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1、2012/5/131第第5 5章章 晶体二极管与直流稳压电源晶体二极管与直流稳压电源第第5 5章章 晶体二极管与直流稳压电源晶体二极管与直流稳压电源5 35 35 35 3特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管5.2 5.2 晶体二极管晶体二极管5.1 5.1 半导体的基础知识半导体的基础知识5.2 5.2 晶体二极管晶体二极管5.1 5.1 半导体的基础知识半导体的基础知识下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5 5.3 3 5 5.3 3 特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管5.4 5.4 直流电源直流电源5.4 5.4 直流电源直流电源第第第第5 5章章 晶体二
2、极管与直流稳压电源晶体二极管与直流稳压电源章章 晶体二极管与直流稳压电源晶体二极管与直流稳压电源教学重点：教学重点：教学重点：教学重点：一、理解一、理解一、理解一、理解PNPN结的形成过程、结的形成过程、结的形成过程、结的形成过程、PNPN结的单向导电性。结的单向导电性。二、理解二极管的伏安特性曲线及稳压二极管工作二、理解二极管的伏安特性曲线及稳压二极管工作结的单向导电性。结的单向导电性。二、理解二极管的伏安特性曲线及稳压二极管工作二、理解二极管的伏安特性曲线及稳压二极管工作原理原理原理原理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页原理原理。原理原理。三、掌握二极管的电路的分析
3、和应用。三、掌握二极管的电路的分析和应用。三、掌握二极管的电路的分析和应用。三、掌握二极管的电路的分析和应用。学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结以便用简便的分
4、析方法获得具有实际意义的结对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。件的目的在于应用。对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。件的目的在于应用。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页似似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似似，以便用简
5、便的分析方法获得具有实际意义的结以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。果。果。果。对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC RC 的值有误的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
6、的值有误的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。5.1 半导体的基础知识半导体的基础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)。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化(可做可做(可做可做成各种光敏元件成各种光敏元件如光敏电阻如光敏电阻光敏二极光敏二极成各种光敏元
7、件成各种光敏元件如光敏电阻如光敏电阻光敏二极光敏二极热敏性：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，导电能力显著增强下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变能力明显改变(可做成各种不同用途的半导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）。体器件，如二极管、三极管
8、和晶闸管等）。(可做成各种不同用途的半导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）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。成各种光敏元件成各种光敏元件，如光敏电阻如光敏电阻、光敏二极光敏二极成各种光敏元件成各种光敏元件，如光敏电阻如光敏电阻、光敏二极光敏二极管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。5.1.15.1.1 本征半导体本征半导体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，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体
9、。半导体。SiSi价电子价电子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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。SiSiSiSiSiSi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，即可挣脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为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
10、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，成为自由电自由电子子自由电自由电子子（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（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，称为空穴空穴空穴空穴（带（带（带（带正电正电）正电正电）这这一一现象称为本征激这现象称为本征激这一一现象称为本征激现象称为本征激本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理自由电子自由电子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页SiSi价电子价电子正电正电）正电正
11、电）。这现象称为本征激这现象称为本征激这现象称为本征激这现象称为本征激发。发。发。发。空穴空穴温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价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，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价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，而在该原子中出现一
12、个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。2012/5/132本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理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现两部分电流当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出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现两部分电流(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
13、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。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。自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复空穴成对地产生的同时，又不断复自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复空穴成对地产生的同时，又不断复下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页注意：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；(
14、2)(2)温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性半导体的导电性能也就愈好。能也就愈好。半导体的导电性半导体的导电性能也就愈好。能也就愈好。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。合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态合。在一定温度下，载流子的产
15、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。平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。5.1.2 5.1.2 杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素SiSi多余多余在常温下即可变为自由电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）在常温下即可变为自由电子在本
16、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）,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或N N型半导体型半导体型半导体型半导体。SiSip+电子电子磷原子磷原子失去一个电子变为正离子失去一个电子变为正离子在在在在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自由电子是多数载流子，空穴是少数是多
17、数载流子，空穴是少数载流子。载流子。自由电子自由电子是多数载流子，空穴是少数是多数载流子，空穴是少数载流子。载流子。5.1.2 5.1.2 杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或称为空穴半导体或掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或称为空穴半导体或 P P型型P P型型掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素SiSiSiSiB空穴空穴下一页下一页
18、总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页半导体半导体半导体半导体。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空穴是多数载流子，自由电子是少数数载流子，自由电子是少数载流子。载流子。空穴是多空穴是多数载流子，自由电子是少数数载流子，自由电子是少数载流子。载流子。硼原子硼原子接受一个接受一个电子变为电子变为负离子负离子接受一个接受一个电子变为电子变为负离子负离子无论无论无论无论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。1.1.在杂质半导体中多子的数
19、量与在杂质半导体中多子的数量与（在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与（a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与（在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与（a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量（a a 减少减少减少减少b b 不变不变不变不变c c 增多增多）增多增多）a ab
