dg6半导体二极管与直流稳压电源

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1、电工电子技术电工电子技术第第6 6章章 半导体二半导体二极管与直流稳压电源极管与直流稳压电源第第7 7章章 基本放大电路基本放大电路第第8 8章章 集集成运算放大器成运算放大器第第9 9章章 组组合逻辑电路合逻辑电路第第1010章章 触触发器和时序逻辑电路发器和时序逻辑电路第第1111章章 存存储器储器第第1212章章 数数/ /模和模模和模/ /数转换器数转换器电工电子技术电工电子技术主编主编 曾令琴曾令琴电工电子技术电工电子技术学习目的与要求 了解本征半导体、P型和N型半导体的特征；了解PN结的形成过程；熟悉二极管的伏安特性及其种类、用途；深刻理解晶体管的电流放大原理，掌握晶体管的输入和输

2、出特性；了解场效应管的结构组成及工作原理，初步掌握工程技术人员必需具备的分析电子电路的基本理论、基本知识和基本技能。电工电子技术电工电子技术6.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 物质按导电能力的不同可分为导体、半导体和绝缘体三大类。金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-2210-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9102s/cm量级。 半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：1. 半导体的独特性能光敏性光敏性半导体受光照后，其导电能力大大增强；热敏性热敏性受温度的影响，半导体导电能力

3、变化很大；掺杂性掺杂性在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理内部的导电机理所决定的。电工电子技术电工电子技术2. 本征半导体和杂质半导体(1)本征半导体 最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层电子数为4个。+Si(硅原子)Ge(锗原子)硅原子和锗原子的简化模型图SiSi+4+4GeGe+4+4因为原子呈电中性，所因为原子呈电中性，所以简化模型图中的原子以简化模型图中的原子核只用带圈的核只用带圈的+4+4符号表符号表示即可。示即可。电工电子技术电工电子技术 天然的硅和锗是不能制作成半导体器件的。它们

4、必须先经过高度提纯，形成晶格结构完全对称的本征半导体。 本征半导体原子核最外层的价电子都是4个，称为四价元素，它们排列成非常整齐的晶格结构。在本征半导体的晶格结构中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四个原子的价电子两两组成电子对，构成共价键结构共价键结构。444444444实际上半导体的实际上半导体的晶格结构是三维晶格结构是三维的。的。晶格结构晶格结构共价键结构共价键结构电工电子技术电工电子技术444444444从共价键晶格结从共价键晶格结构来看，每个原构来看，每个原子外层都具有子外层都具有8 8个个价电子。但价电价电子。但价电子是相邻原子共子是相邻原子共用，所以稳定性用，所以稳定性

5、并不能象绝缘体并不能象绝缘体那样好。那样好。在游离走的价电子原在游离走的价电子原位上留下一个不能移位上留下一个不能移动的空位，叫空穴。动的空位，叫空穴。 受光照或温度上升受光照或温度上升影响，共价键中价电影响，共价键中价电子的热运动加剧，一子的热运动加剧，一些价电子会挣脱原子些价电子会挣脱原子核的束缚游离到空间核的束缚游离到空间成为成为自由电子自由电子。 由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发本征激发。 本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带正电荷的离子。 由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能

6、参与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。 电工电子技术电工电子技术444444444受光照或温度受光照或温度上升影响，共上升影响，共价键中其它一价键中其它一些价电子直接些价电子直接跳进跳进空穴，使空穴，使失电子的原子失电子的原子重新恢复电中重新恢复电中性性。 价电子填补空穴的现象称为复合复合。此时整个晶体此时整个晶体带电吗？为什带电吗？为什么？么？ 参与复合的价电子又会留下一个新的空位，而这个新的空穴仍会被邻近共价键中跳出来的价电子填补上，这种价电子填补空穴的复合运动使本征半导体中又形成一种不同于本征激发下的电荷迁移，为区别于本征激发下自由电子载流子的运动，我们把价电子填补空穴的复合运动称为

