《極管及其電路》課件.ppt

1、1.6 晶體二極管知識(shí)全解,1.6.1普通二極管的基礎(chǔ)知識(shí) 1.6.2二極管故障處理方法解說(shuō) 1.6.3二極管重要特性 1.6.4二極管基本電路詳解 1.6.5穩(wěn)壓二極管知識(shí)及典型應(yīng)用電路 1.6.6發(fā)光二極管知識(shí)及典型應(yīng)用電路 1.6.7開(kāi)關(guān)二極管及變?nèi)荻O管 1.6.8動(dòng)手實(shí)驗(yàn)篇:解剖小型直流電源,1.6.1 普通二極管基礎(chǔ)知識(shí),二極管分類(lèi) 二極管外形特征和電路符號(hào) 二極管工作原理 二極管工作狀態(tài)判斷方法 二極管主要參數(shù) 常見(jiàn)二極管外形引腳表示方法,二極管分類(lèi),二極管外形特征： 1）二極管共有兩個(gè)引腳,兩個(gè)引腳軸向伸出； 2）二極管的體積不大,比一般電阻要小些； 3）部分二極管的外殼上標(biāo)有

2、二極管電路符號(hào),二極管外形特征和電路符號(hào),二極管電路符號(hào)識(shí)圖信息 二極管只有兩個(gè)引腳:電路符號(hào)中已表示出了這兩個(gè)引腳； 電路符號(hào)中表示出二極管的正負(fù)極性:三角形底邊這端為正極，另一端為負(fù)極,二極管電路符號(hào),二極管結(jié)構(gòu),二極管采用兩種不同特性的半導(dǎo)體材料制成，一塊是P型半導(dǎo)體，另一塊是N型半導(dǎo)體，通過(guò)特殊工藝使兩塊半,導(dǎo)體連接在一起，在它們的界面處形成了一個(gè)PN結(jié)，所以二極管的基本結(jié)構(gòu)是PN結(jié)，特性也就是PN結(jié)特性。 二極管的兩根引腳分別引出于兩個(gè)半導(dǎo)體材料，從P型材料上引出正極性引腳，從N型材料上引出負(fù)極性引腳,二極管工作原理,二極管有導(dǎo)通和截止兩種工作狀態(tài)。如果給二極管正極加上高于負(fù)極的電壓

3、，稱(chēng)為二極管的正向偏置電壓，當(dāng)該電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體，電阻很小，相當(dāng)于接通，如圖所示,二極管導(dǎo)通的條件 正向偏置電壓; 正向偏置電壓大到一定程度，對(duì)于硅管而言0.7V，對(duì)于鍺管而言為0.2V,二極管導(dǎo)通后，在回路中的電流流向是從正極流向負(fù)極，不能從負(fù)極流向正極，否則二極管已經(jīng)損壞,二極管正向?qū)üぷ髟?如果給二極管正極加的電壓低于負(fù)極加的電壓，稱(chēng)為二極管的反向偏置電壓。給二極管加反向偏置電壓后，二極管截止，二極管兩引腳間電阻很大，相當(dāng)于開(kāi)路。如圖所示，只要是反向電壓二極管就沒(méi)有電流流動(dòng)，如果反向電壓過(guò)大，二極管會(huì)擊穿，電流從負(fù)極流向正極，說(shuō)明二極管已經(jīng)損壞

4、,綜上所述，給二極管加上一定正向電壓二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，給二極管加上反向電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài),二極管截止?fàn)顟B(tài)工作原理,二極管導(dǎo)通和截止工作狀態(tài)判斷方法,分析二極管工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)判斷二極管是導(dǎo)通還是截止。下表是二極管工作狀態(tài)識(shí)別方法，表中，“”表示正極性電壓，“”表示負(fù)極性電壓,二極管主要參數(shù),常見(jiàn)二極管外形,常見(jiàn)二極管外形,普通二極管,檢波二極管,橋整二極管,開(kāi)關(guān)二極管,快速整流二極管,常見(jiàn)二極管外形,發(fā)光二極管,金封二極管,金封可控硅,穩(wěn)壓二極管,二極管正負(fù)引腳表示方法,1.6.2 二極管故障處理方法,開(kāi) 路 擊 穿 正向電阻 變大性能變劣,二極管四種檢測(cè)方法,脫開(kāi)電路正向檢測(cè)法 脫開(kāi)

