第5章半導(dǎo)體器件及直流穩(wěn)壓電源5.3半導(dǎo)體二極管5.4穩(wěn)壓二極管5.5半導(dǎo)體三極管5.2PN結(jié)5.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性5.7濾波器5.8直流穩(wěn)壓電源5.6整流電路第5章半導(dǎo)體器件及直流穩(wěn)壓電源本章要求：一、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，三極管的電流分配和電流放大作用；二、了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本構(gòu)造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；三、會(huì)分析含有二極管的電路。四.理解單相整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算;五.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理;直流穩(wěn)壓電源一、理解二極管的單向?qū)щ娦?，穩(wěn)壓管的反向擊穿穩(wěn)壓、三極管的電流分配和電流放大作用；二、會(huì)分析、計(jì)算含有二極管的電路；三.理解單相整流電路和濾波電路的工作原理、輸出波形及有關(guān)電量（電壓、電流）的計(jì)算;四.選擇二極管（UDRM、ID）及電容；五.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成（限流電阻）。六.了解直流穩(wěn)壓電源的組成。難點(diǎn)在不同的電路中，輸出電壓平均值與輸入電壓有效值之間的關(guān)系以及輸出電壓的波形uRLuo++––~+C整流濾波電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系

Ui------Uo電路無電容濾波有電容濾波有電容濾波但負(fù)載斷開單向半波整流Uo=0.45UiUo=UiUo=1.4Ui單向橋式整流Uo=0.9UiUo=1.2UiUo=1.4Uiu4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓將雙向脈動(dòng)變單向脈動(dòng)濾除交流成分，脈動(dòng)程度減小將輸出電壓穩(wěn)定改變電壓幅值，不改變相位直流穩(wěn)壓電源構(gòu)成導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體特點(diǎn)舉例導(dǎo)體容易傳導(dǎo)電流如銅、鋁、銀等金屬絕絕緣體幾乎不傳導(dǎo)電流如塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕練體之間。另具有光敏、熱敏及摻雜等特性如硅Si、鍺Ge、砷化鎵GaAs等5.1

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性5.1

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)一.

本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健價(jià)電子：原子外層的電子只有外層價(jià)電子數(shù)為8時(shí)原子才處于穩(wěn)定狀態(tài),以共價(jià)鍵形成晶體,相對(duì)比較穩(wěn)定.

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）發(fā)生本征激發(fā)：產(chǎn)生電子空穴對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理空穴溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子

在外電場的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來填補(bǔ)，而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)電子電流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都為載流子，電子-空穴對(duì).自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。半導(dǎo)體的導(dǎo)電由電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電共同完成.二.N型半導(dǎo)體自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子失去一個(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體三.P型半導(dǎo)體

空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。P型半導(dǎo)體5.2PN結(jié)一.PN結(jié)的形成內(nèi)電場2.少子的漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)1.濃度差內(nèi)電場越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱PN結(jié)

3.擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)二.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

1.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄

P接正、N接負(fù)外電場IF

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)(ON)。內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場IR

P接負(fù)、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。–+

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)(OFF)。內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－3.PN伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。電擊穿可以恢復(fù)；熱擊穿管子損壞，不可恢復(fù)。5.3

半導(dǎo)體二極管一.基本結(jié)構(gòu)(a)點(diǎn)接觸型(b)面接觸型

結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。

結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。(c)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。二.伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

●外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

◆

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。陰極陽極

D三.主要參數(shù)1.

最大整流電流

IOM二極管長期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.

反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。3.

