二極管及其應(yīng)用電路

1、半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體的特性自然界中的各種物質(zhì)，按導(dǎo)電能力劃分為:導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于 導(dǎo)體和絕緣體之間。它具有熱敏性、光敏性（當(dāng)守外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明 顯變化）和摻雜性（往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯變化）。利用 光敏性可制成光電二極管和光電三極管及光敏電阻;利用熱敏性可制成各種熱敏電阻;利用 摻雜性可制成各種不同性能、不同用途的半導(dǎo)體器件，例如二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等。半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)在電子器件中，用得最多的材料是硅和錯(cuò)，硅和錯(cuò)都是四價(jià)元素，最外層原子軌道上具有4 個(gè)電子，稱為價(jià)電子。每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束

2、縛,而且還與周圍相鄰的 4個(gè)原子發(fā)生聯(lián)系,這些價(jià)電子一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng)，另一方面也時(shí)常出現(xiàn)在相鄰原 子所屬的軌道上。這樣，相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起，稱為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度升高或受光照時(shí),由于半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的價(jià)電子并不像絕緣體中束縛得那樣緊價(jià) 電子從外界獲得一定的能量，少數(shù)價(jià)電子會(huì)掙脫共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子,同時(shí)在原來(lái)共 價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位,這個(gè)空位稱為空穴，自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱 它們?yōu)殡娮涌昭▽?duì)。在本征半導(dǎo)體中，電子與空穴的數(shù)量總是相等的。我們把在熱或光的作 用下，本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)的現(xiàn)象,稱為本征激發(fā)，又稱為熱激發(fā)。由于共價(jià)鍵中出現(xiàn)了空

3、位，在外電場(chǎng)或其他能源的作用下,鄰近的價(jià)電子就可填補(bǔ)到這 個(gè)空穴上,而在這個(gè)價(jià)電子原來(lái)的位置上又留下新的空位,以后其他價(jià)電子又可轉(zhuǎn)移到這個(gè)新 的空位上。為了區(qū)別于自由電子的運(yùn)動(dòng)，我們把這種價(jià)電子的填補(bǔ)運(yùn)動(dòng)稱為空穴運(yùn)動(dòng),認(rèn)為空 穴是一種帶正電荷的載流子，它所帶電荷和電子相等，符號(hào)相反。由此可見(jiàn)，本征半導(dǎo)體中存 在兩種載流子:電子和空穴。而金屬導(dǎo)體中只有一種載流子一一電子。本征半導(dǎo)體在外電場(chǎng) 作用下，兩種載流子的運(yùn)動(dòng)方向相反而形成的電流方向相同。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于 載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度時(shí) 影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素。雜質(zhì)半導(dǎo)體

4、1）N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）：在純凈的半導(dǎo)體硅（或錯(cuò)）中摻入微量五價(jià)元素（如 磷）后，就可成為N型半導(dǎo)體。在這種半導(dǎo)體中，自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)，導(dǎo)電以電子為主, 故此類半導(dǎo)體亦稱電子型半導(dǎo)體。2）P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）：在硅（或錯(cuò)）的晶體內(nèi)摻入少量三價(jià)元素雜質(zhì)，如硼 （或銦）等。硼原子只有3個(gè)價(jià)電子，它與周圍硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，因缺少一個(gè)電子，在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有導(dǎo)電性能。在P型 半導(dǎo)體中,空穴數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)，空穴為多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱“多子”）,自由電子為少數(shù)載流 子（簡(jiǎn)稱“少子”）。導(dǎo)電以空穴為主,故此類半導(dǎo)體又稱為空穴型半導(dǎo)體?？昭ǖ?/p>

