晶体二极管和二极管整流电路12

VRM 2V2 1.41 66.7 94 V
查晶体管手册，可选用整流电流为 3 安培，额定反向工作 电压为 100 V 的整流二极管 2CZ12A(3 A/100 V)4 只。
整流元件组合件称为整流堆，常见的有： (1)半桥：2CQ 型，如图(a)所示； (2)全桥：QL 型，如图(b)所示。
1.1.4 二极管的简单测试
用万用表检测二极管如图所示。 1．判别正负极性 万用表测试条件：R ×100 或 R×1 k 挡； 将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表 笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。
万用表检测二极管
2．判别好坏 万用表测试条件：R 1k。 (1)若正反向电阻均为零，二极管短路； (2)若正反向电阻非常大，二极管开路。 (3)若正向电阻约几千欧，反向电阻非常大，二极管正常。
1.2 晶体二极管整流电路
1.2.1 单相半波整流电路 1.2.2 单相桥式整流电路
1.2 晶体二极管整流电路
整流：把交流电变成直流电的过程。 二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。 整流原理：二极管的单向导电特性 半波整流 单相整流电路种类 桥式整流 倍压整流
1.2.1 单相半波整流电路
(1.2.3)
(1.2.4)
选管条件 (1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电 压； (2)二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实际 工作电流。
电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。
解决办法：全波整流。
1.2.2 单相桥式整流电路
1．电路如图
V1 ~ V4 为整流二极管， 电路为桥式结构
万用表检测二极管
1.1.5 二极管的分类、型号和参数
1．分类 (1)按材料分：硅管、锗 管 (2)按 PN 结面积：点接触 型(电流小，高频应用)、面接 触型(电流大，用于整流) (3)按用途：如图所示。
二极管图形符号
① 整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二 极管。 ② 稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。 ③ 发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。 ④ 光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。 ⑤ 变容二极管：利用反向偏压改变 PN 结电容量的二极管 2．型号举例如下： 整流二极管——2CZ82B 稳压二极管——2CW50 变容二极管——2AC1 等等。
(3)二极管的平均电流 IV
(1.2.9)
(1.2.10)
1 IV IL 2 (4)二极管承受反向峰值电压 VRM
(1.2.11)
VRM 2V2
(1.2.12)
优点：输出电压高，纹波小，VRM 较低，应用广泛。
4．桥式稳流电路的简化画法源自[例1.2.1] 有一直流负载，需要直流电压 VL= 60 V ，直流 电流 IL= 4 A。若采用桥式整流电路，求电源变压器二次电压 V2 选择整流二极管。 V 60 V 解 因为 VL = 0.9V2 V2 L 66.7 V 所以 0 .9 0 .9 流过二极管的平均电流 1 1 IV IL 4 A 2 A 2 2 二极管承受的反向峰值电压
均可运载电荷——载流子
载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴， 统称载流子，如图 所示。
半导体的两种载流子 动画 两种载流子
2．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或 本征锗。 本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂 质半导体。 3．杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导 体(4 价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。 根据掺杂的物质不同，可分两种： (1)P 型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素(3 价)所 形成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电 子。 (2)N 型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元素(5 价) 所形成的半导体，如 N 型硅。其中，多数载流子为电子，少数 载流子为空穴。
3．负载和整流二极管上的电压和电流 (1)负载电压 VL VL = 0.45 V2 (2)负载电流 IL (1.2.1)
VL 0.45V2 IL RL RL
(1.2.2)
(3)二极管正向电流 IV 和负载电流 IZ
0.45V2 IV IL RL (4)二极管反向峰值电压 VRM
VRM 2V2 1.41V2
0.5 V (Si ) VT 0.2 V (Ge)
② VF＞VT 时，V 导通，IF 急剧增大。 导通后 V 两端电压基本恒定：
0.7 V (Si ) 导通电压 V on 0.3 V (Ge)