7、空穴载流子运动。电工电子技术电工电子技术 半导体的导电机理与金属导体导电机理有本质上的区别：金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电；而半导体中则是本征激发下的自由电子和复合运动形成的空穴两种载流子同时参与导电。两种载流子电量相等、符号相反，即自由电子载流子和空穴载流子的运动方向相反。444444444 自由电子载流子运动可以形容为没有座位人的移动；空穴载流子运动则可形容为有座位的人依次向前挪动座位的运动。半导体内部的这两种运动总是共存的，且在一定温度下达到动态平衡。半导体的导电机理电工电子技术电工电子技术(2)杂质半导体 本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数量极少导电能力仍然很

8、低。如果在其中掺入某种元素的微量杂质，将使掺杂后的杂质半导体的导电性能大大增强。+五价元素磷(P)444444444P掺入磷杂质的硅半掺入磷杂质的硅半导体晶格中，自由导体晶格中，自由电子的数量大大增电子的数量大大增加。因此加。因此自由电子自由电子是这种半导体的是这种半导体的导导电主流电主流。 在室温情况下，本征硅中的磷杂质等于10-6数量级时，电子载流子的数目将增加几十万倍。掺入五价元素的杂质半导体由于自由电子多而称为电子型半导体，也叫做N型半导体。电工电子技术电工电子技术444444444三价元素硼(B)B+掺入硼杂质的硅半掺入硼杂质的硅半导体晶格中，空穴导体晶格中，空穴载流子的数量大大载流

9、子的数量大大增加。因此增加。因此空穴空穴是是这种半导体的这种半导体的导电导电主流主流。 一般情况下，杂质半导体中的多数载流子的数量可达到少数载流子数量的1010倍或更多，因此，杂质半导体比本征半导体的导电能力可增强几十万倍。 掺入三价元素的杂质半导体，由于空穴载流子的数量大大于自由电子载流子的数量而称为空穴型半导体，也叫做P型半导体。 在P型半导体中，多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，而不能移动的离子带负电。电工电子技术电工电子技术 不论是N型半导体还是P型半导体，其中的多子和少子的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远大于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。注意：注意：掺入

10、杂质后虽然形成了N型或P型半导体，但整个半导体晶体仍然呈电中性。一般可近似认为多数载流子的数量与杂质的浓度相等。P型半导体中的空穴型半导体中的空穴多于自由电子，是否多于自由电子，是否意味着带正电意味着带正电？自由电子导电和空自由电子导电和空穴导电的区别在哪穴导电的区别在哪里？空穴载流子的里？空穴载流子的形成是否由自由电形成是否由自由电子填补空穴的运动子填补空穴的运动形成的？形成的？ 何谓杂质半导体中的多子何谓杂质半导体中的多子和少子和少子 ？N N型半导体中的多型半导体中的多子是什么？少子是什么？子是什么？少子是什么？电工电子技术电工电子技术3. PN结及其形成过程PN结的形成结的形成 杂质半

11、导体的导电能力虽然比本征半导体极大增强，但它们并不能称为半导体器件。在电子技术中，PN结是一切半导体器件的“元概念”和技术起始点。在一块晶片的两端分别注入三价在一块晶片的两端分别注入三价元素硼和五价元素磷元素硼和五价元素磷 + + + + + + + + + + + + + + + +P P区区N N区区空间电荷区内电场电工电子技术电工电子技术动画演示电工电子技术电工电子技术 PN结形成的过程中，多数载流子的扩散和少数载流子的漂移共存。开始时多子的扩散运动占优势，扩散运动的结果使PN结加宽，内电场增强；另一方面，内电场又促使了少子的漂移运动：P区的少子电子向N区漂移，补充了交界面上N区失去的电

