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1、第第 1 章晶體二極管和二極管整流電路章晶體二極管和二極管整流電路本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1晶體二極管晶體二極管1.2晶體二極管整流電路晶體二極管整流電路1.3濾波器和硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路濾波器和硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路本章小結(jié)本章小結(jié)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 理解半導(dǎo)體的基本常識，掌握理解半導(dǎo)體的基本常識，掌握 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?。結(jié)的單向?qū)щ娦浴?. 熟悉晶體二極管的外形、圖形符號、文字符號。熟悉晶體二極管的外形、圖形符號、文字符號。3. 掌握晶體二極管的伏安特性和參數(shù)，會用萬用表檢測掌握晶體二極管的伏安特性和參數(shù)，會用萬用表檢測二極管。二極管。4. 理解整流的含義，清楚典型的整流電路類型，

2、能分析其理解整流的含義，清楚典型的整流電路類型，能分析其工作原理，能進(jìn)行相應(yīng)的計算。工作原理，能進(jìn)行相應(yīng)的計算。5. 理解濾波的概念，能清楚整流濾波器件和常用的濾波理解濾波的概念，能清楚整流濾波器件和常用的濾波方式，掌握濾波的電路形式，理解電容濾波及電感濾方式，掌握濾波的電路形式，理解電容濾波及電感濾波的工作原理，了解選擇濾波電容的選擇要求。波的工作原理，了解選擇濾波電容的選擇要求。6. 熟悉穩(wěn)壓二極管的工作特性和參數(shù)，理解硅穩(wěn)壓二極熟悉穩(wěn)壓二極管的工作特性和參數(shù)，理解硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的工作原理。管穩(wěn)壓電路的工作原理。 1.1晶體二極管晶體二極管1.1.1晶體二極管晶體二極管的單向?qū)щ娞匦?/p>

3、的單向?qū)щ娞匦?.1.2PN 結(jié)結(jié)1.1.3二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.1.4二極管的簡單測試二極管的簡單測試1.1.5二極管的分類、型號和參數(shù)二極管的分類、型號和參數(shù)工程應(yīng)用工程應(yīng)用1.1.1晶體二極管的單向?qū)щ娞匦跃w二極管的單向?qū)щ娞匦? (1) )外形：外形：由密封的管體由密封的管體和兩條正、負(fù)電極引線所組和兩條正、負(fù)電極引線所組成。管體外殼的標(biāo)記通常表成。管體外殼的標(biāo)記通常表示正極。如圖所示；示正極。如圖所示；( (2) )符號：符號：三角形三角形正極，正極，豎杠豎杠負(fù)極，負(fù)極， V二極管的文字符號。二極管的文字符號。 體體三三極極管管等等器器件件：晶晶體體二二極極管管、晶晶

4、）等等）、變變壓壓器器（）、電電感感（）、電電容容（元元件件：電電阻阻（電電子子元元器器件件TLCR1晶體二極管晶體二極管2晶體二極管的單向?qū)щ娦裕壕w二極管的單向?qū)щ娦裕簞赢媱赢婸N 結(jié)結(jié)的單向?qū)щ娦缘膯蜗驅(qū)щ娦? (1) )正極電位正極電位 負(fù)極電位，二極管導(dǎo)通；負(fù)極電位，二極管導(dǎo)通；( (2) )正極電位正極電位 負(fù)極電位，二極管截止。負(fù)極電位，二極管截止。 即二極管正偏導(dǎo)通，反偏截止。這一導(dǎo)電特性稱為即二極管正偏導(dǎo)通，反偏截止。這一導(dǎo)電特性稱為二二極管的單向?qū)щ娦?。極管的單向?qū)щ娦浴?例例 1.1.1 如圖所示電路中，當(dāng)開關(guān)如圖所示電路中，當(dāng)開關(guān) S 閉合后，閉合后，H1、H2 兩個指

