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1、第8章半导体器件第1页，共44页，编辑于2022年，星期一8.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。3 3 3 3、掺杂性、掺杂性、掺杂性、掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性明显增强。明显增强。明显增强。明显增强。2 2、光敏性：
2、、光敏性：、光敏性：、光敏性：当受到光照激发时，导电能力明显增强。当受到光照激发时，导电能力明显增强。当受到光照激发时，导电能力明显增强。当受到光照激发时，导电能力明显增强。1 1、热敏性：、热敏性：、热敏性：、热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等极管、光敏三极管等极管、光敏三极管等极管、光敏三极管等)。(可做
3、成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。第2页，共44页，编辑于2022年，星期一8.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式
4、硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子第3页，共44页，编辑于2022年，星期一 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束
5、缚，成为自由电自由电自由电自由电子子子子（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带（带（带（带正电）正电）正电）正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空
6、穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。第4页，共44页，编辑于2022年，星期一本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两当半导体两
7、端加上外电压时，在半导体中将出现两当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流部分电流部分电流部分电流 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：(1)(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2)(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的
8、数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就愈好。愈好。愈好。愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断
9、复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。第5页，共44页，编辑于2022年，星期一8.1.2 杂质半导体杂质半导体N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成量增加，自由电子导电成量增加，自由电子导电成量增加，自由电子导电成为这种
10、半导体的主要导电为这种半导体的主要导电为这种半导体的主要导电为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或方式，称为电子半导体或方式，称为电子半导体或方式，称为电子半导体或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂形成杂形成杂形成杂
11、质半导体。质半导体。质半导体。质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多自由电子是多自由电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。一、一、N型半导体型半导体第6页，共44页，编辑于2022年，星期一二、二、P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导
12、电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导
13、体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。第7页，共44页，编辑于2022年，星期一 1.1.在杂质半导体中多数载流子的数量与在杂质半导体中多数载流子的数量与在杂质半导体中多数载流子的数量与在杂质半导体中多数载流子的数量与掺杂掺杂掺杂掺杂浓度有关浓度有关浓度有关浓度有关 2.2.在杂质半导体中少数载流子的数量与在杂质半导体中少数载流子的数量与在杂质半导体中少数载流子的数量与在杂质半导体中少数载流子的数量与温度有关。温度有关。温度有关。温度有关。3.3.当温度升高时，少数载流子的数量当温度升高时，少数载流子的数量当温度升高时，少数载流子的数量
14、当温度升高时，少数载流子的数量 增多。增多。增多。增多。4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是电子电流电子电流电子电流电子电流。第8页，共44页，编辑于2022年，星期一8.1.3 PN结结一、一、PNPN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 内电场越强，漂移运内
15、电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+形
16、成空间电荷区形成空间电荷区空间电荷区空间电荷区也称也称 PN 结结第9页，共44页，编辑于2022年，星期一二、二、PN结的单向导电性结的单向导电性 1 1）PN PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被削弱，内电场被削弱，内电场被削弱，内电场被削弱，多子的扩散加强，多子的扩散加强，多子的扩散加强，多子的扩散加强，形成较大的扩散形成较大的扩散形成较大的扩散形成较大的扩散电流。电流。电流。电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电
17、压时，PNPN结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+第10页，共44页，编辑于2022年，星期一PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2 2）PN PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 由于少子数量由于少子数量很少，形成很小很少，形成很小的反向电流。的反向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正
18、接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，阻较大，阻较大，阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+内外电场方向内外电场方向内外电场方向内外电场方向相同，相互增强。相同，
19、相互增强。相同，相互增强。相同，相互增强。更阻止多子扩散，更阻止多子扩散，更阻止多子扩散，更阻止多子扩散，增强增强增强增强少子的漂移。少子的漂移。第11页，共44页，编辑于2022年，星期一8.2 半导体二极管半导体二极管8.2.1 8.2.1 普通二极管普通二极管普通二极管普通二极管(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高
