楊四軍武科大工程系電子電工《電子線路》ppt課件第1章 晶體二極管和二極管整流電路

第一章晶體二極管和二極管整流電路半導體和二極管第一節(jié)課前知識準備1.了解PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦浴?.了解晶體二極管的結(jié)構(gòu)、分類和型號。3.理解晶體二極管的伏安特性和主要參數(shù)。4.掌握硅、鍺二極管的門檻電壓和正向?qū)▔航怠?.掌握晶體二極管的簡單測試方法及電路的簡單計算。6.熟練掌握晶體二極管的選擇。【考綱要求】【考點解讀】

必考點：含有二極管的直流電路的分析計算。

重難點：二極管導通情況的判斷和含有二極管的直流電路的分析計算。

1.半導體

(1)材料：硅、鍺。

(2)特性：熱敏性、光敏性、摻雜性。

(3)類型：本征半導體（純凈半導體）、P型半導體（空穴型半導體）、N型半導體（電子型半導體）?！局R清單】

(4)三種半導體的特點比較：見表1-1-1。表1-1-1半導體的特點比較

2.PN結(jié)

(1)定義：采用摻雜工藝，在P型半導體和N型半導體的結(jié)合面上形成的特殊的薄層。

(2)特性：單向?qū)щ娦裕凑蚱脤?，反向偏置截止?/p>

3.晶體二極管

(1)結(jié)構(gòu)：內(nèi)部是一個PN結(jié)。

(2)符號：如圖1-1-1所示。

(3)特性：單向?qū)щ娦?，即加一定的正向電壓導通，加反向電壓截止?/p>

(4)分類：見表1-1-2。表1-1-2二極管的分類

(5)伏安特性：①伏安特性曲線：如圖1-1-2所示。②伏安特性：見表1-1-3。表1-1-3二極管的伏安特性4.二極管的主要參數(shù)

(1)最高反向工作電壓：二極管允許承受的反向工作電壓峰值。通常約為反向擊穿電壓的1/3~1/2。

(2)最大整流電流：二極管允許通過的最大正向工作電流的平均值。

(3)反向飽和電流：也稱反向漏電流，電流值越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶谩?.二極管的簡單測試

(1)測試方法：用萬用表R×100或R×1k擋測二極管的正向、反向電阻。

(2)測試結(jié)果：見表1-1-4。表1-1-4二極管的測試結(jié)果

(3)測試時，黑表筆接的是內(nèi)部電池“+”，紅表筆接的是內(nèi)部電池“-”。6.含有二極管的直流電路的分析計算

(1)斷開各二極管，并求出各斷開點的電位。

(2)判斷二極管工作狀態(tài)。通常，二極管在承受一定的正向電壓時導通，承受反向電壓時截止。但當電路中，幾個二極管采用共陽極接法或共陰極接法時，承受正向電壓值大的導通，其他的截止。