5、示燈，哪一個可能發(fā)光？兩個指示燈，哪一個可能發(fā)光？解由電路圖可知，開關(guān)解由電路圖可知，開關(guān) S 閉合后，只有二極管閉合后，只有二極管 V1正極正極電位高于負(fù)極電位，即處于正向?qū)顟B(tài)，所以電位高于負(fù)極電位，即處于正向?qū)顟B(tài)，所以 H1 指示燈發(fā)指示燈發(fā)光。光。 1.1.2PN 結(jié)結(jié)PN 結(jié)的形成結(jié)的形成二極管由半導(dǎo)體材料制成。二極管由半導(dǎo)體材料制成。1半導(dǎo)體半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種物質(zhì)。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種物質(zhì)。 如硅如硅( (Si) )或鍺或鍺( (Ge) )半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。半導(dǎo)體中，能夠運(yùn)載電荷的的粒子有兩種：半導(dǎo)體中，能夠運(yùn)載電荷的的粒子有兩種： 自由電

6、子：帶負(fù)電自由電子：帶負(fù)電空穴：帶與自由電子等量的正電空穴：帶與自由電子等量的正電均可運(yùn)載電荷均可運(yùn)載電荷載流子載流子載流子載流子：在電場的作用下定向移動的自由電子和空穴，：在電場的作用下定向移動的自由電子和空穴，統(tǒng)稱載流子，如圖統(tǒng)稱載流子，如圖 所示。所示。半導(dǎo)體的兩種載流子半導(dǎo)體的兩種載流子動畫兩種載流子動畫兩種載流子2本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：不加雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體晶體。如本征硅或不加雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體晶體。如本征硅或本征鍺。本征鍺。本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率低，為提高導(dǎo)電性能，需摻雜，形成雜本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率低，為提高導(dǎo)電性能，需摻雜，形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。質(zhì)半導(dǎo)體。3雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)

7、電性能，在本征半導(dǎo)為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，在本征半導(dǎo)體體( (4 價價) )中摻入硼或磷等雜質(zhì)所形成的半導(dǎo)體。中摻入硼或磷等雜質(zhì)所形成的半導(dǎo)體。根據(jù)摻雜的物質(zhì)不同，可分根據(jù)摻雜的物質(zhì)不同，可分兩兩種：種：( (1) )P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：本征本征硅硅( (或鍺或鍺) )中摻入少量硼元素中摻入少量硼元素( (3 價價) )所所形成形成的半導(dǎo)體，如的半導(dǎo)體，如P型硅。多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電型硅。多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子。子。( (2) )N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：在本征在本征硅硅( (或鍺或鍺) )中摻入少量磷元素中摻入少量磷元素( (5 價價) )所形成的半導(dǎo)體，如所形成

8、的半導(dǎo)體，如 N 型硅。其中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)型硅。其中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴。載流子為空穴。將將 P 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體使用特殊工藝連在一起，型半導(dǎo)體使用特殊工藝連在一起，形成形成PN 結(jié)。結(jié)。4PN 結(jié)：結(jié)：N 型和型和 P 型半導(dǎo)體之間的特殊薄層稱為型半導(dǎo)體之間的特殊薄層稱為 PN 結(jié)結(jié)。PN 結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的核心。結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的核心。如圖所示。如圖所示。PN 結(jié)結(jié)晶體二極管之所以具有單向?qū)щ娋w二極管之所以具有單向?qū)щ娦?，其原因是?nèi)部具有一個性，其原因是內(nèi)部具有一個PN 結(jié)。其結(jié)。其正、負(fù)極對應(yīng)于正、負(fù)極對應(yīng)于 PN 結(jié)的結(jié)的 P 型和型和

9、 N 型型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。P 區(qū)接電源正極，區(qū)接電源正極，N 區(qū)接電源負(fù)極，區(qū)接電源負(fù)極，PN 結(jié)導(dǎo)通；反之，結(jié)導(dǎo)通；反之，PN 結(jié)截止。結(jié)截止。 PN 結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。即：結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。即：動畫動畫PN 結(jié)的形成結(jié)的形成1.1.3二極管的伏安特性二極管的伏安特性測試二極管伏安特性電路測試二極管伏安特性電路 1定義：定義：二極管兩端的二極管兩端的電壓和流過的電流之間的關(guān)電壓和流過的電流之間的關(guān)系曲線叫作系曲線叫作二極管的伏安特二極管的伏安特性性。2測試電路：測試電路：如圖所示。如圖所示。3伏安特性曲線：伏安特性曲線：如圖所示。如圖所示。4特點(diǎn)：特點(diǎn)： ) )( () )( (GeV

