電工電子技術(shù) 課件 31.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)-40.晶閘管可控整流電路工作原理

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入

2020年，美國(guó)頒布針對(duì)華為的芯片禁令，全球大部分芯片供貨商都不再給華為生產(chǎn)芯片，華為手機(jī)供貨困難。導(dǎo)入

制造芯片的核心技術(shù)來(lái)源于美國(guó)。我國(guó)芯片行業(yè)起步較晚，很多核心技術(shù)都不具備，中高端的芯片只能依賴(lài)進(jìn)口。芯片是由半導(dǎo)體材料制做的微型元件的組合體目

錄半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)什么是半導(dǎo)體？本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能什么是半導(dǎo)體導(dǎo)電能力強(qiáng)弱自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)如金屬等導(dǎo)電能力處于導(dǎo)體和絕緣體之間如硅、鍺、硒、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等電阻率很高幾乎不導(dǎo)電如：橡皮、陶瓷、塑料和石英等導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能熱敏性環(huán)境溫度升高→導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)鈷、錳、鎳等的氧化物熱敏電阻光敏性光照加強(qiáng)→導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)鎘、鉛等的硫化物與硒化物光敏電阻雜敏性在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素→導(dǎo)電能力迅速增強(qiáng)半導(dǎo)體二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管等本征半導(dǎo)體GeSi定義完全純凈的具有完整晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。常見(jiàn)材料硅和鍺。特點(diǎn)四價(jià)元素——每個(gè)原子核外有4個(gè)價(jià)電子。本征半導(dǎo)體硅原子最外層的4個(gè)價(jià)電子分別與相鄰的4個(gè)原子形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)使原子按一定規(guī)律整齊排列，形成晶體。共價(jià)鍵共用電子對(duì)除去價(jià)電子后的原子本征半導(dǎo)體+4+4+4+4空穴自由電子共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中的價(jià)電子受熱/見(jiàn)光獲得一定能量掙脫原子核的束縛帶正電的自由電子空穴:帶正電的空位電子空穴對(duì)本征半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4價(jià)電子（負(fù)電荷）的遷移空穴（正電荷）的遷移本征半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的載流子/參與導(dǎo)電的帶電粒子：自由電子&空穴自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，同時(shí)不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，其數(shù)目一定，則半導(dǎo)體保持一定的導(dǎo)電能力溫度越高，載流子濃度越多，導(dǎo)電性能越好總體上，本征半導(dǎo)體的載流子總數(shù)很少，導(dǎo)電能力很差導(dǎo)電機(jī)理雜質(zhì)半導(dǎo)體定義：在本征半導(dǎo)體摻入微量雜質(zhì)，以提高導(dǎo)電能力。N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體+4+4+5+4磷原子多余電子定義：在四價(jià)本征半導(dǎo)體中摻入微量五價(jià)元素（硅晶體+磷元素）。多子：自由電子，濃度取決于摻雜濃度。摻雜濃度越高，自由電子數(shù)量越多少子：空穴，濃度取決于溫度N型半導(dǎo)體/電子半導(dǎo)體1主要導(dǎo)電方式：自由電子雜質(zhì)半導(dǎo)體+4+4+3+4硼原子空穴定義：在四價(jià)本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素（硅晶體+硼元素）。多子：空穴，濃度取決于摻雜濃度少子：自由電子，濃度取決于溫度P型半導(dǎo)體/空穴半導(dǎo)體2主要導(dǎo)電方式：空穴雜質(zhì)半導(dǎo)體的晶體不帶電，呈現(xiàn)電中性雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的晶體不帶電，呈現(xiàn)電中性小結(jié)

什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能：熱敏性、光敏性、雜敏性本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體：N型和P型1.電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電有什么區(qū)別？2.半導(dǎo)體和金屬的導(dǎo)電機(jī)理有什么區(qū)別？思考題謝謝大家PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦浴峨姽る娮蛹夹g(shù)》導(dǎo)入

導(dǎo)電能力雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)入

1939年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的奧爾發(fā)現(xiàn)：摻雜不均勻的半導(dǎo)體材料會(huì)出現(xiàn)單向?qū)щ娦裕⒂纱税l(fā)現(xiàn)了PN結(jié)。PN結(jié)的形成PN結(jié)的單向?qū)щ娦阅?/p>

