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整流二极管的作用及其整流电路

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整流二极管的作用及其整流电路整流二极管的作用及其整流电路一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件通常它包含一个结,有阳极和阴极两个端子区的载流子是空穴区的载流子是电子,在区和区间形成一定的位垒外加使区相对区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为7称为正向导通状态若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态整流二极管具有明显的单向导电性整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下整流二极管主要用于各种低频整流电路二极管整流电路、半波整流电路图-是一种最简单的整流电路它由电源变压器、整流二极管和负载电阻,组成变压器把市电电压(多为伏)变换为所需要的交变电压,再把交流电变换为脉动直流电面从图5-的2波形图上看着二极管是怎样整流的E223JTJI3瞬2n0(b)0(a)图5—2半波整流波形变压器砍级电压,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图()所示。

在〜时间内,为正半周即变压器上端为正下端为负此时二极管承受正向电压面导通,通过它加在负载电阻上,在n〜n时间内,为负半周,变压器次级下端为正,上端为负这时承受反向电压,不导通,,上无电压在n〜n时间内,重复〜n时间的过程,而在n〜n时间内,又重复n〜n时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被削掉了,只有正半周通过,在上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图()所示,达到了整流的目的,但是,负载电压以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流这种除去半周、留下半周的整流方法,叫半波整流不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压)因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用二、全波整流电路单向桥式整流电路如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路图5-3是全波整流电路的电原理图全波整流电路,可以看作是由两个半波整流电路组合成的变压器次级线圈中间需要引出一个抽头,把次组线圈分成两个对称的绕组,从而引出大小相等但极性相反的两个电压与、、,两个通电回路。

1、,构成全波整流电路的工作原理,可用图5-4所示的波形图说明★在〜n间内,导通,在上得到上正下负的电压;对为反向电压,不导通(见图()★在nn时间内,对为正向电压,导通,在上得到的仍然是上正下负的电压;为反向电压,不导通(见图()对为正向电压,0算DI-M◎詔〜D」口1尋僵D疲止+E2:deSUL、02^=13.0圏5—4全莪聲猛载爲如此反复,由于两个整流元件、轮流导电,结果负载电阻上在正、负两个半周作用期间,都有同一方向的电流通过,如图()所示的那样,因此称为全波整流,全波整流不仅利用了正半周,而且还巧妙地利用了负半周,从而大大地提高了整流效率(=9比半波整流时大一倍)D1D4D3D2B图5-5桥式整流电路(Q图所示的全波整滤电路,需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头,这给制作上带来很多的麻烦另外,这种电路中,每只整流二极管承受的最大反向电压,是变压器次级电压最大值的两倍,因此需用能承受较高电压的二极管图()为桥式整流电路图,()图为其简化画法E2B图55桥式整毓电路何三、桥式整流电路桥式整流电路是使用最多的一种整流电路这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

桥式整流电路的工作原理如下:为正半周时,对、和方向电压,,导通;对、加反向电压,、截止电路中构成、、、通电回路,在、上形成上正下负的半波整洗电压,为负半周时,对、加正向电压,、导通;对、加反向电压,、截止电路中构成、电压通电回路,同样在上形成上正下负的另外半波的整流上述工作状态分别如图()()所示如此重复下去,结果在,上便得到全波整流电压其波形图和全波整流波形图是一样的从图5-中6还不难看出,桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整洗电路小一半!四、整流元件的选择和运用需要特别指出的是,二极管作为整流元件,要根据不同的整流方式和负载大小加以选择如选择不当,则或者不能安全工作,甚至烧了管子;或者大材小用,造成浪费表5-1所列参数可供选择二极管时参考另外,在高电压或大电流的情况下,如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件,可以把二极管串联或并联起来使用RD1RD1图5-7示出了二极管并联的情况:两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半,三只二极管并联,每只分担电路总电流的三分之一总之,有几只二极管并联,"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一但是,在实际并联运用时",由于各二极管特性不完全一致,不能均分所通过的电流,会使有的管子困负担过重而烧毁。

因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器,使各并联二极管流过的电流接近一致这种均流电阻一般选用零点几欧至几十欧的电阻器电流越大,应选得越小D1D2D1D2D3▲RRRRR图5-8二极管串联运用图示出了二极管串联的情况显然在理想条件下,有几只管子串联,每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一但因为每只二极管的反向电阻不尽相同,会造成电压分配不均:内阻大的二极管,有可能由于电压过高而被击穿,并由此引起连锁反应,逐个把二极管击穿在二极管上并联的电阻,可以使电压分配均匀。

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