第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件

第1章半導(dǎo)體二極管及其

應(yīng)用電路

1.1PN結(jié)1.2半導(dǎo)體二極管1.3整流濾波電路1.4特殊二極管

第1章半導(dǎo)體二極管及其

應(yīng)用電路11.1PN結(jié)

1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

圖1.1表示的是由二極管、燈泡、限流電阻、開(kāi)關(guān)及電源等組成的簡(jiǎn)單電路。電路演示如下:按圖1.1(a)所示,閉合開(kāi)關(guān)S,燈泡發(fā)光,說(shuō)明電路導(dǎo)通。若二極管管腳調(diào)換位置,如圖1.1(b)所示,閉合開(kāi)關(guān)S,燈泡不發(fā)光,由以上演示結(jié)果可知:二極管具有單向?qū)щ娦浴?.1PN結(jié)1.1.12圖1.1半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電性能的實(shí)驗(yàn)圖1.1半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電性能的實(shí)驗(yàn)3

1．半導(dǎo)體的特性自然界中的各種物質(zhì),按導(dǎo)電能力劃分為:導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。它具有熱敏性、光敏性和摻雜性。利用光敏性可制成光電二極管和光電三極管及光敏電阻;利用熱敏性可制成各種熱敏電阻;利用摻雜性可制成各種不同性能、不同用途的半導(dǎo)體器件,例如二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等。1．半導(dǎo)體的特性4

2．半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)在電子器件中,用得最多的材料是硅和鍺,硅和鍺都是四價(jià)元素,最外層原子軌道上具有4個(gè)電子,稱(chēng)為價(jià)電子。每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛,而且還與周?chē)噜彽?個(gè)原子發(fā)生聯(lián)系,這些價(jià)電子一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng),另一方面也時(shí)常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上。這樣,相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起,稱(chēng)為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。如圖1.2所示。2．半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)5

圖1.2硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

圖1.2硅和鍺6當(dāng)溫度升高或受光照時(shí),由于半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的價(jià)電子并不像絕緣體中束縛得那樣緊,價(jià)電子從外界獲得一定的能量,少數(shù)價(jià)電子會(huì)掙脫共價(jià)鍵的束縛,成為自由電子,同時(shí)在原來(lái)共價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位,這個(gè)空位稱(chēng)為空穴,如圖1.3所示。當(dāng)溫度升高或受光照時(shí),由于半導(dǎo)體共價(jià)7

圖1.3本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)示意圖圖1.3本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)8自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)它們?yōu)殡娮涌昭▽?duì)。在本征半導(dǎo)體中,電子與空穴的數(shù)量總是相等的。我們把在熱或光的作用下,本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)的現(xiàn)象,稱(chēng)為本征激發(fā),又稱(chēng)為熱激發(fā)。由于共價(jià)鍵中出現(xiàn)了空位,在外電場(chǎng)或其他能源的作用下,鄰近的價(jià)電子就可填補(bǔ)到這個(gè)空穴上,而在這個(gè)價(jià)電子原來(lái)的位置上又留下新的空位,以后其他價(jià)電子又可轉(zhuǎn)移到這個(gè)新的空位上,如圖1.4所示。為了區(qū)別于自由電子的運(yùn)動(dòng),我們把這種價(jià)電子的填補(bǔ)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為空穴運(yùn)動(dòng),認(rèn)為空穴是一種帶正電荷的載流子,它所帶電荷和電子相等,自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)它9符號(hào)相反。由此可見(jiàn),本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子:電子和空穴。而金屬導(dǎo)體中只有一種載流子——電子。本征半導(dǎo)體在外電場(chǎng)作用下,兩種載流子的運(yùn)動(dòng)方向相反而形成的電流方向相同,如圖1.5所示。符號(hào)相反。由此可見(jiàn),本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子:10

圖1.4電子與空穴的移動(dòng)

圖1.4電子與空穴的移11

圖1.5兩種載流子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

圖1.5兩種載流子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)12

3．雜質(zhì)半導(dǎo)體1)N型半導(dǎo)體在純凈的半導(dǎo)體硅（或鍺）中摻入微量五價(jià)元素（如磷）后,就可成為N型半導(dǎo)體,如圖1.6(a)所示。在這種半導(dǎo)體中,自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù),導(dǎo)電以電子為主,故此類(lèi)半導(dǎo)體亦稱(chēng)電子型半導(dǎo)體。2)P型半導(dǎo)體在硅（或鍺）的晶體內(nèi)摻入少量三價(jià)元素雜質(zhì),如硼（或銦）等。硼原子只有3個(gè)價(jià)電子,它與周?chē)柙咏M成共價(jià)鍵時(shí),因缺少一個(gè)電子,在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)

3．雜質(zhì)半導(dǎo)體13空穴。這個(gè)空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有導(dǎo)電性能。P型半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)如圖1.6(b)所示?？昭ā＿@個(gè)空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有14圖1.6摻雜質(zhì)后的半導(dǎo)體(a)N型半導(dǎo)體；(b)P型半導(dǎo)體圖1.6摻雜質(zhì)后的半導(dǎo)體15在P型半導(dǎo)體中,空穴數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù),空穴為多數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)“多子”),自由電子為少數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)“少子”)。導(dǎo)電以空穴為主,故此類(lèi)半導(dǎo)體又稱(chēng)為空穴型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中,空穴數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù),空穴為多16

