二极管及直流稳压电源剖析
浅谈直流稳压电源电路设计
浅谈直流稳压电源电路设计随着科技的发展，信息时代的进步，电子产品的应用越来越广泛，电子产品应用的同时需要直流稳压电源对这些电子产品进行充电，因此直流稳压电源的发展乃至成熟是信息发展的必然趋势。
本文主要阐述了直流稳压电源的设计过程，论述了直流稳压电源的发展历史和现状，简述了电路实际设计过程，完成了直流稳压电源电路的设计工作，对其应用做了总结。
标签：直流稳压电源;电路设计;工作原理一、直流稳压电源的发展历史、现状和设计背景从二十世纪60年代中期到了90年代以来，以电子为核心的电源产业进入快速发展时期，数据通讯和电信行业的技术更新推动电源行业向智能化方向发展。
电源的控制方式经过模拟控制、模数混合控制向数字控制阶段转变。
数字控制的优点是标定更的量，芯片价格也比较低，相对模数混合控制其对电压电流的检测更精确，实现较高精度的较正和快速灵活的控制。
1919年之后，我国相对发达国家，在电源行业方面存在不足和差距。
电源产品的开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、可靠性和持续创新等方面都存在差距，很多先进的电源设备国内不能生产，主要依赖于进口。
2018年直流稳压电源现状分析报告看出，国内直流稳压电源行业正处于发展时期，并且不断发展成熟起来。
二、电路设计实验设备及器件所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。
下面具体阐释设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的实验材料：1.电路所需实验设备、实验工具和仪表。
本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的实验仪器和实验工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要若干焊锡和连接线。
2.电路所需元器件清单。
元器件清单如下：三、电路设计思路直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。
其关键是输出直流电压的稳定性，所以设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。
二极管基本电路
3.参数计算
4.特点
桥式整流电路比半波整流电路复杂，但输出电压脉动比 半波整流小一半，变压器的利用率也较高，因此桥式整流电 路得到了广泛应用。
将桥式整流电路的4只二极管制作在一起，封装成为一个 器件就称为整流桥，其实物及外形分别如图1-23（a）、图123(b)所示。a、b端接交流输入电压，c、d端为直流输出端，c 端为正极性端，d端为负极性端。
2.工作原理
3.特点
串联型稳压电源工作电流较大，输出电压一般可连续调 节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电 路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。串联型稳压 电源的缺点是损耗较大、效率低。
1.电路结构
（四）并联型稳压电路
图1-30所示为并联型稳压电路，虚线框内为稳压电路，R为 限流电阻，V为稳压二极管。不论是电网电压波动还是负载电阻 RL的变化，并联型稳压电路都能起到稳压作用，原因是UZ基本 恒定，UO=UZ。
当u2为负半周期时，即a点为负，b点为正时，VD1、 VD3因反偏而截止，VD2、VD4因正偏而导通，此时有电 流流过RL，电流路径为b—VD2—RL—VD4—a。这时RL 上得到的半波电压如图1-22（b）所示，若略去二极管的正 向压降，uo≈－u2，由此可得输出电压波形，它是单方向 的脉动电压，上述电路称为桥式整流电路。
二极管基本电路
一、二极管整流电路
1.电路结构
（一）单相半波整流电路
单相半波整流电路由整流二极管、电源变压器和用电负 载构成，如图1-20（a）所示。T为电源变压器，VD为整流二 极管，RL为负载电阻。
2.工作原理
3.参数计算
4.特点
单相半波整流电路简单、元件少，但输出电流脉动很 大，变压器利用率低。因此半波整流仅适用于要求不高的 场合。
直流稳压电源实验报告
直流稳压电源的设计实验报告电子系统设计专题实验一信息24班赵恒伟2120502099一、电源稳定问题的提出:各种用电设备对供电质量都有一定要求，这些要求包括供电电源为交流还是直流、电压额定值及其变化范围、最大功率等。
这里研究对象是输出为直流的稳压电源。
该作用由下图说明：Ui （不稳定） Uo （稳定） R 当出入电压Ui 变化或负载R 变化时，稳压电源的输出都应保持稳定。
对于大多数功率较小的直流电源大多数都是将50Hz 的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
整流电路用来将交流电变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定. 在本设计中,可以实现将220v 的交流电压经过整流，滤波，稳压最终可实现输出电压+5V 的直流稳压电源。
本设计的主要内容是围绕着如何设计和实现各个部分而展开的。
二、 实验原理框图概述通过我们模拟电子技术理论课的学习我们知道，单相交流电要经过电源变压器、整流电路、滤波电路还有稳压电路才能转换成稳定输出的直流电压。