錄PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)的形成在一塊半導(dǎo)體單晶體中，采用專(zhuān)門(mén)的制造工藝，使其兩邊摻入不同的雜質(zhì)，一邊形成P型區(qū)，另一邊形成N型區(qū)，則它們的交界面就會(huì)形成PN結(jié)。P型區(qū)N型區(qū)正極負(fù)極PN結(jié)PN結(jié)1PN結(jié)的形成P型區(qū)內(nèi)空穴濃度高，自由電子濃度低；N型區(qū)內(nèi)自由電子濃度高，空穴濃度低。由于兩邊載流子濃度不同，交界處兩側(cè)的載流子會(huì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P型區(qū)N型區(qū)PN結(jié)1PN結(jié)的形成P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，空穴擴(kuò)散到N區(qū)后，與N區(qū)的自由電子復(fù)合，復(fù)合后的自由電子和空穴同時(shí)消失，這樣P區(qū)的分界處就會(huì)留下一些負(fù)離子。PN結(jié)1空間電荷區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P型區(qū)N型區(qū)PN結(jié)的形成N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，自由電子擴(kuò)散到P區(qū)后，與P區(qū)的空穴復(fù)合，從而在N區(qū)的分界處留下一些正離子。PN結(jié)1空間電荷區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P型區(qū)N型區(qū)PN結(jié)的形成分界處兩側(cè)出現(xiàn)一個(gè)由不能移動(dòng)的正負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)（即PN結(jié)）：P型區(qū)一側(cè)帶負(fù)電，N型區(qū)一側(cè)帶正電。PN結(jié)1空間電荷區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P型區(qū)N型區(qū)PN結(jié)的形成PN結(jié)形成的電場(chǎng)叫做內(nèi)電場(chǎng)，方向：由帶正電的N型區(qū)指向帶負(fù)電的P型區(qū)。內(nèi)電場(chǎng)2PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)EP型區(qū)N型區(qū)PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)的建立帶來(lái)兩種影響：一、阻礙P型區(qū)和N型區(qū)的多子進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；二、P型區(qū)和N型區(qū)的少子一旦靠近PN結(jié)，就會(huì)超越空間電荷區(qū)、移到對(duì)方區(qū)域。內(nèi)電場(chǎng)2PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)EP型區(qū)N型區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)少子在內(nèi)電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)，少子漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流叫做漂移電流。PN結(jié)的形成從N型區(qū)漂移到P型區(qū)的空穴補(bǔ)充了原來(lái)交界面上P型區(qū)失去的空穴，使P型區(qū)的空間電荷區(qū)縮小；從P型區(qū)漂移到N型區(qū)的自由電子補(bǔ)充了交界面上N型區(qū)失去的自由電子，使N型區(qū)的空間電荷區(qū)縮小。PN結(jié)P型區(qū)N型區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)2【結(jié)論】漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)變窄，作用與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)正好相反。PN結(jié)的形成當(dāng)擴(kuò)散電流和漂移電流大小相等、方向相反、互相抵消時(shí)，PN結(jié)中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本穩(wěn)定，稱(chēng)為平衡PN結(jié)。此時(shí)，PN結(jié)的交界區(qū)形成缺少載流子的高阻區(qū)，稱(chēng)為阻擋層/耗盡層。PN結(jié)P型區(qū)N型區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)2PN結(jié)的單向?qū)щ娦越oPN結(jié)加正向電壓（即：P區(qū)接外加電源的正極、N區(qū)接負(fù)極），叫做正向偏置。此時(shí)：外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相反，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，整個(gè)阻擋層變窄，擴(kuò)散作用大于漂移作用，多數(shù)載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散形成較大的擴(kuò)散電流，該電流從P區(qū)指向N區(qū)，稱(chēng)為正向電流。正向偏置1PN結(jié)的單向?qū)щ娦哉螂娏靼昭娏骱碗娮与娏??？昭ê碗娮訋в胁煌瑯O性的電荷，但兩者運(yùn)動(dòng)方向相反，因此電流方向一致。在一定范圍內(nèi)，外電場(chǎng)越強(qiáng)，正向電流越大，此時(shí)PN結(jié)呈現(xiàn)的電阻很低。這種狀態(tài)稱(chēng)為PN結(jié)的導(dǎo)通狀態(tài)。正向偏置1PN結(jié)的單向?qū)щ娦越oPN結(jié)加反向電壓（即：P區(qū)接外加電源的負(fù)極、N區(qū)接正極），叫做反向偏置。此時(shí)：外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相同，內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，整個(gè)阻擋層變寬，漂移作用大于擴(kuò)散作用。多數(shù)載流子的擴(kuò)散被阻擋，少數(shù)載流子在電場(chǎng)的作用下形成與正向電壓方向相反的漂移電流，稱(chēng)為反向電流。反向偏置2PN結(jié)的單向?qū)щ娦苑聪螂娏饔缮贁?shù)載流子形成，電流值很小。即使增大反向電壓，少數(shù)載流子也不會(huì)增加，可以忽略。這種狀態(tài)稱(chēng)為PN結(jié)的截止?fàn)顟B(tài)，其呈現(xiàn)的電阻為反向電阻，阻值很高。半導(dǎo)體的少數(shù)載流子濃度受環(huán)境溫度影響很大→溫度越高，反向電流越大。反向偏置2PN結(jié)的單向?qū)щ娦援?dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，正向電流很大，處于低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，反向電流很小，處于高電阻的截止?fàn)顟B(tài)?！窘Y(jié)論】在PN結(jié)兩端加不同方向的電壓，可以使其具有單向?qū)щ娦?。同一事物在不同的條件下會(huì)表現(xiàn)出不同的狀態(tài)，不同狀態(tài)之間可以通過(guò)改變外部條件相互轉(zhuǎn)化。單向?qū)щ娦?小結(jié)

什么是PN結(jié)？PN結(jié)是怎樣形成的？擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)&漂移運(yùn)動(dòng)PN結(jié)的單向?qū)щ娦哉蚱?反向偏置請(qǐng)對(duì)比分析PN結(jié)在正向偏置和反向偏置兩種狀態(tài)下的電流方向、電阻大小以及導(dǎo)通情況。思考題謝謝大家半導(dǎo)體二極管及特性《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入

大國(guó)擔(dān)當(dāng)集中力量辦大事“中國(guó)精神”矢志不移，勇毅向前導(dǎo)入

LED顯示屏導(dǎo)入

LED，又稱(chēng)為發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體器件。？二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型二極管的伏安特性二極管的主要參數(shù)目