10、0.2SiV 5 .0TV ) )( () )( (導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓GeV 0.3SiV 7 . 0onV結(jié)論：正偏時電阻小，具有非線性。結(jié)論：正偏時電阻小，具有非線性。導(dǎo)通后導(dǎo)通后 V 兩端電壓基本恒定：兩端電壓基本恒定： VFVT時，時，V 導(dǎo)通，導(dǎo)通，IF 急劇增大。急劇增大。 正向電壓正向電壓 VF 小于門坎電壓小于門坎電壓 VT 時，二極管時，二極管 V 截截止，正向電流止，正向電流 IF = 0；其中，門坎電壓其中，門坎電壓( (1) )正向特性正向特性( (2) )反向特性反向特性VR VRM 時，時，IR 劇增，此現(xiàn)象稱為反向電擊穿。劇增，此現(xiàn)象稱為反向電擊穿。對應(yīng)對應(yīng)的電壓的

11、電壓 VRM 稱為反向擊穿電壓。稱為反向擊穿電壓。 反向電壓反向電壓 VR VRM( (反向擊穿電壓反向擊穿電壓) )時，反向電流時，反向電流 IR很小，且近似為常數(shù)，稱為反向飽和電流。很小，且近似為常數(shù)，稱為反向飽和電流。結(jié)論：結(jié)論：反偏電阻大，存在電擊穿現(xiàn)象。反偏電阻大，存在電擊穿現(xiàn)象。1.1.4二極管的簡單測試二極管的簡單測試萬用表檢測二極管萬用表檢測二極管將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時，黑表將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時，黑表筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。1判別正負(fù)極性判別正負(fù)極性用萬用表檢測二極管如圖所示。用萬用表檢測

12、二極管如圖所示。萬用表測試條件：萬用表測試條件：R 100 或或 R1 k 擋；擋；2判別好壞判別好壞萬用表檢測二極管萬用表檢測二極管萬用表測試條件：萬用表測試條件：R 1k1k。( (3) )若正向電阻約幾千歐，反向電阻非常大，二極管正常。若正向電阻約幾千歐，反向電阻非常大，二極管正常。( (2) )若正反向電阻非常大，二極管開路。若正反向電阻非常大，二極管開路。( (1) )若正反向電阻均為零，二極管短路；若正反向電阻均為零，二極管短路；1.1.5二極管的分類、型號和參數(shù)二極管的分類、型號和參數(shù)1分類分類( (1) )按材料分：按材料分：硅管、鍺硅管、鍺管管( (2) )按按 PN 結(jié)面積

13、：結(jié)面積：點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸型型( (電流小，高頻應(yīng)用電流小，高頻應(yīng)用) )、面接、面接觸型觸型( (電流大，用于整流電流大，用于整流) )( (3) )按用途：按用途：如圖所示。如圖所示。二極管圖形符號二極管圖形符號 整流二極管：利用單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂芍绷麟姷亩鞫O管：利用單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂芍绷麟姷亩O管。極管。 穩(wěn)壓二極管：利用反向擊穿特性進(jìn)行穩(wěn)壓的二極管。穩(wěn)壓二極管：利用反向擊穿特性進(jìn)行穩(wěn)壓的二極管。 發(fā)光二極管：利用磷化鎵把電能轉(zhuǎn)變成光能的二極管。發(fā)光二極管：利用磷化鎵把電能轉(zhuǎn)變成光能的二極管。 光電二極管：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕亩O管。光電二極管：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕亩O管。