20、频电路。结面积大、正结面积大、正结面积大、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。一、一、一、一、基本结构基本结构基本结构基本结构第
21、12页，共44页，编辑于2022年，星期一二、伏安特性二、伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V0.5V锗管锗管锗管锗管0 0.2V.2V反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性
22、反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流在一定电反向电流在一定电反向电流在一定电反向电流在一定电压范围内保持常数。压范围内保持常数。压范围内保持常数。压范围内保持常数。第13页，共44页，编辑于2022年，星期一三、主要参数三、主要参数1.1.额定正向平均电流（最大整流电流）额定正向平均电流（最大整流电流）额定正向平均电流（最大整流电流）额定正向平均电流（最大整流电流）I IF F二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用
23、时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。电流。电流。电流。2.2.最高反向工作电压最高反向工作电压最高反向工作电压最高反向工作电压U UR R是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压般是二极管反向击穿电压般是二极管反向击穿电压般是二极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。二极管的一半或三分之二。二极管的一半或三分之二。二极管的一半或三分之二。
24、二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.最大反向电流最大反向电流最大反向电流最大反向电流I IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的影响，温度受温度的影响，温度受温度的影
25、响，温度受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向锗管的反向锗管的反向锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。第14页，共44页，编辑于2022年，星期一定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.60.8V锗锗0.20.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两
26、端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6
27、V6V否则，否则，否则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+第16页，共44页，编辑于2022年，星期一u ui i 8V 8V，二
28、极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V VVb b，二极管二极管二极管二极管D D导通；导通；导通；导通；3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形 VaVVb b，二极管二极管二极管二极管 D D1 1、D D3 3 导通，导通，导通，导通，D D2 2、D D4 4 截止截止截止截止 。3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 uD t tRLu2iouo1234ab+u u2 2 正半周，正半周，正半周，正半周，+u2abD2-+uD2u2
29、 tO第25页，共44页，编辑于2022年，星期一8.4.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路(负负负负半周半周半周半周)2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理 V Va aVuC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电供电的同时也给电容充电，的同时也给电容充电，uC 增加增加，u uC=u=u2 2 。u u2 2 u uC时，二极管截止，时，二极管截止，时，二极管截止，时，二极管截止，3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形=uC 1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构u uC C按指数规律下降。按指数规律下降。按指数规律下降。按指数规律下降。u2 tO tO电
30、容通过负载电容通过负载电容通过负载电容通过负载R RL L 放电，放电，放电，放电，二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 b+C +aDu2RLiciucio+u0 第30页，共44页，编辑于2022年，星期一4.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(T T 电源电压的周期电源电压的周期电源电压的周期电源电压的周期)(1)(1)输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。R RL LC C 越大越大越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢 输出电压的平均值输出电压的平均值输出电压的平均值输出电
31、压的平均值U Uo o 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压带滤波直流输出电压近似估算取：带滤波直流输出电压近似估算取：桥式、全波桥式、全波 Uo=1.2 U (有载）有载）U0 （空载）（空载）半波半波 Uo=1.0 U第31页，共44页，编辑于2022年，星期一例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器
32、。流过二极管的电流流过二极管的电流流过二极管的电流流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值 u2RLuo+C解：解：1.1.选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管可选用二极管2CP11IF=100mA UR=50V 第32页，共44页，编辑于2022年，星期一例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流
33、输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC=5 T/2已知已知RL=50 解：解：2.选择滤波电容器选择滤波电容器可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器 u2RLuo+C第33页，共44页，编辑于2022年，星期一8.5.2 电感电容滤波器电感电容滤波器1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构L u2RLuo+C2.2.滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理 对直流分量对直流分量对直流分量对直流分量:X XL L=0=0=0=0，L L L L相当于短路相当于短路相当于短路相当于短路,电压大部分降在