结论：正偏时电阻小，具有非线性。
(2)反向特性 反向电压 VR ＜ VRM(反向击穿电压)时，反向电流 IR 很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。 VR ＞ VRM 时，IR 剧增，此现象称为反向电击穿。对应 的电压 VRM 称为反向击穿电压。 结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。
优点：电路组成简单、可靠。
半桥和全桥整流堆
1.3 滤波器和稳压器
1.3.1 滤波器 1.3.2 硅稳压二极管稳压电路
1.3.1 滤波器
作用：滤除脉动直流电中 脉动成分。 种类：电容滤波器、电感 滤波器、复式滤波器
一、电容滤波器
1．电路
特点：电容器与负载并联。
2．工作原理： 利用电容器两端电压不能突 变原理平滑输出电压。 在 0 ~ t1 期间，因 v2 的作用， V 正偏导通，电容 C 充电，波形 如图(b)中 OA 所示； 在 t1 ~ t2 期间，因 v2< vC，V 反偏截止，电容 C 通过负载放电， 波形如图(b)中 AB 所示； 在 t2 ~ t3 期间，因 vC > v2，V 正偏导通，电容再次充电，波形 如图(b)中 BC。
第1章
晶体二极管和二极管整流电路
郁南县职业技术学校:陈树才
本章学习目标 1.1 晶体二极管 1.2 晶体二极管整流电路
1.3 滤波器和硅稳压管稳压电路
本章小结
本章重点
1. 了解半导体的基本知识:本征半导体、掺杂半导体；掌 握 PN 结的基本特性。 2. 理解半导体二极管的伏安特性和主要参数。 3. 了解几种常用的二极管：硅稳压二极管、变容二极管、 发光二极管、光电二极管等。 4. 掌握单相半波、桥式全波整流电路的电路组成、工作 原理与性能特点；了解电容滤波电路的工作原理。 5. 了解硅稳压管的稳压特性及稳压电路的稳压原理。
工程应用
1.1.1 晶体二极管的单向导电特性
元 件 ： 电 阻 （ ） 、 电 容 （ ） 、 电 感 （ ） 、 变 压 器 （ ） 等 R C L T 电子元器件 体 器 件 ： 晶 体 二 极 管 、 晶 三 极 管 等
1．晶体二极管 (1)外形：由密封的管体 和两条正、负电极引线所组 成。管体外壳的标记通常表 示正极。如图所示；
1.1.3 二极管的伏安特性
1．定义：二极管两端的 电压和流过的电流之间的关 系曲线叫作二极管的伏安特 性。 2．测试电路：如图所示。
测试二极管伏安特性电路
3．伏安特性曲线：如图所示。
4．特点： (1)正向特性 ① 正向电压 VF 小于门坎电压 VT 时，二极管 V 截 止，正向电流 IF = 0； 其中，门坎电压
5. 理解滤波的概念，能清楚整流滤波器件和常用的滤波 方式，掌握滤波的电路形式，理解电容滤波及电感滤 波的工作原理，了解选择滤波电容的选择要求。
6. 熟悉稳压二极管的工作特性和参数，理解硅稳压二极 管稳压电路的工作原理。
1.1 晶体二极管
1.1.1 晶体二极管的单向导电特性
1.1.2 PN 结 1.1.3 二极管的伏安特性 1.1.4 二极管的简单测试 1.1.5 二极管的分类、型号和参数
解 由电路图可知，开关 S 闭合后，只有二极管 V1正极 电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以 H1 指示灯发 光。
1.1.2 PN 结
二极管由半导体材料制成。
PN 结的形成
1．半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。 如硅(Si)或锗(Ge)半导体。
半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种： 自由电子：带负电 空穴：带与自由电子等量的正电
本章难点
1．PN 结的单向导电特性。
2．整流电路和滤波电路的工作原理。
3．硅稳压管稳压电路的稳压过程。
本章学习目标
1. 理解半导体的基本常识，掌握 PN 结的单向导电性。
2. 熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。 3. 掌握晶体二极管的伏安特性和参数，会用万用表检 测二极管。
4. 理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其 工作原理，能进行相应的计算。
具有电容滤波器的 半波整流电路
1．电路 如图(a)所示 V：整流二极管，把交流电变 成脉动直流电； T：电源变压器，把 v1 变成整 流电路所需的电压值 v2。
2. 工作原理 设 v2 为正弦波，波形如前页图 (b) 所示。 (1)v2 正半周时，A 点电位高于 B 点电位，二极管 V 正偏 导通，则 vL v2； (2)v2 负半周时，A 点电位低于 B 点电位，二极管 V 反偏 截止，则 vL 0。 由波形可见，v2 一周期内，负载只用单方向的半个波形， 这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。 上述过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电 v2 变 成脉动直流电 vL。由于电路仅利用 v2 的半个波形，故称为半 波整流电路。
由波形图可见，v2 一 周期内，两组整流二极管
轮流导通产生的单方向电
流 i1 和 i2 叠加形成了 iL。 于是负载得到全波脉动直
流电压 vL。
桥式整流电路工作波形图
3．负载和整流二极管上的电压和电流 (1)负载电压 VL VL 0.9V2 (2)负载电流 IL VL 0.9V2 IL RL RL
工程应用
发光二极管和光电二极管的检测