錄半導(dǎo)體二極管及特性二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型把PN結(jié)封裝在管殼內(nèi)，并引出兩個(gè)金屬電極，就構(gòu)成一個(gè)半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)二極管，用字母D表示。P區(qū)引出的電極叫做陽(yáng)極（正極），N區(qū)引出的電極叫做陰極（負(fù)極）。P（陽(yáng)極）N（陰極）D二極管的電路符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)+-結(jié)構(gòu)1二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型根據(jù)制造材料的不同，分為：硅二極管&鍺二極管。根據(jù)PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，分為：點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管、平面型二極管。類(lèi)型2（A）點(diǎn)接觸型結(jié)構(gòu)(b)面接觸型結(jié)構(gòu)(c)平面型結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型一般是鍺管。特點(diǎn)：PN結(jié)的面積非常小，不能通過(guò)大電流；高頻性能好；通常用于高頻和小功率工作電路，也用作數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件。類(lèi)型2點(diǎn)接觸型二極管陽(yáng)極引線N型鍺片陰極引線金屬觸絲外殼二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型一般為硅管。特點(diǎn)：PN結(jié)的面積大，可通過(guò)較大電流；工作頻率較低；通常用于低頻和大電流整流電路中；不宜用在高頻電路中。類(lèi)型2面接觸型二極管陽(yáng)極引線鋁合金小球PN結(jié)金銻合金底座陰極引線N型硅二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型一種特制的硅二極管。特點(diǎn)：PN結(jié)面積可大可小，可通過(guò)較大的電流；性能穩(wěn)定可靠；多用于開(kāi)關(guān)、脈沖及高頻電路中。類(lèi)型2平面型二極管陽(yáng)極引線陰極引線P型支持襯底二極管的伏安特性二極管本質(zhì)上是一個(gè)PN結(jié)，其單向?qū)щ娦钥捎梅蔡匦员硎?。二極管的伏安特性是指二極管兩端電壓與流過(guò)它的電流之間的關(guān)系曲線，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者查閱半導(dǎo)體器件手冊(cè)得出。二極管的伏安特性曲線伏安特性曲線1二極管的伏安特性二極管接正向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的正向特性。當(dāng)二極管正向電壓很小時(shí)，其外電場(chǎng)不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻力。此時(shí)：正向電流很小，幾乎為零。正向特性2（1）死區(qū)死區(qū)的最大電壓值稱(chēng)為死區(qū)電壓。硅管的死區(qū)電壓約為0.5V鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V二極管的伏安特性二極管接正向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的正向特性。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓后，內(nèi)電場(chǎng)大大削弱，電流隨著電壓的上升增長(zhǎng)很快，二極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。二極管導(dǎo)通后的特性曲線很陡，當(dāng)電流在允許的范圍內(nèi)變化時(shí)，其兩端的電壓幾乎不變。此時(shí)二極管的導(dǎo)通管壓降近似為常數(shù)，稱(chēng)為導(dǎo)通壓降。正向特性2（2）正向?qū)▍^(qū)二極管的伏安特性二極管接正向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的正向特性。硅管的導(dǎo)通壓降約為0.6~0.7V鍺管的導(dǎo)通壓降約為0.2～0.3V左右理想二極管的導(dǎo)通壓降約為0V正向特性2（2）正向?qū)▍^(qū)當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的特性曲線左移，即：電壓相同時(shí)電流增大。二極管的伏安特性二極管接反向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的反向特性。隨著反向電壓的增大，反向電流基本不變且數(shù)值很小，該數(shù)值稱(chēng)為反向飽和電流。此時(shí)：二極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。反向特性3（1）反向截止區(qū)二極管的伏安特性二極管接反向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的反向特性。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值后，反向電流突然急劇增大，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿，此時(shí)的電壓稱(chēng)為二極管的反向擊穿電壓。反向特性3（2）反向擊穿區(qū)二極管的伏安特性二極管接反向電壓時(shí)的曲線稱(chēng)為二極管的反向特性。當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的反向飽和電流顯著增大，反向擊穿電壓則下降。普通二極管被擊穿后，一般不能恢復(fù)原來(lái)的性能，因此在使用二極管時(shí)，反向電壓一定要小于反向擊穿電壓。反向特性3（2）反向擊穿區(qū)二極管的主要參數(shù)最大正向電流IFM1指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向平均電流。實(shí)際使用時(shí)，二極管中通過(guò)的平均電流不得超過(guò)這個(gè)值，否則很容易被燒壞。正向?qū)妷篣F2指二極管通過(guò)額定正向電流時(shí)，在兩極之間產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降。導(dǎo)通壓降越高，二極管正向?qū)〞r(shí)的功耗越大。在低壓場(chǎng)合下，應(yīng)選用正向?qū)妷狠^小的二極管。二極管的主要參數(shù)最高反向工作電壓URM3指二極管正常工作時(shí)，允許承受的最大反向電壓。一般為反向擊穿電壓的一半或2/3。實(shí)際使用時(shí)，二極管承受的反向電壓不得超過(guò)此值，以免發(fā)生擊穿。反向峰值電流IRM4指二極管在特定溫度和最高反向工作電壓作用下的反向電流值。反向峰值電流越大，二極管的單向?qū)щ娦阅茉讲睿沂軠囟扔绊戄^大。二極管的主要參數(shù)反向恢復(fù)時(shí)間tΠ5二極管由導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，需釋放存儲(chǔ)在PN結(jié)電容中的電荷，該電容放電的時(shí)間稱(chēng)為反向恢復(fù)時(shí)間，主要由PN結(jié)的結(jié)電容大小決定。反向恢復(fù)時(shí)間的值較小，說(shuō)明二極管可以應(yīng)用在工作頻率較高的場(chǎng)合。小結(jié)

什么是二極管？二極管的結(jié)構(gòu)二極管的基本類(lèi)型點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型二極管的伏安特性正向特性/反向特性二極管的主要參數(shù)1、硅二極管和鍺二極管的伏安特性有何區(qū)別？2、在下圖所示的三個(gè)電路中，二極管是導(dǎo)通還是截止？思考題謝謝大家半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入

二極管是用半導(dǎo)體材料制成的一種電子器件，它具有單向?qū)щ娦?。?shí)際上，二極管是最早誕生的半導(dǎo)體器件之一，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，特別是在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電感、電容等電器元件進(jìn)行合理連接，可以構(gòu)成不同功能的電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電整流、對(duì)調(diào)制信號(hào)檢波、限幅、鉗位、對(duì)電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能。目

錄半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用判斷二極管的工作狀態(tài)整流限幅檢波鉗位判斷二極管的工作狀態(tài)若忽略二極管正向?qū)ǖ墓軌航担纯蓪⒍O管看做理想二極管：當(dāng)二極管正向?qū)〞r(shí)，相當(dāng)于短路；當(dāng)二極管反向截止時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)路。此時(shí)，二極管具有開(kāi)關(guān)特性。DRui在本課程的學(xué)習(xí)中，為簡(jiǎn)化電路分析，通常把二極管看做理想二極管。假設(shè)二極管斷開(kāi)，分析其兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)：若V陽(yáng)＞V陰或UD為正，則二極管導(dǎo)通；若V陽(yáng)＜V陰或UD為負(fù)，則二極管截止。如何判斷二極管在電路中導(dǎo)通還是截止？判斷二極管的工作狀態(tài)例題如圖所示的電路中，計(jì)算輸出電壓UAB。VB=0取B點(diǎn)為參考點(diǎn)，即VB=0。斷開(kāi)二極管，分析其陽(yáng)極和陰極的電位：陽(yáng)極電位V陽(yáng)=-6V，陰極電位V陰=-12V。則：V陽(yáng)＞V陰，即在此電路中二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通狀態(tài)下二極管可看做短路，則UAB=-6V。解題整流二極管最常見(jiàn)的應(yīng)用是整流電路，其作用主要是把輸入的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓，常用的整流電路分為半波整流、全波整流和橋式整流和倍壓整流等。單相半波整流電路DRLuiuo＋－＋－tuiO整流單相半波整流電路當(dāng)輸入電壓ui處于正半周時(shí)，二極管D導(dǎo)通，電流自上而下流過(guò)RL，負(fù)載RL上的電壓UL為上正下負(fù)。若不計(jì)二極管的正向壓降，則在此期間負(fù)載上的電壓UL=Ui，這是一個(gè)正弦波正半周信號(hào)。DRLuiuo＋－＋－當(dāng)輸入電壓ui處于負(fù)半周時(shí)，二極管D截止，在此期間沒(méi)有電流通過(guò)負(fù)載RL，負(fù)載上的電壓UL=0。整流單相半波整流電路在交流電的一個(gè)周期內(nèi)，二極管有半個(gè)周期導(dǎo)通，另外半個(gè)周期截止。DRLuiuo＋－＋－——結(jié)論負(fù)載電阻RL上的輸出電壓是一個(gè)單向脈動(dòng)的電壓。限幅定義對(duì)于理想二極管，導(dǎo)通時(shí)可用導(dǎo)線來(lái)代替，截止時(shí)可認(rèn)為斷路。電路的輸入信號(hào)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電壓也會(huì)隨著輸入電壓的變化而變化；當(dāng)輸入電壓高于某個(gè)值時(shí)，其輸出電壓就會(huì)保持不變。也就是說(shuō)二極管限制了輸出電壓的幅度，這就是限幅電路。例題如圖所示的電路中，D為理想元件，。試分析這個(gè)電路的工作原理，并畫(huà)出輸出電壓uo的波形。限幅例題如圖所示的電路中，D為理想元件，