1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?/p>

1.PN結(jié)的形成在一塊完整的晶片上,通過(guò)一定的摻雜工藝,一邊形成P型半導(dǎo)體,另一邊形成N型半導(dǎo)體。在交界面兩側(cè)形成一個(gè)帶異性電荷的離子層,稱(chēng)為空間電荷區(qū),并產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng),其方向是從N區(qū)指向P區(qū),內(nèi)電場(chǎng)的建立阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),隨著內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng),多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐步減弱,直至停止,使交界面形成一個(gè)穩(wěn)定的特殊的薄層,即PN結(jié)。因?yàn)樵诳臻g電荷區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了,或者說(shuō)消耗盡了,因此空間電荷區(qū)又稱(chēng)為耗盡層。1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?7

2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦栽赑N結(jié)兩端外加電壓,稱(chēng)為給PN結(jié)以偏置電壓。1)PN結(jié)正向偏置給PN結(jié)加正向偏置電壓,即P區(qū)接電源正極,N區(qū)接電源負(fù)極,此時(shí)稱(chēng)PN結(jié)為正向偏置(簡(jiǎn)稱(chēng)正偏),如圖1.7所示。由于外加電源產(chǎn)生的外電場(chǎng)的方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)方向相反,削弱了內(nèi)電場(chǎng),使PN結(jié)變薄,有利于兩區(qū)多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散,形成正向電流,此時(shí)PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?8

圖1.7PN結(jié)加正向電壓圖1.7PN結(jié)加正向電壓192)PN結(jié)反向偏置給PN結(jié)加反向偏置電壓,即N區(qū)接電源正極,P區(qū)接電源負(fù)極,稱(chēng)PN結(jié)反向偏置(簡(jiǎn)稱(chēng)反偏),如圖1.8所示。2)PN結(jié)反向偏置20

圖1.8PN結(jié)加反向電壓

圖1.8PN結(jié)加反向電壓21由于外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致,因而加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng),使PN結(jié)加寬,阻礙了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在外電場(chǎng)的作用下,只有少數(shù)載流子形成的很微弱的電流,稱(chēng)為反向電流。

應(yīng)當(dāng)指出,少數(shù)載流子是由于熱激發(fā)產(chǎn)生的,因而PN結(jié)的反向電流受溫度影響很大。綜上所述,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?即加正向電壓時(shí)導(dǎo)通,加反向電壓時(shí)截止。

由于外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致,因而221.2半導(dǎo)體二極管

1.2.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及類(lèi)型

1．結(jié)構(gòu)符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)外形及在電路中的文字符號(hào)如圖1.9所示,在圖1.9(b)所示電路符號(hào)中,箭頭指向?yàn)檎驅(qū)娏鞣较颉?.2半導(dǎo)體二極管

1.2.123第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件24圖1.9二極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形舉例(a)結(jié)構(gòu)；(b)符號(hào)；(c)外形圖1.9二極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形舉例25

2．類(lèi)型(1）按材料分:有硅二極管,鍺二極管和砷化鎵二極管等。(2）按結(jié)構(gòu)分:根據(jù)PN結(jié)面積大小,有點(diǎn)接觸型、面接觸型二極管。(3）按用途分:有整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)?、阻尼等二極管。(4）按封裝形式分:有塑封及金屬封等二極管。(5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二極管。2．類(lèi)型26

1.2.2半導(dǎo)體二極管的命名方法

半導(dǎo)體器件的型號(hào)由五個(gè)部分組成,如圖1.10所示。其型號(hào)組成部分的符號(hào)及其意義見(jiàn)附錄一。如2AP9,“2”表示電極數(shù)為2,“A”表示N型鍺材料,“P”表示普通管,“9”表示序號(hào)。1.2.2半導(dǎo)體二極管的命名方法27圖1.10半導(dǎo)體器件的型號(hào)組成圖1.10半導(dǎo)體器件的型號(hào)組成28

1.2.3半導(dǎo)體二極管的伏安特性

半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié),它的特性就是PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?。常利用伏安特性曲線來(lái)形象地描述二極管的單向?qū)щ娦浴Ｈ粢噪妷簽闄M坐標(biāo),電流為縱坐標(biāo),用作圖法把電壓、電流的對(duì)應(yīng)值用平滑的曲線連接起來(lái),就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線,如圖1.11所示（圖中虛線為鍺管的伏安特性,實(shí)線為硅管的伏安特性）。下面對(duì)二極管伏安特性曲線加以說(shuō)明。

1.2.3半導(dǎo)體二極管的伏安特29

圖1.11二極管伏安特性曲線圖1.11二極管伏安特性曲線30

1.正向特性

二極管兩端加正向電壓時(shí),就產(chǎn)生正向電流,當(dāng)正向電壓較小時(shí),正向電流極小（幾乎為零）,這一部分稱(chēng)為死區(qū),相應(yīng)的A(A′)點(diǎn)的電壓稱(chēng)為死區(qū)電壓或門(mén)檻電壓(也稱(chēng)閾值電壓),硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V,如圖1.6中OA(OA′)段。當(dāng)正向電壓超過(guò)門(mén)檻電壓時(shí),正向電流就會(huì)急劇地增大,二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)硅管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.7V,鍺管約為0.2~0.3V,如圖1.11中AB(A′B′)段。1.正向特性31二極管正向?qū)〞r(shí),要特別注意它的正向電流不能超過(guò)最大值,否則將燒壞PN結(jié)。

