電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第5章穩(wěn)壓電源電路

第5章穩(wěn)壓電源電路5.1半導(dǎo)體二極管的特性與識(shí)別5.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2晶體二極管5.2整流電路分析5.2.1單相半波整流電路5.2.2單相橋式全波整流電路5.3濾波與穩(wěn)壓電路分析5.3.1濾波電路5.3.2穩(wěn)壓電路5.4集成穩(wěn)壓器5.4.1三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器5.1半導(dǎo)體二極管的特性與識(shí)別5.1.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特點(diǎn)1.半導(dǎo)體材料

物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體，半導(dǎo)體是4價(jià)元素。半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)：半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力受光和熱影響

T°↑

導(dǎo)電能力↑光照↑導(dǎo)電能力↑純凈的半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)導(dǎo)電性會(huì)大大增強(qiáng)。+4

純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體中的載流子自由電子(－)

空穴（+）2.本征半導(dǎo)體空穴與電子成對(duì)出現(xiàn)并可以復(fù)合。3.雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體摻五價(jià)元素，如磷，自由電子數(shù)多于空穴數(shù)，自由電子數(shù)是多子。P型半導(dǎo)體摻三價(jià)元素，如硼，空穴數(shù)多于自由電子數(shù)，空穴是多子。4．?dāng)U散電流與漂移電流載流子由于濃度差異而形成運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電流叫擴(kuò)散電流。在電場(chǎng)作用下，載流子定向運(yùn)動(dòng)而形成的電流叫漂移電流。

1.PN結(jié)的形成二、

PN結(jié)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)削弱內(nèi)電場(chǎng)漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P內(nèi)電場(chǎng)電荷區(qū)空間擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)N

外電場(chǎng)方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反

空間電荷區(qū)(耗盡層)變薄

擴(kuò)散＞漂移導(dǎo)通電流很大,呈低阻態(tài)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕璓N內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)

加正向電壓（正偏）P（+）N（－）－－－－－－－－外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)相同耗盡層加厚

漂移＞擴(kuò)散形成反向電流IR，很小。呈高阻態(tài)N－－－－－－－－－－－－－－－－P

內(nèi)電場(chǎng)

外電場(chǎng)

加反向電壓（反偏）P（－）N（+）PN結(jié)正偏，導(dǎo)通；PN結(jié)反偏，截止5.1半導(dǎo)體二極管的特性與識(shí)別5.1.2

晶體二極管一、半導(dǎo)體二極管的伏安特性+P區(qū)－－陽(yáng)極N區(qū)－－陰極陽(yáng)極陰極1.正向特性死區(qū)電壓硅管0.5V

鍺管0.1V

正向?qū)妷汗韫?.7V

鍺管0.3Vi(mA)u(V)反向擊穿電壓死區(qū)GeSi2.

反向特性反向飽和電流很小，可視為開(kāi)路，反向電壓過(guò)高，電流急增，二極管發(fā)生擊穿。導(dǎo)通電壓VD二、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF

二極管允許通過(guò)的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URM

保證二極管不被擊穿允許加的最大反向電壓。3.最大反向飽和電流IR

室溫下，二極管加最高反向電壓時(shí)的反向電流，與溫度有關(guān)。二、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF

二極管允許通過(guò)的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URM

保證二極管不被擊穿允許加的最大反向電壓。3.最大反向飽和電流IR

室溫下，二極管加最高反向電壓時(shí)的反向電流，與溫度有關(guān)。

例：如圖，E＝5V，二極管正向壓降忽略不計(jì)，畫(huà)出uo波形。EVDuiuO10ui(V)ωtui<EVD截止

uo=Eui>EVD導(dǎo)通

uo=ui5uOωt5

利用二極管的單向?qū)щ娦钥蓪?duì)輸出信號(hào)起限幅作用。例：二極管組成電路如圖，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓為0.3V，試求輸出電壓UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23

>0>－12VVD1率先導(dǎo)通，

UF＝3－0.3＝2.7VVD2截止解：5.2整流電路分析5.2.1

單相半波整流電路5.2.2

單相橋式全波整流電路一、單相半波整流電路1.電路分析正半周(0～π)a(+)b(－)VD導(dǎo)通VDu2uo～u1RLabu2π2π3πuoπ2π3π

負(fù)半周(π～２π)a(－)b(＋)VD截止

uo=0uo=u2

單相半波整流電壓平均值2.參數(shù)計(jì)算3.元件選擇RL中電流平均值二、單相橋式全波整流電路VD1～u2uou1RLabVD2VD3VD41.電路分析正半周(０～π)a(＋)b(－)電流方向

負(fù)半周(π～２π)a(－)b(＋)

電流方向u2π2π3πuoπ2π3π2.參數(shù)計(jì)算

橋式整流電路電壓平均值RL中電流平均值3.元件選擇5.3濾波與穩(wěn)壓電路分析5.3.1濾波電路5.3.2穩(wěn)壓電路一、濾波原理

濾波電路是利用儲(chǔ)能元件(與負(fù)載并聯(lián)電容或與負(fù)載串聯(lián)電感)濾掉整流所得的單向脈動(dòng)電壓的交流分量，保留直流分量，使輸出電壓脈動(dòng)減小。

電容兩端電壓不能躍變，在整流電路中加入電容，由于電容不斷的充放電，使輸出電壓的脈動(dòng)減小。VDu2uo～u1RLabC～u1u2uoRLCu2π2π3πu2π2π3πuoπ2π3πuoπ2π3π5.4集成穩(wěn)壓電路5.4.1W78××系列穩(wěn)壓器以工作方式分 ：a.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

b.并聯(lián)型穩(wěn)壓電路

c.開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路以輸出電壓分：a.固定穩(wěn)壓電路

b.可調(diào)式穩(wěn)壓電路

集成穩(wěn)壓電源的主要參數(shù)

1.電壓調(diào)整率SV

表征負(fù)載不變，輸出電壓變化的穩(wěn)壓能力。2.輸出電阻R0

表征輸入電壓不變，負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)壓能力。3.輸出電壓溫度系數(shù)ST

指負(fù)載、輸入電壓不變時(shí)，溫度引起的輸出變化。W78XX系列集成穩(wěn)壓電源W78××123輸入端輸出端公共端W78××系列輸出固定的正電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，最高輸入電壓為35V，如W7815，在1、3腳輸入35V，在2、3腳輸出15V。

基本應(yīng)用電路W78××123COCLUIUOCO用于消除引線的電感效應(yīng)引起的自激振蕩CL用于削弱高