它的总体功能方框图和各个电路部分输出电压的波形如下1图和图2所示：50Hz u 1u 2u 3u 4u 0u 1 u 2 u 3 u 4 u 00 t 0 t 0 t 0 t 0 t（a ） (b) (c) (d) (e) （图2，各个电路部分输出电压波形）电源变压器整流电路滤波电路稳压电路～220V直流电压(图1，直流稳压电源总体功能框图）其中，（a）为输入的220V电压波形；（b）为电压器降压后的波形；（c）整流后的电压波形；（d）滤波后的电压波形；（e）最后输出的直流稳压电源波形。
我们知道，直流电源的输入为220v的市电，因而需要电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。
变压器副边电压经过整流电路从交流电压转换为直流电压，为较小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，是输出电压平滑。
直流稳压电源
140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。
前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。
直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。
对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。
本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。
7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。
7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。
由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。
另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。
图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。
整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。
整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。
这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。
需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。
直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。
稳压二极管稳压电路
IR
UI
UZ R
I DZ I R I L
IOmax U Z / RLmin
Rmax
UIm in U Z I Z IOmax
UImin U Z R
IOmax
IZ
+
UI
R
IR IDZ
i
O
u
IZ
IZM
+ IO RL uO
-
-
IOmin U Z / RLmax
UImax U Z R
IOmin
4 10 R
由：
I Z min
4 RΒιβλιοθήκη 10I Z max
得： R 267
R 114
8
7.5 稳压电路
稳压电路功能
在输入交流电源电压波动、负载变化时， 使输出直流电压保持恒定。
基本思想
在输出直流电压时，在电路中设置一种吸收 波动成份旳元件（调整元件），当电源电压 或负载波动时，调整元件将根据输出直流电 压旳变动情况，拟定调整方向和大小，以确 保输出旳直流电压不发生变化。
W7900系列稳压器外形
17
作业
习题7-13 、14
18
第三讲 稳压二极管、稳压电路
1
直流电源旳构成及各部分旳作用
u1
u2
u3
u4
uo
稳压电路 滤波电路 整流电路
变压器
❖ 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适旳交流电压u2。
❖ 整流电路: 将交流电压u2变为脉动旳直流电压u3。
❖ 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑旳直流电压u4。
❖ 稳压电路: 在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压
3）最大允许功耗
二极管及直流稳压电路PPT教案
第7页/共50页
1. N型半导体
Si
Si
+
SPi
Si
Si
Si 多
P
余
电
掺入磷杂质的半导体中,自由电子数目子大量
(a)电流放大作用 (b)单向导电性 (c) 电压放大作用
第21页/共50页
6.3 稳压二极管
稳压管:是一种特殊的面接触型硅二极管。在
电路中与适当数值的电阻配合后能起稳I 定电
压的作用。
稳压管的图形符
号： 6.3.1
稳压管的伏
安正特常性 工作于反向击穿区,电
流在很大范围内变化,电压
(mA)
4
0 3
6.1.3 PN结及其单向导电性
1.PN结的形成
P
空间电 荷区
N
•根据浓度梯度,多
