電工學導論第六章

1、 第6章 半導體二極管及其應(yīng)用半導體二極管及其應(yīng)用返回返回 武漢工程大學武漢工程大學電工教研室電工教研室目目 錄錄 6.1 半導體基礎(chǔ)知識半導體基礎(chǔ)知識 6.2 半導體二極管半導體二極管 6.3 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 6.4 特殊二極管特殊二極管 6.5 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源6.1 6.1 半導體的導電特性半導體的導電特性半導體：半導體：導電能力介乎于導體和絕緣體之導電能力介乎于導體和絕緣體之 間的間的 物質(zhì)。物質(zhì)。半導體特性：半導體特性：熱敏特性、光敏特性、摻雜特性熱敏特性、光敏特性、摻雜特性 本征半導體就是完全純凈的半導體。本征半導體就是完全純凈的半導體。 應(yīng)用最多的本征半應(yīng)用最多

2、的本征半導體為鍺和硅，它們導體為鍺和硅，它們各有四個價電子，都各有四個價電子，都是四價元素是四價元素.硅的原子結(jié)構(gòu)硅的原子結(jié)構(gòu) 純凈的半導體其所有的原子基本上整齊排列，形成晶體結(jié)構(gòu)，所以半導體也稱為晶體 晶體管名稱的由來 本征半導體晶體結(jié)構(gòu)中的共價健結(jié)構(gòu)本征半導體晶體結(jié)構(gòu)中的共價健結(jié)構(gòu)6.1.16.1.1 本征半導體本征半導體SiSiSiSi共價鍵共價鍵價電子價電子6.1.1 6.1.1 本征半導體本征半導體 共價鍵中的電子共價鍵中的電子在獲得一定能量在獲得一定能量后，即可掙脫原后，即可掙脫原子核的束縛，成子核的束縛，成為自由電子為自由電子同時在共價鍵中同時在共價鍵中留下一個空穴。留下一個空穴

3、?？昭昭⊿iSiSiSi自由自由電子電子熱激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象熱激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象 由于受熱或光照由于受熱或光照產(chǎn)生自由電子和產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象空穴的現(xiàn)象- 熱激發(fā)熱激發(fā)6.1.1 6.1.1 本征半導體本征半導體 自由電子自由電子在運動中遇在運動中遇到空穴后，到空穴后，兩者同時消兩者同時消失，稱為復(fù)失，稱為復(fù)合現(xiàn)象合現(xiàn)象 溫度一定時，本溫度一定時，本征半導體中的自由征半導體中的自由電子電子空穴對的數(shù)空穴對的數(shù)目基本不變。溫度目基本不變。溫度愈高，自由電子愈高，自由電子空穴對數(shù)目越多空穴對數(shù)目越多。SiSiSiSi自由電子空穴半導體導電方式半導體導電方式 在半導體中，在半導體中，同時存在著電子同

4、時存在著電子導電和空穴導電，導電和空穴導電，這是半導體導電這是半導體導電方式的最大特點，方式的最大特點，也是半導體和金也是半導體和金屬在導電原理上屬在導電原理上的本質(zhì)差別。的本質(zhì)差別。載流子載流子自由電子和空穴自由電子和空穴 因為，溫度愈因為，溫度愈高，載流子數(shù)目愈高，載流子數(shù)目愈多，導電性能也就多，導電性能也就愈好，所以，溫度愈好，所以，溫度對半導體器件性能對半導體器件性能的影響很大。的影響很大。6.1.1 6.1.1 本征半導體本征半導體SiSiSiSi價電子空穴 當半導體兩端當半導體兩端加上外電壓時，自加上外電壓時，自由電子作定向運動由電子作定向運動形成電子電流；而形成電子電流；而空穴的

