半導(dǎo)體二極管與整流電路

半導(dǎo)體二極管與整流電路1第1頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容半導(dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)理 載流子及其分類PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?正偏與反偏二極管及其伏安特性

二極管應(yīng)用：整流、限幅、檢波等特殊二極管：穩(wěn)壓二極管、光敏二極管、發(fā)光二極管

教學(xué)要求1.理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?.了解二極管、穩(wěn)壓管、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；3.分析含有二極管的電路；理解并掌握單相整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算;4.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理電阻的雙向?qū)щ娦噪娮璧姆蔡匦?第2頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體conductor

：容易導(dǎo)電的物體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體nonconductor

：不容易導(dǎo)電的物體

。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體semiconductor：室溫時(shí)電阻率約在10-5～107Ω·m之間。導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，并有負(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。1911年考尼白格和維斯首次使用這一名詞。不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同的特點(diǎn)。例如：熱敏性和光敏性：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。例如：熱敏電阻、光敏電阻、光敏三極管等。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。例如：純硅摻雜百萬(wàn)分之一硼，電阻率從大約4×10-3Ω·m到2×103Ω·m。（可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理3第3頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jià)電子）都是四個(gè)。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(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。純度

99.9999％，甚至達(dá)到99.9999999％以上。

1.1.1本征半導(dǎo)體intrinsicsemiconductor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(diǎn)陣，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)電子。4第4頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子（價(jià)電子），常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，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。5第5頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在絕對(duì)0度（T=0K）和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子carrier），它的導(dǎo)電能力為0，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(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子freeelectron

，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴hole。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

1.載流子:自由電子和空穴*+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子6第6頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，本征半導(dǎo)體中會(huì)形成電流，由兩部分組成：

1.電子電流：自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。2.空穴電流：空穴移動(dòng)（價(jià)電子遞補(bǔ)空穴）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。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)體性能的重要外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。7第7頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)（離子注入工藝）

，就會(huì)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。P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）。N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）。1.1.1雜質(zhì)半導(dǎo)體extrinsicsemiconductor

一、N型半導(dǎo)體N-typesemiconductor：N指negative。在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)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(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)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(dòng)的帶正電的離子。例如：27℃，純硅約有自由電子或空穴1.5×1010個(gè)/cm3，摻雜為N型半導(dǎo)體后自由電子數(shù)增加幾十萬(wàn)倍，空穴數(shù)減少為2.3×105個(gè)/cm3二、P型半導(dǎo)體P-typesemiconductor：P指positive。在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)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(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子（價(jià)電子）來(lái)填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子。8第8頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一+4+4+5+4多余電子磷原子一、N型半導(dǎo)體N-typesemiconductor空穴硼原子+4+4+3+4N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。2.本征半導(dǎo)體中成對(duì)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，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。多數(shù)載流子（多子）：自由電子少數(shù)載流子（少子）：空穴P型半導(dǎo)體中：多數(shù)載流子：空穴少數(shù)載流子：電子P型半導(dǎo)體中的載流子是什么？二、P型半導(dǎo)體P-typesemiconductor9第9頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)體多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的移動(dòng)都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多數(shù)載流子。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。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的符號(hào)10第10頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)逐漸加寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)也稱耗盡層。對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻擋作用也稱阻擋層在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)PNjunction。1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N

結(jié)的形成11第11頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的寬度固定不變。漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E12第12頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)注意:1.空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P中的空穴.N區(qū)中的電子（都是多數(shù)載流子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。3.P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少數(shù)載流子），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。13第13頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一正向偏置:PN結(jié)加正向電壓(P+,N-)

，即:P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。反向偏置:PN結(jié)加反向電壓(P-,N+)

，即:P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。PN結(jié)的單向?qū)щ娦評(píng)nilateralconductivityPN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，反偏截止*正偏:正向偏置。導(dǎo)通:PN結(jié)正向電流(P→N)大，正向電阻(P→N)小。反偏:反向偏置。截止:PN結(jié)反向電流(N→P)小，反向電阻(N→P)大。內(nèi)電場(chǎng)被削弱，加強(qiáng)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成較大的正向擴(kuò)散電流。內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚REPN+_－+－+內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，加強(qiáng)少子漂移運(yùn)動(dòng)，形成較小的反向漂移電流。正偏反偏REPN_+－+－+PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)：受到光照后能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。可制造光電池。