5、到電子帶正 電。PN結(jié)及其單向?qū)щ娞匦?.1. PN結(jié)的形成在一塊完整的晶片上，通過(guò)一定的摻雜工藝，一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半 導(dǎo)體。在交界面兩側(cè)形成一個(gè)帶異性電荷的離子層，稱為空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng),其方向 是從N區(qū)指向P區(qū)，內(nèi)電場(chǎng)的建立阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),隨著內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng),多子的 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐步減弱，直至停止，使交界面形成一個(gè)穩(wěn)定的特殊的薄層，即PN結(jié)。因?yàn)樵诳臻g電荷區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了，或者說(shuō)消耗盡了，因此空間電荷區(qū)又稱為耗盡 層。4.2. PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦栽赑N結(jié)兩端外加電壓,稱為給PN結(jié)以偏置電壓。4.2.1） PN結(jié)正向偏置：給PN結(jié)加正向偏置

6、電壓，即P區(qū)（空穴）接電源正極,N區(qū)（電子）接電源負(fù)極,此時(shí)稱PN結(jié)為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏），由于外加電源產(chǎn)生的外電場(chǎng)的方 向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)，使PN結(jié)變薄，有利于兩區(qū)多數(shù)載流子向?qū)?方擴(kuò)散，形成正向電流，此時(shí)PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。4 .2.2） PN 結(jié) 反 向 偏 置給P 變厚 * NII電子 ：000：O0011I（少數(shù)）;0OO;OOO、0 空穴* ：000：eoo （少數(shù)）p Y N內(nèi)電場(chǎng)P N 外電場(chǎng)IIIPN結(jié)加反向偏置電壓，即N區(qū)接電源正極,P區(qū)接電源負(fù)極，稱PN結(jié)反向偏置（簡(jiǎn)稱反偏），由 于外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致,因而加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)，使PN結(jié)加寬，

7、阻礙了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在外電場(chǎng)的作用下，只有少數(shù)載流子形成的很微弱的電流，稱為反向電流。綜上所述,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕醇诱螂妷簳r(shí)導(dǎo)通，加反向電壓時(shí)截止。正偏時(shí)是多 數(shù)載流子載流導(dǎo)電，反偏時(shí)是少數(shù)載流子載流導(dǎo)電。所以，正偏電流大，反偏電流小，PN 結(jié)顯示出單向電性。特別是要重點(diǎn)說(shuō)明，反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過(guò)PN結(jié)是很容易的， 甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過(guò)PN結(jié)還要容易。為什么呢？大家知道PN結(jié)內(nèi)部存在有 一個(gè)因多數(shù)載流子相互擴(kuò)散而產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)，而內(nèi)電場(chǎng)的作用方向（NP）總是阻礙多數(shù) 載流子的正向通過(guò)，所以，多數(shù)載流子正向通過(guò)PN結(jié)時(shí)就需要克服內(nèi)電場(chǎng)的作用，需要 約0.7伏的外加電壓，這是

8、PN結(jié)正向?qū)ǖ拈T(mén)電壓。而反偏時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)在電源作用下會(huì)被 加強(qiáng)也就是PN結(jié)加厚，少數(shù)載流子反向通過(guò)PN結(jié)時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)作用方向和少數(shù)載流子通過(guò) PN結(jié)的方向一致，也就是說(shuō)此時(shí)的內(nèi)電場(chǎng)對(duì)于少數(shù)載流子的反向通過(guò)不僅不會(huì)有阻礙作 用，甚至還會(huì)有幫助作用。這就導(dǎo)致了以上我們所說(shuō)的結(jié)論：反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過(guò) PN結(jié)是很容易的，甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過(guò)PN結(jié)還要容易。這個(gè)結(jié)論可以很好 解釋三極管在飽和狀態(tài)下，集電極電位很低甚至?xí)咏蛏缘陀诨鶚O電位，集電結(jié)處于零 偏置，但仍然會(huì)有較大的集電結(jié)的反向電流Ic產(chǎn)生。半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及類型5.1 .結(jié)構(gòu)符號(hào)：二極管的結(jié)構(gòu)外形及在電路中的文字符號(hào)如圖