5、運動相當于空穴的運動相當于正電荷的運動正電荷的運動6.1.2 N6.1.2 N型半導體和型半導體和P P型半導體型半導體N型半導體型半導體在硅或鍺的晶體中在硅或鍺的晶體中摻入微量的磷（或摻入微量的磷（或其它五價元素）。其它五價元素）。 自由電子是多數(shù)自由電子是多數(shù)載流子，空穴是載流子，空穴是少數(shù)載流子。少數(shù)載流子。 電子型半導體電子型半導體或或N N型半導體型半導體SiSiP+Si多余電子6.1.2 N6.1.2 N型半導體和型半導體和P P型半導體型半導體P P型半導體型半導體 在硅或鍺晶體中在硅或鍺晶體中摻入硼（或其它摻入硼（或其它三價元素）。三價元素）。 空穴是多數(shù)載流子，空穴是多數(shù)載流

6、子，自由電子是少數(shù)載自由電子是少數(shù)載流子。流子。 空穴型半導體空穴型半導體或或P P型半導體。型半導體。SiSiB-Si空穴6.1.2 N6.1.2 N型半導體和型半導體和P P型半導體型半導體 不論不論N型半導體還是型半導體還是P型半導體，型半導體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但是整個晶體仍然是但是整個晶體仍然是不帶電不帶電的的。返回 6.1.3 6.1.3 PNPN結(jié)結(jié)PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成自由電子PN空穴PN結(jié)是由擴散運動形成的結(jié)是由擴散運動形成的PN結(jié)的形成結(jié)的形成自由電子PN 空間電荷區(qū)內(nèi)電場方向空穴PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成擴散運動和漂移運動的動態(tài)平

7、衡擴散運動和漂移運動的動態(tài)平衡擴散強擴散強漂移運動增強漂移運動增強內(nèi)電場增強內(nèi)電場增強兩者平衡兩者平衡PNPN結(jié)寬度基本穩(wěn)定結(jié)寬度基本穩(wěn)定外加外加電壓電壓平衡平衡破壞破壞擴散強擴散強漂移強漂移強PNPN結(jié)導通結(jié)導通PNPN結(jié)截止結(jié)截止PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 外加正向電壓使PN結(jié)導通PNPN結(jié)呈現(xiàn)低阻導通狀態(tài)，通過結(jié)呈現(xiàn)低阻導通狀態(tài)，通過PNPN結(jié)的電流結(jié)的電流基本是多子的擴散電流基本是多子的擴散電流正向電流正向電流+變窄PN內(nèi)電場 方向外電場方向RIPN結(jié)的單向?qū)щ娦? 外加反向電壓使PN結(jié)截止 PNPN結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過PNPN結(jié)的電流是少子的漂移電流結(jié)的電流是少子的漂移

8、電流 -反向電流反向電流特點特點: : 受溫度影響大受溫度影響大原因原因: : 反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的+ - 變 寬PN內(nèi)電場 方向外電場方向RI=0PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)結(jié) 論論 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦?（1） PN結(jié)加正向電壓時，處在導通狀態(tài)，結(jié)電阻很低，結(jié)加正向電壓時，處在導通狀態(tài)，結(jié)電阻很低，正向電流較大。正向電流較大。（2）PN結(jié)加反向電壓時，處在截止狀態(tài)，結(jié)電阻很高，結(jié)加反向電壓時，處在截止狀態(tài)，結(jié)電阻很高，反向電流很小。反向電流很小。返回6.2 6.2 半導體二極管半導體二極管PN結(jié)陰極引線鋁合金小球金銻合金底座N型硅陽極

9、引線面接觸型面接觸型引線外殼觸絲N型鍺片點接觸型點接觸型表示符號表示符號伏安特性伏安特性正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓 半導體二極半導體二極管的伏安特性管的伏安特性是非線性的。是非線性的。正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓 死區(qū)電壓：死區(qū)電壓： 硅管：硅管：0.5伏左右，鍺管：伏左右，鍺管： 0.1伏左右。伏左右。 正向壓降：正向壓降： 硅管：硅管：0.7伏左右，鍺管：伏左右，鍺管： 0.2 0.3伏。伏。伏安特性伏安特性1 正向特性正向特性反向電