。試分析這個(gè)電路的工作原理，并畫(huà)出輸出電壓uo的波形。解題結(jié)論

檢波例題二極管用作檢波器，可以把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來(lái)”。在如圖所示的電路中，已知輸入電壓的波形圖，請(qǐng)大家畫(huà)出輸出電壓的波形圖。VDRuiuo解題把二極管當(dāng)做理想二極管看待。當(dāng)輸入電壓為正脈沖時(shí)，二極管因承受反向電壓而截止，可等效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，此時(shí)輸出電壓為0。當(dāng)輸入電壓為負(fù)脈沖時(shí)，二極管因承受正向電壓而導(dǎo)通，可等效為一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)，此時(shí)輸出電壓等于輸入電壓。結(jié)論二極管可以去除正脈沖，起到檢波功能。鉗位例題在如圖所示的電路中，求輸出端F的電位VF。定義將信號(hào)強(qiáng)行鉗制到某一電位上，抬高或降低信號(hào)的基準(zhǔn)電位，但不改變?cè)盘?hào)的波形。鉗位例題在如圖所示的電路中，求輸出端F的電位VF。解題結(jié)論電路中，二極管VDA起鉗位作用，把F點(diǎn)的電壓鉗制在+3V；二極管VD-B起隔離作用，把輸入端B和輸出端F隔離開(kāi)來(lái)。小結(jié)

判斷二極管的工作狀態(tài)：導(dǎo)通/截止二極管的常見(jiàn)應(yīng)用：整流、限幅、檢波、鉗位思考題謝謝大家?guī)追N常用的二極管《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入

最早誕生的半導(dǎo)體器件之一收音機(jī)電路、家用電器電路、工業(yè)控制電路……二極管廣泛應(yīng)用于目

錄幾種常用的二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管光電二極管穩(wěn)壓二極管工作原理1穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅晶體二極管，通常用如圖（a）所示的電路符號(hào)表示。把穩(wěn)壓二極管和一個(gè)合適的電阻串聯(lián)，如圖（b）所示，即可起到穩(wěn)定電壓的作用。圖（a）穩(wěn)壓二極管的電路符號(hào)圖（b）穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管工作原理1通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得，穩(wěn)壓二極管的伏安特性如圖所示。當(dāng)反向電壓增大到一定的數(shù)值以后，反向電流突然上升，這種現(xiàn)象稱(chēng)為擊穿。二極管出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象這意味著元件會(huì)損壞。穩(wěn)壓二極管的伏安特性根據(jù)二極管的反向特性：穩(wěn)壓二極管工作原理1穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓二極管的伏安特性若從制造工藝上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使二極管接觸面上各點(diǎn)的電流比較均勻，并在使用時(shí)將反向電流限制在一定的數(shù)值內(nèi)，則二極管雖然工作在擊穿狀態(tài)，但其PN結(jié)的溫度不超過(guò)允許數(shù)值，從而不至于損壞。穩(wěn)壓二極管就是利用這種“擊穿現(xiàn)象”達(dá)到“穩(wěn)壓”的目的。穩(wěn)壓二極管工作原理1穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓二極管的伏安特性在電路中，穩(wěn)壓二極管的正常工作范圍，是在伏安特性曲線上的反向電流開(kāi)始突然上升的A點(diǎn)和B點(diǎn)，即它在反向擊穿區(qū)工作，此時(shí)在反向電流變化很大的情況下，反向電壓變化很小，從而表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。穩(wěn)壓二極管主要技術(shù)參數(shù)2穩(wěn)定電壓UZ指穩(wěn)壓二極管正常工作時(shí)兩端的電壓。最大穩(wěn)定電流IZmax和最小穩(wěn)定電流Izmin指穩(wěn)壓二極管正常工作時(shí)的電流范圍。動(dòng)態(tài)電阻rZ指穩(wěn)壓二極管在正常工作范圍內(nèi)，兩端電壓U_Z的變化量和二極管中電流IZ的變化量之比，即。rZ越小，穩(wěn)壓二極管的性能越好。穩(wěn)壓二極管應(yīng)用3穩(wěn)壓二極管作為穩(wěn)壓器使用，可以通過(guò)串聯(lián)來(lái)獲得更高的穩(wěn)定電壓。在反向擊穿狀態(tài)下正常工作而不損壞，是穩(wěn)壓二極管的重要特點(diǎn)，因此穩(wěn)壓二極管還廣泛用于電視機(jī)等電器的過(guò)壓保護(hù)電路中。發(fā)光二極管工作原理1又稱(chēng)為L(zhǎng)ED，在接通電流時(shí)可以發(fā)光通常由砷化鎵、磷化鎵等元素化合物所制成一種將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體器件電路符號(hào)：伏安特性：當(dāng)正向電壓小于某個(gè)值時(shí)，電流非常小，二極管不發(fā)光；當(dāng)正向電壓超過(guò)該值后，正向電流迅速增加，二極管發(fā)光。發(fā)光二極管工作原理1發(fā)光原理發(fā)光二極管由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦?。?dāng)發(fā)光二極管接正向電壓時(shí)，PN結(jié)附近的空穴和自由電子復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。由于不同的半導(dǎo)體材料中自由電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同，因此復(fù)合時(shí)釋放出的能量也有所不同。釋放出的能量越多，發(fā)出光的波長(zhǎng)越短。常用的發(fā)光二極管發(fā)紅光、綠光、黃光。發(fā)光二極管應(yīng)用2最廣泛的應(yīng)用——LED顯示屏交通信號(hào)燈、汽車(chē)用燈、LED燈泡等LED燈籠：外殼采用進(jìn)口PC料，內(nèi)部采用LED燈珠相對(duì)于傳統(tǒng)燈籠，LED燈籠具有節(jié)能、環(huán)保、低碳、美觀、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不失中華民族特有的文化底蘊(yùn)。光電二極管工作原理1光電二極管的結(jié)構(gòu)和一般二極管類(lèi)似，其管殼為透明玻璃。通過(guò)玻璃窗口，光電二極管的PN結(jié)接收外部光照，并將光能轉(zhuǎn)化為電能。光電二極管的制作材料包括硅、鍺、砷化鎵、銻化銦等。目前在可見(jiàn)光區(qū)應(yīng)用最廣泛的是硅光電二極管。電路符號(hào)：光電二極管工作原理1光電二極管在電路中一般處于反向偏置狀態(tài)：沒(méi)有光照時(shí)，反向電阻很大，反向電流極其微弱，此時(shí)的電流稱(chēng)為暗電流；有光照時(shí)，反向電阻大大減小，反向電流迅速增大，此時(shí)的電流稱(chēng)為光電流。光電二極管通過(guò)光控制二極管的工作狀態(tài)，電路中電流的大小和光照強(qiáng)度有關(guān)。光照越強(qiáng)，反向電流越大。光電二極管應(yīng)用2光電二極管在光敏電阻、感光耦合元件以及光電倍增管等設(shè)備中廣泛應(yīng)用，例如光控開(kāi)關(guān)、數(shù)字信號(hào)處理等，它能夠根據(jù)所受光照強(qiáng)度輸出相應(yīng)的模擬電信號(hào)或在數(shù)字電路的不同狀態(tài)間切換。在醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備中，光電二極管也有廣泛應(yīng)用，例如X射線計(jì)算機(jī)斷層成像、脈搏探測(cè)器等。小結(jié)

