半導(dǎo)體二極管與整流電路學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1半導(dǎo)體二極管與整流電路半導(dǎo)體二極管與整流電路第一頁，編輯于星期日：十三點 二分。2第1頁/共40頁第二頁，編輯于星期日：十三點 二分。3導(dǎo)體導(dǎo)體conductorconductor ：容易導(dǎo)電的物體，金屬一般都是導(dǎo)體。容易導(dǎo)電的物體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體絕緣體nonconductornonconductor ：不容易導(dǎo)電的物體不容易導(dǎo)電的物體 。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體半導(dǎo)體semiconductorsemiconductor ：室溫時電阻率約在室溫時電阻率約在10-5107 m之間。之間。導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，并導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之

2、間，并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。19111911年考尼白格和維斯首次使用年考尼白格和維斯首次使用 這一名詞。這一名詞。不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同的特點。例如：不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同的特點。例如：熱敏性和光敏性：熱敏性和光敏性：當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。例如：熱敏電阻、光敏電阻。例如：熱敏電阻、光敏電阻。摻雜性：摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使 它的導(dǎo)電能力明顯改變。它的

3、導(dǎo)電能力明顯改變。例如：純硅摻雜百萬分之一硼，電阻率從大約例如：純硅摻雜百萬分之一硼，電阻率從大約4 41010-3 -3 m m 到到2 210103 3 mm半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理第2頁/共40頁第三頁，編輯于星期日：十三點 二分。4一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點GeSi現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。通過一定的工藝過

4、程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。純度純度 ，甚至達(dá)到以上。，甚至達(dá)到以上。 硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價電子。，共用一對價電子。第3頁/共40頁第四頁，編輯于星期日：十三點 二分。5共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4表示表示除去價除去價電子后電子后的原子的原子形成共價鍵后，每

5、個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子（價電子）束縛電子（價電子），常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。第4頁/共40頁第五頁，編輯于星期日：十三點 二分。6在絕對在絕對0度度

6、（T=0K）和沒有外界激發(fā)時和沒有外界激發(fā)時, ,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運動的帶電粒子（即價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子載流子carriercarrier），它的導(dǎo)電能力為），它的導(dǎo)電能力為 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于溫度增加或受光照激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為在常溫下，由于溫度增加或受光照激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子自由電子free electronfree electron ，同時共價鍵上留下一個空位，稱為，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴

7、空穴holehole。+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子第5頁/共40頁第六頁，編輯于星期日：十三點 二分。7+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的在其它力的作用下，空穴吸引附近的價電子來填補，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空價電子來填補，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此可以認(rèn)為空穴是載流荷的移動，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 電子電流電

8、子電流：自由電子移動產(chǎn)生的電流。：自由電子移動產(chǎn)生的電流。2. 空穴電流空穴電流：空穴移動（價電子遞補空穴）：空穴移動（價電子遞補空穴）產(chǎn)生的電流。產(chǎn)生的電流。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。溫度溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的重要外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。體性能的重要外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。第6頁/共40頁第七頁，編輯于星期日：十三點 二分。8在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯在本征半導(dǎo)體中摻

9、入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。一、一、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N-type semiconductor：N指指negative。在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷，晶體中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷在硅或鍺晶體中摻入

10、少量的五價元素磷，晶體中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。成了不能移動的帶正電的離子。例如：例如：2727，純硅約有自由電子或空穴，純硅約有自由電子或空穴1.51.510101010個個/cm/cm3 3，摻雜為，摻雜為N N 型半導(dǎo)體后自由電子數(shù)增加幾十萬倍，空穴數(shù)減少為型半導(dǎo)體后自由

11、電子數(shù)增加幾十萬倍，空穴數(shù)減少為2.32.310105 5個個/cm3/cm3二、二、P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P-type semiconductor：P指指positive。在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子（價電子）來填形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子（價電子）來填補，使得硼原子成為不能移動的帶

12、負(fù)電的離子。補，使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。第7頁/共40頁第八頁，編輯于星期日：十三點 二分。9+4+4+5+4多余多余電子電子磷原子磷原子一、一、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N-type semiconductor空穴空穴硼原子硼原子+4+4+3+4N 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.1.由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。2.2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的自由電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的自由電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。，所以，自