14、 變?nèi)荻O管：利用反向偏壓變?nèi)荻O管：利用反向偏壓改變改變 PN 結(jié)結(jié)電容量的二極管電容量的二極管2型號舉例如下：型號舉例如下：整流二極管整流二極管2CZ82B穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管2CW50變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管2AC1 等等。等等。3主要參數(shù)主要參數(shù)主要參數(shù)：主要參數(shù)：穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 VZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流 IZ、最大工作電流、最大工作電流 IZM、最大耗散功率、最大耗散功率 PZM、動態(tài)電阻、動態(tài)電阻 rZ Z 等。等。( (2) )穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 反向漏電流反向漏電流 IR ：規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下，二極規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下，二極管反向電流值。管反向電流值。 最高反向工

15、作電壓最高反向工作電壓 VRM ：二極管允許承受的反向工作電二極管允許承受的反向工作電壓峰值。壓峰值。 最大整流電流最大整流電流 IFM ：二極管允許通過的最大正向工作電二極管允許通過的最大正向工作電流平均值。流平均值。( (1) )普通整流二極管普通整流二極管工程應(yīng)用工程應(yīng)用發(fā)光二極管和光電二極管的檢測發(fā)光二極管和光電二極管的檢測1. 發(fā)光二極管的檢測與普通二極管的檢測方法基本相似，但由發(fā)光二極管的檢測與普通二極管的檢測方法基本相似，但由于發(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍谟诎l(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍?1.5 V 以上，故檢測時以上，故檢測時必須用萬用表的必須用萬用表的 R 10k 擋，正向

16、電阻小于擋，正向電阻小于 50 k ，反相電，反相電阻大于阻大于 200 k 時發(fā)光二極管為正常。時發(fā)光二極管為正常。2. 由于光電二極管工作時應(yīng)加反向電壓，故檢測時著重觀察反由于光電二極管工作時應(yīng)加反向電壓，故檢測時著重觀察反向電阻在有無光照時的變化，用萬用表的向電阻在有無光照時的變化，用萬用表的 R 1k 擋，當(dāng)有擋，當(dāng)有光照時，反向電阻小，無光照時，反向電阻大為正常，當(dāng)無光照時，反向電阻小，無光照時，反向電阻大為正常，當(dāng)無光照時電阻差別很小，表明光電二極管的質(zhì)量不好。光照時電阻差別很小，表明光電二極管的質(zhì)量不好。 1.2晶體二極管整流電路晶體二極管整流電路1.2.1單相半波整流電路單相半

17、波整流電路1.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路1.2晶體二極管整流電路晶體二極管整流電路整流：整流：把交流電變成直流電的過程。把交流電變成直流電的過程。整流原理：整流原理：二極管的單向?qū)щ娞匦远O管的單向?qū)щ娞匦远O管單相整流電路：二極管單相整流電路：把單相交流電變成直流電的電路。把單相交流電變成直流電的電路。半波整流半波整流橋式整流橋式整流倍壓整流倍壓整流單相整流電路種類單相整流電路種類1.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路1電路電路 如圖如圖( (a) )所示所示V：整流二極管，把交流電變整流二極管，把交流電變成脈動直流電；成脈動直流電；T：電源變壓器，把電源變壓器，把 v1 變

18、成整變成整流電路所需的電壓值流電路所需的電壓值 v2。 2.工作原理工作原理設(shè)設(shè) v2 為正弦波，波形如前頁圖為正弦波，波形如前頁圖 ( (b) ) 所示。所示。( (1) )v2 正半周時，正半周時，A 點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，二極管點(diǎn)電位，二極管 V 正偏正偏導(dǎo)通，則導(dǎo)通，則 vL v2；( (2) )v2 負(fù)半周時，負(fù)半周時，A 點(diǎn)電位低于點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，二極管點(diǎn)電位，二極管 V 反偏反偏截止，則截止，則 vL 0。由波形可見，由波形可見，v2 一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個波形，一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個波形，這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。這種