14第14頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2.1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。引線外殼線觸絲線基片點(diǎn)接觸型PN結(jié)面接觸型PN二極管的電路符號(hào)：1.2 半導(dǎo)體二極管diode實(shí)際二極管電流小，適用于高頻和小功率工作，常用作數(shù)字電路中的開關(guān)元件電流大，適用于低頻和大功率工作，常用來(lái)整流15第15頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR1.2.2伏安特性volt-amperecharacteristic

理想伏安特性正向?qū)〞r(shí)：正向壓降為零，正向電阻為零，正向電流？反向截止時(shí)：反向壓降？反向電阻無(wú)窮大，反向電流為零。實(shí)際伏安特性導(dǎo)通壓降:硅管0V,鍺管0VUIUBR導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3VUIUBRUI結(jié)合伏安特性，如何理解“正偏導(dǎo)通，反偏截止”？正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？PN+-正向偏置PN-+反向偏置16第16頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.最大整流電流

IOM：二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR：二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓URWM一般是UBR的一半。隧道擊穿（也叫齊納擊穿）擊穿電壓小于6V，有負(fù)的溫度系數(shù)；雪崩擊穿，擊穿電壓大于6V，有正的溫度系數(shù)。

1.2.3主要參數(shù)—直流參數(shù)3.反向電流IR：指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)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。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，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。

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?，主要?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個(gè)交流參數(shù)。17第17頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）微變電阻rDiDuDIDUDQrD是二極管特性曲線上工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rD是對(duì)Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。uDiD1.2.3主要參數(shù)—交流參數(shù)（5）二極管的極間電容二極管兩極之間有電容，由兩部分組成：勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD。勢(shì)壘電容：當(dāng)電壓變化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)（積累空間電荷的區(qū)域）的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢(shì)壘電容。18第18頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一CB在正向和反向偏置時(shí)均不能忽略。而反向偏置時(shí)，由于載流子數(shù)目很少，擴(kuò)散電容可忽略。PN結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng)rd二極管的微變電阻和極間電容為交流參數(shù)擴(kuò)散電容CD

：為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是擴(kuò)散電容CD。P+-N19第19頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電路如圖，求：UABV陽(yáng)

=－6V、V陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kBAUAB+–1.3半導(dǎo)體二極管的簡(jiǎn)單應(yīng)用

限幅、鉗位、整流、檢波、保護(hù)電路、開關(guān)元件解：20第20頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例2：ui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––解：21第21頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RLuiuouiuott二極管應(yīng)用舉例1：二極管半波整流整流電路是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。常見(jiàn)的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式整流等。二極管：死區(qū)電壓=0.5V，正向壓降0.7V(硅二極管)。為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們把二極管當(dāng)作理想元件處理，理想二極管，即二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。即，死區(qū)電壓=0，正向壓降=0

1.4二極管整流電路rectifiercircuit22第22頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能RL23第23頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一uDO2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；3.工作波形u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。1.電路結(jié)構(gòu)

–++–aTrDuoubRLioutOuoO1.4.1單相半波整流電路的工作原理*4.參數(shù)計(jì)算輸出電壓平均值（U0）：整流電流平均值：二極管承受的最高電壓：二極管上的平均電流：24第24頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.參數(shù)計(jì)算（1）整流電壓平均值Uo（2）整流電流平均值Io（3）流過(guò)每管電流平均值ID（4）每管承受的最高反向電壓UDRM（5）變壓器副邊電流有效值I5.整流二極管的選擇平均電流ID與最高反向電壓UDRM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：IOM

ID

，URWMUDRM

25第25頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一u2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:由+經(jīng)D1RLD3-u2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:由-經(jīng)D2RLD4+輸出是脈動(dòng)的直流電壓！u2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1uoRLu2D4D2D1D3u0+-ABCD1.4.2單相橋式整流電路的工作原理*26第26頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一負(fù)載電壓U0的平均值:負(fù)載上的(平均)電流:整流二極管平均電流ID：二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。流過(guò)每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。u2uD4,uD2uD3,uD1uoio27第27頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一i0

