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1、电子技术电子技术T 整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路第第1515章章 直流稳压电源直流稳压电源 电子技术电子技术 第第 15 15 章章 直流稳压电源直流稳压电源 课堂讨论 下一章 上一章 15.3 15.3 特殊二极管特殊二极管 15.5 15.5 整流电路整流电路 15.6 15.6 滤波电路滤波电路 15.7 15.7 稳压电路稳压电路 15.4 15.4 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 15.1 15.1 半导体的基础知识半导体的基础知识 15.2 15.2 半导体二极管半导体二极管 返回主页制作15.1 15.1 半导体的基础知识半导体的基础知识一、本征半导体 1.
2、什么是本征半导体 是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 自然界中的 物质导体 绝缘体 半导体 价电子参与导电掺杂增强导电能力热敏特性光敏特性第15章 直流稳压电源 常用的半导体：硅、锗、砷化镓等。 1. 本征半导体的共价键结构 15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4+硅原子（Si） +锗原子（Ge） 硅和锗的二维晶格结构图 15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+42. 本征激发 空穴 自由电子 15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场的作用使价电子定向移动 空穴越多，价电子越容易移动。 价电子的移动等效于空穴的移动空
3、穴参与导电。 载流子 15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4复合 在一定的温度和光照下，载流子的产生和复合达到 动态平衡，载流子的浓度一定。 3. 本征半导体的导电特性 在绝对零度时，不导电。 温度（或光照） 价电子获得能量 自由电子和空穴均参与导电， 统称为载流子。 温度 载流子的浓度 自由电子释放能量跳回共价键 复合。 本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。 15.1 半导体的基础知识本征激发 产生自由电子和空穴对。 导电能力 。 二、杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。 15.1 半导体的基础知识掺入五价的杂质元素：
4、自由电子的浓度 空穴的浓度。 自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。称这种杂质半导体为 N 型半导体。 掺入三价的杂质元素：自由电子的浓度 空穴的浓度。 空穴为多数载流子。自由电子为少数载流子。 称这种杂质半导体为 P 型半导体。15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+3+4+4+4+41. P 型半导体 在硅晶体中掺入少量三价元素杂质（如硼）。 受主原子 一个受主原子 提供一个空穴 获得电子而形 成一个负离子 15.1 半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+42. N 型半导体 在硅晶体中掺入少量五价元素杂质（如磷）。 施主原子 一个施主原子 提供一个电子 失去电子而形 成
5、一个正离子 +5自由电子 3. 杂质半导体的示意表示法P 型半导体 N 型半导体 空间电 荷 15.1 半导体的基础知识三、PN 结 1. PN 结的形成扩散运动 扩散运动：多数载流子由于浓度的差别而形成的运动。 15.1 半导体的基础知识 内电场耗尽层势垒区PN 结 扩散运动继续进 行, 使PN结加宽15.1 半导体的基础知识 多数载流子的扩散运动继续进行，使 PN 结加 宽，内电场增强。 内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。 内电场越强，少数载流子的运动越易于进行。 15.1 半导体的基础知识 漂移运动：少数载流子在内电场作用下的运动。 漂移运动使 PN 结变薄，内电场削弱。 内电场削