2.反向特性二極管兩端加上反向電壓時(shí),在開(kāi)始很大范圍內(nèi),二極管相當(dāng)于非常大的電阻,反向電流很小,且不隨反向電壓而變化。此時(shí)的電流稱(chēng)之為反向飽和電流IR,見(jiàn)圖1.11中OC（OC′）段。

二極管正向?qū)〞r(shí),要特別注意它的正向323.反向擊穿特性二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí),反向電流急劇增大,這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿。此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓,用UBR表示,如圖1.11中CD(C′D′)段。

4.溫度對(duì)特性的影響由于二極管的核心是一個(gè)PN結(jié),它的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān),溫度升高時(shí)二極管正向特性曲線向左移動(dòng),正向壓降減小;反向特性曲線向下移動(dòng),反向電流增大。3.反向擊穿特性331.2.4半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

1.最大整流電流IF2.最大反向工作電壓URM3.反向飽和電流IR4.二極管的直流電阻R5.最高工作頻率fM

1.2.4半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)34

1.2.5二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試將萬(wàn)用表置于R×100或R×1k(Ω)擋（R×1擋電流太大,用R×10k(Ω)擋電壓太高,都易損壞管子）。如圖1.12所示,1.2.5二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試35圖1.12萬(wàn)用表簡(jiǎn)易測(cè)試二極管示意圖(a)電阻??；(b)電阻大圖1.12萬(wàn)用表簡(jiǎn)易測(cè)試二極管示意圖36

1.2.6二極管使用注意事項(xiàng)

二極管使用時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：(1)二極管應(yīng)按照用途、參數(shù)及使用環(huán)境選擇。

(2)使用二極管時(shí),正、負(fù)極不可接反。通過(guò)二極管的電流,承受的反向電壓及環(huán)境溫度等都不應(yīng)超過(guò)手冊(cè)中所規(guī)定的極限值。(3)更換二極管時(shí),應(yīng)用同類(lèi)型或高一級(jí)的代替。(4)二極管的引線彎曲處距離外殼端面應(yīng)不小于2mm,以免造成引線折斷或外殼破裂。1.2.6二極管使用注意事項(xiàng)371.3整流濾波電路1.3.1整流電路1.單相半波整流電路1）電路的組成及工作原理圖1.14(a)所示為單相半波整流電路。由于流過(guò)負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波,故稱(chēng)半波整流。

1.3整流濾波電路1.3.138第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件39圖1.14單相半波整流電路及波形圖(a)電路圖；(b)波形圖自動(dòng)化07212月25日?qǐng)D1.14單相半波整流電路及自動(dòng)化07212402）負(fù)載上的直流電壓和直流電流直流電壓是指一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)電壓的平均值。即(1.1)流過(guò)負(fù)載RL上的直流電流為(1.2)3）整流二極管參數(shù)由圖1.14(a)可知,流過(guò)整流二極管的平均電流IV與流過(guò)負(fù)載的電流相等,即

2）負(fù)載上的直流電壓和直流電流(1.141（1.3）當(dāng)二極管截止時(shí)，它承受的反向峰值電壓URM是變壓器次級(jí)電壓的最大值，即（1.4）（1.3）當(dāng)二極管截止時(shí)，它承受的反向峰值電422．單相橋式整流電路1）電路的組成及工作原理橋式整流電路由變壓器和四個(gè)二極管組成,如圖1.15所示。由圖(a)可見(jiàn),四個(gè)二極管接成了橋式,在四個(gè)頂點(diǎn)中,相同極性接在一起的一對(duì)頂點(diǎn)接向直流負(fù)載RL,不同極性接在一起的一對(duì)頂點(diǎn)接向交流電源。輸出波形如圖1.17所示。2．單相橋式整流電路43第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件44

圖1.15單相橋式整流電路(a)電路畫(huà)法一；(b)電路畫(huà)法二；(c)電路畫(huà)法三圖1.15單相橋式整流電路45第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件46圖1.16單相橋式電路的電流通路(a)u2正半周時(shí)；(b)u2負(fù)半周時(shí)圖1.16單相橋式電路的電流通路47圖1.17橋式整流電路輸出波形圖圖1.17橋式整流電路輸出482）負(fù)載上的直流電壓和直流電流由上述分析可知,橋式整流負(fù)載電壓和電流是半波整流的兩倍。（1.5）（1.6）3）整流二極管的參數(shù)在橋式整流電路中,因?yàn)槎O管V1、V3和V2、V4在電源電壓變化一周內(nèi)是輪流導(dǎo)通的,所以流過(guò)每個(gè)二極管的電流都等于負(fù)載電流的一半,即2）負(fù)載上的直流電壓和直流電流（149橋式整流電路與半波整流電路相比,電源利用率提高了1倍,同時(shí)輸出電壓波動(dòng)小,因此橋式整流電路得到了廣泛應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，電路連接復(fù)雜，容易出錯(cuò)，為了解決這一問(wèn)題，生產(chǎn)廠家常將整流二極管集成在一起構(gòu)成橋堆,內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如圖1.18所示。（1.7）從圖1.16可知，每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的反向峰值電壓為（1.8）橋式整流電路與半波整流電路相比,電源50圖1.18橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖(a)半橋堆；(b)全橋堆圖1.18橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖51使用一個(gè)“全橋”或連接兩個(gè)“半橋”,就可代替四只二極管與電源變壓器相連,組成橋式整流電路,非常方便。選用時(shí),應(yīng)注意橋堆的額定工作電流和允許的最高反向工作電壓應(yīng)符合整流電路的要求。使用一個(gè)“全橋”或連接兩個(gè)“半橋”,521.3.2濾波電路