5、電路反向檢測(cè)法 斷電在路檢測(cè)法 通電在路檢測(cè)法,脫開(kāi)電路正向檢測(cè)法 用萬(wàn)用表的R 10檔，黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)表針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)一個(gè)很大的角度，所指示阻值較小。此時(shí)阻值越小越好,脫開(kāi)電路反向檢測(cè)法 用萬(wàn)用表的R 10K檔，黑表筆接二極管的極負(fù)，紅表筆接二極管的正極，此時(shí)表針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度，所指示阻值較大。此時(shí)阻值越大越好,斷電在路檢測(cè)法,該方法與測(cè)量阻值判斷方法、二極管脫開(kāi)電路檢測(cè)方法基本相似（1）測(cè)量正向電阻受外電路的影響低于測(cè)量反向電阻受外電路的影響。（2）當(dāng)測(cè)量結(jié)果受到懷疑時(shí)，應(yīng)脫開(kāi)電路后測(cè)量,通電在路檢測(cè)法,通電情況下測(cè)量二極管的導(dǎo)通管壓降。電路通電后

6、，萬(wàn)用表直流電壓2.5V擋，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極。測(cè)試結(jié)果解說(shuō)如表,二極管測(cè)試過(guò)程中注意事項(xiàng),不同材料的二極管的正向電阻大小和反向電阻大小不同，目前常用硅二極管的正向和反向電阻均大于鍺管。 同一個(gè)二極管用同一個(gè)萬(wàn)用表的不同量程測(cè)量正、反向電阻值不同，同一個(gè)二極管用不同型號(hào)的萬(wàn)用表測(cè)量的正反向電阻值也是不同的。 測(cè)量二極管正向電阻時(shí)，如果表針不能穩(wěn)定停在某一個(gè)阻值上，而是不斷的擺動(dòng)，說(shuō)明二極管熱穩(wěn)定性不好。 使用數(shù)字式萬(wàn)用表時(shí)，表中有專(zhuān)用的PN結(jié)測(cè)量擋，此時(shí)可以用這一功能擋去測(cè)量，但二極管必須脫離電路。 測(cè)量二極管的方法可以在具體情況下靈活選用。修理過(guò)程中，先用在路檢測(cè)法，

7、或通路檢測(cè)法，對(duì)已經(jīng)拆下的或新替換的用脫開(kāi)檢測(cè)法,二極管的選配和更換方法,二極管選配方法 二極管損壞后要盡量下選用相同型號(hào)的二極管進(jìn)行代換。若無(wú)同型號(hào)可先查晶體管手冊(cè)，或根據(jù)二極管在電路中的作用以及參數(shù)要求，選用參數(shù)相近或大于原型號(hào)的二極管代用。用途不同的二極管不宜相互代用，硅二極管和鍺二極管之間也不能相互代用。 整流管主要考慮最大電流、最高反向工作電壓和頻率等參數(shù)。 當(dāng)代用的二極管接入電路再度損壞或工作性能不好時(shí)，除考慮代用型號(hào)是否正確外，還要考慮二極管所在電路是否存在其他故障,二極管更換方法 拆下原二極管時(shí)，應(yīng)認(rèn)清二極管極性，焊上新二極管時(shí)要認(rèn)清引腳極性，正、負(fù)引腳不能反接。 原二極管為開(kāi)

8、路故障時(shí)，可以直接用一個(gè)新二極管并聯(lián)上去。 懷疑原二極管擊穿或性能不良時(shí)，一定要先將原二極管拆下再將新二極管接上去,1.6.3 二極管重要特性,單向?qū)щ娦?正向壓降不變特性 正向電阻小，反向電阻大的特性,1.6.3 二極管重要特性,單向?qū)щ娦?單向?qū)щ娦缘亩x：流過(guò)二極管的電流只能從正極流向負(fù)極，不能從負(fù)極流向正極，稱(chēng)為二極管的正向?qū)щ娦浴?單向?qū)щ娦詫?duì)識(shí)圖的意義：二極管電路符號(hào)中的三角形形象的表示了電流的流動(dòng)方向。利用這一電路符號(hào)的提示作用，在電路分析時(shí)可以方便的知道電流在電路中的流動(dòng)方向。 分析直流電路中二極管工作原理時(shí)，因?yàn)槭苟O管導(dǎo)通的電壓只能從正極加到負(fù)極，所以分析這一電壓從什么地方

