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1、导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。自由运动的带电粒子。自由运动的带电粒子。相邻原子共有价电子所形成的束缚。相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4硅硅( (锗锗) )的原子结构的原子结构Si2 8 4Ge2 8 18 4简化简化模型模型+4惯性核惯性核硅硅( (锗锗) )的共价键结构的共价键结构价电子价电子自自由由电电子子( (束缚电子束缚电子) )空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在共价键内移动价键内移动一、加正向电压一、加正向电压( (正向偏置正向偏置) )导通导通P 区区N 区区内电场
2、内电场+ UR外电场外电场外电场使多子向外电场使多子向 PN 结移动结移动,中和部分离子中和部分离子使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。 I限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 I 。I = I多子多子 I少子少子 I多子多子二、加反向电压二、加反向电压( (反向偏置反向偏置) )截止截止P 区区N 区区 +UR内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使少子背离 PN 结移动，结移动， 空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。IPN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。反偏截止，
3、电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 II = I少子少子 08.3 二极管二极管构成：构成： PN结结 + 引线引线 + 管壳管壳 = 二极管二极管 (Diode)符号：符号：分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金平面型平面型正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型pNP型支
4、持衬底型支持衬底OuD /ViD /mA正向特性正向特性Uth死区死区电压电压iD = 0Uth = 0.5 V 0.1 V(硅管硅管)(锗管锗管)U UthiD 急剧上升急剧上升0 U Uth 反向特性反向特性U (BR)反向击穿反向击穿U（BR) U 0 iD 0.1 A(硅硅) 几十几十 A (锗锗)U U（BR）反向电流急剧增大反向电流急剧增大(反向击穿反向击穿)击穿击穿电压电压反向击穿类型：反向击穿类型：电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因： 齐纳击穿齐纳击穿： 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。反向电场太强，将电子强行拉出共价键。雪崩击穿：雪崩击穿：反向电场使电子加速
5、，动能增大，撞击反向电场使电子加速，动能增大，撞击使自由电子数突增。使自由电子数突增。 PN结未损坏，断电即恢复。结未损坏，断电即恢复。 PN结烧毁。结烧毁。1. IOM 最大整流电流最大整流电流（最大正向平均电流）（最大正向平均电流）2. URM 最高反向工作电压最高反向工作电压，为为U(BR) / 2 3. IRM 最大反向电流最大反向电流（二极管加最大反向电压时的（二极管加最大反向电压时的 电流，电流，越小单向导电性越好越小单向导电性越好）一、理想二极管一、理想二极管特性特性uDiD符号及符号及等效模型等效模型SS正偏导通，正偏导通，uD= 0 ; 反偏截止，反偏截止， iD= 0二、实
6、际二极管二、实际二极管uDiD例例 1 硅二极管，硅二极管，R = 2 k ，求出，求出 VDD = 2 V 时时 IO 和和 UO 的值。（忽略二极管正的向工作电压）的值。（忽略二极管正的向工作电压）UOVDDIOR解：解： VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA)UO = VDD = 2 VUOVDDIOR硅管硅管 0.6 V锗管锗管 0.2 V二极管正的二极管正的向工作电压向工作电压例例 2 ui = 2 sin t (V), 分析二极管的限幅作用分析二极管的限幅作用（二极管的死区电压为（二极管的死区电压为0.5V，正向工作电压正向工作电压0.6V）
7、。）。D1D2uiuOR 0.6 V ui 0.6VD1、D2 均截止均截止 uO= uiuO= 0.6 Vui 0.6 VD2 导通导通 D截止截止ui 0.6 VD1 导通导通 D2 截止截止 uO= 0.6VOtuO/ V0.6Otui / V2 0.6解：解：例例3 二极管构成二极管构成“门门”电路，设电路，设 D1、D2 均为理想均为理想二极管，当输入电压二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压为低电压 0 V 和高电和高电压压 5 V 的不同组合时，求输出电压的不同组合时，求输出电压 UF 的值。的值。0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V0 V 5 V正偏正偏导通导通反偏反
8、偏截止截止0 V5 V 0 V反偏反偏截止截止正偏正偏导通导通0 V5 V 5 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 VFR3 k 12 VD1D2BAUAUBUFR3 k 12 VVDDD1D2BAF输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBD1D20 V 0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V0 V 5 V正偏正偏导通导通反偏反偏截止截止0 V5 V 0 V反偏反偏截止截止正偏正偏导通导通0 V5 V 5 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 V滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交流交流电源电源负负载载OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向脉动单向脉动直流电压直
9、流电压合适的合适的交流电压交流电压滤波滤波稳压稳压8.4.1 单相半波单相半波整流电路整流电路tUu sin222 to 2 3 u222U to 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245. 0U to 2 3 iD= iO to 2 3 uD22U 2 2DRMDRM2 2U UU U L2OD45. 0RUII DRL220 V+ uu2iD=iOuD+变压器副变电压有效值00222. 245. 0UUU变压器副边电流有效值为t)d(210222iIt)d(21020i2)d(sin2100220mmIttI整流电流平均值omomIttII00)(dsin2100
10、257.12III例例8.1 已知负载电阻已知负载电阻RL =300 ,负载电压负载电压UO=24V。今。今采用采用单相半波整流电路，交流电源电压为单相半波整流电路，交流电源电压为220V。（。（1）根据电路要求选择二极管。（根据电路要求选择二极管。（2）求整流变压器的变）求整流变压器的变比和容量。比和容量。解：解： 负载电流：负载电流：A8030024LOOmRUI每个二极管通过的平均电流每个二极管通过的平均电流A80ODmII变压器二次侧电压的有效值为变压器二次侧电压的有效值为V76V542DRMU 可选用可选用2CP12二极管，其二极管，其最大整流电流最大整流电流为为100mA，最高，最
11、高反向工作峰值电压反向工作峰值电压为为100V。V540.452445.0O2UU二极管承受的最高反压： 变压器的变比： 454220K变压器副边电流有效值mA1268057. 157. 102II 变压器的容量： AV8 . 6126. 05422IUS 单相半波整流电路使用元件少，输出电压脉动大，电压低，效率低。8.4.2 单相桥式单相桥式整流电路整流电路+uo RLio+u2 u1+uo ioRLD4D3D2D1u2u1D4D1D2D3+u2 RL+uo iou1D3D1D2D4+u2 RL+uo iou1一、桥式整流电路（几种画法）一、桥式整流电路（几种画法）二、桥式整流电路工作原理二
12、、桥式整流电路工作原理RLioD4D3D2D1+u2 +uo 承受反承受反压截止压截止+u1 u2正半周：正半周：D1和和D3导通，导通，D2和和D4截止。截止。RLD4D3D2ioD1+u2 +uo u2负半周：负半周：+u1 承受反承受反压截止压截止D2 和和 D4导通导通, D1和和 D3 截止。截止。1. 波形波形D3RLD4D2D1u1u2+uo + ioioRLD4D3D2D1+ u2u1+uo to to to to 2 3 2 3 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2D2、4D1、32. 参数估算参数估算1) ) 整流输出电压平均值整流输出电压平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229 . 022UU 2) ) 二极管平均电流二极管平均电流LOOD221RUII L245. 0RU 3) ) 二极管最大反向压二极管最大反向压2DRM2UU to to to to 2 3 2 3 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2变压器副变电压有效值00211. 19 . 0UUU变压器副边电流有效值为整流电流平均值omomIttII2)(dsin10000211.122III222mII变压器变比原边电流有效值容量：21UUKK/21II 22IUS