常見(jiàn)的電路形式如圖1.19所示。1.3.2濾波電路53圖1.19各種濾波電路圖1.19各種濾波電路54

1．電容濾波電路

1)電路組成及工作原理圖1.20(a)為單相半波整流電容濾波電路,它由電容C和負(fù)載RL并聯(lián)組成。1．電容濾波電路55圖1.20半波整流電容濾波電路及波形圖1.20半波整流電容濾波電路及波形56其工作原理如下:當(dāng)u2的正半周開(kāi)始時(shí)，若u2>uC(電容兩端電壓)，整流二極管V因正向偏置而導(dǎo)通，電容C被充電：由于充電回路電阻很小，因而充電很快，uC和u2變化同步。當(dāng)ωt=π/2時(shí)，u2達(dá)到峰值，C兩端的電壓也近似充至

u2值。其工作原理如下:57在橋式整流電路中加電容進(jìn)行濾波器與半波整流濾波電路工作原理是一樣的,不同點(diǎn)是在u2全周期內(nèi),電路中總有二極管導(dǎo)通,所以u(píng)2對(duì)電容C充電兩次,電容器向負(fù)載放電的時(shí)間縮短,輸出電壓更加平滑,平均電壓值也自然升高。這里不再贅述。橋式整流電容濾波電路及波形如圖1.21所示。在橋式整流電路中加電容進(jìn)行濾波器與半58第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件59圖1.21橋式整流電容濾波電路及波形(a)電路；(b)波形圖1.21橋式整流電容濾波電路及波形603)元件選擇(1)電容選擇:濾波電容C的大小取決于放電回路的時(shí)間常數(shù),RLC愈大,輸出電壓脈動(dòng)就愈小,通常取RLC為脈動(dòng)電壓中最低次諧波周期的3～5倍,即2）負(fù)載上電壓的計(jì)算（半波）（1.9）（半波、全波）（1.10）（橋式、全波）（1.11）（半波）（1.12）3)元件選擇2）負(fù)載上614)電容濾波的特點(diǎn)電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓高、脈動(dòng)小。但在接通電源的瞬間,將產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流,這種電流稱(chēng)為“浪涌電流”;同時(shí),因負(fù)載電流太大,電容器放電的速度加快,會(huì)使負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn),所以電容濾波電路只適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。(2)整流二極管的選擇。正向平均電流為（半波）（1.13）（橋式）（1.14）4)電容濾波的特點(diǎn)62

2.電感濾波電路電感線圈L和負(fù)載的串聯(lián)電路,同樣具有濾波作用,電路如圖1.22所示。整流濾波輸出的電壓,可以看成由直流分量和交流分量疊加而成。因電感線圈的直流電阻很小,交流電抗很大,故直流分量順利通過(guò),交流分量將全部降到電感線圈上,這樣在負(fù)載RL得到比較平滑的直流電壓。電感濾波電路的輸出電壓為(1.17)2.電感濾波電路(1.17)63第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件64圖1.22橋式整流電感濾波電路及波形(a)電路；(b)波形圖1.22橋式整流電感濾波電路及波形651.4特殊二極管前面主要討論了普通二極管,另外還有一些特殊用途的二極管,如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管和變?nèi)荻O管等,現(xiàn)介紹如下。

1．穩(wěn)壓二極管1）穩(wěn)壓二極管的工作特性穩(wěn)壓二極管簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)壓管,它的特性曲線和符號(hào)如圖1.23所示。1.4特殊二極管前面主要66

圖1.23穩(wěn)壓二極管的特性曲線和符號(hào)(a)伏安特性曲線；(b)符號(hào)

圖1.23穩(wěn)壓二極管的特性曲線和符號(hào)672）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)定電壓UZ即反向擊穿電壓。(2)穩(wěn)定電流IZ。穩(wěn)定電流IZ是指穩(wěn)壓管工作至穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)流過(guò)的電流。當(dāng)穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流小于最小穩(wěn)定電流IZmax時(shí),沒(méi)有穩(wěn)定作用;大于最大穩(wěn)定電流IZmax時(shí),管子因過(guò)流而損壞。2）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)68