13、由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。多數(shù)載流子多數(shù)載流子（多子多子）：自由電子）：自由電子少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子少子）：空穴）：空穴P 型半導(dǎo)體中：型半導(dǎo)體中：多數(shù)載流子：多數(shù)載流子：空穴空穴少數(shù)載流子：少數(shù)載流子：電子電子P 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？二、二、P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P-type semiconductor第8頁/共40頁第九頁，編輯于星期日：十三點 二分。10P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體雜質(zhì)雜質(zhì)型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多數(shù)載流子多數(shù)載流子和和少數(shù)載流子少數(shù)載流子的移動都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是的移動都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)

14、系，起導(dǎo)電作用的主要是多數(shù)載流子多數(shù)載流子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。雜質(zhì)型半導(dǎo)體整體是不帶電的。雜質(zhì)型半導(dǎo)體整體是不帶電的。第9頁/共40頁第十頁，編輯于星期日：十三點 二分。11P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運動擴(kuò)散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E漂移運動漂移運動擴(kuò)散運動使空間電荷區(qū)逐漸加寬。擴(kuò)散運動使空間電荷區(qū)逐漸加寬。內(nèi)電場越強(qiáng)，就使漂移運動越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。內(nèi)電場越強(qiáng)，就使漂移運動越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交

15、界面處就形成了經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN 結(jié)結(jié) PN junction。第10頁/共40頁第十一頁，編輯于星期日：十三點 二分。12所以擴(kuò)散和漂移這一對相反的運動最終達(dá)到所以擴(kuò)散和漂移這一對相反的運動最終達(dá)到動態(tài)動態(tài)平衡平衡，相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)，相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的寬度固定不變。的寬度固定不變。漂移運動漂移運動P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運動擴(kuò)散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E第11頁/共40頁第十二頁，編輯于星期日：十三點 二分。13+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)N型區(qū)型區(qū)P型區(qū)型區(qū)注意注意:1.1.空間電荷區(qū)中沒有載流子。空間電荷區(qū)中

16、沒有載流子。2.2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P P中的空穴中的空穴. .N區(qū)區(qū)中的電子（中的電子（都是都是多數(shù)載流子多數(shù)載流子）向?qū)Ψ竭\動（）向?qū)Ψ竭\動（擴(kuò)散運動擴(kuò)散運動）。）。3.3.P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（區(qū)中的空穴（都是都是少數(shù)載流子少數(shù)載流子），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。第12頁/共40頁第十三頁，編輯于星期日：十三點 二分。14正向偏置正向偏置:PN 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓(P+,N-) ，即，即:P 區(qū)加正、區(qū)加正、N 區(qū)加負(fù)電壓。區(qū)加負(fù)電壓。反向偏置反向偏置:PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓(

17、P-,N+) ，即，即: P區(qū)加負(fù)、區(qū)加負(fù)、N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦裕赫?正向偏置正向偏置。PN結(jié)結(jié)正向電流正向電流(PN)大，大，正向電阻正向電阻(PN)小小。反偏反偏:反向偏置反向偏置。PN結(jié)結(jié)反向電流反向電流(NP)小，小，反向電阻反向電阻(NP)大大。內(nèi)電場被削弱，加強(qiáng)多子擴(kuò)散運動內(nèi)電場被削弱，加強(qiáng)多子擴(kuò)散運動，形成較大的正向擴(kuò)散電流。，形成較大的正向擴(kuò)散電流。內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變厚變厚REPN+_+內(nèi)電場被加強(qiáng)，加強(qiáng)少子漂移運內(nèi)電場被加強(qiáng)，加強(qiáng)少子漂移運動，形成較小的反向漂移電流。動，形成較小的反向漂移電

18、流。正偏正偏反偏反偏REPN_+PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)結(jié)的光生伏打效應(yīng)：受到光照后能產(chǎn)生電動勢?？芍圃旃怆姵?。：受到光照后能產(chǎn)生電動勢?？芍圃旃怆姵?。 第13頁/共40頁第十四頁，編輯于星期日：十三點 二分。15基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)：PN 結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點接觸型點接觸型PN結(jié)結(jié)面接觸型面接觸型PN二極管二極管的電路的電路符號：符號：實際實際二極管二極管電流小，適用于高頻和小功率工作，電流小，適用于高頻和小功率工作，常用作數(shù)字電路中的開關(guān)元件常用作數(shù)字電路中的開關(guān)元件電流大，適用于低頻和電流大，適用