9、加來(lái)時(shí)，可以從二極管的正極開(kāi)始向直流電壓供給方向?qū)ふ摇?要使二極管導(dǎo)通必須給二極管加上一個(gè)正向偏置電壓，如果所加的電壓達(dá)不到足夠大的程度，二極管只能處于微導(dǎo)通狀態(tài)：如果所加的是反向電壓（負(fù)極高于正極電壓），二極管不能導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài),正反向特性,二極管伏-安特性曲線(xiàn),以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以加在二極管兩端的電壓U為橫軸、流過(guò)二極管的電流為縱軸建立直角坐標(biāo)系，各軸的方向表示施與二極管的電壓和電流方向。第一象限曲線(xiàn)反映了二極管的正向特性；第三象限曲線(xiàn)反映其反向特性,給二極管加的正向電壓小于某一定值U1 （硅：0.6V，鍺：0.2）時(shí)，正向電流很小，且小于I1 。當(dāng)正向電壓大與U1后，正向電流I隨U的微

10、小增大而劇增。將U1稱(chēng)為起始電壓,給二極管加的反向電壓小于某一定值UZ (Urm)時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓大與等于UZ后，反向電流I迅速增大而處于電擊穿狀態(tài)。將UZ 稱(chēng)為反向擊穿電壓,二極管正向壓降不變特性,二極管正向?qū)ê蟮墓軌航祷旧媳３植蛔儯铝幸蛩貢?huì)使管壓降有微小變化： 當(dāng)溫度升高時(shí)管壓降會(huì)有略有下降；溫度降低時(shí)管壓降會(huì)略微增大一點(diǎn)。 正向電流發(fā)生很大變化時(shí)，正向壓降會(huì)有微小的變化。即當(dāng)正向電壓有一個(gè)微小的變化時(shí)，將引起正向電流一個(gè)很大的變化。 利用二極管管壓降隨溫度微小變化的特征可以設(shè)計(jì)成溫度補(bǔ)償電路，在分析溫度補(bǔ)償電路時(shí)不了解二極管的這種特性，電路的工作原理就無(wú)法分析,二極管

11、正向電阻小，反向電阻大的特性,正向電阻是二極管正向?qū)ê笳?fù)極之間的電阻，這一電阻值很小,反向電阻是二極管處于反向偏置而未擊穿時(shí)的電阻，這一電阻值很大。正、反向電阻值的大小是相對(duì)的，即：反向電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正向電阻值，反向電阻愈大愈好,當(dāng)二極管的正向電流變化時(shí)，其正向電阻也在發(fā)生微小的變化，正向電流愈大，正向電阻愈小，反之則大。 在一些控制電路中，在利用這一特性實(shí)現(xiàn)電路的控制功能。 在電子開(kāi)關(guān)電路中，利用二極管正向電阻和反向電阻相差很大的特性，可以將二極管作為電子開(kāi)關(guān)器件，即所謂的開(kāi)關(guān)二極管：二極管導(dǎo)通時(shí)，其內(nèi)阻很小，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)接通；二極管截止時(shí)兩引腳之間的電阻很大，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)。在電路中可

12、以起到通與斷的控制作用,二極管正向電流與正向電阻關(guān)系的應(yīng)用,1.6.4 二極管基本電路(,整流電路 限幅電路 檢波電路 溫度補(bǔ)償電路 電子開(kāi)關(guān)電路,1.6.4 二極管基本電路,二極管電路種類(lèi)和電路分析方法,半波整流電路,電路中的VD1是二極管用于整流，所以稱(chēng)為整流二極管，它是整個(gè)電路的核心器件,R1是整流電路的等效負(fù)載電阻，不是一只具體的電阻器，而是某個(gè)需要直流電壓的負(fù)載電路,Ui是半波整流電路的輸入電壓，是一個(gè)正弦交流電壓；Uo是半波整流電路的輸出電壓，是單向脈動(dòng)直流電壓,整流電路分析,分析整流電路主要是分析二極管的單向?qū)щ娦?，交流電壓加到整流二極管兩端，交流輸入電壓的正、負(fù)半周給整流二極管