(3)畫出等效電路。若導通，則理想二極管可視作短路，非理想二極管應(yīng)考慮其正向壓降；若截止，則均視作開路。

(4)計算。課堂全程導學

例題：（2017年高考題）電路如圖1-1-3所示，設(shè)二極管是理想的，則VD1的工作狀態(tài)為

（填“導通”或“截止”），輸出電壓UAO=

V。

【分析】在分析計算含有二極管的直流電路時，通常先斷開二極管，然后求出斷開點的電位，判斷二極管的工作狀態(tài)，再畫等效電路，進行計算。

【解答】(1)斷開二極管，則電路如圖1-1-4所示，設(shè)O點的電位為0。

顯然，各斷開點的電位V1=V3=6V，V2=3V，V4=0。

因此，二極管VD1和VD2均承受正向電壓，因為兩個二極管采用了共陽極接法，因此承受正向電壓值大的VD2導通。

(2)把VD2視作短路，VD1視作開路，畫出等效電路，如圖1-1-5所示。

因此，答案為VD1截止，UAO=0。

訓練1：（2016年高考題）在圖1-1-6所示電路中，VD1和VD2為理想二極管。若V1=3V，V2=6V，則輸出電平VO=

3

V，流過VD2中的電流值大小為

0

mA。

訓練2：（2015年高考題）電路如圖1-1-7所示，設(shè)二極管均為理想的，則二極管VD2的工作狀態(tài)為

截止

（填“導通”或“截止”），電路的輸出電壓UO=

0

V。

訓練3：（2011年高考題）如圖1-1-8所示，VD1和VD2為理想二極管，則VD1的工作狀態(tài)為

截止

（填“導通”或“截止”），電壓Uab為

-6

V。

訓練4：（2012年高考題）在圖1-1-9所示電路中，導通的二極管是

VD1

，I的大小為

3

mA（圖中二極管為理想二極管）。

訓練5：（2013年高考題）電路如圖1-1-10所示，各二極管的導通電壓均為0.7V，當VA=VB=0時，流過VD3的電流ID=

0.5

mA，輸出端VO=

0

V。整流和濾波電路第二節(jié)課前知識準備

1.熟練掌握二極管單相半波整流電路、單相全波整流電路的組成、工作原理和簡單計算。

2.理解濾波器的組成和工作原理。

3.掌握電容濾波電路的計算。

必考點：整流、濾波電路的工作原理。

重難點：整流、濾波電路的工作原理及分析計算?！究季V要求】【考點解讀】1.整流電路（見表1-2-1）表1-2-1整流電路【知識清單】

2.電容濾波電路（見表1-2-2）表1-2-2電容濾波電路課堂全程導學

例題1：（2017年高考題）在直流穩(wěn)壓電源中，若變壓器次級電壓U2=10V，則全波整流輸出電壓的平均值UO=

V。為了獲得良好的濾波效果，要求電容濾波電路的時間常數(shù)（τ=RC）不低于

ms。

【分析】本題主要考查全波整流電路的計算。

【解答】UO≈1.2U2=1.2×10=12V。

通常，U2為50Hz正弦交流電，即T=20ms，

所以τ=RLC≥(3~5)T/2=(3~5)×20/2=(30~50)ms。因此，電容濾波電路的時間常數(shù)應(yīng)不低于30ms。

例題2：如圖1-2-1所示電路，已知U2＝10V，則下列表述不正確的是（）

A.若C開路，則UO約為9VB.若RL開路，則UO約為14V

C.若VD1開路，則UO約為4.5VD.若VD1開路，則UO約為10V

【分析】本題主要考查整流電路與濾波電路的計算。

【解答】若C開路，則電路為橋式整流電路，UO≈0.9U2=0.9×10=9V；

若RL開路，則電路為橋式整流電容濾波電路，負載開路，此時；

若VD1開路，則電路為半波整流電容濾波電路，此時UO≈U2=10V。

因此，答案為C。

訓練1：判斷題：單相橋式整流電路如圖1-2-2(a)所示，用示波器測得u2的電壓波形如圖1-2-2(b)所示，已知示波器的垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)為10V/div（微調(diào)按鈕已在“校準”位置），則所承受的最大反向電壓是20V。（√）

訓練2：電路如圖1-2-3所示，變壓器的副邊電壓u2=102sinωtV，則相應(yīng)的直流輸出電壓的平均值UO=

12

V。

訓練3：如圖1-2-4（a）所示電路為不完整的單相橋式整流電容濾波電路。試分析計算：

(1)將四個整流二極管正確地接入圖1-2-4（a）中，使電路完整。

(2)用示波器測得u2的波形如圖1-2-4（b）所示,已知示波器的垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)為10V/div,則電路的輸出電壓為多少?二極管所承受的最大反向電壓是多少?

(3)若四個二極管中有一個出現(xiàn)了斷路故障，則此時的輸出電壓為多少?