9、5.1所示，在圖5.1（b）所 示電路符號(hào)中，箭頭指向?yàn)檎驅(qū)娏鞣较颉?.2 .類型5.2.1 ）按材料分:有硅二極管，錯(cuò)二極管和砷化鎵二極管等。5.2.2）按結(jié)構(gòu)分:根據(jù)PN結(jié)面積大小，有點(diǎn)接觸型（PN結(jié)面積小，用于檢波 和變頻等高頻電路）、面接觸型二極管（PN結(jié)面積大，用于工頻大電流 整流電路）、平面型二極管（用于集成電路制造工藝中，PN結(jié)面積可大 可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中）。5.2.3）按用途分:有整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)?、阻尼等二極管。5.2.4）按封裝形式分:有塑封及金屬封等二極管5.2.5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二極管半導(dǎo)體二極管的命名方法半導(dǎo)體器

10、件的型號(hào)由五個(gè)部分組成，如圖5.3所示。其型號(hào)組成部分的符號(hào)及其意 義如圖。如2AP9,“2”表示電極數(shù)為2,“A”表示N型錯(cuò)材料,“P”表示普通管,“9”表示序號(hào)。用字母表示規(guī)格號(hào)用數(shù)字表示序號(hào)用字母表示類型,用字母表示材料和極性用數(shù)字表示電極數(shù)目半導(dǎo)體二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié),它的特性就是PN結(jié)的特性單向?qū)щ娦浴３＠?伏（電壓）安（電流）特性曲線來(lái)形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?。若以電壓為橫坐標(biāo),電流為縱坐標(biāo)，用作圖法把電壓、電流的對(duì)應(yīng)值用平滑的曲線連 接起來(lái)，就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線，如圖5.4所示（圖中虛線為錯(cuò)管的伏安特性，實(shí)線為硅 管的伏安特性）。正向?qū)▍^(qū)：門(mén)喝

11、電 壓（硅管0 5,信管0 11Hh OA（OA ）段C點(diǎn)為反向擊 客電壓UBR反向截止區(qū)，門(mén)岬電壓，15I v 壬 o 即：CA （CA1 :段硅管的正向?qū)▔航导s,I心d ir反向擊穿區(qū)：反向電壓Uv加到一定數(shù)傳時(shí)，反向電流急劇增大，即，CD CCDT ）段圖7.0下面對(duì)二極管伏安特性曲線加以說(shuō)明。7.1.正向特性二極管兩端加正向電壓時(shí)（P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)），就產(chǎn)生正向電流，當(dāng)正向電壓較小時(shí),正向電流極?。◣缀鯙榱悖@一部分稱為死區(qū)如圖5.4中OA（OA，）段。相應(yīng)的A（A點(diǎn)的電壓稱為死區(qū)電壓或門(mén)檻電壓（也稱閾值電壓），硅管約為0.5V,錯(cuò)管約為0.1V。當(dāng)正向電壓超過(guò)門(mén)檻電壓時(shí)，正向電

12、流就會(huì)急劇地增大，二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導(dǎo)通 狀態(tài)。這時(shí)硅管的正向?qū)дb壓降約為0.60.7V,鍺管約為0.20.3V，發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一| 般為1. 7V以上。如圖5.4中AB（AB）。其中0.7V和0.3V是二極管的最大正向?qū)妷阂?一即到此電壓時(shí)無(wú)論電壓再怎么升高（不能高于二極管的額定耐壓值），加在二極管上的電 壓也不會(huì)再升高了二極管正向?qū)〞r(shí),要特別注意它的正向電流不能超過(guò)最大值，否則將燒壞 PN結(jié)。反向特性二極管兩端加上反向電壓時(shí)（N區(qū)接正，P區(qū)接負(fù)），在開(kāi)始很大范圍內(nèi)，二極管相當(dāng) 于非常大的電阻,反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。此時(shí)的電流稱之為反向飽和電流 L，見(jiàn)圖5.4