19、大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。上述過程說明，利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟娚鲜鲞^程說明，利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟?v2 變變成脈動直流電成脈動直流電 vL。由于電路僅利用。由于電路僅利用 v2 的半個波形，故稱為半的半個波形，故稱為半波整流電路。波整流電路。3負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流( (1) )負(fù)載電壓負(fù)載電壓 VL VL = 0.45 V2 ( (1.2.1) )L2LLL45. 0RVRVI ( (2) )負(fù)載電流負(fù)載電流 IL ( (1.2.2) )L2LV45. 0RVII ( (3) )二極管正向電流二極管正向電流 IV 和

20、負(fù)載電流和負(fù)載電流 IZ ( (1.2.3) )( (4) )二極管反向峰值電壓二極管反向峰值電壓 VRM ( (1.2.4) )22RM41. 12VVV 選管條件選管條件( (1) )二極管允許的最大反向電壓應(yīng)大于承受的反向峰值電二極管允許的最大反向電壓應(yīng)大于承受的反向峰值電壓；壓；( (2) )二極管允許的最大整流電流應(yīng)大于流過二極管的實際二極管允許的最大整流電流應(yīng)大于流過二極管的實際工作電流。工作電流。電路缺點(diǎn)：電路缺點(diǎn)：電源利用率低，紋波成分大。電源利用率低，紋波成分大。解決辦法：解決辦法：全波整流。全波整流。1.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路1電路如圖電路如圖V1 V4 為

21、整流二極管，為整流二極管，電路為橋式結(jié)構(gòu)電路為橋式結(jié)構(gòu)( (2) )v2 負(fù)半周時，如圖負(fù)半周時，如圖( (b) )所示，所示，A 點(diǎn)電位低于點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，點(diǎn)電位，則則 V2、V4 導(dǎo)通導(dǎo)通( (V1、V3 截止截止) )，i2 自上而下流過負(fù)載自上而下流過負(fù)載 RL。橋式整流電路工作過程橋式整流電路工作過程2工作原理工作原理( (1) )v2 正半周時，如圖正半周時，如圖( (a) )所示，所示，A 點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，點(diǎn)電位，則則 V1、V3導(dǎo)通導(dǎo)通( (V2、V4截止截止) )，i1 自上而下流過負(fù)載自上而下流過負(fù)載 RL；由波形圖可見，由波形圖可見，v2 一一周

22、期內(nèi)，兩組整流二極管周期內(nèi)，兩組整流二極管輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電流流 i1 和和 i2 疊加形成了疊加形成了 iL。于是負(fù)載得到全波脈動直于是負(fù)載得到全波脈動直流電壓流電壓 vL。橋式整流電路工作波形圖橋式整流電路工作波形圖3負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流2L9 . 0 VV ( (1) )負(fù)載電壓負(fù)載電壓 VL ( (1.2.9) )L2LLL9 . 0RVRVI ( (2) )負(fù)載電流負(fù)載電流 IL ( (1.2.10) )LV21II ( (3) )二極管的平均電流二極管的平均電流 IV ( (1.2.11) )2RM2VV ( (4)

23、 )二極管承受反向峰值電壓二極管承受反向峰值電壓 VRM ( (1.2.12) )優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓高，紋波小，輸出電壓高，紋波小，VRM 較低，應(yīng)用廣泛。較低，應(yīng)用廣泛。4橋式穩(wěn)流電路的簡化畫法橋式穩(wěn)流電路的簡化畫法 例例1.2.1 有一直流負(fù)載，需要直流電壓有一直流負(fù)載，需要直流電壓 VL= 60 V ，直流，直流電流電流 IL= 4 A。若采用橋式整流電路，求電源變壓器二次電壓。若采用橋式整流電路，求電源變壓器二次電壓 V2 選擇整流二極管。選擇整流二極管。 解解 因為因為VL = 0.9V2 所以所以V7 .669 . 0V609 . 0L2 VV流過二極管的平均電流流過二極管的平均

24、電流A2A42121LV II二極管承受的反向峰值電壓二極管承受的反向峰值電壓V947 .6641. 122RM VV查晶體管手冊，可選用整流電流為查晶體管手冊，可選用整流電流為 3 安培，額定反向工作安培，額定反向工作電壓為電壓為 100 V 的整流二極管的整流二極管 2CZ12A( (3 A/100 V) )4 只。只。 半橋和全橋整流堆半橋和全橋整流堆 整流元件組合件稱為整流元件組合件稱為整流堆整流堆，常見的有：，常見的有：( (1) )半橋：半橋：2CQ 型，如圖型，如圖( (a) )所示；所示；( (2) )全橋：全橋：QL 型，如圖型，如圖( (b) )所示。所示。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路

