二极管及直流稳压电源剖析

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