数载流子将进行扩
散漂运移运动。 动:少数载
流子受内电场作
•形耗用的成尽沿运空了电动间载场。电流力荷子方区的向;这交空界间P多自子处区电由少留:空荷电下穴区不内场就可电是移P动NN穴 由 多的结区少 电离(:自 子空内子
共价 键
自由电 子
导 空穴
电 电流
第5页/共50页
6.1.1 本征半导 体
•半导体两端加外电压时,半导体中出现两 部分电流：
一是自由电子作定向运动所形成的电子电
•载•穴流一的载半是流 总 ； 空流导被子 是 穴子体原电。 成:中自子对流的由核出。自电束现由子缚,同电和价时子空电又和穴子不空都填断称补为空价穴子电所形成硅子原
二极管的判断及直流稳压电源电路实验结论
二极管的判断及直流稳压电源电路实验结论二极管是一种具有非线性特性的电子元件，它具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上通过。
基于二极管的这一特性，我们可以利用它来进行信号的整流、调制、开关等应用。
在本文中，我们将讨论二极管的判断方法以及直流稳压电源电路实验的结论。
我们来讨论二极管的判断方法。
二极管有正负极两个端口，其中正极被称为阳极，负极被称为阴极。
为了判断二极管的正负极，我们可以使用万用表的二极管测试功能。
将万用表的测试头连接到二极管的两个端口上，并观察万用表显示的数值。
如果数值为正或者接近于正值，那么连接到测试头的那一端就是二极管的阳极；如果数值为负或者接近于负值，那么连接到测试头的那一端就是二极管的阴极。
接下来，我们将讨论直流稳压电源电路实验的结论。
直流稳压电源电路是一种常见的电源电路，用于为电子设备提供稳定的直流电压。
其中，二极管起到了整流的作用，将交流电转换为直流电。
在实验中，我们可以通过调整电路中的元件参数来观察电路的稳压效果。
在实验中，我们可以通过改变电阻值或者电容值来调整电路的稳压效果。
当电阻值增大时，电路的稳压效果会变得更好，输出的直流电压会更加稳定；当电容值增大时，电路的稳压效果也会变得更好，输出的直流电压会更加平滑。
然而，如果电阻值或者电容值过大，就可能导致电路的稳压效果不佳，输出的直流电压会有较大的波动。
通过实验我们还可以得出直流稳压电源电路的另一个重要结论，即电路中的二极管的工作状态。
在整流电路中，二极管起到了将交流电转换为直流电的作用。
当输入的电压为正值时，二极管处于正向偏置状态，可以导通电流；当输入的电压为负值时，二极管处于反向偏置状态，无法导通电流。
这一特性使得二极管可以实现电流的单向传输，起到了整流的作用。
总结一下，二极管具有单向导电性，我们可以通过万用表的测试功能来判断二极管的正负极。
直流稳压电源电路是一种常见的电源电路，通过调整电路的元件参数可以改变电路的稳压效果。
直流稳压电源技术——稳压电源基础
直流稳压电源技术——稳压电源基础第二章稳压电源基础一、电子元件基础知识直流稳压电源中主要使用这些电子元件：电阻、电容、变压器、电感、二极管、三极管、场效应管、集成电路等，有些直流稳压电源可能还有发光二极管、电流表、电压表元件用于工作状态的指示。
这些电子元件主要分为无源器件和有源器件两大类。
其中无源器件是电阻、电容、变压器、电感；有源器件是二极管、三极管、场效应管、集成电路。
无源器件就不必说了，下面我们主要介绍一下有源器件的基础知识。
1、二极管二极管是我们通常情况下的俗称，它的学名叫晶体二极管或半导体二极管。
二极管就是由一个PN 结，加上相应的电极引线封装而成。
二极管按材料分类有硅材料和锗材料；按功能分类又可以分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、发光二极管等。
常用的二极管主要是利用PN结的单向导电性进行工作。
如：整流二极管、检波二极管、开关二极管等。
但是二极管还有一些比较特殊的性能，比如稳压二极管反向击穿后两端电压保持不便；变容二极管PN结间的结电容会随着外加电压的变化而发生变化；发光二极管通电后能够发光。
（1）二极管的主要参数正向电流IF在额定功率下，允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。
最大整流电流（平均值）IOM在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM 为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
（2）直流稳压电源中常用的二极管直流稳压电源中常用的二极管有整流二极管、稳压二极管和发光二极管。
第5章 二极管及简单直流电源电路解剖
结论 变压器工作时，初、次级线圈中的 电流与线圈的匝数成反比。
变压器的高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用较细的导线绕制。 低压线圈匝数少而通过的电流大， 可用较粗的导线绕制。
※变换交流阻抗。在电子设备中，总希望负载 获得最大功率，达到最大功率传输。其条件 是阻抗匹配，即负载电阻RL等于信号源的内 阻RS。 但在实际应用中，RL往往与RS不相等， 为达到阻抗匹配，只需在二者之间加一个合 适的变压器即可。以电阻为例（见图5.4）。
5.1.2 了解变压器的工作原理和作用
变压器是利用电磁感应的原理工作的。 如果在变压器的初级线圈加上交流电源， 则在这个线圈中就有交流电流通过，并在铁 心中产生交变磁通。 这个交变磁通同时穿过初、次级线圈， 在两个线圈中均产生出感应电动势。