12、子，同时， N区的少子空穴向P区漂移，补充了原交界面上P区失去的空穴，显然漂移运动减少了空间电荷区带电离子的数量，削弱了内电场，使PN结变窄。最后，扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定，即PN结形成。 PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和电容比较相似，所以说PN结具有电容效应。电工电子技术电工电子技术4. PN结的单向导电性电工电子技术电工电子技术 PN结反向偏置时的情况电工电子技术电工电子技术 PN结的单向导电性 PN结的上述“正向导通，反向截止”作用，说明它具有单单向向导电性导电性，PN结的单向导

13、电性是它构成半导体器件的基础。 由于常温下少数载流子的数量不多，故反向电流很小，而且当外加电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化，因此反向电流又称为反向饱和电流。反向饱和电流由于很小一般可以忽略，从这一点来看，PN结对反向电流呈高阻状态，也就是所谓的反向截止反向截止作用。 值得注意的是，由于本征激发随温度的升高而加剧，导致电子空穴对增多，因而反向电流将随温度的升高而成倍增长。反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设计电路时，必须考虑温度补偿问题。 PN结中反向电流的讨论电工电子技术电工电子技术2. 半导体受温度和光照影响，产生半导体受温度和光照影响，产生本征激发本

14、征激发现象而出现电子、空现象而出现电子、空穴对；同时，其它价电子又不断地穴对；同时，其它价电子又不断地 “转移跳进转移跳进”本征激发出现本征激发出现的空穴中，产生价电子与空穴的的空穴中，产生价电子与空穴的复合复合。在一定温度下，电子、空。在一定温度下，电子、空穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。1. 半导体中少子的浓度虽然很低半导体中少子的浓度虽然很低 ，但少子对温度，但少子对温度非常敏感，因此温度对半导体器件的性能

15、影响很大。非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓度，所而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓度，所以说多子的数量基本上不受温度的影响。以说多子的数量基本上不受温度的影响。 4. PN结的结的单向导电性单向导电性是指：是指：PN结的结的正向电阻很小正向电阻很小，因此正向偏，因此正向偏置时多子构成的扩散电流极易通过置时多子构成的扩散电流极易通过PN结；同时结；同时PN结的结的反向电阻反向电阻很大很大，因此反向偏置时基本上可以认为电流无法通过，因此反向偏置时基本上可以认为电流无法通过PN结。结。3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩空

16、间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。学习与归纳学习与归纳电工电子技术电工电子技术5. PN结的反向击穿问题 PN结反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿反向击穿。 反向击穿发生在空间电荷区。击穿的原因主要有两种： 当PN结上加的反向电压大大超过反向击穿电压时，处在强电场中的载流子获

17、得足够大的能量碰撞晶格，将价电子碰撞出来，产生电子空穴对，新产生的载流子又会在电场中获得足够能量，再去碰撞其它价电子产生新的电子空穴对，如此连锁反应，使反向电流越来越大，这种击穿称为雪崩击穿雪崩击穿。 产生雪崩击穿的电场比较大，外加反向电压相对较高。通常出现雪崩击穿的电压大约在7V以上。 (1)雪崩击穿电工电子技术电工电子技术 当PN结两边的掺杂浓度很高，阻挡层又很薄时，阻挡层内载流子与中性原子碰撞的机会大为减少，因而不会发生雪崩击穿。(2)齐纳击穿 当PN结非常薄时，即使在阻挡层两端加的反向电压不太大，也会产生一个比较强的内电场。这个内电场足以把PN结内中性原子的价电子从共价键中拉出来，产生

18、出大量的电子空穴对，使PN结反向电流剧增，这种反向击穿现象称为齐纳击穿齐纳击穿齐纳击穿。可见，齐纳击穿发生在高掺杂的PN结中，相应的击穿电压较低，一般小于5V。 雪崩击穿是一种碰撞的击穿，齐纳击穿是一种场效应击穿，二者均属于电击穿电击穿。电击穿过程通常可逆，即PN结两端的反向电压降低后，PN结仍可恢复到原来状态。利用电击穿时PN结两端电压变化很小电流变化很大的特点，人们制造出工作在反向击穿区的稳压管。电工电子技术电工电子技术 当PN结两端加的反向电压过高时，反向电流会继续急剧增长，PN结上热量不断积累，引起结温升高，载流子增多，反向电流一直增大下去，结温一再持续升高循环，超过其容许值时，PN结