穩(wěn)壓二極管：穩(wěn)壓器/過(guò)壓保護(hù)發(fā)光二極管：LED顯示屏光電二極管：光控開(kāi)關(guān)/數(shù)字信號(hào)處理設(shè)有兩個(gè)相同型號(hào)的穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓值均為6V，當(dāng)工作在正向時(shí)管壓降均為0.7V，如果將它們用不同的方法串聯(lián)后接入電路，可能得到幾種不同的穩(wěn)壓值？試畫(huà)出各種不同的串聯(lián)方法。思考題謝謝大家二極管單相整流電路《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入

插座：提供220V的交流電手機(jī)充電：蓄電池需要直流電源供電導(dǎo)入

直流穩(wěn)壓電源目

錄二極管單相整流電路直流穩(wěn)壓電源單相半波整流電路單相橋式整流電路直流穩(wěn)壓電源工作原理1變壓將電網(wǎng)電壓變換為符合整流電路所需要的交流電壓。整流利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒆儔浩鬏敵龅慕涣麟妷赫鞒蓡蜗蛎}動(dòng)的直流電壓濾波將單向脈動(dòng)電壓中的交流成分過(guò)濾掉，保留直流分量，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓穩(wěn)壓在交流電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)使輸出的直流電壓穩(wěn)定四個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，不同的環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)不同的功能→增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)直流穩(wěn)壓電源整流電路2定義指利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電的電路。單相整流電路：輸入單相交流電的整流電路三相整流電路：輸入三相交流電的整流電路在200W以下的小功率整流電路中，常用單相整流電路。整流單相半波整流電路工作原理1單相半波整流電路是最簡(jiǎn)單的整流電路，由整流變壓器T、整流元件VD和負(fù)載電阻RL組成。整流變壓器T將交流原邊的電網(wǎng)電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。單相半波整流電路工作原理1設(shè)，則整流電路輸入電壓的波形如圖所示。二極管具有單向?qū)щ娦?，只有?yáng)極電位高于陰極電位時(shí)才能導(dǎo)通。單相半波整流電路工作原理1當(dāng)輸入電壓u2位于正半周時(shí)，極性上正下負(fù)，二極管承受正向電壓導(dǎo)通，負(fù)載上的輸出電壓uo=u2；當(dāng)輸入電壓u2位于負(fù)半周時(shí)，極性上負(fù)下正，二極管承受反向電壓截止，輸出電壓uo=0，此時(shí)變壓器副邊電壓全部加載在二極管VD上。單相半波整流電路電壓電流關(guān)系2負(fù)載上的整流電壓、電流是單方向的、大小變化的單相脈動(dòng)電壓，常用一個(gè)周期的平均值來(lái)衡量它的大小，也就是它的直流分量：負(fù)載中的平均電流：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐冯妷弘娏麝P(guān)系2電路中通過(guò)整流二極管的平均電流即為負(fù)載電流：二極管不導(dǎo)通時(shí)，整流二極管所承受的最高反向電壓即為變壓器副邊交流電壓的最大值Um，即：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐冯妷弘娏麝P(guān)系2優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少。缺點(diǎn)：輸出電壓平均值低，整流輸出電壓的波形脈動(dòng)成分較大，變壓器有半個(gè)周期電流為零，利用率低。應(yīng)用：電流較小且允許交流成分較大的場(chǎng)合。單相橋式整流電路工作原理1為克服單相半波整流電路的缺點(diǎn)，實(shí)際中多采用單相橋式整流電路。單相橋式整流電路由整流變壓器T、4個(gè)整流二極管構(gòu)成的整流橋以及負(fù)載電阻RL組成，其等效電路如右圖所示。單相橋式整流電路等效電路單相橋式整流電路工作原理1設(shè)，則整流電路輸入電壓的波形如圖所示。

單相橋式整流電路工作原理1當(dāng)輸入電壓u2位于正半周時(shí)，極性上正下負(fù)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管VD1、VD3承受正向電壓導(dǎo)通，VD2、VD4承受反向電壓截止，電流由a點(diǎn)經(jīng)VD1→RL→VD3→b形成回路。此時(shí)負(fù)載上的電壓uo=u2。單相橋式整流電路工作原理1當(dāng)輸入電壓u2位于負(fù)半周時(shí)，極性上負(fù)下正，a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位，二極管VD1、VD3承受反向電壓截止，VD2、VD4承受正向電壓導(dǎo)通，電流由b點(diǎn)經(jīng)VD2→RL→VD4→a形成回路。此時(shí)負(fù)載上的電壓uo=-u2。單相橋式整流電路工作原理1結(jié)論負(fù)載上的電壓在輸入電壓的正、負(fù)半周都存在，且為方向不變、大小變化的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路電壓電流關(guān)系2橋式整流電路輸出電壓的平均值比半波整流時(shí)增大一倍，即：

通過(guò)負(fù)載電阻的直流電流也增大一倍，即：

變壓器副邊電流i2仍然是正弦波，其有效值為：

單相橋式整流電路電壓電流關(guān)系2電路中每半個(gè)周期有兩只整流二極管串聯(lián)參與導(dǎo)電，則每只二極管上通過(guò)的平均電流是負(fù)載電流的一半：

截止的整流二極管所承受的反向電壓即為變壓器副邊交流電壓，其最大值為：

單相橋式整流電路電壓電流關(guān)系2在變壓器次級(jí)電壓相同的情況下，單相橋式整流電路的二極管承受的反向電壓和半波整流電路一樣，但其輸出電壓平均值高、脈動(dòng)系數(shù)小，因此得到廣泛應(yīng)用。小結(jié)

直流穩(wěn)壓電源的四個(gè)環(huán)節(jié)：變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐穯蜗鄻蚴秸麟娐匪伎碱}某一負(fù)載需要36V、2A的直流電源供電，如果采用單相橋式整流電路，試計(jì)算:變壓器副邊的電壓和電流的有效值。流過(guò)二極管的電流平均值和二極管承受的最高反向工作電壓，并選擇二極管。謝謝大家濾波電路《電工電子技術(shù)》電容濾波電路電感濾波電路π型濾波電路目