13、中OC （OC）段。R反向擊穿特性二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時(shí)對(duì) 應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用UBR表示，如圖5.4中CD（CD）段。PN結(jié)的反向擊穿從機(jī)理上說(shuō)分：齊納擊穿和雪崩擊穿，一般對(duì)于反壓小于4V的擊穿 稱為齊納擊穿，反壓大于7V的稱為雪崩擊穿。二極管的兩種模型 7.4.1理想模型：做開(kāi)關(guān)管用7.4.2恒壓降模型：二極管正偏時(shí)兩端電壓基本固定。半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF :二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流電流 的平均值。最大反向工作電壓UBM :二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為 反向擊穿電壓ubr ,為

14、安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最大反向工作電壓ubm一般只按反向擊 穿電壓ubr的一半計(jì)算。即：正偏電流不能超七，反偏電壓不能超ubm。反向飽和電流IR :硅二極管的反向電流一半在納安（nA）級(jí)；錯(cuò)二極管在 （uA）級(jí)。正向壓降U :在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。硅二極管約為F0.60.8V；錯(cuò)二極管約為0.20.3V。動(dòng)態(tài)電阻Rd :反應(yīng)了二極管正向特性曲線斜率的倒數(shù)。顯然，Rd與工作電流 的大小有關(guān)，即：Rd=電壓的變化Ud除以電流Id的變化。7.6二極管的溫度特性由于二極管的核心是一個(gè)PN結(jié)，它的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)二極管正向特 性曲線向左移動(dòng)，正向壓降減小;反向特性曲線向下

15、移動(dòng),反向電流增大。溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加：如 硅二極管溫度每增加8攝氏度，反向電流將約增加一倍；錯(cuò)二極管溫度每增加12攝氏度， 反向電流將約增加一倍。另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1攝氏度，正向壓降uf約減 小2Mv，即具有負(fù)溫度系數(shù)。二極管的識(shí)別方法二極管的識(shí)別很簡(jiǎn)單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種 色圈（負(fù)極）標(biāo)出來(lái)，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來(lái)表示P極（正極）或N極（負(fù) 極），也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳 長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。發(fā)光二極管的

16、正負(fù)極判別：（1）由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1.7V以上，萬(wàn)用 表R*10K檔由于使用的15V電池，能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。（2）用眼睛來(lái)觀察發(fā)光二極管， 可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個(gè)電極一大一小。一般來(lái)說(shuō)，電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管 的正極，電極較大的一個(gè)是它的負(fù)極。若是新買(mǎi)來(lái)腳較長(zhǎng)的一個(gè)是正極。二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試將指針萬(wàn)用表置于RX 100或RX1k（Q）檔。（RX1檔電流太大，用RX 10k（Q）檔電壓太 高,都易損壞管子）。如圖5.6所示,。測(cè)試注意事項(xiàng)：用數(shù)字式萬(wàn)用表去測(cè)二極管時(shí)，紅表筆 接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚担?這與指針式萬(wàn)用表的

17、表筆接法剛好相反。圖5.6萬(wàn)用表簡(jiǎn)易測(cè)試二極管示意圖（a）電阻?。唬╞）電阻大5.8二極管使用注意事項(xiàng)5.8.1）二極管應(yīng)按照用途、參數(shù)及使用環(huán)境選擇。5.8.2）使用二極管時(shí)，正、負(fù)極不可接反。通過(guò)二極管的電流，承受的反向電壓及環(huán)境 溫度等都不應(yīng)超過(guò)手冊(cè)中所規(guī)定的極限值。5.8.3）更換二極管時(shí)，應(yīng)用同類型或高一級(jí)的代替。5.8.4）二極管的引線彎曲處距離外殼端面應(yīng)不小于2mm,以免造成引線折斷或外殼破裂。5.8.5）點(diǎn)接觸二極管的工作頻率高，不能承受較高的電壓和通過(guò)較大的電流，多用 于檢波、小電流整流或高頻開(kāi)關(guān)電路。面接觸二極管的工作電流和能承受的功率都較大， 但適用的頻率較低，多用于整流