19、于低頻和大功率工作，常用來整流大功率工作，常用來整流第14頁/共40頁第十五頁，編輯于星期日：十三點 二分。16死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.6V,鍺管鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅管硅管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR理想伏安特性理想伏安特性正向?qū)〞r：正向壓降為零，正向電阻為零，正向電流？正向?qū)〞r：正向壓降為零，正向電阻為零，正向電流？反向截止時：反向壓降？反向電阻無窮大，反向電流為零。反向截止時：反向壓降？反向電阻無窮大，反向電流為零。實際伏安特性實際伏安特性導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: 硅管硅管0V,鍺管鍺管0VUIUBR導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: 硅管

20、硅管0.60.7V,鍺管鍺管0.2UIUBRUI結(jié)合伏安特性，如何理解結(jié)合伏安特性，如何理解“正偏導(dǎo)通，反偏截止正偏導(dǎo)通，反偏截止”？正向特性正向特性 反向特性反向特性 伏安特性上，普通二極管工作范圍是哪段曲線？伏安特性上，普通二極管工作范圍是哪段曲線？第15頁/共40頁第十六頁，編輯于星期日：十三點 二分。171. 最大整流電流最大整流電流 IOM ：二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR：二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿

21、時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓URWM一般是一般是UBR的一半。的一半。隧道擊穿隧道擊穿（也叫齊納擊穿）（也叫齊納擊穿）擊穿電壓小于擊穿電壓小于6V，有負(fù)的溫度系數(shù)；，有負(fù)的溫度系數(shù)；雪崩擊穿雪崩擊穿，擊穿電壓大于，擊穿電壓大于6V，有，有正的溫度系數(shù)。正的溫度系數(shù)。 3. 反向電流反向電流 IR ：指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。反向電流受溫度的影響，溫度越高反?/p>

22、電導(dǎo)電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。反向飽和電流：反向飽和電流：本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。反向飽和電流。 以上均是二極管的直流參數(shù)，以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦远O管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?/p>

23、，主要應(yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個交流參數(shù)。，主要應(yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個交流參數(shù)。第16頁/共40頁第十七頁，編輯于星期日：十三點 二分。18RLuiuouiuott二極管應(yīng)用舉例二極管應(yīng)用舉例1：二極管半波整流二極管半波整流整流電路整流電路是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓。常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式整流等。是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓。常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式整流等。二極管：二極管：死區(qū)電壓死區(qū)電壓=0 .5V=0 .5V，正向壓降，正向壓降 0.7V(0.7V(硅二極管硅二極管) )。為分析簡單起見，我們把二極管當(dāng)作理

24、想元件處理，為分析簡單起見，我們把二極管當(dāng)作理想元件處理，理想二極管，理想二極管，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。即，死區(qū)電壓即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。即，死區(qū)電壓=0 =0 ，正向壓降，正向壓降=0=0 第17頁/共40頁第十八頁，編輯于星期日：十三點 二分。19電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}

25、動的直流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷鹤優(yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: 清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。R RL L第18頁/共40頁第十九頁，編輯于星期日：十三點 二分。20u20時，二極管導(dǎo)通時，二極管導(dǎo)通。u0=u2，i0=u0 /RLt u2t uou20 0 時時D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:由+經(jīng)D1RLD3-u u2 20 ucu2uc，D1D3D1D3導(dǎo)通，電導(dǎo)通，電容充電，容充電，u0=u2u0=u2；mnmn段段，

26、u2u2正弦規(guī)律下降正弦規(guī)律下降，ucuc也下降，過了也下降，過了n n點后，點后， u2ucu2uc，D1D3D1D3截截止，電容通過止，電容通過RLRL放電，放電，u0=ucu0=uc；n1n1段段， D1D3D1D3截止，電容通過截止，電容通過RLRL放電，放電，u0=ucu0=uc；1k1k段段， 進(jìn)入負(fù)半周，進(jìn)入負(fù)半周，D1D3D1D3截止；截止；-u2uc-u2uc-u2uc，D2D4D2D4導(dǎo)通，導(dǎo)通，電容充電，電容充電，u0=-u2u0=-u2；往后重復(fù)以上過程往后重復(fù)以上過程mn012km第25頁/共40頁第二十六頁，編輯于星期日：十三點 二分。27一般取一般取2T5)(3C