19、就会发生热击穿热击穿而永久损坏。 热击穿的过程是不可逆的，所以应尽量避免发生。(3)热击穿能否说出能否说出PN结有何结有何特性？半导体的导特性？半导体的导电机理与金属导体电机理与金属导体有何不同？有何不同？什么是本征激发？什么是本征激发？什么是复合？少数什么是复合？少数载流子和多数载流载流子和多数载流子是如何产生的子是如何产生的 ？ 试述雪崩击穿和齐纳击穿试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。这两种击穿能否造的特点。这两种击穿能否造成成PN结的永久损坏结的永久损坏 ？ 空间电荷区的空间电荷区的电阻率为什么很电阻率为什么很 高？高？电工电子技术电工电子技术6.2 半导体二极管半导体二极管 把把PN结用管

20、壳封装，然后在结用管壳封装，然后在P区和区和N区分别向外引出一区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管检波管、开关管开关管、稳压管稳压管和和整流管整流管等。等。硅高频检波管开关管稳压管整流管发光二极管 电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。为各类二极管的部分产品实物图。电工电子技术电工电子技术1. 二极管的基本结构和类型点接触型点接触型点接触型点接触型：结面积

21、小，适用于：结面积小，适用于 高频检波、脉冲电路及计算机高频检波、脉冲电路及计算机中的开关元件。中的开关元件。外壳触丝N型锗片型锗片正极引线正极引线负极引线负极引线N型锗型锗面接触型：面接触型：结面积大，适用于结面积大，适用于 低频整流器件。低频整流器件。负极引线负极引线底座底座金锑合金金锑合金PN结结铝合金小球铝合金小球正极引线正极引线普通二极管图符号稳压二极管图符号发光二极管图符号DDZD 使用二极管时，必须注使用二极管时，必须注意极性不能接反，否则电意极性不能接反，否则电路非但不能正常工作，还路非但不能正常工作，还有毁坏管子和其他元件的有毁坏管子和其他元件的可能。可能。电工电子技术电工电

22、子技术2. 二极管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020 二极管的伏安特性是指流过二极管的二极管的伏安特性是指流过二极管的电流与两端所加电压的函数关系。二极电流与两端所加电压的函数关系。二极管既然是一个管既然是一个PN结，其伏安特性当然具结，其伏安特性当然具有有“单向导电性单向导电性”。 二极管的伏安特性呈非线性，特性曲二极管的伏安特性呈非线性，特性曲线上大致可分为四个区：线上大致可分为四个区： 外加正向电压超过死区电压外加正向电压超过死区电压(硅管硅管0.5V，锗管，锗管0.1V)时，内电场时，内电场大大削弱，正向电流迅速增长，二极管进入大大削弱

23、，正向电流迅速增长，二极管进入正向导通区正向导通区。死死区区正正向向导导通通区区反向反向截止截止区区 当外加正向电压很低时，由于外电场还当外加正向电压很低时，由于外电场还不能克服不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运结内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故正向电流很小，几乎为零。动的阻力，故正向电流很小，几乎为零。这一区域称之为这一区域称之为死区死区。 外加反向电压超过反向击穿电压外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二时，反向电流突然增大，二极管失去单向导电性，进入极管失去单向导电性，进入反向击穿区反向击穿区。反反向向击击穿穿区区反向截止区反向截止区内反向饱和电流很小，可近似