对负载而言，次级线圈中的感应电 动势就相当于电源的电动势，该电动势 加在负载回路上产生次级电流。 变压器是依靠“磁耦合”，把能量 从初级传输到次级，如图5.3所示。
图5.4 变压器变换阻抗
负载接在变压器的次级，从初级看 进去，相当于接在初级绕组，但此时阻 值变为 = n2RL RL 这样通过变压器，负载电阻RL变化 量达n2。
※变换相位。变压器初、次级线圈极性遵循 所谓同名端原则：初、次级线圈在绕制时 的绕制方向决定了初级和次级有一对端子 极性（相位）相同，称为同名端，在符号 中加黑点表示（见图5.6）。
图5.3 变压器的工作原理
变压器的作用概括起来为“四变”， 即变换电压、变换电流、变换阻抗和变换 相位。 ※变换交流电压。当变压器的初级线圈接上 交流电压后，在初、次级线圈中将有交变 的磁通产生。 由于通过各组线圈的磁通相同，故这 两个线圈中每匝所产生的感应电动势一样 大。
直流稳压电源实验报告
直流稳压电源实验报告实验课程：姓名：集成直流稳压电源——半导体器件设计及其应用一、实验目的（1）掌握集成稳压电源的实验方法（2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源（3）掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法（4）进一步培养工艺素质和提高基本技能二、实验要求（1）设计一个双路直流稳压电源（2）输出电压V o=±12V，+5V最大输出电流Iomax=1A（3）输出纹波电压ΔV op-p≤5mV, 稳压系数Sv≤5×10-3三、实验原理直流稳压电源一般有电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和波形变换如下：（1）电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。
（2）整流电路：一般由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。
应用最为广泛的是桥式整流电路，4个二极管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。
输出波形：（2）滤波电路：加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减小直流电中的脉动成分，以达到滤波的目的。
为了使滤波效果更好，可选用大电容的电容为滤波电容。
因为电容的放电时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。
输出波形：（3） 稳压电路：稳定输出电压。
稳压电路种类很多，包括稳压管，串联稳压，集成稳压器等。
该实验中我们选用的是三端式固定输出稳压器7805，7812和7912。
四、元件参数计算 （1）整流电路参数 输出电压平均值：222)(09.022)(sin 221U U wt td U U AV ≈==⎰πωππ输出电流平均值：LLAV AV R U R U I 2)(0)(09.0≈=平均整流电流：LLAV AV AV D R U R U I I 2)(0)(0)(45.022≈==最大反向电压：22U U RM =整流二极管的选择（考虑电网10±%波动）：⎪⎩⎪⎨⎧>>2221.11.145.0UU R U I RL F（2）滤波电路参数滤波电容的选择：2)(02.1,2)5~3(U U TC R AV L ≈= 一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于2256.121.1U U =。
简单直流稳压电源设计实验报告
简单直流稳压电源设计实验报告目录一、实验目的二、实验原理三、实验器材四、实验步骤五、实验结果分析六、实验结论七、实验感想一、实验目的本实验的主要目的是通过自行设计并搭建简单的直流稳压电源电路，实现对直流电压的稳定输出。
通过实验实际操作，加深对稳压电源原理的理解，培养学生动手能力和实践操作能力。
二、实验原理直流稳压电源是将不稳定的直流电压（如电池、整流器等输出的电压）通过稳压电路的处理，转换为稳定的输出电压。
经过稳压电路处理后的输出电压可以保持在一定的范围内不变，不受输入电压波动的影响。
稳压电源的主要原理是通过负反馈电路来调节输出电压，使其保持在设定值。
常见的稳压电路有三种：电阻稳压、二极管稳压和集成电路稳压。
在本实验中，我们将采用二极管稳压电源电路进行设计和实验。
三、实验器材1. 直流电源：用于提供实验电压源。
2. 电阻、二极管、电容：用于搭建稳压电源电路。
3. 示波器、万用表：用于测量电路的输入输出波形和电压值。
四、实验步骤1. 检查实验器材是否齐全并连接好各部分。
2. 根据设计要求，选择适当的电阻、二极管和电容进行搭建稳压电源电路。
3. 通过万用表测量搭建好的稳压电源电路的输入输出电压，并通过示波器观察电压波形。
4. 对输入电压进行调节，观察输出电压是否稳定。
5. 记录实验数据，并进行分析。
五、实验结果分析经过实验操作和数据记录，我们得到了如下结果：1. 搭建好的稳压电源电路可以稳定输出设计要求的电压。
2. 经过调节输入电压，输出电压基本保持不变，证明了稳压电源的稳定性。