10、流：反向電流：反向飽和電流：反向飽和電流：反向擊穿電壓反向擊穿電壓U（BR）伏安特性伏安特性正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓2 反向特性反向特性伏安特性的折線化U0U0US主要參數(shù)主要參數(shù)1 最大整流電流最大整流電流IOM： 二極管長時間使用時，允許流過的最大正向平均電流。二極管長時間使用時，允許流過的最大正向平均電流。2 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓URWM: 保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓。保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓。3 反向峰值電流反向峰值電流IRM: 二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流

11、值。二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 主要利用二極管的單向?qū)щ娦?。可用于整流、檢波、限主要利用二極管的單向?qū)щ娦浴？捎糜谡鳌z波、限幅、元件保護以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。幅、元件保護以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。 例例: 圖中電路，輸入端圖中電路，輸入端A的電位的電位VA=+3V，B的電位的電位VB=0V，求輸出端，求輸出端Y的電位的電位VY。電阻。電阻R接負電源接負電源-12V。VY=+2.7V解：解：DA優(yōu)先導通，優(yōu)先導通， DA導通后，導通后， DB上加的是反向電壓，上加的是反向電壓，因而截止。因而截止。DA起鉗位作用，起鉗位作用， DB起隔離作用。起隔離

12、作用。-12VAB+3V0VDBDAY返回6.4 6.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 一種特殊的面接觸型半導體硅二極管。它在電路中一種特殊的面接觸型半導體硅二極管。它在電路中與適當數(shù)值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用。與適當數(shù)值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用。 1 1 穩(wěn)壓管表示符號穩(wěn)壓管表示符號： 正向+-反向+-IZUZ2 2 穩(wěn)壓管的伏安特性：穩(wěn)壓管的伏安特性：3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理： 穩(wěn)壓管工作于反向穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管擊穿時，擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管擊穿時，電流雖然在很大范圍內(nèi)電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓

13、管在電路一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。中能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。反向擊穿 是可逆的。 U/VI/mA0IZIZMUZ 6.4 6.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管4 主要參數(shù)主要參數(shù)（2）電壓溫度系數(shù)）電壓溫度系數(shù) U（1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 UZ穩(wěn)壓管在正常工作下管子兩端的電壓。穩(wěn)壓管在正常工作下管子兩端的電壓。說明穩(wěn)壓管受溫度變化影響的系數(shù)說明穩(wěn)壓管受溫度變化影響的系數(shù)6.4 6.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管（3）動態(tài)電阻）動態(tài)電阻（4 4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流（5 5）最大允許耗散功率）最大允許耗散功率 rZ穩(wěn)壓管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值穩(wěn)壓管端電壓的

14、變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值IZPZM管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。 PZM=UZIZM6.4 6.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管例題例題+_UU0UZR穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用當當UUZ大于時大于時,穩(wěn)壓管擊穿穩(wěn)壓管擊穿RUUIZZ此時此時選選R，使，使IZ0 時，時，二極管導通。二極管導通。如果如果忽略二極管正向壓降忽略二極管正向壓降， 則則： uo=u2導通導通 iD=io=uo/RL返回電路組成電路組成當當 u20 時，時，二極管二極管 D1 1、D3 3 導通。導通。返回單相橋式全波整流電路工作原理單相橋式全波整流電路工作原理當當 u200, , D

15、1導通，導通，D2截止；截止；輸出輸出uo o為全波整流為全波整流波形。波形。當當u20, D2導通，導通，D1截止。截止。返回2o2220122sind0.92UUttUU單相全波整流電路輸出電壓波形單相全波整流電路輸出電壓平均值單相全波整流電路輸出電流平均值2oL0.45UIR返回D2oL10.452UIIR單相全波整流電路二極管上承受的最高反向電壓：DRM22 2UU單相全波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流：返回單相橋式全波整流單相橋式全波整流 與與 單相全波整流單相全波整流單相橋式單相橋式全波整流全波整流單相全波單相全波整流整流變變壓器壓器二極管反二極管反向電壓向電壓輸出電輸出電壓