24、视为零值。内反向饱和电流很小，可近似视为零值。电工电子技术电工电子技术正向导通区和反向截止区的讨论U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020死区正向导通区反向截止区反向击穿区 当外加正向电压大于死区电压时，二极管由不导通变为导通，电压再继续增加时，电流迅速增大，而二极管端电压却几乎不变，此时二极管端电压称为正向导通电压。 硅二极管的正向导通电压约为0.7V，锗二极管的正向导通电压约为0.3V。 在二极管两端加反向电压时，将有很小的、由少子漂移运动形成的反向饱和电流通过二极管。 反向电流有两个特点：一是它随温度的上升增长很快，二是在反向电压不超过某一范围时，反向电

25、流的大小基本恒定，而与反向电压的高低无关(与少子的数量有限)。所以通常称它为反向饱和电流。电工电子技术电工电子技术3. 二极管的主要参数二极管的主要参数 （1）最大整流电流最大整流电流IDM：指二极管长期运行时，允许通过：指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。其大小由的最大正向平均电流。其大小由PN结的结面积和外界散热结的结面积和外界散热条件决定。条件决定。 （2）最高反向工作电压最高反向工作电压URM：指二极管长期安全运行时所：指二极管长期安全运行时所能承受的最大反向电压值。手册上一般取击穿电压的一半作能承受的最大反向电压值。手册上一般取击穿电压的一半作为最高反射工作电压值。为最高

26、反射工作电压值。 （3）反向电流反向电流IR：指二极管未击穿时的反向电流。：指二极管未击穿时的反向电流。IR值越值越小，二极管的单向导电性越好。反向电流随温度的变化而变小，二极管的单向导电性越好。反向电流随温度的变化而变化较大，这一点要特别加以注意。化较大，这一点要特别加以注意。 （4）最大工作频率最大工作频率fM：此值由：此值由PN结的结电容大小决定。结的结电容大小决定。若二极管的工作频率超过该值，则二极管的单向导电性将变若二极管的工作频率超过该值，则二极管的单向导电性将变差。差。电工电子技术电工电子技术4. 二极管的应用举例注意：注意：分析实际电路时为简单化，通常把二极管进行理想化处理，即

27、正偏时视其为“短路”，截止时视其为“开路”。UD=0UD=正向导通时相当一个闭合的开关+D D+D D+D DP PN N+反向阻断时相当一个打开的开关+D DP PN N(1)二极管的开关作用电工电子技术电工电子技术(2)二极管的限幅作用+DuS10K IN4148+u0iD 图示为一限幅电路。电源uS是一个周期性的矩形脉冲，高电平幅值为+5V，低电平幅值为-5V。试分析电路的输出电压为多少。uS+5V-5Vt0当输入电压ui=5V时，二极管反偏截止，此时电路可视为开路，输出电压u0=0V； 当输入电压ui= +5V时，二极管正偏导通，导通时二极管管压降近似为零，故输出电压u0+5V。 显然

28、输出电压u0限幅在0+5V之间。u0练习练习练习练习 P146 P146 例例例例6-26-2电工电子技术电工电子技术 利利用用具具有有单单向向导导电电性性能能的的整整流流元元件件如如二二极极管管等等，将将交交流流电电转转换换成成单单向向脉脉动动直直流流电电的电路称为的电路称为整流电路整流电路。 整整流流电电路路按按输输入入电电源源相相数数可可分分为为单单相相整整流流电电路路和和三三相相整整流流电电路路，按按输输出出波波形形又又可可分分为为半半波波整整流流电电路路和和全全波波整整流流电电路路。目目前前广泛使用的是桥式整流电路。广泛使用的是桥式整流电路。(3)二极管的二极管的整流整流作用作用电工

29、电子技术电工电子技术利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路。整流电路。二极管半波整流电路二极管半波整流电路二极管全波整流电路二极管全波整流电路桥式整流电路简化图桥式整流电路简化图B220V RLDIN4001B220V RLD1D2二极管桥式整流电路二极管桥式整流电路D4B220V RLD1D2D3B220V RL电工电子技术电工电子技术1 1 单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路电工电子技术电工电子技术当当u2为正半周时，二极管为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电承受正向电压而导通，此时有电流流过负