2．發(fā)光二極管發(fā)光二極管與普通二極管一樣,也是由PN結(jié)構(gòu)成的,同樣具有單向?qū)щ娦?但在正向?qū)〞r(shí)能發(fā)光,所以它是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件。電路符號(hào)如圖1.24所示。圖1.24發(fā)光二極管電路符號(hào)2．發(fā)光二極管圖1.24發(fā)691）普通發(fā)光二極管普通發(fā)光二極管工作在正偏狀態(tài)。檢測(cè)發(fā)光二極管,一般用萬(wàn)用表R×10k(Ω)擋,方法和普通二極管一樣,一般正向電阻15kΩ左右,反向電阻為無(wú)窮大。2）紅外線發(fā)光二極管紅外線發(fā)光二極管工作在正偏狀態(tài)。

用萬(wàn)用表R×1k(Ω)擋檢測(cè),若正向阻值在30kΩ左右,反向?yàn)闊o(wú)窮大,則表明正常,否則紅外線發(fā)光二極管性能變差或損壞。1）普通發(fā)光二極管703）激光二極管根據(jù)內(nèi)部構(gòu)造和原理,判斷激光二極管好壞的方法是通過(guò)測(cè)試激光二極管的正、反向電阻來(lái)確定好壞。若正向電阻為20～30kΩ,反向電阻為無(wú)窮大,說(shuō)明正常,否則,要么激光二極管老化,要么損壞。

3．光電二極管光電二極管工作在反偏狀態(tài),它的管殼上有一個(gè)玻璃窗口，以便接受光照。光電二極管的檢測(cè)方法和普通二極管的一樣,通常正向電阻為幾千歐,反向電阻為無(wú)窮大。否則光電二極管質(zhì)量變3）激光二極管71差或損壞。當(dāng)受到光線照射時(shí),反向電阻顯著變化,正向電阻不變。圖1.25光電二極管電路符號(hào)

4．變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)電容可變?cè)碇瞥傻陌雽?dǎo)體器件,它仍工作在反向偏置狀態(tài)。它的壓控特性曲線和電路符號(hào)如圖1.26所示。

差或損壞。當(dāng)受到光線照射時(shí),反向電阻顯著變化,正向72圖1.26變?nèi)荻O管的壓控特性曲線和電路符號(hào)(a)電路符號(hào)；(b)壓控特性曲線圖1.26變?nèi)荻O管的壓控特性曲線和電路符號(hào)73

第1章半導(dǎo)體二極管及其

應(yīng)用電路

1.1PN結(jié)1.2半導(dǎo)體二極管1.3整流濾波電路1.4特殊二極管

第1章半導(dǎo)體二極管及其

應(yīng)用電路741.1PN結(jié)

1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

圖1.1表示的是由二極管、燈泡、限流電阻、開(kāi)關(guān)及電源等組成的簡(jiǎn)單電路。電路演示如下:按圖1.1(a)所示,閉合開(kāi)關(guān)S,燈泡發(fā)光,說(shuō)明電路導(dǎo)通。若二極管管腳調(diào)換位置,如圖1.1(b)所示,閉合開(kāi)關(guān)S,燈泡不發(fā)光,由以上演示結(jié)果可知:二極管具有單向?qū)щ娦浴?.1PN結(jié)1.1.175圖1.1半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電性能的實(shí)驗(yàn)圖1.1半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電性能的實(shí)驗(yàn)76

1．半導(dǎo)體的特性自然界中的各種物質(zhì),按導(dǎo)電能力劃分為:導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。它具有熱敏性、光敏性和摻雜性。利用光敏性可制成光電二極管和光電三極管及光敏電阻;利用熱敏性可制成各種熱敏電阻;利用摻雜性可制成各種不同性能、不同用途的半導(dǎo)體器件,例如二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等。1．半導(dǎo)體的特性77

2．半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)在電子器件中,用得最多的材料是硅和鍺,硅和鍺都是四價(jià)元素,最外層原子軌道上具有4個(gè)電子,稱(chēng)為價(jià)電子。每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛,而且還與周?chē)噜彽?個(gè)原子發(fā)生聯(lián)系,這些價(jià)電子一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng),另一方面也時(shí)常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上。這樣,相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起,稱(chēng)為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。如圖1.2所示。2．半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)78

圖1.2硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

圖1.2硅和鍺79當(dāng)溫度升高或受光照時(shí),由于半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的價(jià)電子并不像絕緣體中束縛得那樣緊,價(jià)電子從外界獲得一定的能量,少數(shù)價(jià)電子會(huì)掙脫共價(jià)鍵的束縛,成為自由電子,同時(shí)在原來(lái)共價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位,這個(gè)空位稱(chēng)為空穴,如圖1.3所示。當(dāng)溫度升高或受光照時(shí),由于半導(dǎo)體共價(jià)80