18、、穩(wěn)壓、低頻開(kāi)關(guān)電路等方面。5.9二極管常見(jiàn)應(yīng)用電路5.9.1.單相半波整流電路（整流電路的任務(wù)時(shí)把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)電壓）5.9.1.1）電路的組成及工作原理：通過(guò)二極管把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交?電的正半周（或負(fù)半周）通過(guò)，再用電容器濾波形成平滑的直流由于流過(guò)負(fù)載的電流。如圖 Io和加在負(fù)載兩端的電壓Uo只有半個(gè)周期的正弦波，故稱半波整流。圖5.9.1單相半波整流電路（a）電路圖；（b）波形圖iO+uO(a) TOC o 1-5 h z ）負(fù)載上的直流電壓和直流電流廠, i-p- pq 主匕 人 tqpt 甘口 , 一 , q, i-p- ytt _l/ . z-t U J U d

19、 （t） J 2U sin td（t） U* 0.45U2直流電壓是指一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)電壓的平均值：O 2n 0。2n 02 ， 2n 2r UU因而流過(guò)負(fù)載Rl上的直流電流則為：I。= R。-。.45 R2LL）整流二極管參數(shù) 由圖5.9.1（a）可知,流過(guò)整流二極管的平均電流IV與流過(guò)負(fù)載的電流相等，即當(dāng)二極管截止時(shí)，它承受的反向峰值電壓U是變壓器次級(jí)電壓的最大值，即RM+RM25.9.2.單相橋式整流電路5.9.2.1）電路的組成及工作原理橋式整流電路由變壓器和四個(gè)二極管組成。如圖5.9.2.1-A單相橋式整流電路a,b.c三種畫(huà)法所示+uOB(b)TB(c)由圖5.9.2.1-A可見(jiàn)，四

20、個(gè)二極管接成了橋式，在四個(gè)頂點(diǎn)中,相同極性接在一起的一對(duì)頂 點(diǎn)接向直流負(fù)載日1，不同極性接在一起的一對(duì)頂點(diǎn)接向交流電源。輸出波形如圖5.9.2.1-B橋式整流電路輸出全波形圖c所示，單相橋式電路的電流通路 圖a&b所示：(a)u2正半周時(shí)(b)u2負(fù)半周時(shí)。圖5.9.2.1-B橋式整流電路輸出波形圖&單相橋式電路的電流通路)負(fù)載上的直流電壓和直流電流由上述分析可知，橋式整流負(fù)載電壓和電流是半波整流的兩倍。U 廣 0.9U 2/ UI = 0 .9o R)整流二極管的參數(shù)l在橋式整流電路中，因?yàn)槎O管VI、V3和V2、V4在電源電壓變化一周內(nèi)是輪流 導(dǎo)通的，所以流過(guò)每個(gè)二極管的電流都等于負(fù)載電流

21、的一半，即r 1 U2廣RU =克U從圖5.9.2.1-B可知，每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的反向峰值電壓為：rm 2橋式整流電路與半波整流電路相比，電源利用率提高了 1倍,同時(shí)輸出電壓波動(dòng)小，因此 橋式整流電路得到了廣泛應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，電路連接復(fù)雜，容易出 錯(cuò)，為了解決這一問(wèn)題，生產(chǎn)廠家常將整流二極管集成在一起構(gòu)成橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如 圖5.9.1所示。+(b)圖5.9.1橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖(a)半橋堆；(b)全橋堆使用一個(gè)“全橋”或連接兩個(gè)“半橋”,就可代替四只二極管與電源變壓器相連，組成橋式整 流電路，非常方便。選用時(shí)，應(yīng)注意橋堆的額定工作電流和允許的最高反向工作電壓應(yīng)符合