20、 bc c下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（a.a.减少减少、减少减少、b.b.不变不变、不变不变、c.c.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主要是主要是，型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是，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。（a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba a5.1.3 PN5.1.3 PN结及其单向
21、导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性PNPN结的形成结的形成结的形成结的形成内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动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，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。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，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这这一一对相反的这对相反的这一一对相反的对相反的+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一
22、页多子的扩散运动浓度差多子的扩散运动浓度差扩散的结果使空间电荷区变宽。扩散的结果使空间电荷区变宽。这对相反的这对相反的这对相反的这对相反的运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区PNPN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性1.PN 1.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接负接负内电场被内电场被削
23、弱，多子削弱，多子内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子的扩散加强的扩散加强的扩散加强的扩散加强+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页外电场外电场IF的扩散加强的扩散加强，的扩散加强的扩散加强，形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。，形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，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
24、场内电场PN+2012/5/1332.PN 2.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）P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正内电场内电场内电场内电场P PN N+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页外电场外电场外电场外电场P PN N+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN 2.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）内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反形成
25、很小的反P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正内电场内电场内电场内电场P PN N+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页外电场外电场外电场外电场形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR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，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向
26、电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，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。P PN N5.25.2 晶体二极管晶体二极管晶体二极管晶体二极管5.2.1 5.2.1 基本结构基本结构基本结构基本结构(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、结电容小、正结电容小、正结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正向电流小向电流小用用向电流小向电流小用用结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、结电容大结电容大用用结电容大结电容大用用下一页下一页总目录总目录
27、 章目录章目录返回返回上一页上一页向电流小向电流小。用用向电流小向电流小。用用于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。结电容大结电容大，用用结电容大结电容大，用用于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。于工频大电流于工频大电流整流电路。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结结面积可大可结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。结结面积可大可结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。小，用于
28、高频整流和开关电路中。阴极引线阳极引线阴极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅N 型硅P型硅N 型硅金属触丝阳极引线金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线N型锗片阴极引线外壳外壳(a)点接触型(a)点接触型5.25.2 晶体二极管晶体二极管晶体二极管晶体二极管二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(c)平面型(c)平面型铝合金小球铝合金小球N型硅阳极引线N型硅阳极引线PN结PN结金锑合金金锑合金底座阴极引线底座阴极引线(b)面接触型图(b)面接触型图 1 12 二极管的结构和符号二极管的结构和符号阴
29、极阳极阴极阳极(d)符号(d)符号D二极管的外形下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.2.2 5.2.2 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性反向击穿电压反向击穿电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降正向特性正向特性正向特性正向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅0 0硅硅0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUIPN+反向电流反向电流反向电流反向电流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V。外加电压大于死区外加电压大于死区电压二
30、极管才能导通。电压二极管才能导通。外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。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。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，失去单向导电性。失去单向导电性。反向特性反向特性死区电压死区电压死区电压死区电压PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持常数。常数。在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持常数。常数。2012/5/1345.2.3 5.2.3 主要参数主要参数主要参数主要参数1.1.最大
31、整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。2.2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，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一般是二极管反向击穿电压是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，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一
32、般是二极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页BRBR二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反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，向电流大，说明管子的单向导电性差，指二极管加最高反向工
33、作电压时的反向电流。反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，向电流大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小受温度的受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。二极管二极管的单向导电性的单向导电性二极管二极管的单向导电性的单向导
34、电性1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反
35、向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正）时时，）时时，二极管处于反向截止状态二极管处于反向截止状态，二极管反二极管反二极管处于反向截止状态二极管处于反向截止状态，二极管反二极管反下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页极接正极接正极接正极接正）时时，）时时，二极管处于反向截止状态二极管处于反向截止状态，二极管反二极管反二极管处于反向截止状态二极管处于反向截止状态，二极管反二极管反向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去
36、单向导电性。去单向导电性。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。去单向导电性。4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态导通截止判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.