30、载，并且和二极管上的电流相等，即流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io= id。忽略二。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即即uo=u2 ，输出电压，输出电压uo的波形与的波形与u2相同。相同。电工电子技术电工电子技术当当u2为为负负半半周周时时，二二极极管管D承承受受反反向向电电压压而而截截止止。此此时时负负载载上上无无电电流流流流过过，输输出出电电压压uo=0，变变压压器器副副边边电电压压u2全全部部加在二极管加在二极管D上。上。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术2 2 单相桥式整流电路单相

31、桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路电工电子技术电工电子技术u2为为正正半半周周时时，a点点电电位位高高于于b点点电电位位，二二极极管管D1、D3承承受受正正向向电电压压而而导导通通，D2、D4承承受受反反向向电电压压而而截截止止。此此时时电电流流的路径为：的路径为：aD1RLD3b，如图中实线箭头所示。如图中实线箭头所示。u2为为负负半半周周时时，b点点电电位位高高于于a点点电电位位，二二极极管管D2、D4承承受受正正向向电电压压而而导导通通，D1、D3承承受受反反向向电电压压而而截截止止。此此时时电电流流的路径为：的路径为：bD2RLD4a，如图中虚线箭头所示。如图中虚线箭头所示。

32、电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术半导体二极管工作在半导体二极管工作在击穿区，是否一定被击穿区，是否一定被损坏？为什么？损坏？为什么？ 你会做吗？何谓死区电压？硅管何谓死区电压？硅管和锗管死区电压的典和锗管死区电压的典型值各为多少？为何型值各为多少？为何会出现死区电压？会出现死区电压？ 二极管的伏安特性曲线上二极管的伏安特性曲线上分为几个区？能否说明二分为几个区？能否说明二极管工作在各个区时的电极管工作在各个区时的电 压、电流情况？压、电流情况？ 为什么二极管的反为什么二极管的反向电流很小且具有向电流很小且具有饱和性？当环境温饱和性？当环境温度升高时又会明

33、显度升高时又会明显增大增大 ？电工电子技术电工电子技术I(mA)40302010 0-5-10-15-20 (A) 0.4 0.812 8 4U(V) 稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性。D 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，其反向击穿可逆。正向特性与普正向特性与普通二极管相似通二极管相似反向反向IZUZ6.4 特殊二极管特殊二极管1. 稳压二极管实物图图符号及文字符号 显然稳压管的伏安特性曲线比普通二极管的更加陡峭。电工电子技术电工电子技术+USDZ使用稳压二极管时应该注意的事项(1)稳压二极管正负极的判别DZ+(2)稳压二极管使用时，应反向接入

34、电路UZ(3)稳压管应接入限流电阻(4)电源电压应高于稳压二极管的稳压值(5)稳压管都是硅管。其稳定电压UZ最低为3V，高的可达 300V，稳压二极管在工作时的正向压降约为0.6V。 电工电子技术电工电子技术稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增量很大，只引起很小的电压变化。量很大，只引起很小的电压变化。稳压管的主要参数：稳压管的主要参数：（1）稳定电压）稳定电压UZ。反向击穿后稳定工作的电压。反向击穿后稳定工作的电压。（2）

35、稳定电流）稳定电流IZ。工作电压等于稳定电压时的电流。工作电压等于稳定电压时的电流。（3）动动态态电电阻阻rZ。稳稳定定工工作作范范围围内内，管管子子两两端端电电压压的的变变化化量与相应电流的变化量之比。即：量与相应电流的变化量之比。即：rZ=UZ/IZ（4）额额定定功功率率PZ和和最最大大稳稳定定电电流流IZM。额额定定功功率率PZ是是在在稳稳压压管管允允许许结结温温下下的的最最大大功功率率损损耗耗。最最大大稳稳定定电电流流IZM是是指指稳压管允许通过的最大电流。它们之间的关系是：稳压管允许通过的最大电流。它们之间的关系是： PZ=UZIZM电工电子技术电工电子技术 二极管的反向击穿特性：当