13、兩端的偏置電壓極性不同,整流二極管導(dǎo)通時(shí)輸出電壓，截止時(shí)無(wú)法輸出電壓。 應(yīng)將交流輸入電壓分成正、負(fù)兩個(gè)半周進(jìn)行分析導(dǎo)通和截止,交流電壓正半周期間的半波整流電路,交流電壓負(fù)半周期間半波整流電路,半波整流電路輸入和輸出電壓波形圖,輸入電壓,只有正半周部分,輸出電壓,二極管簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電路,利用二極管正向?qū)ê蠊軌航祷静蛔兊奶匦?，可?gòu)成簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電路,設(shè)三只二極管均為參數(shù)、型號(hào)相同的硅管，則在該直流穩(wěn)壓電路中，輸入電壓V1與輸出電壓V2關(guān)系: V2=30.6V VR1 =V1V2,二極管檢波電路,從調(diào)幅收音機(jī)天線(xiàn)上接收的信號(hào)就是調(diào)幅信號(hào)，信號(hào)的中間部分是頻率很高的載波信號(hào)，它的上下端是調(diào)幅信號(hào)的包

14、絡(luò)，其包絡(luò)就是所需要的音頻信號(hào)。上包絡(luò)信號(hào)和下包絡(luò)信號(hào)對(duì)稱(chēng)，但信號(hào)的相位相反，收音機(jī)最終只要其中的上包絡(luò)信號(hào)，下包絡(luò)信號(hào)不用，中間的高頻信號(hào)也不需要,收音機(jī)有調(diào)頻和調(diào)幅兩種，調(diào)幅信號(hào)就是調(diào)幅收音機(jī)中處理和放大的信號(hào),檢波電路分析,Ui加于VD1的正極，正半周使VD1導(dǎo)通，負(fù)半周使VD1截止，在R1上得到正半周信號(hào)的包絡(luò)電壓UD,組成UD信號(hào)的三種成分：音頻信號(hào)、直流成分和高頻載波信號(hào),UD的三種信號(hào)實(shí)際處理電路,高頻濾波電容電路,檢波電路中，高頻濾波電容C1接在檢波電路輸出端與地之間，由于檢波電路輸出端的三種信號(hào)頻率不同，當(dāng)電容C1容量選取得很小時(shí)，C1對(duì)三種信號(hào)的作用不同,對(duì)于直流電壓，電容

15、的隔直特性使C1開(kāi)路檢波電路輸出端的直流電壓不能被C1旁路到地；對(duì)于音頻信號(hào)容抗很大，相當(dāng)于開(kāi)路音頻信號(hào)不能被旁路到地；對(duì)于高頻載波信號(hào)C1的容抗很小而呈通路狀態(tài)，起高頻濾波作用檢波電路輸出的高頻載波信號(hào)旁路到地,V,Ui,VD1,C2,C1,R1,Uo,由R2給VD1加小量的偏置電壓,直流電壓值的大小，能夠反映檢波電路輸出幅度的大小，若將該直流電壓用來(lái)控制前級(jí)放大器的增益，稱(chēng)為AGC電路,R2,負(fù)載電阻和耦合電容作用,檢波二極管導(dǎo)通后的三種信號(hào)電流回路:高頻電容構(gòu)成高頻負(fù)載波電流；負(fù)載電阻構(gòu)成直流回路；耦合電容取出交流音頻信號(hào),單向限幅電路,電路組成 電路中R1是VD1（設(shè)為硅管）的限流保護(hù)