3. 通过示波器观察，电路的输入输出波形符合稳压电源的特性，没有明显的波动和噪声。
六、实验结论通过本次实验，我们成功设计并搭建了简单的直流稳压电源电路，并验证了其稳定输出的功能。
实验结果符合稳压电源的设计要求，证明了电路的稳定性和可靠性。
七、实验感想通过本次实验，我们深刻理解了稳压电源的原理和设计方法，学会了如何利用电阻、二极管和电容搭建稳压电源电路，并通过实际操作获得了丰富的实验经验。
二极管的七种应用电路及详解及开关电源详解
二极管是用半导体材料 (硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。
它具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。
当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。
因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。
二极管是最早诞生的半导体器件之一，其应用非常广泛。
特别是在各种电子电路中，利用二极管和电阻、电感、电容等元器件进行合理的连接，构成不同功能的电路，可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和嵌位以及对电源电压的稳压等多种功能。
无论是在常见的收音机电路还是在其他的家用电器产品或工业控制电路中，都可以找到二极管的踪迹。
结构组成二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。
由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极。
因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。
二极管的电路符号如图所示。
二极管有两个电极，由P区引出的电极是正极，又叫阳极；由N区引出的电极是负极，又叫阴极。
三角箭头方向表示正向电流的方向，二极管的文字符号用VD表示。
许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
第一章 二极管讲解
i I S (e UT 1)
反向击穿 电压UBR
I
导通电压: 硅管0.6~0.8V, 锗管0.1~0.3V
U
开启电压Uon: 硅管0.5V，
锗管0.1V
4
三、二极管应用电路举例 理想二极管：开启电压=0 V，导通压降=0 V。
二极管：开启电压=0 .5V，导通压降0.7V(硅二极管) 1：二极管半波整流
2U
t
uo
2U
uD
t
t
2U
u u D2 D1 红色为正半周波形 u u D4 D3 绿色为负半周波形
4. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2)
1
Uo 0 2U sin
整流电流平均值 Io
td(t)
Io
Uo RL
2 2
0.9
U
RL
0.9U
(3) 流过每管电流平均值 ID
P 区中的电子和 N 区中的空穴（都是少子），数量有限， 因此由它们形成的电流很小。
PN 结具有单向导电性
25
PN结形成过程动画演示
PN结的单向导电性
•PN 结正向偏置
P 正N 负,导通
变薄
内电场被削弱，多子 的扩散加强，能够形 成较大的扩散电流。
－+
+
－+
P
－+
N
－+
外电场
R
限流电阻
内电场
E
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
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第1章二极管及直流稳压电源【课题】1.1 二极管【教学目的】1．了解二极管的基本结构、类型和主要参数。
2．掌握二极管的主要特性。
【教学重点】1．二极管的基本结构、特性和类型。
2．二极管的单向导电特性及伏安特性。
【教学难点】1．二极管的主要参数。
2．二极管的单向导电特性。
【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1．通过实物演示及列举实例，让学生了解二极管的应用，从而激发他们的学习兴趣。
2．简单介绍本征半导体、杂质半导体等半导体的相关知识。
二、讲授新课1.1.1 二极管的基本结构、特性和类型1．二极管的基本结构：将一个PN结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成。
由P型半导体引出的电极，称为正极（或阳极）；由N型半导体引出的电极，称为负极（或阴极）。
2．二极管的单向导电性：二极管正向偏置时导通，反向偏置时截止。
3．二极管的伏安特性：通过二极管的电流和两端电压之间的对应关系，常用伏安特性曲线来描述。
通过伏安特性曲线，了解死区、正向导通、反向截止、反向击穿等概念。
4．二极管的类型：二极管种类有很多，按照其内部结构的不同，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
1.1.2 二极管的主要参数最大整流电流FM I 、最高反向工作电压RM V 、反向电流R I 。
三、课堂小结1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