16、波形壓波形整流元整流元件數(shù)量件數(shù)量二極管平二極管平均電流均電流輸出電壓輸出電壓平均值平均值無中心無中心抽頭抽頭4全波全波有中心有中心抽頭抽頭222U22 2UO12IO12I20.9U20.9U全波全波？實際中單相橋式整流應(yīng)用較多。實際中單相橋式整流應(yīng)用較多。返回 單相橋式整流電路中的整流電橋可由四單相橋式整流電路中的整流電橋可由四個整流二極管組成，也可直接用集成的個整流二極管組成，也可直接用集成的代替。代替。 返回返回返回濾波的基本概念濾波的基本概念: :交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路流，其中既有直流成分

17、又有交流成份。濾波電路就是利用儲能元件就是利用儲能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或通過或通過電感電感中中的電流的電流)不能突變的特性不能突變的特性, 將將電容電容與負載與負載RL并聯(lián)并聯(lián)(或或?qū)㈦姼须姼信c負載與負載RL串聯(lián)串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。這一過程稱為壓波形的目的。這一過程稱為。返回一、濾波電路一、濾波電路1. 單相半波整流電容濾波電路單相半波整流電容濾波電路返回2. 單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路一、濾波電路一、濾波電路返回半波整流濾波

18、電路（C=100UF）波形圖整流二極管中的電流濾波輸出電壓返回半波整流濾波電路（C=470UF）波形圖整流二極管中的沖擊電流濾波輸出電壓返回半波整流濾波電路（C=1000UF）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓返回半波整流濾波電路（C=3300UF）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓返回半波整流濾波電路（C=6800UF）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓返回全波整流濾波電路（C=100UF）波形圖輸出電壓二極管沖擊電流返回全波整流濾波電路（C=470UF）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓返回全波整流濾波電路（C=1000UF）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓返回全波整流濾波電路（C=3300UF）

19、波形圖濾波輸出電壓整流二極管中的沖擊電流返回全波整流濾波電路（C=6800UF）波形圖整流二極管中的沖擊電流濾波輸出電壓返回一般取一般取L(3 5)2TR C(T為電源電壓的周期為電源電壓的周期)近似估算近似估算: U0=1.2U2(2) (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,負載電流的平均值越大負載電流的平均值越大整流管導整流管導電時間越短電時間越短iD的峰值電流越大。的峰值電流越大。一般選管時，取一般選管時，取00DFL1(23)(2 3)22IUIR二、二、電容濾波電路的特點電容濾波電路的特點(1) (1) 輸出電壓輸出電壓U0與時間常數(shù)與時間

20、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。返回 輸出波形隨負載電阻輸出波形隨負載電阻RL或或C的變化而改變的變化而改變,U0和和S也隨也隨之改變。之改變。如如:RL愈小愈小(Io越大越大),Uo下降多下降多, S增大。增大。(3) (3) 輸出特性輸出特性( (外特性外特性):):1.4U20.9U2Uo0Io電阻負載電阻負載 有電容有電容濾波濾波電阻負載電阻負載 無電容無電容濾波濾波返回結(jié)論結(jié)論 （1 1）并聯(lián)電容濾波后，輸出電壓直流成份（即輸出電壓并聯(lián)電容濾波后，輸出電壓直流成份（即輸出電壓平均值）提高了；脈動成份降低了（即輸出波形平滑）

21、。平均值）提高了；脈動成份降低了（即輸出波形平滑）。 通過以上半波、全波整流電容濾波電路通過以上半波、全波整流電容濾波電路的波形圖和分析可以看出：的波形圖和分析可以看出： （3 3）輸出電壓隨輸出電流（負載電流）增大而下降較快，輸出電壓隨輸出電流（負載電流）增大而下降較快，輸出特性較軟。輸出特性較軟。（4）濾波電容愈大，濾波效果愈好，但整流二極管的導）濾波電容愈大，濾波效果愈好，但整流二極管的導通時間愈短，其中的電流沖擊也愈大。通時間愈短，其中的電流沖擊也愈大。（2 2）電容放電時間常數(shù)電容放電時間常數(shù)RLC愈大，放電愈慢，愈大，放電愈慢，輸出電壓輸出電壓愈愈高，脈動愈小，濾波效果愈好。高，脈

