第4章半導體二極管及其應用

4.1半導體基礎知識4.2半導體二極管4.3直流穩(wěn)壓電源

4.2.1二極管的結(jié)構(gòu)和符號4.2.2二極管的伏安特性（工作區(qū)域）4.2.3二極管的等效模型4.2.4二極管的基本應用4.2.5特殊二極管4.2半導體二極管正極負極PN基本結(jié)構(gòu)示意圖電路符號4.2.1二極管的結(jié)構(gòu)和符號4.2.2二極管的伏安特性U/VI/mAUon正向特性導通電壓反向特性反向飽和電流U（BR）反向擊穿電壓擊穿特性限流電阻1、二極管加正向電壓（正向偏置）IF

二極管加正向電壓時，正向電流較大，正向電阻較小，二極管處于導通狀態(tài)。4.2.2二極管的單向?qū)щ娦?.2.2二極管的單向?qū)щ娦韵蘖麟娮?、二極管加反向電壓（反向偏置）

二極管加反向電壓時，正向電流較小，正向電阻較大，二極管處于截止狀態(tài)。4.2.2二極管的單向?qū)щ娦?.2.3二極管的等效模型理想模型1、理想模型正向?qū)?電壓等于零，相當于短路；反向截止:電流等于零，相當于開路。當電源電壓遠大于二極管的管壓降時（5～10倍），利用此模型分析是可行的。UD>0，二極管導通UD<0，二極管截止ID/mAUonU/VE恒壓降模型ID/mAUon2、恒壓降模型UD>Uon時二極管導通UD<Uon時二極管截止正向?qū)〞r，其管壓降為恒定值，且不隨電流而變化。硅管為0.7V，鍺管為0.3V。U/VE4.2.3二極管的等效模型

含二極管的電路分析

分析方法：假設二極管截止，求出二極管兩端的電位U+和U-，進而判斷二極管工作狀態(tài)。理想模型：若UD=U+

-U-＞0二極管導通;若UD=U+

-U-

<

0二極管截止。恒壓降模型：若UD=U+

-U-＞Uon二極管導通;若UD=U+

-U-

<

Uon二極管截止。已知ui＝5sinωt(V)，二極管導通電壓Uon＝0.7V。試畫出ui與uO的波形，并標出幅值。uO一、限幅電路（恒壓降模型）4.2.4二極管的應用

由二極管組成的開關電路如圖所示，判斷圖中二極管是導通還是截止，并確定電路的輸出電壓Uo（設二極管是理想二極管）。4.2.4二極管的應用二、開關電路（理想模型）UZIZmax

UZ

IZuiO_+IZmin

1、穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時可以起到穩(wěn)壓作用；2、穩(wěn)定電壓值就是穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓值UZ。思考：怎樣才能保證穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)域？

1、伏安特性曲線4.2.5特殊二極管——穩(wěn)壓二極管PN穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路注意：穩(wěn)壓管電路必須與限流電阻配合使用，以便將穩(wěn)壓管的反向擊穿電流控制在IZmin～IZmax之間。否則，低于IZmin時管子的穩(wěn)壓效果變差，高于IZmax時管子將因過熱而損壞。

2、限流電阻的選擇4.2.5特殊二極管——穩(wěn)壓二極管PN穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

2、限流電阻的選擇4.2.5特殊二極管——穩(wěn)壓二極管4.3直流穩(wěn)壓電源4.3.1直流穩(wěn)壓電源的組成4.3.2整流電路4.3.3濾波電路4.3.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源

電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路負載～220V50Hz4.3.1直流穩(wěn)壓電源的組成電源變壓器：將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路：將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路：將脈動直流電壓u3變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路：清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響，保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。

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。分析時可把二極管當作理想元件處理：

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娦浴?.3.2整流電路一、單相橋式整流(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動較?。?/p>

(3)二極管承受的最大反向電壓較低；

(4)電源變壓器得到充分利用。單相橋式整流電路的優(yōu)點：濾波電路的結(jié)構(gòu)特點：電容與負載RL并聯(lián)，或電感與負載RL串聯(lián)。交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC4.3.2濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進行分析，其電路如圖所示。(一)濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（電容的充、放電過程）(二)輸出電壓平均值當負載開路時當RLC＝（3~5)T/2時考慮電網(wǎng)電壓波動，電容的耐壓值應大于(三)脈動系數(shù)S

約為10%~2