27、RLd (T:電源電壓的周期電源電壓的周期)近似估算近似估算:U02。(2) 流過二極管瞬時電流很大流過二極管瞬時電流很大RLC越大越大U0越高越高,負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大整流管整流管導(dǎo)電時間越短導(dǎo)電時間越短iD的峰值電流越大的峰值電流越大故一般選管時，取故一般選管時，取電容濾波電路的特點電容濾波電路的特點(1) 輸出電壓輸出電壓U0與時間常數(shù)與時間常數(shù)RLC有關(guān)有關(guān)RLC愈大愈大電容器放電愈慢電容器放電愈慢U0(平均值平均值)愈大，愈大，第26頁/共40頁第二十七頁，編輯于星期日：十三點 二分。28輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻RL或或C的變化而改變的變化而改變,U0

28、和和S也隨之改變。也隨之改變。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降多下降多,S增大。增大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負(fù)載電負(fù)載電流較小且負(fù)載變動不大的場合。流較小且負(fù)載變動不大的場合。(3)、輸出特性、輸出特性(外特性外特性):uL電容電容濾波濾波純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL結(jié)論結(jié)論第27頁/共40頁第二十八頁，編輯于星期日：十三點 二分。29（1）濾波原理）濾波原理:對直流分量對直流分量( f=0):XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。對諧波分量上。對諧波分量: f 越高越高,XL越大越大,電壓大部

29、分降在電壓大部分降在XL上。上。因此因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。U02 當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：u2u1RLLu0第28頁/共40頁第二十九頁，編輯于星期日：十三點 二分。30（2）電感濾波的特點）電感濾波的特點: 整流管導(dǎo)電角較大整流管導(dǎo)電角較大,峰值電流很小峰值電流很小,輸出特性比較平輸出特性比較平坦坦,適用于低電壓大電流適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場合。缺點是電感的場合。缺點是電感鐵芯笨重鐵芯笨重,體積大體積大,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。u2u1RLLu0第29頁/

30、共40頁第三十頁，編輯于星期日：十三點 二分。31為了改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法為了改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法, 如在電如在電容濾波后再接一級容濾波后再接一級RC濾波電路，或在電感濾波后面再濾波電路，或在電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成接一電容。從而構(gòu)成RC- 型或型或L-C型濾波電路，其性能及型濾波電路，其性能及應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似 。u0Ru2u1C1C2u0 RL第30頁/共40頁第三十一頁，編輯于星期日：十三點 二分。32UIIZIZmax UZ IZ曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好。曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好。+-UZ動態(tài)電阻：動

31、態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。越小，穩(wěn)壓性能越好。伏安特性上，穩(wěn)壓二極管工作范圍是哪段曲線？伏安特性上，穩(wěn)壓二極管工作范圍是哪段曲線？利用穩(wěn)壓二極管或普通二極管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？利用穩(wěn)壓二極管或普通二極管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？第31頁/共40頁第三十二頁，編輯于星期日：十三點 二分。33（4）穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ（2）電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) U（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動態(tài)電

32、阻）動態(tài)電阻第32頁/共40頁第三十三頁，編輯于星期日：十三點 二分。34穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例uoiZDZRiLiuiRL穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù)穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):解：解：令輸入電壓達(dá)到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為令輸入電壓達(dá)到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax 求：求：電阻電阻R和輸入電壓和輸入電壓 ui 的正常值。的正常值。方程方程1負(fù)載電阻負(fù)載電阻RL=2k。要求。要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生 20%波動時，負(fù)載電壓基本不變。波動時，負(fù)載電壓基本不變。令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin 方程方程2聯(lián)立

33、方程聯(lián)立方程1、2，可解得：，可解得：第33頁/共40頁第三十四頁，編輯于星期日：十三點 二分。35反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加照度增加有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。的光，它的電特性與一般二極管類似。開關(guān)二極管、開關(guān)二極管、光電二極管可用于光的測量，可當(dāng)做一光電二極管可用于光的測量，可當(dāng)做一種能源種能源( (光電池光電池) )。半導(dǎo)體照明半導(dǎo)體照明：半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合時放出過剩的能量而引起光子發(fā)射。：半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合時放出過剩的能量而引起光子發(fā)射。節(jié)能節(jié)能80% 80% ；壽壽命長命長1010倍倍 ，6 6萬到萬到1010萬小時萬小時 ；256256256256256 256 種顏色種顏色；環(huán)保，環(huán)保，光譜中沒有紫外線和紅外光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