反向峰值電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，IRM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。補(bǔ)充：二極管命名命名：2（二極管），①字母表示材料和極性，（C--N型硅材料）②字母表示類型，（Z—整流管）數(shù)字表示序號(hào)，（55—序號(hào)）字母表示規(guī)格；（A—規(guī)格號(hào)）2CZ55A（N型硅材料整流二極管）★二極管的單向?qū)щ娦?/p>

1.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。

2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?/p>

4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。

四.二極管電路分析舉例(應(yīng)用)定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

◆分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止

★若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。（二極管軟開關(guān)作用）電路如圖（忽略管壓降），求：UAB

V陽

=－6VV陰=－12VV陽>V陰二極管導(dǎo)通

UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。

D6V12V3kBAUAB+–取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。

UAB

=0V例2:D1承受反向電壓為－6V流過D2

的電流為求：UAB忽略管壓降

在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。

BD16V12V3kAD2UAB+–ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。例3：ui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為8V，ui與8V進(jìn)行比較D8VRuoui++––8Vuo8V分析之初認(rèn)為二極管斷開，則二極管的用途：(單向?qū)щ娦裕?/p>

整流、檢波、限幅、鉗位、開關(guān)、元件保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)取?.4

穩(wěn)壓二極管1.符號(hào)UZIZIZMUZ

IZ2.伏安特性穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓★使用時(shí)要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。_+UIO加正向電壓作為普通二極管使用使用在使用穩(wěn)壓管用來穩(wěn)定某一電壓UO時(shí)，將穩(wěn)壓管DZ并聯(lián)接在需穩(wěn)壓的部分電路兩端；而且穩(wěn)壓管應(yīng)工作在反向擊穿區(qū)；為保證穩(wěn)壓管安全工作，應(yīng)串入一限流電阻R。RLRDZuiUZUO+使用注意穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)；使用時(shí)串入限流電阻；要穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管必須電擊穿；當(dāng)穩(wěn)壓管工作在正向偏置時(shí)，是一個(gè)普通二極管。UU03.主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)ｕ環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。4.光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IU照度增加符號(hào)5.發(fā)光二極管有正向電流流過時(shí)，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾~幾十mA光電二極管發(fā)光二極管5.5

半導(dǎo)體三極管一.基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極1.符號(hào)：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大二.電流分配和放大原理（EC>EB)1.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏

PNP發(fā)射結(jié)正偏

VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

BECIBIEIC2.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

1)發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。

2)進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。3)從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。

集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBO集－射極穿透電流,溫度ICEO(常用公式)若IB=0,則

ICICE0結(jié)論:BECIBIEICIB+IC=IEVC>VB>VE三.

特性曲線即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)

2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.

輸入特性特點(diǎn):非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時(shí)發(fā)射結(jié)電壓：

NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個(gè)工作區(qū)：(1)放大區(qū)在放大區(qū)有IC=IB

，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)，有IC0

。在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。（軟開關(guān)斷開）飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)

當(dāng)UCEUBE時(shí)，晶體管工作于飽和狀態(tài)在飽和區(qū)，IBIC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，

集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時(shí)，（軟開關(guān)閉合）硅管UCES0.3V，

鍺管UCES0.1V。四.

主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成發(fā)射極電路時(shí)，

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)。注意：和

的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的

值在20~200之間。例：在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得2.集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBOA+–EC3.集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。4.

集電極最大允許電流ICM5.

集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。

當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)

CEO。6.

集電極最大允許耗散功耗PCM

PCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大，溫升過高會(huì)燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C，UBE將減小–(2~2.5)mV，

即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C，

增加0.5%~1.0%。5.6

直流穩(wěn)壓電源—整流電路小功率直流穩(wěn)壓電源的組成u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓將雙向脈動(dòng)變單向脈動(dòng)濾除交流成分，脈動(dòng)程度減小將輸出電壓穩(wěn)定改變電壓幅值，不改變相位整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

常見的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦砸?單相半波整流電路2.工作原理

u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；3.工作波形

u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。1.電路結(jié)構(gòu)

–++–aTrDuoubRLiouDOutOuoO

–++–aTrDuoubRLio4.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓

UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I5.整流二極管的選擇平均電流ID與最高反向電壓UDRM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：

IOM

ID

，URWMUDRM

二.單相橋式整流電路2.工作原理

u

正半周，Va>Vb，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－uouDttuuD1uD3

u

負(fù)半周，Vb>Vb，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。RLuiouo1234ab