36、外加反向电压超过击穿电压时，通过二极管的电流会急剧增加。 击穿并不意味着管子一定要损坏，如果我们采取适当的措施限制通过管子的电流，就能保证管子不因过热而烧坏。 在反向击穿状态下，让通过管子的电流在一定范围内变化，这时管子两端电压变化很小，利用这一点可以达到“稳压”效果。稳压二极管就是工作在反向击穿区。 稳压管稳压电路中一般都要加限流电阻R，使稳压管电流工作在Izmax和Izmix的范围内。应用中稳压管要采取适当措施限制通过管子的电流值，以保证管子不会造成热击穿。电工电子技术电工电子技术 发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由PN结构成，具有单向

37、导电性。实物图图符号和文字符号D 单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源及光电耦合器中的发光元件等。发光二极管一般使用砷化镓、磷化镓等材料制成。现有的发光二极管能发出红黄绿等颜色的光。 发光管正常工作时应正向偏置，因死区电压较普通二极管高，因此其正偏工作电压一般在1.3V以上。 发光管属功率控制器件，常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。2. 发光二极管电工电子技术电工电子技术 光电二极管也称光敏二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件，其核心部分也是一个PN结。光电二极管PN结的结面积较小、结深很浅，一般小于一个微米。D 光电二极管和稳压管类似，也是工作在反向电压下

38、。无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子空穴对，称为光生载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光照强度成正比。3. 光电二极管 光电二极管也称光敏二极管，同样具有单向导电性，光电管管壳上有一个能射入光线的“窗口”，这个窗口用有机玻璃透镜进行封闭，入射光通过透镜正好射在管芯上。实物图图符号和文字符号电工电子技术电工电子技术6.5 直流稳压电源直流稳压电源大多数电子设备使用的直流电都取自电网提供的大多数电子设备使用的直流电都取自电网提供的大多数电子设备使用的直流电都取自电网

39、提供的大多数电子设备使用的直流电都取自电网提供的交流电，因此，直流稳压电源通常由电源变压器交流电，因此，直流稳压电源通常由电源变压器交流电，因此，直流稳压电源通常由电源变压器交流电，因此，直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。直流稳压电源的组成框图直流稳压电源的组成框图 电工电子技术电工电子技术整整整整流流流流电电电电路路路路可可可可以以以以将将将将交交交交流流流流电电电电转转转转换换换换为为为为直直直直流流流流电电电电，但但但但脉脉脉脉

40、动动动动较较较较大大大大，在在在在某某某某些些些些应应应应用用用用中中中中如如如如电电电电镀镀镀镀、蓄蓄蓄蓄电电电电池池池池充充充充电电电电等等等等可可可可直直直直接接接接使使使使用用用用脉脉脉脉动动动动直直直直流流流流电电电电源源源源。但但但但许许许许多多多多电电电电子子子子设设设设备备备备需需需需要要要要平平平平稳稳稳稳的的的的直直直直流流流流电电电电源源源源。这这这这种种种种电电电电源源源源中中中中的的的的整整整整流流流流电电电电路路路路后后后后面面面面还还还还需需需需加加加加滤滤滤滤波波波波电电电电路路路路将将将将交交交交流流流流成成成成分分分分滤滤滤滤除除除除，以以以以得得得得到到到

41、到比比比比较较较较平平平平滑滑滑滑的的的的输输输输出出出出电电电电压压压压。滤滤滤滤波波波波通通通通常常常常是是是是利利利利用用用用电电电电容容容容或或或或电电电电感感感感的能量存储功能来实现的。的能量存储功能来实现的。的能量存储功能来实现的。的能量存储功能来实现的。电工电子技术电工电子技术6.5.1 6.5.1 电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动