25、組成簡單、可靠。電路組成簡單、可靠。1.3濾波器和穩(wěn)壓器濾波器和穩(wěn)壓器1.3.1濾波器濾波器1.3.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.3.1濾波器濾波器特點(diǎn)：特點(diǎn)：電容器與負(fù)載并聯(lián)。電容器與負(fù)載并聯(lián)。 作用：作用：濾除脈動直流電中濾除脈動直流電中脈動成分。脈動成分。 種類：種類：電容濾波器、電感電容濾波器、電感濾波器、復(fù)式濾波器濾波器、復(fù)式濾波器1電路電路一、電容濾波器一、電容濾波器2工作原理：工作原理： 利用電容器兩端電壓不能突利用電容器兩端電壓不能突變原理平滑輸出電壓。變原理平滑輸出電壓。 在在 0 t1 期間，期間，因因 v2 的作用，的作用，V 正偏導(dǎo)通，電容正偏導(dǎo)通，電容

26、 C 充電，波形充電，波形如圖如圖( (b) )中中 OA 所示；所示； 在在 t1 t2 期間，期間，因因 v2 v2，V 正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形如圖如圖( (b) )中中 BC。具有電容濾波器的具有電容濾波器的半波整流電路半波整流電路重復(fù)上述過程，可得近于平滑波形。這說明，通過電容的重復(fù)上述過程，可得近于平滑波形。這說明，通過電容的充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。全波整流電容濾波輸出波形如圖所示。全波整流電容濾波輸出波形如圖所示。 工作原理與半波整流電路相同，不同點(diǎn)是：工作原理與半波整流電路相同，不同點(diǎn)是

27、：v2 正、負(fù)半周內(nèi)，正、負(fù)半周內(nèi)，V1、V2 輪流導(dǎo)通，對電容輪流導(dǎo)通，對電容 C 充電兩次，縮短了電容充電兩次，縮短了電容 C 向負(fù)載的向負(fù)載的放電時間，從而使輸出電壓更加平滑。放電時間，從而使輸出電壓更加平滑。輸出電壓估算公式為輸出電壓估算公式為VL 1.2V2應(yīng)用：應(yīng)用：小功率電源。小功率電源。全波整流電路電容濾全波整流電路電容濾波輸出波形波輸出波形工程應(yīng)用工程應(yīng)用一、電容濾波的直流電壓輸出及整流管與濾波電容的選擇一、電容濾波的直流電壓輸出及整流管與濾波電容的選擇電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇22V22V222V IL1.2V2V2橋式

28、整流橋式整流電路電路ILV2V2半波整流半波整流電路電路通過的通過的電流電流最大反最大反向電壓向電壓帶負(fù)載時帶負(fù)載時的電壓的電壓( (估算值估算值) )負(fù)載開路負(fù)載開路時的電壓時的電壓二極管的電壓與電流二極管的電壓與電流整流電路的輸出電壓整流電路的輸出電壓輸入交流輸入交流電壓電壓( (有效值有效值) )整流電路整流電路的類型的類型22V1電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇2. 濾波電容的選擇濾波電容的選擇電容的選擇從電容耐壓和容量兩個方面考慮：電容的選擇從電容耐壓和容量兩個方面考慮：( (1) )耐壓：在電路中電容耐壓值要大于負(fù)載開路時整流耐壓：在

