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1、飞机电子基础 南航新员工培训目录第一章 半导体的基础知识第二章 二极管与整流电路第三章 三极管与放大器第四章 集成运算放大器及其应用电路第五章 数制及其转换第六章 模拟信号与数字信号的转换第七章 数字电路第八章 计算机基础知识第九章 计算机网络的基本概念第十章 ARINC429数字数据总线第二章 二极管与整流电路 2.1 二极管的结构 2.2 二极管的伏安特性 2.3 二极管整流电路 2.4 硅控整流管(SCR) 2.5 特殊用途的二极管 2.1二极管的结构二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图2-1所示, 在图2-1(b)所示电路符号中,箭头指向为正向导通电流方 向。图2-1 二极管结构、
2、符号及外形举例(a)结构； (b)符号； (c)外形 类型：(1)按材料分:l有硅二极管，锗二极管和砷化镓二极管等。 (2）按结构分:l根据PN结面积大小,有点接触型、面接触型二极管 。 (3）按用途分:l有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等 二极管。 (4）按封装形式分:l有塑封及金属封等二极管。 (5)按功率分:l有大功率、中功率及小功率等二极管。 2.2 二极管的伏安特性图2-2 硅二极管2CP10的伏安特 性图2-3 锗二极管2AP15的伏安特 性由图可以看出，二极管的伏安特 性和PN结的理想伏安特性基本 是相同的，l一、正向特性l二、反向特性l三、反向击穿特性下面对以锗二极管
3、的伏安特性为 例加以说明：一、正向特性对应于图2-3的第段为正向特性, 此时加于二 极管的正向电压只有零点几伏,但相对来说流过 管子的电流却很大,因此管子呈现的正向电阻很 小。但是，在正向特性的起始部分，正向电流几乎 为零，二极管呈现出一个大电阻，好象有一个 门坎。硅管的门坎电压约为0.50.8伏,锗管的门 坎电压约为0.10.3伏,当正向电压大于门坎电压 时,电流增长很快。二、反向特性P型半导体中的少数载流子电子和N型半导体 中的少数载流子空穴，在反向电压作用下很 容易通过PN结，形成反向饱和电流，但由于少数载流子的数目很少，所以反向电流 是很小的, 如图2-3的第2段所示，一般硅管的反向电
4、流比锗管小得多。三、反向击穿特性当增加反向电压时，因在一定条件下，少数载 流子数目有限，故起始一段反向电流没有多大 变化，当反向电压增加到一定的大小时，反向 电流急剧增加，叫做二极管的反向击穿，对应 于图2-3的第3段，其原因和PN结击穿相同。2.3 二极管整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用 ，因此二极管是构成整流电路的关键元件。本节将分析单相半波整流电路和单相桥式整流 电路。一、单相半波整流电路图2-4所示电路是一个典型的 单相半波整流电路，l整流变压器Tr、l整流元件D（晶体二极管 ）l负载电阻RL。设整流变压器副边的电压为其波形如图2-
5、5（a）所示。图2-4 单相半波整流电路图2-5 单相半波整流电路的电压与电 流波形图2-5 单相半波整流电路的电压与电流波形由于二极管D具有单向导电性，只当它的阳极电位高于 阴极电位时才能导通。在变压器副边电压的正半周时，其极性为上正下负（ 图2-4），即a点的电位高于b点，二极管因承受正向电 压而导通。这时负载电阻RL上的电压为，通过的电流 为。在电压的负半周时，a点的电位低于b点，二极管因承 受反向电压而截止，负载电阻RL上没有电压。因此，在负载电阻RL上得到的是半波整流电压。在导通时，二极管的正向电压降很小，可以忽略不计 。因此，可以认为的这半个波和的正半波是相同的（ 图2-5（b）。