圖1.3本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)示意圖圖1.3本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)81自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)它們?yōu)殡娮涌昭▽?duì)。在本征半導(dǎo)體中,電子與空穴的數(shù)量總是相等的。我們把在熱或光的作用下,本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)的現(xiàn)象,稱(chēng)為本征激發(fā),又稱(chēng)為熱激發(fā)。由于共價(jià)鍵中出現(xiàn)了空位,在外電場(chǎng)或其他能源的作用下,鄰近的價(jià)電子就可填補(bǔ)到這個(gè)空穴上,而在這個(gè)價(jià)電子原來(lái)的位置上又留下新的空位,以后其他價(jià)電子又可轉(zhuǎn)移到這個(gè)新的空位上,如圖1.4所示。為了區(qū)別于自由電子的運(yùn)動(dòng),我們把這種價(jià)電子的填補(bǔ)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為空穴運(yùn)動(dòng),認(rèn)為空穴是一種帶正電荷的載流子,它所帶電荷和電子相等,自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)它82符號(hào)相反。由此可見(jiàn),本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子:電子和空穴。而金屬導(dǎo)體中只有一種載流子——電子。本征半導(dǎo)體在外電場(chǎng)作用下,兩種載流子的運(yùn)動(dòng)方向相反而形成的電流方向相同,如圖1.5所示。符號(hào)相反。由此可見(jiàn),本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子:83

圖1.4電子與空穴的移動(dòng)

圖1.4電子與空穴的移84

圖1.5兩種載流子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

圖1.5兩種載流子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)85

3．雜質(zhì)半導(dǎo)體1)N型半導(dǎo)體在純凈的半導(dǎo)體硅（或鍺）中摻入微量五價(jià)元素（如磷）后,就可成為N型半導(dǎo)體,如圖1.6(a)所示。在這種半導(dǎo)體中,自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù),導(dǎo)電以電子為主,故此類(lèi)半導(dǎo)體亦稱(chēng)電子型半導(dǎo)體。2)P型半導(dǎo)體在硅（或鍺）的晶體內(nèi)摻入少量三價(jià)元素雜質(zhì),如硼（或銦）等。硼原子只有3個(gè)價(jià)電子,它與周?chē)柙咏M成共價(jià)鍵時(shí),因缺少一個(gè)電子,在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)

3．雜質(zhì)半導(dǎo)體86空穴。這個(gè)空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有導(dǎo)電性能。P型半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)如圖1.6(b)所示。空穴。這個(gè)空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有87圖1.6摻雜質(zhì)后的半導(dǎo)體(a)N型半導(dǎo)體；(b)P型半導(dǎo)體圖1.6摻雜質(zhì)后的半導(dǎo)體88在P型半導(dǎo)體中,空穴數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù),空穴為多數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)“多子”),自由電子為少數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)“少子”)。導(dǎo)電以空穴為主,故此類(lèi)半導(dǎo)體又稱(chēng)為空穴型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中,空穴數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù),空穴為多89

1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?/p>

1.PN結(jié)的形成在一塊完整的晶片上,通過(guò)一定的摻雜工藝,一邊形成P型半導(dǎo)體,另一邊形成N型半導(dǎo)體。在交界面兩側(cè)形成一個(gè)帶異性電荷的離子層,稱(chēng)為空間電荷區(qū),并產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng),其方向是從N區(qū)指向P區(qū),內(nèi)電場(chǎng)的建立阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),隨著內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng),多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐步減弱,直至停止,使交界面形成一個(gè)穩(wěn)定的特殊的薄層,即PN結(jié)。因?yàn)樵诳臻g電荷區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了,或者說(shuō)消耗盡了,因此空間電荷區(qū)又稱(chēng)為耗盡層。1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?0

2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦栽赑N結(jié)兩端外加電壓,稱(chēng)為給PN結(jié)以偏置電壓。1)PN結(jié)正向偏置給PN結(jié)加正向偏置電壓,即P區(qū)接電源正極,N區(qū)接電源負(fù)極,此時(shí)稱(chēng)PN結(jié)為正向偏置(簡(jiǎn)稱(chēng)正偏),如圖1.7所示。由于外加電源產(chǎn)生的外電場(chǎng)的方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)方向相反,削弱了內(nèi)電場(chǎng),使PN結(jié)變薄,有利于兩區(qū)多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散,形成正向電流,此時(shí)PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?1

圖1.7PN結(jié)加正向電壓圖1.7PN結(jié)加正向電壓922)PN結(jié)反向偏置給PN結(jié)加反向偏置電壓,即N區(qū)接電源正極,P區(qū)接電源負(fù)極,稱(chēng)PN結(jié)反向偏置(簡(jiǎn)稱(chēng)反偏),如圖1.8所示。2)PN結(jié)反向偏置93

圖1.8PN結(jié)加反向電壓

圖1.8PN結(jié)加反向電壓94由于外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致,因而加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng),使PN結(jié)加寬,阻礙了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在外電場(chǎng)的作用下,只有少數(shù)載流子形成的很微弱的電流,稱(chēng)為反向電流。

應(yīng)當(dāng)指出,少數(shù)載流子是由于熱激發(fā)產(chǎn)生的,因而PN結(jié)的反向電流受溫度影響很大。綜上所述,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?即加正向電壓時(shí)導(dǎo)通,加反向電壓時(shí)截止。

由于外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致,因而951.2半導(dǎo)體二極管

1.2.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及類(lèi)型

1．結(jié)構(gòu)符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)外形及在電路中的文字符號(hào)如圖1.9所示,在圖1.9(b)所示電路符號(hào)中,箭頭指向?yàn)檎驅(qū)娏鞣较颉?.2半導(dǎo)體二極管