22、動愈小，濾波效果愈好。 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,負載電流負載電流較小且負載變動不大的場合。較小且負載變動不大的場合。返回 在橋式整流電路與負載間串入一電感在橋式整流電路與負載間串入一電感L L 就構(gòu)成了電感就構(gòu)成了電感濾波電路。濾波電路。一、電感濾波電路結(jié)構(gòu)一、電感濾波電路結(jié)構(gòu)2u1uTouLRL返回二、電感濾波原理二、電感濾波原理 對直流分量對直流分量(f=0): XL=0 , ,L相當于短路相當于短路, ,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。上。U0=0.9U2當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：

23、 對諧波分量對諧波分量: : f 越高越高, ,XL越大越大, ,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。因因此此, ,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。三、電感濾波的特點三、電感濾波的特點 整流管導電角較大整流管導電角較大, ,峰值電流很小峰值電流很小, ,輸出特性比較平坦輸出特性比較平坦, ,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。缺點是電感鐵芯笨重的場合。缺點是電感鐵芯笨重, ,體積大體積大, ,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。返回為了進一步改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法為了進一步改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法, , 如如

24、在電容濾波后再接一級在電容濾波后再接一級RC濾波電路，或在電感濾波后面再接濾波電路，或在電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成一電容。從而構(gòu)成LC型或型或RC- 、LC- 型濾波電路型濾波電路，其性能，其性能及應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似及應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似 。L-C 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)返回RC- 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)RC- 型濾波型濾波電路特點電路特點 R愈大，愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但愈大，濾波效果愈好。但R太大，將使直太大，將使直流壓降增加。流壓降增加。 主要適用于負載電流較小而又要求輸出電壓脈動很主要適用于負載電流較小而又要求輸出電壓脈動很小

25、的場合。小的場合。返回LC- 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)LC- 型濾波型濾波電路特點電路特點 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。擊電流較大。電感線圈體積大而笨重、成本高。電感線圈體積大而笨重、成本高。返回穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路開關(guān)型開關(guān)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路線性線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路( (小功率設(shè)備小功率設(shè)備) )在小功率設(shè)備中常用的穩(wěn)壓電路有在小功率設(shè)備中常用的穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、線線性穩(wěn)壓電路性穩(wěn)壓電路和和開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。其中穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路最等。其中穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路最簡

26、單，但是帶負載能力差，一般只提供基準電壓，不作為簡單，但是帶負載能力差，一般只提供基準電壓，不作為電源使用。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率較高，目前用的也比較多，電源使用。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率較高，目前用的也比較多，但因?qū)W時有限，這里不做介紹。以下主要討論線性穩(wěn)壓電但因?qū)W時有限，這里不做介紹。以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。路。返回穩(wěn)壓電路的主要性能指標穩(wěn)壓電路的主要性能指標1、穩(wěn)壓系數(shù)、穩(wěn)壓系數(shù) S穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S用來用來反映電網(wǎng)電壓波動對穩(wěn)壓電路的影響反映電網(wǎng)電壓波動對穩(wěn)壓電路的影響。定義為當。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比。負載固定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相

27、對變化量之比。0I0ISUUUU2、輸出電阻、輸出電阻Ro輸出電阻輸出電阻Ro用來用來反映穩(wěn)壓電路受負載變化的影響反映穩(wěn)壓電路受負載變化的影響。定義為當輸入。定義為當輸入電壓固定時輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實際上就是電電壓固定時輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。源戴維南等效電路的內(nèi)阻。穩(wěn)壓電路的主要作用穩(wěn)壓電路的主要作用 為負載提供不隨電源電壓波動和負載波動影響的穩(wěn)為負載提供不隨電源電壓波動和負載波動影響的穩(wěn)定的輸出電壓。定的輸出電壓。oooUiURI常數(shù)返回一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)返回二、工作原理二、工作原理 在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓區(qū)，電流變化較大