4.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓

UDRM例：試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2

或D4

斷開時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2

或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？

解：當(dāng)D2或D4斷開后

電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和D3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流過，負(fù)載電壓uo=u；負(fù)半周時(shí)，D1和D3截止，負(fù)載中無電流通過，負(fù)載兩端無電壓，uo

=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoouo~uRLD2D4D1D3

如果D2或D4接反

則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路

則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過大而燒壞。uo~uRLD2D4D1D35.7

濾波器

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。

一.電容濾波器（半波整流）

1.電路結(jié)構(gòu)2.工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+C

–++–aDuoubRLio3.工作波形二極管承受的最高反向電壓為此時(shí)負(fù)載斷開。

uoutOtO4.電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo

越大，波形越平滑。近似估算取：

Uo

=1.0U

（半波）當(dāng)負(fù)載RL開路時(shí)，UO

為了得到比較平直的輸出電壓(2)外特性曲線有電容濾波1.4U無電容濾波0.45U

UooIO結(jié)論

采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。

因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場合。(3)流過二極管的瞬時(shí)電流很大選管時(shí)一般?。篒OM=2ID

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短iD

的峰值電流越大(沖擊電流)。iDtuotOO二。電容濾波器（橋式整流）Uo

=1.2U(

橋式、全波）uRLuo+–~+C輸出波形更加平緩，電壓值也有所增加，使用更多。C增大

例:有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。流過二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值uRLuo+–~+C解：1.選擇整流二極管可選用二極管2CP11IOM=100mAUDRM=50V

例：

有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。取RLC=5T/2已知RL=50uRLuo+–~+C解：2.選擇濾波電容器可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器三.

電感電容濾波器1.電路結(jié)構(gòu)2.濾波原理

對(duì)直流分量:XL=0，L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)諧波分量:f

越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電勢阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動(dòng)減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場合，用于高頻時(shí)更為合適。L

uRLuo+–~+C四.形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低?！钚蜶C濾波器

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場合。LuRLuo+–~+C2+C1RuRLuo+–~+C2+C1實(shí)驗(yàn)5.8

直流穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化無關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實(shí)際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件?！穹€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZ設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變1.電路限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路RL(IO)IRIZUR

UO

(UZ

)+–UIRL+CIOUO+–uIRRDZIz穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UI=1.2U，UO

=UZ

，

IR=IO+IZUIUZUIUZ設(shè)負(fù)載RL一定，UI變化

UO

基本不變IRRIZIR1.電路+–UIRL+CIOUO+–uIRRDZIz計(jì)算公式UO

=UZ=IORL

，

UR=IR=UI-UZ,UI=1.2UIR

=IO+IZUR電路中R起限流作用，不能缺少，否則穩(wěn)壓管會(huì)容易損壞。穩(wěn)壓管工作于反向擊穿狀態(tài)，起穩(wěn)壓作用。反之，輸出為零壓降。+–UIRL+CIOUO+–uIRRDZIz1．根據(jù)輸出電壓的極性，正確畫出橋路四個(gè)二極管和標(biāo)出電容的極性。

2．以上直流電源是（）、（）、（）、（）四部分組成。

3．當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)，U1=。如果開關(guān)K斷開，U1=。

4．在整流濾波穩(wěn)壓電路中，如果R短路，電路產(chǎn)生的后果是()。

5．在開關(guān)閉合時(shí)，若電路參數(shù)已知，R=400，RL=600，則

IR=（），IL=（）

12v0.9v穩(wěn)壓管擊穿補(bǔ)充恒壓源

由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。UZRFR2R1+–++–RL+–UZRDZ+UUORFR2R1++–+–RLRDZ+–UZ+U反相輸入恒壓源同相輸入恒壓源改變RF即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。UiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.電路結(jié)構(gòu)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過程：2.穩(wěn)壓過程由電路圖可知UOUf

UBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1

集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1.

分類XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