3．二极管的主要参数。
四、课堂思考P4思考与练习题1、2、3。
五、课后练习P29 一、填空题：1、2；二、判断题：1；三、选择题：2；五、综合题：1。
【课题】1.2 特殊二极管【教学目的】了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学重点】特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学难点】特殊二极管的工作条件及特性。
【教学参考学时】1学时【教学方法】讲授法【教学过程】一、复习1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
二、引入新课列举一些特殊二极管的应用，同时引导学生参与举例，激发学生的求知欲。
三、讲授新课1.2.1 稳压二极管稳压二极管利用PN结的反向击穿区具有稳定电压的特性来实现稳压功能。
它工作在反向击穿状态，正向特性与普通二极管相同，反向击穿特性较陡，反向击穿电压为几～几十伏。
1.2.2 发光二极管发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能，当给发光二极管加上正向电压后，根据材料的不同，它能发出红、绿、黄、蓝或白等多种颜色的可见光，有的还能发出人眼看不见的红外光。
1.2.3 光电二极管光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。
它工作在反向偏置状态，无光照时，反向电阻高达几十兆欧，有光照时，反向电阻降为几千欧～几十千欧。
1.2.4 变容二极管变容二极管PN结之间的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。
它工作在反向偏置状态，正向特性与普通二极管相同，反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低。
1.2.5激光二极管激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出单波长红外光。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能。
四、课堂小结稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、激光二极管的功能、电路符号、工作条件及应用场合。
五、课堂思考P7 思考与练习题1、2。
六、课后练习P29 一、填空题： 3、7；三、选择题：1。
【课题】1.3 直流稳压电源【教学目的】1．掌握整流电路、滤波电路的组成结构、工作原理。
2．理解直流稳压电源的电路结构、工作原理。
3．学会估算整流、滤波电路的主要参数。
4．掌握三端集成稳压器的应用。
5．了解开关电源的工作特点。
【教学重点】1．桥式整流电路结构及工作原理。
2．电容滤波电路结构及工作原理。
3．直流稳压电源的组成及功能。
4．三端集成稳压器的类型及应用。
【教学难点】1．整流、滤波电路及元件的主要参数估算与选用。
2．开关电源的工作特点。
【教学参考学时】5学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1．通过对手机充电器输入输出电压的测量，引导学生讨论输入电压的大小、是交流电还是直流电？输出电压的大小、是交流电还是直流电？为什么交流电会变为直流电？大电压会变为小电压？2．介绍直流稳压电源的组成框图（教材图1.10），使学生了解从交流电变换成直流电的完整过程。
二、讲授新课1.3.1 整流电路利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。
1．半波整流电路电路组成：T 为电源变压器，用来将220V 交流市电电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离；V 为整流二极管；L R 为要求直流供电的负载等效电阻。
工作原理：当2v 为正半周时，二极管正向导通，负载上的电压2v v L ≈；当2v 为负半周时，二极管反向截止，负载上的电压0=L v 。
输入、输出电压波形如图1.1所示。
由于输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形的一半，故称为半波整流电路。
特点：电路结构简单，但电源利用率低，且输出电压中的脉动成分大，只能用在对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。
图1.1 教材图1.12半波整流波形图 图1.2 教材图1.15桥式整流波形图2．桥式整流电路电路组成：由电源变压器T 、四只整流二极管V1～V4 和负载电阻L R 组成。
四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流电路。
工作原理：当2v 为正半周时，V1、V3导通，负载上的电压2v v L ≈，是一个正向的半波电压；当2v 为负半周时，V2、V4导通，负载上的电压2v v L -≈，仍然是一个正向的半波电压，这样，在负载上就得到全波脉动直流电。
如图1.2所示。
特点：输出电压高，脉动较小，二极管承受的最大反向电压较低，效率较高，在半导体整流电路中得到了广泛的应用。