錄濾波電路電容濾波電路電容濾波電路是在整流電路的輸出端給負(fù)載并聯(lián)一個(gè)足夠大的電容器。由于電容兩端電壓不能突變，因此負(fù)載兩端的電壓也不會(huì)突變，這樣就能得到比較平滑的輸出電壓，從而達(dá)到濾波目的。工作原理1電容濾波電路設(shè)變壓器副邊正弦電壓的波形如右圖所示：當(dāng)電路不接濾波電容時(shí)，負(fù)載上的輸出電壓=整流后的電壓當(dāng)電路接入濾波電容后，負(fù)載上的輸出電壓=電容器上的電壓uC工作原理1電容濾波電路設(shè)電容器事先未充電。0<ωt<π/2：u2>uC，整流二極管VD1、VD3導(dǎo)通，電容C充電，在忽略二極管正向壓降的情況下，uo=u2。ωt=π/2：電容器電壓uC達(dá)到變壓器副邊電壓的最大值U2m，此后u2以正弦規(guī)律下降，電容放電，uC以指數(shù)規(guī)律下降。工作原理1電容濾波電路設(shè)電容器事先未充電。π/2<ωt<ωt1：u2下降速度慢，uC下降速度快，仍滿足u2>uC，整流二極管VD1、VD3仍導(dǎo)通，因此uo=u2，輸出電壓仍按正弦規(guī)律下降。ωt≥ωt1：u2<uC，整流二極管承受反向電壓截止，電容器通過(guò)負(fù)載電阻繼續(xù)放電，輸出電壓按指數(shù)規(guī)律變化。工作原理1電容濾波電路設(shè)電容器事先未充電。在u2的負(fù)半周：當(dāng)|u2|>uC時(shí)，電容器再次開(kāi)始充電，輸出電壓按正弦規(guī)律上升，此時(shí)導(dǎo)通的二極管是VD2和VD4，工作情況與正半周類(lèi)似。工作原理1在輸入正弦電壓的一個(gè)周期內(nèi)，電容器充電兩次，放電兩次，反復(fù)循環(huán)，得到經(jīng)電容濾波后的輸出電壓uo。結(jié)論電容濾波電路電容選擇2電容越大，濾波效果越好，輸出電壓的脈動(dòng)程度與電容放電的時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。為得到比較平直的輸出電壓，一般按照選擇電容器的容量。（式中：T為交流電壓的周期）為安全起見(jiàn)，電容器的耐壓應(yīng)大于輸出電壓的最大值并留有一定的裕量。一般情況下，我們采用極性電容器。電容濾波電路電容濾波電路簡(jiǎn)單，輸出電壓平均值提高，濾波效果較好，應(yīng)用比較廣泛。由于電容放電填補(bǔ)了整流波形的一部分空白，因此在滿足公式時(shí)，負(fù)載電壓的平均值Uo可按下列公式估算：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娙轂V波Uo=U2單相橋式整流電容濾波Uo=1.2U2電路特點(diǎn)3電容越大，波形越平滑，輸出電壓的平均值上升越大。結(jié)論電容濾波電路由整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間短、電流峰值大一個(gè)周期內(nèi)電容器的充電電荷等于放電電荷，即通過(guò)電容器的平均電流為0電路特點(diǎn)3二極管導(dǎo)通期間，電流iD的平均值近似等于負(fù)載電流的平均值。當(dāng)電路空載時(shí)，由于不存在放電回路，輸出電壓為。電容濾波電路隨著輸出電流的增大，電容放電的時(shí)間常數(shù)RLC減小，放電加快，Uo下降。即：電容濾波電路的外特性較差（帶負(fù)載能力差）。通常，電容濾波器適用于輸出電壓高、負(fù)載電流小、負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。電路特點(diǎn)3電感濾波電路用一個(gè)大的電感和負(fù)載串聯(lián)，由于通過(guò)電感的電流不能突變，則流過(guò)負(fù)載的電流也不能突變，電流平滑，輸出電壓的波形也就平穩(wěn)了。電感對(duì)交流呈現(xiàn)很大的阻抗（頻率越高，感抗越大）→輸入電壓的交流成分絕大部分分配到電感上，若忽略導(dǎo)線電阻，電感對(duì)直流沒(méi)有壓降，直流均落在負(fù)載電阻上，從而達(dá)到濾波目的。電感濾波電路輸出電壓的交流成分是整流電路輸出電壓的交流成分經(jīng)XL和RL分壓的結(jié)果。只有ωL?RL時(shí)，電感的濾波效果才好。為使L的值更大，多采用鐵心電感。電感濾波器帶負(fù)載能力強(qiáng)，但體積大、成本高，電感元件本身的電阻會(huì)引起直流電壓損失和功率消耗，適用于大電流或負(fù)載變化大的場(chǎng)合。若忽略電感線圈的銅阻，則：。π型濾波電路整流輸出電壓經(jīng)過(guò)電容C1濾除絕大部分交流成分剩下的少部分交流成分絕大多數(shù)降在電感L上負(fù)載電阻RL上的交流成分非常少輸出電壓uo幾乎是平直的直流電壓濾波效果非常好π型LC濾波電路1作用：進(jìn)一步減小輸出電壓的脈動(dòng)程度形式：用電容和鐵心電感組成的復(fù)式濾波電路π型濾波電路鐵芯電感具有體積大、笨重、成本高、使用不便等缺點(diǎn)，因此在負(fù)載電流不太大且要求輸出脈動(dòng)很小的場(chǎng)合，可將鐵芯電感換成電阻，形成π型RC濾波電路。π型RC濾波電路2電阻R對(duì)交流和直流成分均產(chǎn)生壓降此電路的輸出電壓會(huì)下降只要

，電容C1濾波后的輸出電壓絕大多數(shù)會(huì)降在電阻RL上RL越大，C2越大，濾波效果就越好小結(jié)

除直流穩(wěn)壓電源外，濾波電路還廣泛用于語(yǔ)音處理、圖像處理等領(lǐng)域?！版隙鹞逄?hào)”探測(cè)器安裝的我國(guó)自主研發(fā)的聲表面波濾波器，能輕松過(guò)濾掉各種干擾信號(hào)，全力保障指控中心接收到清晰的語(yǔ)音數(shù)據(jù)和可見(jiàn)光圖片。小結(jié)