29、電路中電容耐壓值要大于負(fù)載開路時整流電路的輸出電壓。電路的輸出電壓。( (2) )電容容量：濾波電容器電容容量：濾波電容器 C 的容量選擇與電路中的負(fù)的容量選擇與電路中的負(fù)載電流載電流 IL 有關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流加大后，要相應(yīng)的增加電容量。有關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流加大后，要相應(yīng)的增加電容量。表表 列出的數(shù)據(jù)供選用時參考列出的數(shù)據(jù)供選用時參考濾波電容容量表濾波電容容量表輸出電流輸出電流IL/ A210.5 10.1 0.50.05 0.140.05 以以下下電容器容量電容器容量 C/ F400020001000500200 500100注：此為全波整流電容濾波在注：此為全波整流電容濾波在 VL = 12 3

30、6 V 時的參考值。時的參考值。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：體積大、重量大。體積大、重量大。帶電感濾波器帶電感濾波器 二、電感濾波器二、電感濾波器1電路電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：電感與負(fù)載串聯(lián)電感與負(fù)載串聯(lián)2工作原理工作原理 利用流過電感電流不能突變原理平滑輸出電流。利用流過電感電流不能突變原理平滑輸出電流。 當(dāng)電路電流增加時，電感存儲能量；當(dāng)電流減小時，電感當(dāng)電路電流增加時，電感存儲能量；當(dāng)電流減小時，電感釋放能量。使負(fù)載電流比較平滑，從而得到比較平滑的直流電釋放能量。使負(fù)載電流比較平滑，從而得到比較平滑的直流電壓。壓。應(yīng)用：應(yīng)用：較大功率電源。較大功率電源。三、復(fù)式濾波器三、復(fù)式濾波器( (3) )應(yīng)用：應(yīng)用：較大

31、功率電源中。較大功率電源中。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電容與負(fù)載并聯(lián)，電感與負(fù)載串聯(lián)。電容與負(fù)載并聯(lián)，電感與負(fù)載串聯(lián)。性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：濾波效果好。濾波效果好。1L 型濾波器型濾波器( (1) )電路：電路：( (2) )原理：原理：整流輸出的脈動直流經(jīng)過電感整流輸出的脈動直流經(jīng)過電感 L，交流成分，交流成分被削弱，再經(jīng)過電容被削弱，再經(jīng)過電容 C 濾波，就可在負(fù)載上獲得更加平滑濾波，就可在負(fù)載上獲得更加平滑的直流電壓。的直流電壓。L 型濾波器橋式整流電路型濾波器橋式整流電路2 型濾波器型濾波器 型濾波器橋式整流電路型濾波器橋式整流電路( (3) )應(yīng)用：應(yīng)用：小功率電源中。小功率電源中。( (2

32、) )原理：原理： 整流輸出的脈動直流經(jīng)過電容整流輸出的脈動直流經(jīng)過電容 C1 濾波后，再濾波后，再經(jīng)電感經(jīng)電感 L 和電容和電容 C2 濾波，使脈動成分大大降低，在負(fù)載上可濾波，使脈動成分大大降低，在負(fù)載上可獲得平滑的直流電壓。獲得平滑的直流電壓。( (1) )電路：電路：1.3.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 濾波電路：濾波電路：將脈動的直流電變成平滑的直流電。將脈動的直流電變成平滑的直流電。 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路：抑制電網(wǎng)電壓抑制電網(wǎng)電壓和整流電路負(fù)載的變化引起的和整流電路負(fù)載的變化引起的輸出電壓變化，將平滑的直流輸出電壓變化，將平滑的直流電變成穩(wěn)定的直流電。電變成穩(wěn)定的直流電

33、。硅穩(wěn)壓管的伏安特性及符號硅穩(wěn)壓管的伏安特性及符號1硅穩(wěn)壓二極管的特性硅穩(wěn)壓二極管的特性( (1) )穩(wěn)壓管工作在反向擊穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)。穿狀態(tài)。( (2) )當(dāng)工作電流當(dāng)工作電流 IZ 滿足條滿足條件件 IA IZ IB 時，穩(wěn)壓管兩時，穩(wěn)壓管兩端電壓端電壓 VZ 幾乎不變。幾乎不變。2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)( (1) )穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 VZ 穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓。( (2) )穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ - - 穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。( (3) )最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 IZmax

