《极管及直流稳压电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《极管及直流稳压电路.ppt（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第6章章 二极管及直流稳压电路二极管及直流稳压电路6.2 6.2 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管6.3 6.3 稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管6.4 6.4 整流、滤波及稳压电路整流、滤波及稳压电路整流、滤波及稳压电路整流、滤波及稳压电路6.1 6.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的基本知识2第第6章章 二极管及直流稳压电路二极管及直流稳压电路本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：一、理解一、理解一、理解一、理解PNPN结的单向导电性；结的单向导电性；结的单向导电性；结的单向导电性；二、了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理二、了解二
2、极管、稳压管的基本构造、工作原理二、了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理二、了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理 和特性曲线，理解主要参数的意义；和特性曲线，理解主要参数的意义；和特性曲线，理解主要参数的意义；和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路；三、会分析含有二极管的电路；三、会分析含有二极管的电路；三、会分析含有二极管的电路；四、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及四、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及四、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及四、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及 参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算; ;五、了解稳压管稳压电路的工
3、作原理。五、了解稳压管稳压电路的工作原理。五、了解稳压管稳压电路的工作原理。五、了解稳压管稳压电路的工作原理。 36.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：( ( ( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) ) ) )。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变能力明显改变能力明显改变( ( (
4、(可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( ( ( (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等
5、管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等) ) ) )。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强46.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。体。体。体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共
6、价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。 Si Si Si Si价电子价电子5 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成为为为为自由电子自由电子自由电子自由电子，同时共价键中，同时共价键中，同时共价键中，同时共
7、价键中留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带正电）（带正电）（带正电）（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴
8、吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。6本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电
9、流分电流分电流分电流 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意： (1) (1) 本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少, ,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差； (2) (2) 温度愈高温度愈高温度愈高温度愈高, ,载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多, ,半导体的导电性
10、能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就愈好。愈好。愈好。愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在空穴成对地产生的同时，又不断复合。在空穴成对地产生的同时，又不断复合。在空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子
11、的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。76.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子
12、半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N N型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, ,形成形成形成形成杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。 在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多自由电子是多自由
13、电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。86.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素
14、 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数空穴是多数空穴是多数空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。9 1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量
15、与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。 2. 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。 3. 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. a. 减少、减少、减少、减少、b. b. 不变、不变、不变、不变、c. c. 增多）
16、。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4. 4. 在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。 （a. a. 电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流） b ba a106.1.3 PN6.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性1.1. PN PN PN PN结的形成结的
17、形成结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷区变薄。区变薄。区变薄。区变薄。 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动最终达到动态平
18、最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区112. PN2. PN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性 (1) PN (1) PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大
19、的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。 PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，正向电阻较小，正向电阻较小，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+12(2) PN (2) PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电
20、场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +13PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽(2) PN (2) PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多
21、，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+ PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，电阻较大，电阻较大，电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +146.2 半导体二极管半导体二极管6.2.1 基本结构基本结构(a) (a) 点接触型点接触型点接触型点接触型(b
22、)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。 结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c) (c) 平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电
23、路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。15阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号
24、6.2 半导体二极管半导体二极管二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D166.2.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0 0.1V.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。 外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿
25、，失去电压二极管被击穿，失去单向导电性。单向导电性。单向导电性。单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+ 反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。176.2.3 主要参数主要参数1. 1. 最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极
26、管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。电流。电流。电流。2. 2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。二极管击的一半或三分之二。二极管击的一半或三分之二。
27、二极管击的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3. 3. 反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的影响，温受温度