16、電阻。輸入信號(hào)Ui是正負(fù)兩半周幅度相等的一個(gè)交流電壓，Uo是經(jīng)過(guò)二極管正向限幅后的輸出信號(hào)電壓，其正半周的幅度小于負(fù)半周的幅度,將輸入信號(hào)分成兩個(gè)半周，由于二極具有的單向?qū)щ娦院凸枵蚬軌航禐?.6V的特性，在正半周時(shí)，加在二極管上的電壓使VD1導(dǎo)通，管壓降為0.6V，輸出電壓Uo最大為0.6V；負(fù)半周時(shí)，二極管截止，輸出信號(hào)幅度不變,原理分析,二極管保護(hù)電路,電路工作原理在正常情況下，流過(guò)繼電器的電流為從上到下，二極管不工作，但在斷電瞬間，繼電器線(xiàn)圈產(chǎn)生一個(gè)幅度很大的反向電動(dòng)勢(shì)，這是二極管處于正向?qū)?，保護(hù)三極管,V,J1,R1,C1,保護(hù)二極管,繼電器線(xiàn)圈,VD1,VT1,電路組成 J1是

17、繼電器，VD1是驅(qū)動(dòng)三極管，VT1的保護(hù)二極管，R1和C1構(gòu)成繼電器內(nèi)部開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的消火花電路,1.6.5 穩(wěn)壓二極管及典型應(yīng)用電路,穩(wěn)壓二極管外型 穩(wěn)壓電路符號(hào) 穩(wěn)壓二極管結(jié)構(gòu) 穩(wěn)壓二極管工作原理,穩(wěn)壓二極管外型,穩(wěn)壓二極管的電路符號(hào),DW,VD,穩(wěn)壓二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理,該圖為穩(wěn)壓二極管的U-I特性曲線(xiàn)圖。它可以說(shuō)明穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理。X軸表示穩(wěn)壓電壓的大小，Y軸表示流過(guò)二極管的電流的大小,右圖為溫度補(bǔ)償穩(wěn)壓二極管的工作原理圖。這種類(lèi)型的二極管工作時(shí)，1、2腳不分，內(nèi)部的兩只穩(wěn)壓二極管性能相同，一個(gè)正偏時(shí)，另一個(gè)反偏，當(dāng)一個(gè)PN結(jié)的壓降隨溫度增大時(shí)另一個(gè)減小。從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?1.6.

18、6 發(fā)光二極管,發(fā)光二極管的分類(lèi) 發(fā)光二極管電路符號(hào),發(fā)光二極管的分類(lèi),發(fā)光二極管電路符號(hào),1.6.7 二極管典型應(yīng)用電路,發(fā)光二極管典型應(yīng)用電路 開(kāi)關(guān)二極管的電路 變?nèi)荻O管應(yīng)用電路 小型直流電源電路,發(fā)光二極管典型應(yīng)用電路,電路中的VD1為發(fā)光二極管，S1為電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)S1處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，整機(jī)電路沒(méi)有支流工作電壓，VD1上沒(méi)有支流工作電壓，所以二極管不發(fā)光。 當(dāng)S1接通后，直流電壓加到整機(jī)電路中，同時(shí)通過(guò)R1加到VD1正極，使VD1導(dǎo)通發(fā)光，指示整機(jī)電路進(jìn)入工作狀態(tài),如果電源電壓太低，加到二極管正極上的電壓比較低，使VD1的電流較小，二極管發(fā)光較弱。反之二極管的光愈強(qiáng),發(fā)光二極管電平顯示電路,電路中VD1是發(fā)光二極管，R2是VT1的限流保護(hù)電阻。加到VT1基極的交流信號(hào)幅度大小的變化將引起VT1管集電極電流的相應(yīng)變化，這一電流變化將使發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生變化，即發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)弱能夠代表輸入信號(hào)的幅度大小,開(kāi)關(guān)二極管的電路,當(dāng)控制電壓為“0” 時(shí)，VD1不導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)路，對(duì)L1、C1和L2、C2電路沒(méi)有影響；當(dāng)控制電壓為“1”時(shí)，控制電壓使開(kāi)關(guān)二極管VD1導(dǎo)通，相當(dāng)于通路，使電路中A點(diǎn)的交流信號(hào)通過(guò)VD1和C3接地，L2和C2對(duì)電路不起作用,從上述分析可知，電路中的二極管相