37、60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0 2 2 0 3V0 3V若二极管是理想的，若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。反向截止时二极管相当于断开。正向导通时正向管压降为零，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。反向截止时二极管相当于断开。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V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
38、管两端电位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，二极管导通若若，二极管导通，二极管导通若若 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=6V6V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
39、.3或或或或6.7V6.7V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。两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳=6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴=V V2 2阴阴阴阴=12 V12 V例例2:求：
40、求：求：求：U UABABBD16V12V3k AD2UAB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页V V1 1阳阳阳阳6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳0 V0 V，V V1 1阴阴阴阴 V V2 2阴阴阴阴 12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。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，截止。截止。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=0 V=0 VD D1 1
41、承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2的电流为的电流为的电流为的电流为mA43122D=I在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起起钳位作用，钳位作用，起起钳位作用，钳位作用，D D1 1起起隔离作用。隔离作用。起起隔离作用。隔离作用。已知：已知：二极管是理想的，试画二极管是理想的，试画出出已知：已知：二极管是理想的，试画二极管是理想的，试画出出 u uo o波形。波形。波形。波形。V sin18itu=8V8V例例例例3 3：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、
42、钳位、开整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点D D8V8VR Ru uo ou ui i+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页u ui i 8V 8V，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，二极管导通，可看作短路u uo o=8V=8Vu ui i 8V I ID D，U URWMRWM（1.52)1.52)U UDRMDRM下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路3.3.工作波形工作波
43、形工作波形工作波形1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 uoRLuiouo1234ab+ut U2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理u u正半周，正半周，正半周，正半周，V Va aVVb b，二二极管极管，二二极管极管 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。uD2uD4ouD t tU2U2 各种桥式整流电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.参数计算参数计算参数计算参数计算(1)(1)整流电压平均值整流电压平均值整流电压平均值整流电压平
44、均值 U Uo o(2)(2)整流电流平均值整流电流平均值整流电流平均值整流电流平均值 I Io o0 9oo.LLUUIRR=(3)(3)流过每管电流平均值流过每管电流平均值流过每管电流平均值流过每管电流平均值 I IoII212 sin d()2Utt=0.9U=oU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(3)(3)流过每管电流平均值流过每管电流平均值流过每管电流平均值流过每管电流平均值 I ID D2DoI=(4)(4)每管承受的最高反向电压每管承受的最高反向电压每管承受的最高反向电压每管承受的最高反向电压 U UDRMDRMUU2DRM=2012/5/137例例1：
45、单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220 V，负载电阻，负载电阻 RL=50，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。1 100 A250DI=100 2=157V0 9DRM.U=下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页可选用二极管可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为，反向工作峰值电压为300V。例例例例2 2：试分析图示桥式整流电路中的二极管试分析图示桥式整流电路中的二极管试分析图示桥式整流电路中的二极管试分析图示桥
46、式整流电路中的二极管D D2 2或或或或D D4 4断断开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。断断开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。如果如果如果如果D D2 2或或或或D D4 4 接反，后果如何？接反，后果如何？接反，后果如何？接反，后果如何？如果如果如果如果D D2 2 或或或或D D4 4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？因击穿或烧坏而短路，后果又如何？因击穿或烧坏而短路，后果又如何？因击穿或烧坏而短路，后果又如何？uo+_u+_RLD2DD1Du2 34to下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页_D4D3解：解：当解：解：当D2或或D4断开后断开后电路为单相半
47、波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导通，负载中有电流过，负载电压导通，负载中有电流过，负载电压uo o=u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo o=0。=0。uot234o如果如果如果如果 D D4 4(或或(或或D D2 2)接反接反)接反接反则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4(或或D2、D3)导通，电导通，电流经流经DD(或或DD)而造成电源短路而造成电源短路电流很大电流很大uo+_u+_RLD2D4D1D3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上
48、一页流经流经D1、D4(或或D2、D3)而造成电源短路而造成电源短路，电流很大电流很大，因此变压器及，因此变压器及D1、D4(或或D2、D3)将被烧坏。将被烧坏。如果如果如果如果D D2 2或或或或D D4 4因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。5.4.25.4.2 电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既
49、有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波原理：滤波原理：滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波电路利用储能元件电容两端的电下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页压压(或通过电感中的电流或通过电感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。方法方法：方法方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联5.4.2 5.4.2 电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路+Cici+aDuoubRLio=uC3.3.工作波形工
50、作波形工作波形工作波形uoU2U2u tO1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理u uC时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，供电的同时也给电容充电，uC增加，增加，uo=uC。u u u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载R RL L放电，放电，放电，放电，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，u uo o=u uC。b二极管承受