(1)

(2)17V；20V

(3)14.14V

訓練4：下列選項中，正常工作的單相橋式整流電容濾波電路是（B）訓練5：單相橋式整流電路如圖1-2-5所示，設(shè)u2的有效值為10V，則（D）A.當二極管VD3極性接反時，電路輸出的平均電壓為10VB.當二極管VD1斷開時，電路為半波整流電路，電路輸出的平均電壓為4.5VC.電容C的極性應(yīng)為上正下負D.當電容C開路時，電路輸出的平均電壓為9V并聯(lián)型穩(wěn)壓電路第三節(jié)課前知識準備

1.掌握硅穩(wěn)壓二極管的特性和主要參數(shù)。

2.掌握并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。

必考點：并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理。

重難點：并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理及簡單計算?！究季V要求】【考點解讀】

1.硅穩(wěn)壓二極管

(1)擊穿：穩(wěn)壓二極管承受的反向電壓達到一定程度時出現(xiàn)反向電流迅速增大的現(xiàn)象。

①電擊穿：穩(wěn)壓二極管被反向擊穿后，撤去外加的反向電壓能恢復(fù)正常。

②熱擊穿：穩(wěn)壓二極管被反向擊穿后，因反向電流過大造成燒壞。

(2)穩(wěn)壓特性：穩(wěn)壓二極管被反向擊穿后，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，管子兩端的電壓基本不變。

注意：穩(wěn)壓二極管工作時應(yīng)工作在伏安特性的擊穿區(qū)。

2.硅穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

(1)穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓二極管中的電流為規(guī)定的測試電流時，穩(wěn)壓二極管【知識清單】兩端的電壓值。UZ的大小約為反向擊穿電壓值。

(2)穩(wěn)定電流IZ：穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。

①最大穩(wěn)定電流IZmax：穩(wěn)壓二極管允許長期通過的最大反向電流。超過此值時，穩(wěn)壓管會被熱擊穿。

②最小穩(wěn)定電流IZmin：穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓下的最小工作電流。低于此值時，穩(wěn)壓管截止。

(3)動態(tài)電阻rZ：穩(wěn)壓二極管在反向擊穿區(qū)兩端的電壓變化量與通過的電流變化量之比，即rZ=ΔUZ/ΔIZ。rZ越小，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能越好。

3.并聯(lián)型穩(wěn)壓電路二極管整流電路加上濾波電路后，能把交流電轉(zhuǎn)換成較平滑的直流電輸出。但在交流電網(wǎng)電壓波動或負載變化時，仍會造成輸出直流電壓的不穩(wěn)定，通常要有穩(wěn)定輸出電壓的電路，最簡單的就是硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路。

(1)電路：如圖1-3-1所示，電路由限流電阻R、穩(wěn)壓二極管VZ、負載電阻RL等組成。由于穩(wěn)壓二極管（調(diào)整元件）與負載RL并聯(lián)，因此穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路又稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。圖中的限流電阻R具有限流和調(diào)壓雙重作用。

(2)工作原理：當輸入電壓UI或負載RL變化時，設(shè)輸出電壓UO下降，則UO↓→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑。課堂全程導學

例題1：（2010年高考題）在圖1-3-2所示電路中，已知變壓器的副邊電壓有效值U2=20V，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值UZ=9V，限流電阻R=300Ω，負載電阻RL=300Ω。正常情況下，電路的輸出電壓UO為

V；若不慎將穩(wěn)壓二極管開路了，則電路的輸出電壓UO為

V。

例題2：（2013年高考題）判斷題：如圖1-3-3所示穩(wěn)壓電路，因為輸出電壓UO為穩(wěn)壓管VZ的穩(wěn)壓值，因而該電路中限流電阻R的值可以任意選取。（）

【分析】圖中R稱為限流電阻，作用是使穩(wěn)壓管的工作電流控制在IZmin~IZmax的范圍內(nèi)，