22、整 流電路的要求。5.9.2各種濾波電路倒L型濾波器5.9.2.1.電容濾波電路電路組成及工作原理圖5.9.2.1-A(a)為單相半波整流電容濾波電路，它由電容C和負(fù)載RL并聯(lián)組成。V(a )iO +u O路及波形如圖5.9.2-B所示。圖5.9.2 -A半波整流電容濾波電路及波形其工作原理如下:當(dāng)u2的正半周開(kāi)始時(shí)，若u2uC(電容兩端電壓)，整流二極管V 因正向偏置而導(dǎo)通，電容C被充電：由于充電回路電阻很小，因而充電很快，uC和u2變 化同步。當(dāng)3t=n/2時(shí)，u2達(dá)到峰值，C兩端的電壓也近似充至：2 u2值。在橋式整流電路中加電容進(jìn)行濾波器與半波整流濾波電路工作原理是一樣的不同點(diǎn)i+uO

23、(a)是在u2全周期內(nèi)，電路中總有二極管導(dǎo)通，所以u(píng)2對(duì)電容C充電兩次,電容器向負(fù)載放電的 時(shí)間縮短，輸出電壓更加平滑，平均電壓值也自然升高。這里不再贅述。橋式整流電容濾波電圖 5.9.2-B2）負(fù)載上電壓的計(jì)算:（半波）（橋式、全波）3）元件選擇（a）電容選擇:濾波電容C的大小取決于放電回路的時(shí)間常數(shù),RLC愈大，輸出電壓脈 動(dòng)就愈小,通常取RLC為脈動(dòng)電壓中最低次諧波周期的35倍，即RlC (35) f (橋式、全波)R C (3 5)T (半波)（b）整流二極管的選擇：正向平均電流為1V I O（半波）V 2 0（橋式）4）電容濾波的特點(diǎn)：電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓高、脈動(dòng)小。但在接

24、通電 源的瞬間，將產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流,這種電流稱為“浪涌電流”同時(shí)，因負(fù)載電流太大，電容器放 電的速度加快，會(huì)使負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn)，所以電容濾波電路只適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng) 合。5.9.2.2.電感濾波電路電感線圈L和負(fù)載的串聯(lián)電路，同樣具有濾波作用，電路如圖5.9.2.2所示。圖5.9.2.2橋式整流電感濾波電路及波形（a）電路；（b）波形整流濾波輸出的電壓，可以看成由直流分量和交流分量疊加而成。因電感線圈的直流 電阻很小,交流電抗很大（通直阻交），故直流分量順利通過(guò)，交流分量將全部降到電感線圈 上，這樣在負(fù)載RL得到比較平滑的直流電壓。電感濾波電路的輸出電壓為：Uo = -9U 25.1

25、0特殊二極管前面主要討論了普通二極管,另外還有一些特殊用途的二極管,如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二 極管、光電二極管和變?nèi)荻O管等,現(xiàn)介紹如下。5101.穩(wěn)壓二極管5.10.1.1）穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：它是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊硅二極管。反向工 作時(shí)，兩端的反向電流發(fā)生了很大變化，但穩(wěn)壓二極管兩端的電壓卻不變。穩(wěn)壓二極管的 特點(diǎn)就是工作在反向擊穿區(qū)，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以 后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓 將基本保持不變。二極管在電路中的符號(hào)為“VD”或“D”，穩(wěn)壓二極管的符號(hào)為“ZD” 。5.10.1.2 ）故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二

26、極管的故障主要表現(xiàn)在開(kāi)路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在 這三種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后兩種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏 或輸出不穩(wěn)定。圖5.10.1.1穩(wěn)壓二極管的特性曲線和符號(hào)（a）伏安特性曲線；（b）符號(hào)5.10.1.4 ）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)（a）穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)定電壓UZ即反向擊穿電壓。（b）穩(wěn)定電流IZ。穩(wěn)定電流IZ是指穩(wěn)壓管工作至穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)流過(guò)的電流。當(dāng)穩(wěn)壓管穩(wěn) 定電流小于最小穩(wěn)定電流I min時(shí)，沒(méi)有穩(wěn)定作用;大于最大穩(wěn)定電流I max時(shí),管子因過(guò)流而 損壞。5.10.1.5 ）穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是其限流作用，以保 護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電