42、较大，说明它的带负载能力较差，只载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。适用于负载较轻且变化不大的场合。电工电子技术电工电子技术6.5.2 6.5.2 电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电电感感滤滤波波适适用用于于负负载载电电流流较较大大的的场场合合。它它的的缺缺点点是是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。电工电子技术电工电子技术6.5.2 稳压电路稳压电路 经经经经整整整整流流流流和和和和滤滤滤滤波波波波后后后后的的的的电电电电压压压压往往往往往往往往会会会会随随随随着着着着交交交交流流流流电电电电源源

43、源源电电电电压压压压的的的的波波波波动动动动和和和和负负负负载载载载的的的的变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化，而而而而大大大大多多多多数数数数电电电电子子子子设备都要求有很稳定的直流电源供电。设备都要求有很稳定的直流电源供电。设备都要求有很稳定的直流电源供电。设备都要求有很稳定的直流电源供电。最简单的直流稳压电源是采用稳压二极管来稳压。最简单的直流稳压电源是采用稳压二极管来稳压。最简单的直流稳压电源是采用稳压二极管来稳压。最简单的直流稳压电源是采用稳压二极管来稳压。 电工电子技术电工电子技术1. 1. 稳压管电路稳压管电路稳压管电路稳压管电路工作原理：工作原理：输输入入电电压压Ui波波

44、动动时时会会引引起起输输出出电电压压Uo波波动动。如如Ui升升高高将将引引起起随随之之升升高高，导导致致稳稳压压管管的的电电流流IZ急急剧剧增增加加，使使得得电电阻阻R上上的的电流电流I和电压和电压UR迅速增大，迅速增大，从而使从而使Uo基本上保持不变。反之，当基本上保持不变。反之，当Ui减小时，减小时，UR相应减小，相应减小，仍可保持仍可保持Uo基本不变。基本不变。当负载电流当负载电流Io发生变化引起输出电压发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引发生变化时，同样会引起起IZ的相应变化，使得的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当保持基本稳定。如当Io增大时，增大时，I和和UR均会随之增大

45、使得均会随之增大使得Uo下降，这将导致下降，这将导致IZ急剧减小，使急剧减小，使I仍维持原仍维持原有数值保持有数值保持UR不变，使得不变，使得Uo得到稳定。得到稳定。电工电子技术电工电子技术2. 2. 集成稳压器集成稳压器集成稳压器集成稳压器 集集成成稳稳压压电电路路是是将将稳稳压压电电路路的的主主要要元元件件甚甚至至全全部部元元件件制制作作在在一一块块硅硅基基片片上上的的集集成成电电路路，因因而而具具有有体体积积小小、使使用用方方便、工作可靠等特点。便、工作可靠等特点。 集集成成稳稳压压器器的的种种类类很很多多，作作为为小小功功率率的的直直流流稳稳压压电电源源，应应用用最最为为普普遍遍的的是

46、是3端端式式串串联联型型集集成成稳稳压压器器。3端端式式是是指指稳稳压压器器仅仅有有输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端3个个接接线线端端子子。如如W78和和W79系系列列稳稳压压器器。W78系系列列输输出出正正电电压压有有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等等多多种种，若若要要获获得得负负输输出出电电压压选选W79系系列列即即可可。例例如如W7805输输出出+5 V电电压压，W7905则则输输出出5 V电电压压。这这类类端端稳稳压压器器在在加加装装散散热热器器的的情情况况下下，输输出出电电流流可可达达1.52.2A，最最高高输输入入电电压压为为35V，最最小小输输入入、输输出出电电压压差差为为23V，输输出出电电压压变变化化率率为为0.10.2。电工电子技术电工电子技术外形和管脚排列外形和管脚排列外形和管脚排列外形和管脚排列电工电子技术电工电子技术典型应用电路典型应用电路典型应用电路典型应用电路电工电子技术电工电子技术本章学习结束，希望同学们对本本章学习结束，希望同学们对本章内容予以重视，因为这是电子章内容予以重视，因为这是电子技术中基础的基础。技术中基础的基础。Goodbye!