電容濾波電路電感濾波電路π型LC濾波電路π型RC濾波電路單相橋式整流電容濾波電路，其輸入交流電壓的頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200Ω。要求直流輸出電壓Uo=24V。試選擇整流二極管和濾波電容器。思考題謝謝大家穩(wěn)壓電路《電工電子技術(shù)》導(dǎo)入“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)VS大國(guó)擔(dān)當(dāng)新能源汽車(chē)通常使用動(dòng)力蓄電池，需直流電源供電。充電樁穩(wěn)定的電壓輸出是新能源汽車(chē)運(yùn)行的保障。經(jīng)過(guò)整流、濾波之后得到的輸出電壓和理想的直流電源還有一定的距離：1當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，整流后輸出電壓與變壓器副邊電壓有關(guān)，因此輸出的直流電壓也跟著變化；2當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，由于整流濾波電路存在內(nèi)阻，因此輸出的直流電壓也隨之發(fā)生變化。為了提供更加穩(wěn)定的直流電源，需在整流濾波電路之后增加穩(wěn)壓電路。導(dǎo)入目

錄穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

集成穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)1最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管VDZ和限流電阻R構(gòu)成Ui是經(jīng)整流濾波后的電壓負(fù)載RL與穩(wěn)壓管VDZ并聯(lián)負(fù)載上的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，即Uo=UZ。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)1

選擇穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的元件參數(shù)時(shí)，一般?。?/p>

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路工作原理2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路對(duì)于電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化兩種情況均能起到很好的穩(wěn)壓作用。負(fù)載電阻????不變，交流電源電壓增大：整流濾波輸出電壓????增大負(fù)載電壓????有增大的趨勢(shì)一旦????稍有增大，穩(wěn)壓管的電流????會(huì)顯著增大，限流電阻R上的電壓也會(huì)顯著增大，從而抵消????的增大，使輸出電壓????保持近似不變。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路工作原理2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路對(duì)于電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化兩種情況均能起到很好的穩(wěn)壓作用。交流電源電壓不變，負(fù)載電阻RL減?。贺?fù)載電流IL增大電阻R上的電壓增大負(fù)載電壓Uo有減小的趨勢(shì)一旦????稍有減小，穩(wěn)壓管電流IZ會(huì)顯著減小，穩(wěn)壓管減小的電流抵消掉負(fù)載上增大的電流，從而使通過(guò)電阻R的電流及其兩端電壓保持近似不變，因此輸出電壓Uo也保持近似不變。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路工作原理2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路對(duì)于電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化兩種情況均能起到很好的穩(wěn)壓作用。特點(diǎn)在輸出電壓不需要調(diào)節(jié)或負(fù)載電流比較小的情況下，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的效果較好。應(yīng)用常用于小型電子設(shè)備中。缺點(diǎn)允許負(fù)載電流變化的范圍小、輸出直流電壓不可調(diào)。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由取樣電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路和調(diào)整管四部分組成。取樣電路基準(zhǔn)電壓比較放大電路調(diào)整管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)1Ui：經(jīng)整流濾波后的電壓。調(diào)整管：由大功率管T構(gòu)成，管壓降為UCE。比較放大電路：由運(yùn)算放大器構(gòu)成，將輸出電壓的變化量放大后送到調(diào)整管。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)1基準(zhǔn)電壓電路：基準(zhǔn)電壓UZ由穩(wěn)壓管DZ提供，接到放大電路的同相輸入端。取樣電路：由R1、R2和R3組成，接到放大電路的反向輸入端。取樣電壓：Uo：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出的穩(wěn)定的直流電壓

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路工作原理2當(dāng)負(fù)載電阻RL變化或交流電源電壓Ui變化導(dǎo)致輸出電壓Uo變化時(shí)，Uo的變化量經(jīng)過(guò)取樣、比較、放大后送到調(diào)整管的基極，最終調(diào)整輸出電壓，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。輸出電壓Uo↑→取樣電壓UF↑基準(zhǔn)電壓UZ不變→放大電路輸出端的電位↓→調(diào)整管壓降UCE↑→

↓→Uo基本保持穩(wěn)定串聯(lián)型穩(wěn)壓電路工作原理2改變基準(zhǔn)電壓或調(diào)整電位器，即可改變輸出電壓。串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是通過(guò)電壓負(fù)反饋使輸出電壓保持基本穩(wěn)定的過(guò)程。根據(jù)同相比例運(yùn)算電路可得：

結(jié)論集成穩(wěn)壓電路常見(jiàn)穩(wěn)壓器1定義將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的調(diào)整管、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓、取樣電路和各種保護(hù)電路、連接導(dǎo)線全部制造在一塊硅片上，就構(gòu)成了集成穩(wěn)壓電路。優(yōu)點(diǎn)集成穩(wěn)壓電路具有體積小、可靠性高、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前得到廣泛應(yīng)用。類(lèi)型我國(guó)常見(jiàn)的集成穩(wěn)壓器有W78XX系列和W79XX系列三端固定集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓電路常見(jiàn)穩(wěn)壓器1W78XX系列的輸出固定電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。W79XX系列的輸出固定電壓：-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V。對(duì)于具體器件，“XX”用數(shù)字代替，表示輸出穩(wěn)定電壓值。（例：W7815表示輸出穩(wěn)定電壓+15V，W7915表示輸出穩(wěn)定電壓-15V）電壓輸入端穩(wěn)定電壓輸出端公共端電壓輸入端穩(wěn)定電壓輸出端公共端集成穩(wěn)壓電路應(yīng)用電路2W78XXW79XXW78XX系列的電路圖（輸出固定正電壓）W79XX系列的電路圖（輸出固定負(fù)電壓）Ui：整流濾波后的直流電壓，其絕對(duì)值一般比Uo大5V以上，以保證穩(wěn)壓器中的調(diào)整管工作在放大區(qū)，使芯片能正常工作，但不能超過(guò)最大輸入電壓。集成穩(wěn)壓電路應(yīng)用電路2W78XXW79XXW78XX系列的電路圖（輸出固定正電壓）W79XX系列的電路圖（輸出固定負(fù)電壓）Ci：用于改善紋波特性，可抵消因輸入端接線較長(zhǎng)而產(chǎn)生的電感效應(yīng)，通常取0.33μF，接線不長(zhǎng)時(shí)可以不用。集成穩(wěn)壓電路應(yīng)用電路2W78XXW79XXW78XX系列的電路圖（輸出固定正電壓）W79XX系列的電路圖（輸出固定負(fù)電壓）Co：用于改善輸出電壓的瞬態(tài)特性，使負(fù)載電流變化時(shí)不致引起Uo的太大波動(dòng)，其作用是消除高頻噪聲，通常取1μF。集成穩(wěn)壓電路應(yīng)用電路2將W78XX系列和W79XX系列的穩(wěn)壓器按照下圖所示的電路接線，即可得到正、負(fù)對(duì)稱(chēng)的兩組電源。小結(jié)