6、二、单相桥式整流电器单相半波整流的缺点是只利用了 电源的半个周期，同时整流电压 的脉动较大。为了克服这些缺点 ，常采用全波整流电路，其中最 常用的是单相桥式整流电路。它是由四个二极管接成电桥的形 式构成的，如图2-6(a)所示，图2 -6(b)是其简化画法。 图2-6 单相桥式整流电路 图2-7 单相桥式整流电路的电压与电流波形在变压器副边电压的正半周时， 其极性为上正下负（图2-6）， 即a点的电位高于b点，二极管D1 和D3导通，D2和D4截止，电流的 通路是aD1RLD3b。这时，负载电阻RL上得到一个半 波电压，如图2-7 (b)中的0段 所示。在电压的负半周时，变压器副边 的极性为上
7、负下正，即a点的电 位低于b点，二极管D1和D3截止 ，D2和D4导通，电流的通路是b D2RLD4 a。同样在负载电阻RL上得到一个半 波波电压，如图2-7 (b)中的2 段所示。2.4 硅控整流管(SCR)SCR也叫可控硅，它是一种常用来作硅整流器的四层结构 器件，但其导通与否却是由栅极控制的。当在阴极和阳极之间加正向电压并串联一外接负载时，负 载中无任何明显的负载电流流过，除非作用一栅电流。可 控硅在保持导通状态时通常叫做“触发”，除非栅极电流下 降低于某一特定值(称作保持电流)，此时的可控硅处于一 种高电阻的关断状态。其电流电压(IV)特性如图2-8所 示。图2-8 硅控整流管l(a)
8、结构图 l(b)符号 l(c)伏安特性2.5 特殊用途的二极管一、稳压二极管二、变容二极管 三、光敏二极管 四、发光二极管(LED) 一、稳压二极管1稳压二极管的作用稳压二极管的作用稳压二极 管也称齐纳二极管或反向击 穿二极管，在电路中起稳定 电压作用。它是利用二极管被反向击穿 后，在一定反向电流范围内 反向电压不随反向电流变化 这一特点进行稳压的。 图4-14是常用稳压二极管的 外形图与电路图符号。2稳压二极管的分类稳压二极管根据其封装形式、 电流容量、内部结构的不同可 以分为多种类型。封装形式l金属外壳封装、玻璃封装和 塑料封装。塑封稳压二极管 又分为有引线型和表面封装 两种类型。 电流容
9、量l大功率（2A以上）和小功率 （1.5A以下）。内部结构l单稳压二极管和双稳压二极 管（三电极稳压二极管）。3、稳压二极管的工作特性 稳压二极管简称稳压管,它的 特性曲线和符号如图2-9所示 。 图2-9稳压二极管的特性曲线 和符号 (a)伏安特性曲线； (b)符号4、稳压二极管的主要参数(1)稳定电压UzZ。l稳定电压Uz即反向击穿电压。 (2)稳定电流Iz。l稳定电流Iz是指稳压管工作至稳 压状态时流过的电流。l当稳压管稳定电流小于最小稳定 电流Izmin时,没有稳定作用;l大于最大稳定电流Izmax时,管子 因过流而损坏。 （ 3）最大耗散功率PZM和最大工作电 流IZM。 （4）动态
10、电阻rZ。 （5）电压温度系数CTV。5、稳压二极管的应用电路图4-16是单稳压二极管的应用电路 二、变容二极管由于耗尽层中的分离电荷，反向偏置结的势垒 电压可使该结用作一个电容。最重要的是，结 电容的值可通过反向电压来控制。当耗尽层的厚度通过改变电压V而变宽或变窄 时，结电容C的值随着发生变化。我们把这一 用途的二极管作成变容二极管，它通常用于电 视接收机电子调谐。三、光敏二极管光敏二极管又叫光电二极管，通常用作光电探测 器。光电二极管工作在反偏状态,它的管壳上有一个玻璃窗 口，以便接受光照。光电二极管的检测方法和普通二极管的一样,通常正向 电阻为几千欧,反向电阻为无穷大。否则光电二极管质
11、量变差或损坏。当受到光线照射时,反向电阻显著变化,正向电阻不变。图2-10 光电二极管电路符号 四、发光二极管(LED)发光二极管与普通二极管一样,也是由PN结构 成的,同样具有单向导电性,但在正向导通时能 发光,所以它是一种把电能转换成光能的半导体 器件。电路符号如图2-11所示。图2-11 发光二极管电路符号练习题1晶体二极管主要参数是 与 。2晶体二极管按所用的材料可分为 和 两类，按结的 结构特点可分为 和 两种。3 P结的正向接法是型区接电源的 极，型区接电 源的 极。4晶体二极管的伏安特性可简单理解为 导通， 截止 的特性。导通后，硅管的管压降约为 ，锗管约为 。5点接触型晶体二极管因其结电容 ，可用于 和 的 场合；面接触型晶体二极管因其接触面积大，可用于 的 场合。6按用途可把晶体二极管分为 、 、 、 、 等 。