1.2.196第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件97圖1.9二極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形舉例(a)結(jié)構(gòu)；(b)符號(hào)；(c)外形圖1.9二極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形舉例98

2．類(lèi)型(1）按材料分:有硅二極管,鍺二極管和砷化鎵二極管等。(2）按結(jié)構(gòu)分:根據(jù)PN結(jié)面積大小,有點(diǎn)接觸型、面接觸型二極管。(3）按用途分:有整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)荨⒆枘岬榷O管。(4）按封裝形式分:有塑封及金屬封等二極管。(5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二極管。2．類(lèi)型99

1.2.2半導(dǎo)體二極管的命名方法

半導(dǎo)體器件的型號(hào)由五個(gè)部分組成,如圖1.10所示。其型號(hào)組成部分的符號(hào)及其意義見(jiàn)附錄一。如2AP9,“2”表示電極數(shù)為2,“A”表示N型鍺材料,“P”表示普通管,“9”表示序號(hào)。1.2.2半導(dǎo)體二極管的命名方法100圖1.10半導(dǎo)體器件的型號(hào)組成圖1.10半導(dǎo)體器件的型號(hào)組成101

1.2.3半導(dǎo)體二極管的伏安特性

半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié),它的特性就是PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦浴３＠梅蔡匦郧€來(lái)形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?。若以電壓為橫坐標(biāo),電流為縱坐標(biāo),用作圖法把電壓、電流的對(duì)應(yīng)值用平滑的曲線連接起來(lái),就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線,如圖1.11所示（圖中虛線為鍺管的伏安特性,實(shí)線為硅管的伏安特性）。下面對(duì)二極管伏安特性曲線加以說(shuō)明。

1.2.3半導(dǎo)體二極管的伏安特102

圖1.11二極管伏安特性曲線圖1.11二極管伏安特性曲線103

1.正向特性

二極管兩端加正向電壓時(shí),就產(chǎn)生正向電流,當(dāng)正向電壓較小時(shí),正向電流極小（幾乎為零）,這一部分稱(chēng)為死區(qū),相應(yīng)的A(A′)點(diǎn)的電壓稱(chēng)為死區(qū)電壓或門(mén)檻電壓(也稱(chēng)閾值電壓),硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V,如圖1.6中OA(OA′)段。當(dāng)正向電壓超過(guò)門(mén)檻電壓時(shí),正向電流就會(huì)急劇地增大,二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)硅管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.7V,鍺管約為0.2~0.3V,如圖1.11中AB(A′B′)段。1.正向特性104二極管正向?qū)〞r(shí),要特別注意它的正向電流不能超過(guò)最大值,否則將燒壞PN結(jié)。

2.反向特性二極管兩端加上反向電壓時(shí),在開(kāi)始很大范圍內(nèi),二極管相當(dāng)于非常大的電阻,反向電流很小,且不隨反向電壓而變化。此時(shí)的電流稱(chēng)之為反向飽和電流IR,見(jiàn)圖1.11中OC（OC′）段。

二極管正向?qū)〞r(shí),要特別注意它的正向1053.反向擊穿特性二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí),反向電流急劇增大,這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿。此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓,用UBR表示,如圖1.11中CD(C′D′)段。

4.溫度對(duì)特性的影響由于二極管的核心是一個(gè)PN結(jié),它的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān),溫度升高時(shí)二極管正向特性曲線向左移動(dòng),正向壓降減小;反向特性曲線向下移動(dòng),反向電流增大。3.反向擊穿特性1061.2.4半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

1.最大整流電流IF2.最大反向工作電壓URM3.反向飽和電流IR4.二極管的直流電阻R5.最高工作頻率fM

1.2.4半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)107

1.2.5二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試將萬(wàn)用表置于R×100或R×1k(Ω)擋（R×1擋電流太大,用R×10k(Ω)擋電壓太高,都易損壞管子）。如圖1.12所示,1.2.5二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試108圖1.12萬(wàn)用表簡(jiǎn)易測(cè)試二極管示意圖(a)電阻?。?b)電阻大圖1.12萬(wàn)用表簡(jiǎn)易測(cè)試二極管示意圖109

1.2.6二極管使用注意事項(xiàng)

二極管使用時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：(1)二極管應(yīng)按照用途、參數(shù)及使用環(huán)境選擇。

(2)使用二極管時(shí),正、負(fù)極不可接反。通過(guò)二極管的電流,承受的反向電壓及環(huán)境溫度等都不應(yīng)超過(guò)手冊(cè)中所規(guī)定的極限值。(3)更換二極管時(shí),應(yīng)用同類(lèi)型或高一級(jí)的代替。(4)二極管的引線彎曲處距離外殼端面應(yīng)不小于2mm,以免造成引線折斷或外殼破裂。1.2.6二極管使用注意事項(xiàng)1101.3整流濾波電路1.3.1整流電路1.單相半波整流電路1）電路的組成及工作原理圖1.14(a)所示為單相半波整流電路。由于流過(guò)負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波,故稱(chēng)半波整流。