3．整流电路及元件的主要参数估算与选用负载L R 上的直流输出电压L V ：245.0V V L =（半波整流）、 29.0V V L =（桥式整流）。
负载L R 上的直流输出电流L I ：L L R V I 245.0=（半波整流）、 L L R V I 29.0=（桥式整流）。
整流二极管上的平均整流电流F I ：LF R V I 245.0=（半波整流、桥式整流）。
整流二极管所承受的最高反向电压RM V ：22V V RM ≈（半波整流、桥式整流）。
整流二极管的选择可以F I 和RM V 为依据，通过查阅器件手册来选出，但要留有一定的余量，以使整流二极管能长期安全工作。
1.3.2 滤波电路把整流电路输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近平稳的直流电的电路称为滤波电路。
1．电容滤波电路电容滤波电路是将电容器接在整流电路后面，与负载并联。
电容C 的容量越大，则负载上的电压越平滑。
电容滤波电路结构简单，输出电压高，脉动小，适用于负载电流较小的场合。
2．电感滤波电路电感滤波电路是将电感元件与负载串联，接在整流电路后面。
L 越大，滤波效果越好。
电感滤波的峰值电流小，输出特性较平坦，适用于低电压、大电流的场合。
3．复式滤波电路：L 型滤波电路、LC-π型滤波电路、RC-π型滤波电路。
4．滤波电路及元件的主要参数估算与选用电容滤波电路的直流输出电压L V ：1(=L V ～2)1.1V （半波整流）、=L V 22.1V （桥式整流电容滤波）；电容滤波电路中滤波电容C 的选择：负载电阻L R 越小，滤波电容的容量应相对取大。
1.3.3 稳压电路1．集成稳压电路固定式三端集成稳压器：常用的固定式三端集成稳压器有W78XX （正电压输出）和W79XX 系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时不需外接元件。
可调式三端集成稳压器：常用的可调式三端集成稳压器有LM117/LM217/LM317系列（正电压输出）和LM137/LM237/LM337系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时输出电压连续可调。
2．开关稳压电源开关稳压电源的调整管工作在开关状态，依靠调节其导通时间来实现稳压。
了解开关稳压电源的结构框图、稳压过程和应用。
三、课堂小结1．半波整流电路和桥式整流电路的工作原理。
2．电容滤波电路的工作原理。
3．集成稳压器的常用类型及其特点。
4．开关稳压电源的稳压过程。
四、课堂思考P16 思考与练习题1、2、3。
P20 思考与练习题1、2。
五、课后练习P29 一、填空题：4、5、6；二、判断题：2、3；三、选择题：4；四、技能实践题；五、综合题：2、3。
【课题】实训项目1.1 二极管、整流桥的极性判别与质量判断【实训目标】1．掌握常用二极管、整流桥极性的判别方法。
2．掌握常用二极管、整流桥的质量判断方法。
【实训重点】1．常用二极管、整流桥的极性判别。
2．常用二极管、整流桥的质量判断。
【实训难点】整流桥的极性判别和质量判断【参考实训课时】2学时【实训方法】讲授法、演示法、实操法【实训过程】一、实训任务任务一二极管的极性判别1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。
2．交换万用表表笔再测量一次。
以阻值小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为二极管的正极，红表笔所接的一端为二极管的负极。
任务二二极管的质量判断1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，分别测量测量二极管的正向电阻和反向电阻的大小。
2．如果正向电阻阻值为几百欧～几千欧，反向电阻阻值为几十千欧～几百千欧以上，则说明二极管质量良好。
任务三整流桥的引脚判别1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，用黑表笔固定接某一引脚，红表笔分别接触其余三个引脚，如果测量出来的电阻值为一小两大，则黑表笔所接的引脚就是交流输入端；如果测得的电阻值全为大，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端的正极；如果测得的电阻阻值全为小，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端负极。
2．将黑表笔改换一个引脚，重复上述试步骤，直至确定出全部四个引脚为止。
任务四整流桥的质量判断1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，测量整流桥两输入端之间的正向电阻和反向电阻。
2．测量两输出端之间的正向电阻和反向电阻。
3．如果测量出来两输入端之间的正向电阻和反向电阻均为无穷大，两输出端之间的正向电阻为无穷大，反向电阻为几百欧～几千欧，则说明整流桥质量良好。
任务五综合训练分别对2只二极管和2只整流桥进行极性判别和质量判断。
二、实训小结1．二极管的极性判别和质量判断。
2．整流桥的极性判别和质量判断。
三、课堂思考1. 如果二极管、整流桥被判断为坏的，能否根据测量数据找出损坏的原因？2. P29 三、选择题：3。