平均值I0

:U0=0.9U2輸出電壓波形：二極管上承受的最高電壓:二極管上的平均電流:uou1u2aTbD1RLu0D2u2i0u0平均值U0:1.4.3單相全波整流電路的工作原理只給出分析結(jié)果，請(qǐng)自行分析。28第28頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一+AC-~+~-

~+-~幾種常見(jiàn)的硅整流橋29第29頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.有電容濾波的整流電路濾波原理:交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。1.4.4濾波器filter濾波器的作用：改善整流電路輸出電壓的脈動(dòng)程度，使脈動(dòng)直流變得較為平滑。30第30頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且RLC較大）時(shí)u2tu0t0m段，u2上升，u2>uc，D1D3導(dǎo)通，電容充電，u0=u2；mn段，u2正弦規(guī)律下降，uc也下降，過(guò)了n點(diǎn)后，

u2<uc，D1D3截止，電容通過(guò)RL放電，u0=uc；n1段，D1D3截止，電容通過(guò)RL放電，u0=uc；1k段，進(jìn)入負(fù)半周，D1D3截止；-u2<uc，D2D4也截止。電容繼續(xù)通過(guò)RL放電，u0=uc；過(guò)了k點(diǎn)后，-u2>uc，D2D4導(dǎo)通，電容充電，u0=-u2；往后重復(fù)以上過(guò)程……mn012km'31第31頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:U0=1.2U2。(2)流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大RLC越大U0越高,負(fù)載電流的平均值越大整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大故一般選管時(shí)，取電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓U0與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢U0(平均值)愈大，32第32頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一輸出波形隨負(fù)載電阻RL或C的變化而改變,U0和S也隨之改變。如:RL愈小(I0越大),U0下降多,S增大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。(3)、輸出特性(外特性):uL電容濾波純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL結(jié)論33第33頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例題有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。流過(guò)二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值

uRLuo++––~+C解：（1）選擇整流二極管可選用二極管2CP11IOM=100mAUDRM=50V

（2）選擇濾波電容器已知RL=50可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器34第34頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）濾波原理:對(duì)直流分量(f=0):XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在XL上。因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。U0=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：u2u1RLLu06.有電感濾波的整流電路（2）電感濾波的特點(diǎn):整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大,易引起電磁干擾。35第35頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一為了改善濾波特性，可采取多級(jí)濾波的辦法,如在電容濾波后再接一級(jí)RC濾波電路，或在電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成RC-型或L-C型濾波電路，其性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。u0Ru2u1C1C2u0′RL7.RC-濾波36第36頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一UIIZIZmaxUZIZ曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好。+-UZ動(dòng)態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。1.5穩(wěn)壓二極管zenerdiode工作于反向擊穿區(qū)，起穩(wěn)定電壓的作用伏安特性上，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？37第37頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓

UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動(dòng)態(tài)電阻工作于反向擊穿區(qū)，起穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓值有一定的分散性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理uoiZDZRiLiuiRL+－限流電阻+－uiuoUz穩(wěn)壓管特性iziuR

Uo穩(wěn)定38第38頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例uoiZDZRiLiuiRL穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmax求：電阻R和輸入電壓ui的正常值。—方程1負(fù)載電阻RL=2kΩ。要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。令輸入電壓降到下限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmin—方程2聯(lián)立方程1、2，可解得：39第39頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期一反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加1.6光敏二極管1.7發(fā)光二極管

photosensitivediode

LED:light-emittingdiode有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與一般二極管類似。開關(guān)二極管、……光電二極管可用于光的測(cè)量，可當(dāng)做一種能源(光電池)。半導(dǎo)體照明：半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合時(shí)放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射。節(jié)能80%；壽命長(zhǎng)10倍，6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)；256×256×256種顏色；環(huán)保，光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，既沒(méi)有熱量，也沒(méi)有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收；數(shù)字信息