1.3整流濾波電路1.3.1111第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件112圖1.14單相半波整流電路及波形圖(a)電路圖；(b)波形圖自動(dòng)化07212月25日?qǐng)D1.14單相半波整流電路及自動(dòng)化072121132）負(fù)載上的直流電壓和直流電流直流電壓是指一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)電壓的平均值。即(1.1)流過(guò)負(fù)載RL上的直流電流為(1.2)3）整流二極管參數(shù)由圖1.14(a)可知,流過(guò)整流二極管的平均電流IV與流過(guò)負(fù)載的電流相等,即

2）負(fù)載上的直流電壓和直流電流(1.1114（1.3）當(dāng)二極管截止時(shí)，它承受的反向峰值電壓URM是變壓器次級(jí)電壓的最大值，即（1.4）（1.3）當(dāng)二極管截止時(shí)，它承受的反向峰值電1152．單相橋式整流電路1）電路的組成及工作原理橋式整流電路由變壓器和四個(gè)二極管組成,如圖1.15所示。由圖(a)可見(jiàn),四個(gè)二極管接成了橋式,在四個(gè)頂點(diǎn)中,相同極性接在一起的一對(duì)頂點(diǎn)接向直流負(fù)載RL,不同極性接在一起的一對(duì)頂點(diǎn)接向交流電源。輸出波形如圖1.17所示。2．單相橋式整流電路116第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件117

圖1.15單相橋式整流電路(a)電路畫(huà)法一；(b)電路畫(huà)法二；(c)電路畫(huà)法三圖1.15單相橋式整流電路118第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件119圖1.16單相橋式電路的電流通路(a)u2正半周時(shí)；(b)u2負(fù)半周時(shí)圖1.16單相橋式電路的電流通路120圖1.17橋式整流電路輸出波形圖圖1.17橋式整流電路輸出1212）負(fù)載上的直流電壓和直流電流由上述分析可知,橋式整流負(fù)載電壓和電流是半波整流的兩倍。（1.5）（1.6）3）整流二極管的參數(shù)在橋式整流電路中,因?yàn)槎O管V1、V3和V2、V4在電源電壓變化一周內(nèi)是輪流導(dǎo)通的,所以流過(guò)每個(gè)二極管的電流都等于負(fù)載電流的一半,即2）負(fù)載上的直流電壓和直流電流（1122橋式整流電路與半波整流電路相比,電源利用率提高了1倍,同時(shí)輸出電壓波動(dòng)小,因此橋式整流電路得到了廣泛應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，電路連接復(fù)雜，容易出錯(cuò)，為了解決這一問(wèn)題，生產(chǎn)廠家常將整流二極管集成在一起構(gòu)成橋堆,內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如圖1.18所示。（1.7）從圖1.16可知，每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的反向峰值電壓為（1.8）橋式整流電路與半波整流電路相比,電源123圖1.18橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖(a)半橋堆；(b)全橋堆圖1.18橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖124使用一個(gè)“全橋”或連接兩個(gè)“半橋”,就可代替四只二極管與電源變壓器相連,組成橋式整流電路,非常方便。選用時(shí),應(yīng)注意橋堆的額定工作電流和允許的最高反向工作電壓應(yīng)符合整流電路的要求。使用一個(gè)“全橋”或連接兩個(gè)“半橋”,1251.3.2濾波電路

常見(jiàn)的電路形式如圖1.19所示。1.3.2濾波電路126圖1.19各種濾波電路圖1.19各種濾波電路127

1．電容濾波電路

1)電路組成及工作原理圖1.20(a)為單相半波整流電容濾波電路,它由電容C和負(fù)載RL并聯(lián)組成。1．電容濾波電路128圖1.20半波整流電容濾波電路及波形圖1.20半波整流電容濾波電路及波形129其工作原理如下:當(dāng)u2的正半周開(kāi)始時(shí)，若u2>uC(電容兩端電壓)，整流二極管V因正向偏置而導(dǎo)通，電容C被充電：由于充電回路電阻很小，因而充電很快，uC和u2變化同步。當(dāng)ωt=π/2時(shí)，u2達(dá)到峰值，C兩端的電壓也近似充至

u2值。其工作原理如下:130在橋式整流電路中加電容進(jìn)行濾波器與半波整流濾波電路工作原理是一樣的,不同點(diǎn)是在u2全周期內(nèi),電路中總有二極管導(dǎo)通,所以u(píng)2對(duì)電容C充電兩次,電容器向負(fù)載放電的時(shí)間縮短,輸出電壓更加平滑,平均電壓值也自然升高。這里不再贅述。橋式整流電容濾波電路及波形如圖1.21所示。在橋式整流電路中加電容進(jìn)行濾波器與半131第-1章-半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路課件132圖1.21橋式整流電容濾波電路及波形(a)電路；(b)波形圖1.21橋式整流電容濾波電路及波形1333)元件選擇(1)電容選擇:濾波電容C的大小取決于放電回路的時(shí)間常數(shù),RLC愈大,輸出電壓脈動(dòng)就愈小,通常取RLC為脈動(dòng)電壓中最低次諧波周期的3～5倍,即2）負(fù)載上電壓的計(jì)算（半波）（1.9）（半波、全波）（1.10）（橋式、全波）（1.11）（半波）（1.12）3)元件選擇2）負(fù)載上1344)電容濾波的特點(diǎn)