34、电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在R RL L上。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量:f f 越高越高越高越高,X XL L越大越大越大越大,电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在L L上。上。上。上。因因因因此此此此,在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化阻碍电流的
35、变化阻碍电流的变化阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。LCLC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。第34页，共44页，编辑于2022年，星期一8.5.3 形形(复式复式)滤波器滤波器 形形形形 LC LC 滤波器滤波器滤波器滤波器 滤波效果比滤波效果比LC滤滤波器更好，但
36、二极波器更好，但二极管的冲击电流较大。管的冲击电流较大。比比 形形 LC 滤波器的滤波器的 体积小、成本低。体积小、成本低。L u2RLuo+C2+C1 形形形形 RC RC 滤波器滤波器滤波器滤波器R u2RLuo+C2+C1 R R 愈大，愈大，愈大，愈大，C C2 2愈大，愈大，愈大，愈大，滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但R R 大将使直流压降大将使直流压降大将使直流压降大将使直流压降增加，增加，增加，增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动主要适用于负载电流较小而
37、又要求输出电压脉动很小的场合。很小的场合。很小的场合。很小的场合。第35页，共44页，编辑于2022年，星期一8.6 稳压电路稳压电路1.1.符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时加反向电压加反向电压加反向电压加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电流变化很大，但其两端电流变化很大，但其两端电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，压
38、变化很小，利用此特性，压变化很小，利用此特性，压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压作用。作用。作用。作用。_+UIO8.6.1稳压二极管稳压二极管第36页，共44页，编辑于2022年，星期一8.6 稳压电路稳压电路2)2)工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ IR=IO+IZ UI=UR+UZ UIUZRL(IO)IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR(IRR)基本不变基本不变 UO(UZ)IZ 1)1)电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+u2IRRDZIz限流调压限流调压
39、稳压电路稳压电路8.6.2 8.6.2 稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路由由IZ减小补偿减小补偿 IO增加，使增加，使IR基本保持不变，使基本保持不变，使UO 稳定。稳定。第37页，共44页，编辑于2022年，星期一2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ IR=IO+IZ UI=UR+UZ UIUZ设负载设负载设负载设负载R RL L一定，一定，一定，一定，U UI I 变化变化变化变化1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz以以UR 的增大来抵消的增大来抵消 UI 升高，使升高，使UO 略下降。略下降。UI UO(UZ)略大略大UO
40、略降略降 UR IR IZ 8.6.2 8.6.2 稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路第38页，共44页，编辑于2022年，星期一8.6.3 集成稳压电源集成稳压电源1.分类分类XXXX两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出可调电压输出可调电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX（1.25 37 V 连续可调）连续可调）第39页，共44页，编辑于2022年，星期一3.3.性能特点性能特点性能特点性能特点（78007800、79007900系列）系列）系列）系列）输出电流超过输出电流超过 1.5 A（加
41、散热器）（加散热器）不需要外接元件不需要外接元件内部有过热保护内部有过热保护内部有过流保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为输出电压容差为 4%输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有:5V、6V、9V、12V、8V、18V、24V等等 。第40页，共44页，编辑于2022年，星期一输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)(1)输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输入与输出输入与输出输入与输出输入与输出之间的电压之间的电压之间的电压之间的电压不得低于不
42、得低于不得低于不得低于3V3V！4.4.三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端
43、接线较长时的电感效应，较长时的电感效应，较长时的电感效应，较长时的电感效应，防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。即用以改善波形。即用以改善波形。即用以改善波形。即用以改善波形。第41页，共44页，编辑于2022年，星期一(2)(2)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路23220V 24V+C 24V+CW788Ci+8V123CiW7981COCO 8V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F第42页，共44页，编辑于2022年，星期一U UXXXX:为为为为W78XXW78XX
44、固固固固定输出电压定输出电压定输出电压定输出电压U UOO=U=UXX XX+U+UZ Z（3 3）提高输出电压的电路提高输出电压的电路提高输出电压的电路提高输出电压的电路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO=I2+IC（4 4）提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+第43页，共44页，编辑于2022年，星期一5.5.三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用2 2、1 1 两端电压为两端电压为两端电压为两端电压为 1.25V 1.25V 基准电压基准电压基准电压基准电压COCW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R2240 1F0.1F第44页，共44页，编辑于2022年，星期一