2=v =17Vv (2)當負載為空載時，電容承受最大電壓，所以電容的耐壓值為 v = 17V=24V v 2L2 . 1 UU 2 . 1UL22RMUU 21.2.1.2.5 5 電感濾波電路電感濾波電路 由于電感對于交流呈現一個很大的感抗由于電感對于交流呈現一個很大的感抗 ，能有效地阻止交流電，能有效地阻止交流電通過，而