第14章二極管及整流電路

1、 14.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí) 共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si 價(jià)電子價(jià)電子 Si Si Si Si 價(jià)電子價(jià)電子 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 空穴空穴 自由電子自由電子 Si Si Si Si p+ 多余多余 電子電子 磷原子磷原子 在常溫下即可在常溫下即可 變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮?失去一個(gè)失去一個(gè) 電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)?正離子正離子 動(dòng)畫動(dòng)畫 Si Si Si Si B 硼原子硼原子 空穴空穴 動(dòng)畫動(dòng)畫 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng) 濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使空擴(kuò)散的結(jié)果使空 間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬。 +

2、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 動(dòng)畫動(dòng)畫 形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 也稱也稱 PN 結(jié)結(jié) PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng) IF 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + 動(dòng)畫動(dòng)畫 + 由于少子數(shù)量很由于少子數(shù)量很 少，形成很小的少，形成很小的 反向電流。反向電流。 IR bdt5.exe 動(dòng)畫動(dòng)畫 + 少子的漂移少子的漂移 金屬觸絲金屬觸絲 陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線 N型鍺片型鍺片 陰極引線陰極引線 外殼外殼 ( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 鋁

3、合金小球鋁合金小球 N 型硅型硅 陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線 PN 結(jié)結(jié) 金銻合金金銻合金 底座底座 陰極引線陰極引線 ( b ) 面接觸型面接觸型 陰極引線陰極引線 陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線 二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層 P 型硅型硅 N型硅型硅 ( c ) 平面型 平面型 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極 ( d ) 符號(hào)符號(hào) D 反向擊穿反向擊穿 電壓電壓U(BR) 反向特性反向特性 U I P N + P N + 定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài) 導(dǎo)通導(dǎo)通 截止截止 若二極管是理想的：若二極管是理想的： 例例1： D 6V 12V 3k B A UAB + V sin18 i tu t 動(dòng)畫

4、動(dòng)畫 18.118.1整流電路整流電路 功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓的直流電壓 u4 uo u3u2 u1 半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流 等。等。 二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。 利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。 t uD O u 負(fù)半周，負(fù)半周，VauC時(shí)，二極管導(dǎo)通，時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載電源在給負(fù)載RL供電的供電的 同時(shí)也給電容充電，同時(shí)也給

5、電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 C C + C ic i + a D uou b RL io = uC 二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。 UU22 DRM 動(dòng)畫動(dòng)畫 uo U2 U2 u t O t O L u RLuo + + + C 濾波效果比濾波效果比 LC濾波器更好，濾波器更好， 但二極管的沖擊但二極管的沖擊 電流較大。電流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積 小、成本低。小、成本低。 L u RLuo + + + C2 + C1 R u RLu + + + C2 + C1 UZ IZ IZM UZ IZ _ + U I O Z Z

6、 ZI U r UO = UZ IR = IO + IZ U I UZ RL (IO ) IR 設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化 UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變 UO (UZ ) IZ + UI RL + C IO UO + + u IR R DZ Iz 限流調(diào)壓限流調(diào)壓 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 ZM O OIM min II R UU (1) UZ = UO (2) IZM= (1.5 3) ICM (3) UI = (2 3) UO (4) R II UU ominZM OIM OMZ OImin II UU Z II R UU OM OImin 單片集成穩(wěn)壓

7、電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使使 用靈活用靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共 引出端引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。 1. 分類分類 兩位數(shù)字為輸出電壓值兩位數(shù)字為輸出電壓值 三三 端端 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 器器 輸出固定電壓輸出固定電壓 輸出正電壓輸出正電壓 78XX 輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓 79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)） W78系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形 1輸入端輸入端 3 公共端公共端 2 輸出端輸出端 W7900系

8、列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形 1 公共端公共端 3輸入端輸入端 2 輸出端輸出端 輸出電流超過(guò)輸出電流超過(guò) 1. 5 A（加散熱器）（加散熱器） 不需要外接元件不需要外接元件 內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù) 內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)內(nèi)部有過(guò)流保護(hù) 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4% 5V、6V、 9V、12V 、 8V、 18V、 24V等等 。 ( 反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波 動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。 0 0 o 100 oo T I I U % U UU S ( 反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)

9、境溫度不變時(shí)，輸出電流變反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變 化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載 能力。能力。 0 0 o o I %100 I T U U U S 0.0050.02% 0.11.0% 輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。 CO W7805 CiUi + _ + _ UO 12 3 0.11 F 1 F CO W78XX Ci UI + _ + _ UO 12 3 UXX UZ R DZ + _ + _ IO= I2 + IC 當(dāng)當(dāng) IO較小時(shí)，較小時(shí)，UR 較小，較小，T截止截止 ，IC=0。 CO W78XX CiUI + _ + _ UO 12 3 R UR IC I2 IO T + R 可由功率管可由功率管 T的的UBE和穩(wěn)壓器的和穩(wěn)壓器的IOM確定確定, 即即