28、時，穩(wěn)壓管兩端電壓變化較小。在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓區(qū)，電流變化較大時，穩(wěn)壓管兩端電壓變化較小。1. 1. 電網(wǎng)電壓波動電網(wǎng)電壓波動12oZRRouuUIIUU2. 2. 負載波動負載波動LoRRoZRoRIIUUIUU通過調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)R上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓Uo o的目的。的目的。2u1uTLRZIRIRUOUoICRZDiUZU返回三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點優(yōu)點：電路簡單，元件少。優(yōu)點：電路簡單，元件少。缺點：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。缺點：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。四、穩(wěn)壓管選擇辦法四、穩(wěn)壓管選擇辦法ZoUUOZ maxmax1.53II

29、io23UU五、限流電阻五、限流電阻 R 的選擇原則的選擇原則imaxZZmin Zmax UUIIR2.返回串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路由四個主要部分組成：串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路由四個主要部分組成：1、基準電壓環(huán)節(jié)2、比較放大環(huán)節(jié)3、取樣環(huán)節(jié)4、調(diào)整環(huán)節(jié)一、電路結(jié)構(gòu)的一般形式一、電路結(jié)構(gòu)的一般形式返回調(diào)整元件調(diào)整元件T與負載串聯(lián)，通過全部負載電流。與負載串聯(lián)，通過全部負載電流。比較放比較放大器大器可以是單管放大電路或集成運算放大器?？梢允菃喂芊糯箅娐坊蚣蛇\算放大器。調(diào)整元件調(diào)整元件可可以是單個功率管，復(fù)合管或用幾個功率管并聯(lián)。以是單個功率管，復(fù)合管或用幾個功率管并聯(lián)?；鶞孰妷夯鶞孰妷嚎捎煞€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組

30、成。可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取樣電路取出輸出電壓取出輸出電壓UO的一的一部分和基準電壓相比較。部分和基準電壓相比較。因調(diào)整管與負載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電因調(diào)整管與負載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負反饋，故稱之為壓負反饋，故稱之為串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。二、電路的組成二、電路的組成返回一、一種實際的晶體管串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源一、一種實際的晶體管串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源二二 、穩(wěn)壓原理、穩(wěn)壓原理UoUfUBE2=（Uf -UZ）UC2Uo當當Ui增加或輸出電流減小使增加或輸出電流減小使Uo升高時：升高時：返回三三 、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍2

31、212P12POZBE2ZP2P212POmaxZBE2212POminZBE2P2 RRRRRRRUUUURRRRRRRUUURRRRUUUR 4 4、調(diào)整管、調(diào)整管rce愈大越好愈大越好( (rcece小則小則 Ui i引起的引起的 Uo o大大) )。四四 、影響穩(wěn)壓特性的主要因素、影響穩(wěn)壓特性的主要因素1 1、比較放大部分的、比較放大部分的AV和電壓反饋系數(shù)和電壓反饋系數(shù)F 愈大越好；愈大越好； 2 2、基準電壓愈穩(wěn)定越好；、基準電壓愈穩(wěn)定越好；3 3、放大部分的電源愈穩(wěn)定越好；、放大部分的電源愈穩(wěn)定越好；調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RP可改變可改變Uo達到達到調(diào)壓的目的。調(diào)壓的目的。返回在運放理想條件下

32、在運放理想條件下(AV= ri= )：1P1oRR2P2+1(1)+RRUUURRF五、選用增益高的集成運放作為放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓五、選用增益高的集成運放作為放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源電源返回六、存在的缺點六、存在的缺點串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源外圍元件較多；另串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源外圍元件較多；另外，調(diào)整管工作在線性放大區(qū)外，調(diào)整管工作在線性放大區(qū),當負載電流當負載電流較大時，其損耗較大時，其損耗(P=UCE Io)大；電源的效率大；電源的效率為為( =Po/Pi=UoIo/UiIi)較低。較低。為了提高效率，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。為了提高效率，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。返回集成穩(wěn)壓電源簡介集成穩(wěn)壓電源簡介三端集成穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，三端集成穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護環(huán)節(jié)。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護環(huán)節(jié)。 隨著半導體工藝的發(fā)展隨著半導體工藝的發(fā)展, ,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使用靈活使用靈活, ,價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共