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路思考題試畫(huà)出橋式整流電容濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的電路圖。若要求輸出電壓為10V，那么變壓器副邊電壓有效值應(yīng)為多少？謝謝大家晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理《電工電子技術(shù)》晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的導(dǎo)電特性目

錄晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的主要參數(shù)晶閘管是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)可控硅，它是在半導(dǎo)體三極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功率半導(dǎo)體器件，是最早出現(xiàn)的功率半導(dǎo)體器件。1957年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)了世界上第一支晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化，它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域，開(kāi)啟了電力電子技術(shù)的新紀(jì)元。晶閘管常用的晶閘管有單向和雙向兩大類(lèi)，主要運(yùn)用于工業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事科研、商業(yè)、民用電器等方面。例如民用電器中的調(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)扇、洗衣機(jī)、照相機(jī)、組合音響、聲光電路、定時(shí)控制器、無(wú)線電遙控，攝像機(jī)都運(yùn)用到晶閘管。晶閘管晶閘管可分為螺栓型、模塊型和平板型三種不同封裝結(jié)構(gòu)的晶閘管。晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的外形與封裝結(jié)構(gòu)螺栓型模塊型平板型晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1N1P2N2）構(gòu)成。有三個(gè)PN結(jié)，P1引出腳作陽(yáng)極A，N2引出腳作陰極K，P2引出腳作控制極也稱(chēng)為門(mén)極G，它的符號(hào)如圖所示，從這個(gè)符號(hào)我們也可以看出，晶閘管的符號(hào)其實(shí)就是在二極管的基礎(chǔ)上加了一個(gè)小辮子，這個(gè)小辮子就是我們的控制極G。晶閘管的結(jié)構(gòu)示意圖晶閘管的符號(hào)圖晶閘管的導(dǎo)電特性我們用如圖所示的電路作實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明晶閘管的導(dǎo)電特性。在這一電路中，晶閘管與燈泡串聯(lián)經(jīng)開(kāi)關(guān)S1接到電源Ea上，門(mén)極與陰極經(jīng)開(kāi)關(guān)S2接到電源Eg上。開(kāi)關(guān)S1、S2皆為雙擲開(kāi)關(guān)，可有正、零、反三種位置。實(shí)驗(yàn)電路圖晶閘管的導(dǎo)電特性實(shí)驗(yàn)電路圖首先我們規(guī)定當(dāng)Ea的正極經(jīng)燈泡接晶閘管陽(yáng)極A，負(fù)極接陰極K時(shí)，稱(chēng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓；當(dāng)Ea的負(fù)極接晶閘管陽(yáng)極A，正極接陰極K時(shí)，稱(chēng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓；當(dāng)Eg的正極接晶閘管門(mén)極G，負(fù)極接陰極K時(shí)，稱(chēng)晶閘管承受正向門(mén)極電壓；當(dāng)Eg的負(fù)極接晶閘管門(mén)極G，正極接陰極K時(shí)，稱(chēng)晶閘管承受反向門(mén)極電壓。晶閘管的導(dǎo)電特性記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出下面的數(shù)據(jù)：晶閘管的導(dǎo)電特性根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以得出下面的結(jié)論：（1）晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門(mén)極承受何種電壓，它處于關(guān)斷狀態(tài)。（2）晶閘管同時(shí)在正向陽(yáng)極電壓與正向門(mén)極電壓作用下，才能導(dǎo)通。（3）晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極便失去控制作用。（4）晶閘管導(dǎo)通后，當(dāng)減小電源電壓Ea，使流過(guò)晶閘管的電流減小到某數(shù)值時(shí)，晶閘管便會(huì)關(guān)斷，這種維持晶閘管導(dǎo)通的最小電流稱(chēng)為維持電流。（5）晶閘管關(guān)斷時(shí)承受全部電源電壓，導(dǎo)通后陽(yáng)極與陰極間的管壓降很小，只有1V左右，電源電壓主要降落在負(fù)載（燈泡）上。晶閘管的主要參數(shù)1正向阻斷峰值電壓它指的是，在門(mén)極斷開(kāi)和晶閘管正向阻斷的情況下，結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加到晶閘管陽(yáng)極與陰極之間的正向峰值電壓，稱(chēng)為正向阻斷峰值電壓，用UDRM表示。2反向阻斷峰值電壓也就是在門(mén)極斷開(kāi)的情況下，結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加到晶閘管陽(yáng)極與陰極之間的反向峰值電壓，稱(chēng)為反向阻斷峰值電壓，它用URRM表示。晶閘管的主要參數(shù)3額定電壓額定電壓指的是，取UDRM與URRM中的較小者，按照相應(yīng)的電壓等級(jí)將其定義為元件的額定電壓，用UTN表示。在實(shí)際應(yīng)用中，由于晶閘管的過(guò)電壓、過(guò)電流能力差，所以在選擇晶閘管額定電壓值時(shí)，應(yīng)考慮2～3倍的安全裕量。如在單相交流電路中有效值為220V時(shí)，最大值為311V，那么就應(yīng)該選用額定電壓為600V、700V或者800V的晶閘管。晶閘管的主要參數(shù)4額定電流即在環(huán)境溫度為40°C和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，按照相應(yīng)的電流系列，將晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間允許通過(guò)的正弦半波電流的平均值定義為晶閘管的額定電流，用IT（AV）表示。實(shí)際使用時(shí)，由于晶閘管的過(guò)電流能力較差，因此選擇額定電流時(shí)也應(yīng)該考慮1.5～2倍的安全裕量。5維持電流在規(guī)定的環(huán)境溫度下和門(mén)極斷開(kāi)的情況下，維持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通所需要的最小陽(yáng)極電流，我們稱(chēng)之為維持電流，用IH表示。當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極電流小于維持電流時(shí)，晶閘管關(guān)斷。晶閘管的主要參數(shù)6通態(tài)平均電壓在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，元件通過(guò)額定電流時(shí)，陽(yáng)極與陰極之間的管壓降的平均值稱(chēng)為通態(tài)平均電壓，用UT（AV）表示。UT（AV）是有級(jí)別的，從A級(jí)到I級(jí)，A級(jí)為0.4V，I級(jí)為1.2V。普通晶閘管的型號(hào)及含義：例如KP200-9B表示普通型晶閘管，額定電流為200A，額定電壓為9級(jí)，即900V，通態(tài)平均電壓為B級(jí)，即0.5V。晶閘管的主要參數(shù)我國(guó)晶閘管行業(yè)起步較晚，高端晶閘管的研究和生產(chǎn)相對(duì)落后，并且60%的晶閘管企業(yè)不具備芯片設(shè)計(jì)制造能力，僅從事晶閘管的封裝和制造。近年來(lái)，我國(guó)少數(shù)具有