6、弱，又有利于多数载流子的扩散运动， 而不利于少数载流子的漂移运动。漂移运动15.1 半导体的基础知识 多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运 动达到动态平衡 平衡的 PN 结。15.1 半导体的基础知识 N 2. PN 结的特性偏置正向偏置 反向偏置 N I多子运动 少子运动 正向导通 反向截止 主要特性：单向导电性。 15.1 半导体的基础知识15.2 15.2 半导体二极管半导体二极管第15章 直流稳压电源 一、二极管的基本结构和分类 1. 二极管的基本结构将一个 PN 结封装后成为二极管。 外壳 N 型锗片 阴极 引线 阳极 引线 点接触型 N 型硅 面接触型 阴极引线 阳极引线 底座
7、 金锑合金 PN 结 铝合金 小球 金属触丝 2. 图形符号和分类 (1) 按结构分类点接触型、面接触型。 (2) 按材料分类硅管、锗管。 (3) 按功率分类大功率管、小功率管。 (4) 按频率分类高频管、低频管。 (5) 按用途不同分类 普通管、整流管、开关管等等。 15.2 半导体二极管P 阳极 N 阴极图形符号 二、二极管的伏安特性 UBR UD ID O反向 特性 正向 特性 死区死区电压 Uth ： 硅管 0.5 V 锗管 0.1 V 导通压降 UD ： 硅管 0.6 0.7V 锗管 0.2 0.3V 击穿电压 UD反向截止区 反向击穿区 反向饱 和电流 15.2 半导体二极管IR
8、1. 伏安特性 UD2. 伏安特性的近似处理 UD ID OUD ID O15.2 半导体二极管(2) 近似模型 (1) 理想模型 正向偏置（导通）时 ： UD = 0，RD = 0。 反向偏置（截止）时： ID = 0，RD。正向导通时 ： UD = 0.7 V（或 0.2 V）。 反向偏置（截止）时： ID = 0，RD。UDID15.2 半导体二极管UD ID OUD ID O(3) 折线模型 正向导通时 ： 将其作为一个线性电阻处理。 反向偏置（截止）时： ID = 0，RD。(4) 小信号模型 当工作点在 Q 点附近变化时： 用 Q 点的切线代替曲线。Q rD = UD ID （动态
9、电阻为常数） 三、主要参数1. 最大整流电流 IF 2. 最大整流电流时的正向压降 UF 3. 反向击穿电压 UBR4. 反向工作峰值电压 URWM5. 反向峰值电流 IRM15.2 半导体二极管uo = Euo = ui t ui/VO6解： VD 导通: (2) ui3 V 时 VD 截止 :例15.1 电路如图所示，已知 ui 6sin t V， E = 3 V，画出 uo 的波形（设 VD 为理想二极管）。 (1) ui3 V 时 t uo/VO33 uR R VD E uiuo15.2 半导体二极管例15.2 电路如图所示，已知 VD1 与 VD2 是硅二极管。求：(1) Ui1=
10、3 V，Ui2 = 0 V 时， Uo = ？ (2) Ui1= Ui2 = 0 V 时，Uo = ? 解: VD1与 VD2 是共阴极 接法。 (1) Ui1 = 3 V，Ui2 = 0 V 时VD1 导通，VD2 截止。Uo = Ui1UD = 2.4 V (2) Ui1= Ui2 = 0 V 时VD1与 VD2 均导通。Uo = Ui1UD = 0.6 V15.2 半导体二极管Ui1Ui2Uo 12VVD1 RVD2 15.3 15.3 特殊二极管特殊二极管一、稳压二极管又称为齐纳二极管。 为面结型硅二极管。UZ IZM uZ iZ O IZ 反向 特性正向 特性1. 伏安特性特点 反向
11、击穿电压小； 反向击穿特性陡。 击穿 电压 第15章 直流稳压电源 2. 主要参数(1) 稳定电压 UZ (2) 稳定电流 IZ (3) 动态电阻 rZ (4) 电压温度系数 U（%/） 温度每变化 1 稳定电压变化的百分数。 例如 2CW18 稳压管： U = 0.095%/， 若 20 时 UZ = 11 V，则 50 时的稳压值为 rZ =UZ IZUZ = 11V (5020)11V 11.3 V 0.095 100（越小越好） 15.3 特殊二极管 (5) 耗散功率 PZUZ IZM PZ 15.3 特殊二极管 型 号 UZ /V IZ /mA IZM /mA PZ /W rZ /
12、U /( %/) 2CW52 3.2 4.5 10 55 0.25 70 0.08 2CW54 5.5 6.5 10 38 0.25 30 0.03 0.05 2CW107 8.5 9.5 20 100 1 10 0.08 几种稳压管的主要参数 稳压值为 8 V 左右的稳压管动态电阻较小。 UZ5.7 V时，温度系数为负值； UZ5.7 V时，温度系数为正值。 二、光敏二极管 1. 伏安特性反向电流随光照强度的增加而上升。照度增加 I U O15.3 特殊二极管 作用将光信号转化为电信号。 E = 200 lx E = 400 lx 2. 主要参数 (1) 暗电流无光照时的反向饱和电流。 (2) 光电流额定照度时的反向电流。 (3) 灵敏度 (4) 峰值波长 三、发光二极管 15.3 特殊二极管 U 伏安特性与普通二极管相似。 发光的颜色取决于制造材料。磷砷化镓：红光，磷化镓：绿光。 作用 作显示器件。 将电信号转化为光信号。LED R 5 V Uo