34、 穩(wěn)壓管允許長期通過的最大反穩(wěn)壓管允許長期通過的最大反向電流。向電流。( (4) )動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rZ 穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量的比值，即的比值，即 rZ = VZ / IZ 。此值越小，管子穩(wěn)壓性能越好。此值越小，管子穩(wěn)壓性能越好。3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理硅穩(wěn)壓管整流穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管整流穩(wěn)壓電路( (1) )電路：電路： V 為穩(wěn)壓管，起電流調(diào)整作用；為穩(wěn)壓管，起電流調(diào)整作用；R 為限流電阻，為限流電阻，起電壓調(diào)整作用。起電壓調(diào)整作用。( (2) )電路的穩(wěn)壓過程：電路的穩(wěn)壓過程：VOIZIRVRVO( (3) )應(yīng)用：應(yīng)

35、用：小功率場合。小功率場合。本章小結(jié)本章小結(jié)1. 半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子，電子是多數(shù)載流子，P 型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子。型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子。PN 結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴＝Y(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴?. 二極管內(nèi)有一個二極管內(nèi)有一個 PN 結(jié)，因此，具有單向?qū)щ娞匦浴＝Y(jié)，因此，具有單向?qū)щ娞匦?。二極管因伏安特性是非線性，所以是非線性器件。二二極管因伏安特性是非線性，所以是非線性器件。二極管的門檻電壓，硅管約極管的門檻電壓，硅管約 0.5 V，鍺管約，鍺管約 0.2 V；導(dǎo)通；導(dǎo)通時正向壓降硅管約時正向壓降硅管

36、約 0.7 V，鍺管約，鍺管約 0.3 V。本章小結(jié)本章小結(jié)3. 利用二極管的單向?qū)щ娞匦钥梢越M成把交流電變成直流利用二極管的單向?qū)щ娞匦钥梢越M成把交流電變成直流電的整流電路，常見的有半波整流和橋式全波整流。電的整流電路，常見的有半波整流和橋式全波整流。4. 濾波電路的作用是使脈動的直流電壓變換為較平滑的直濾波電路的作用是使脈動的直流電壓變換為較平滑的直流電壓。常見的濾波器有電容濾波器流電壓。常見的濾波器有電容濾波器、電感濾波器和復(fù)電感濾波器和復(fù)式濾波器式濾波器。5. 穩(wěn)壓電路的作用是保持輸出電壓的穩(wěn)定，減少電網(wǎng)電壓穩(wěn)壓電路的作用是保持輸出電壓的穩(wěn)定，減少電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響。最簡單的穩(wěn)壓

37、電路是帶有穩(wěn)壓管的和負(fù)載變化的影響。最簡單的穩(wěn)壓電路是帶有穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1. 了解半導(dǎo)體的基本知識了解半導(dǎo)體的基本知識:本征半導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體；掌本征半導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體；掌握握 PN 結(jié)的基本特性。結(jié)的基本特性。2. 理解半導(dǎo)體二極管的伏安特性和主要參數(shù)。理解半導(dǎo)體二極管的伏安特性和主要參數(shù)。3. 了解幾種常用的二極管：硅穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、了解幾種常用的二極管：硅穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。發(fā)光二極管、光電二極管等。4. 掌握單相半波、橋式全波整流電路的電路組成、工作掌握單相半波、橋式全波整流電路的電路組成、工作原理與性能特點(diǎn)；了解電容濾

38、波電路的工作原理。原理與性能特點(diǎn)；了解電容濾波電路的工作原理。5. 了解硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性及穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。了解硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性及穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)1PN 結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。結(jié)的單向?qū)щ娞匦浴?整流電路和濾波電路的工作原理。整流電路和濾波電路的工作原理。3硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程。硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程。學(xué)時分配學(xué)時分配序序 號號內(nèi)容內(nèi)容學(xué)學(xué) 時時11.1晶體二極管晶體二極管221.2晶體二極管整流電路晶體二極管整流電路231.3濾波器和穩(wěn)壓器濾波器和穩(wěn)壓器34實驗二穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的測繪實驗二穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的測繪25本章小結(jié)本章小結(jié)6本章總學(xué)時本章總學(xué)時9