28、的影响，温受温度的影响，温受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向锗管的反向锗管的反向锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。18二极管二极管二极管二极管的单向导电性的单向导电性的单向导电性的单向导电性 1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加
29、正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。正向电流较大。正向电流较大。正向电流较大。 2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，二极管处于反向截止状态，二极管反
30、向电阻较大，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。反向电流很小。反向电流很小。反向电流很小。 3. 3. 3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。向导电性。向导电性。向导电性。 4. 4. 4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电
31、流愈大。流愈大。流愈大。流愈大。19 6.2.4 6.2.4 二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。的正
32、负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正( ( 正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 ) )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB = = 6V6V否则，否则，否则，否则， U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1： 取取取取
33、 B B 点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。 在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。 D6V12V3k BAUAB+21两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分
34、析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳 = =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 = = V V2 2阴阴阴阴= = 12 V12 VU UD1D1 = 6V = 6V，U UD2D2 =12V =12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通， D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB = 0 V= 0 V例例
35、2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里， D D2 2 起钳起钳起钳起钳位作用，位作用，位作用，位作用， D D1 1起隔离起隔离起隔离起隔离作用。作用。作用。作用。 BD16V12V3k AD2UAB+22u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 u uo o = 8V = 8V u ui i 8V VVb b，二极管二极管二极管二极管D D导通；导
36、通；导通；导通；3 3） 工作波形工作波形工作波形工作波形 u 负半周，负半周，VaVVb b，二极二极二极二极管管管管 D D1 1、 D D3 3 导通，导通，导通，导通， D D2 2、 D D4 4 截止截止截止截止 。3 3） 工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41 1） 电路结构电路结构电路结构电路结构 uD t tRLuiouo1234ab+ + u312. 2. 单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路2 2） 工作原理工作原理工作原理工作原理3 3） 工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41 1）电路结构）电路结构）电路结构）电路结构RL
37、uiouo1234ab+ + u 正半周，正半周，VaVb，二极二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。 u u 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va a uC时时，二极管导通，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同时供电的同时也给电容充电，也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 u u u uC时时时时，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载R RL L 放电，放电，放电，放电，u uC C按指按指按指按指数规律下降，数规律下降，数规律下降，数规律下降， u uo o= = u uC 。+Ci
38、ci +aDuoubRLio= uC 3 3）工作波形）工作波形）工作波形）工作波形二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。u tO tO404 4） 电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点( (T T 电源电压的周期电源电压的周期电源电压的周期电源电压的周期) ) ) )(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 R RL LC C 越大越大越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢 输出电压的平均值输出电压的平均值输出电压的平均值输出电压的
39、平均值U Uo o 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）当负载当负载当负载当负载R RL L 开路时，开路时，开路时，开路时， 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压41(2) (2) 外特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线0.45.45U U 结论结论 采用电容滤波时，输出电压采用电容滤波时，输出电压采用电容滤波时，输出电压采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负受负载变化影响较大，即带负受负载变化影响较大，即带负
40、受负载变化影响较大，即带负载能力较差。载能力较差。载能力较差。载能力较差。 因此电容滤波适合于要求输因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。负载变化较小的场合。(3) (3) 流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大选管时一般取：选管时一般取：选管时一般取：选管时一般取：I IOM OM =2 =2 I ID D RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大的峰值电流越大。 tO tO有电容有电容滤波滤波无电容无电容
41、滤波滤波 UooIO42例例 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压要求直流输出电压Uo=20V，选择整流二极管及滤波电容器。选择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的电流流过二极管的电流流过二极管的电流流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值 uRLuo+C解解 (1)(1)选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管选择整
42、流二极管可选用二极管可选用二极管2CZ52BIOM =100mA URWM =50V 43 例例 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知 RL = 200 uRLuo+C解解 (1) (1) 选择滤波电容器选择滤波电容器选择滤波电容器选择滤波电容器可选用可选用C=250 F，耐压为耐压为50V的极性电容器的极性电容器442. 2. 电感电容滤波器电感电容滤波器
43、电感电容滤波器电感电容滤波器1 1）电路结构）电路结构）电路结构）电路结构L uRLuo+C2 2）滤波原理）滤波原理）滤波原理）滤波原理 对直流分量对直流分量对直流分量对直流分量: : : : X XL L=0 =0 =0 =0 ，L L L L相当于短路相当于短路相当于短路相当于短路, , , ,电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在R RL L上。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量: : : : f f 越高越高越高越高, , , ,X XL L越大越大越大越大, , , ,电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在L L上。上。上。上。
44、因此因此因此因此, , , ,在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。 当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化阻碍电流的变化阻碍电流的变化阻碍电流的变化, ,使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。 LCLC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电
45、压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。场合，用于高频时更为合适。453. 3. 形形形形滤波器滤波器滤波器滤波器 形形形形 LC LC 滤波器滤波器滤波器滤波器 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好滤波器更好, ,但二但二极管的冲击电流极管的冲击电流较大。较大。 比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。L uRLuo+C2+C1 形形形形 RC RC 滤波器滤波器滤波器滤波器R uRLuo o+C2+C1 R R 愈大，愈大，愈大，愈大
46、，C C2 2愈大，愈大，愈大，愈大，滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但R R 大将使直流压大将使直流压大将使直流压大将使直流压降增加，降增加，降增加，降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。动很小的场合。动很小的场合。动很小的场合。466.4.3 6.4.3 稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO )
47、IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ 1. 1. 电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路476.4.3 6.4.3 稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ 设负载设负载设负载设负载R RL L一定，一定，一定，一定， U UI I 变化变化变化变化 UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR 1. 1. 电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz483. 3. 参数的选择参数的选择参数的选择参数的选择(1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2 3) UO(4) 为保证稳压为保证稳压为保证稳压为保证稳压管安全工作管安全工作管安全工作管安全工作为保证稳压为保证稳压为保证稳压为保证稳压管正常工作管正常工作管正常工作管正常工作 适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变输出电流不大、且负载变输出电流不大、且负载变输出电流不大、且负载变动不大的场合。动不大的场合。动不大的场合。动不大的场合。
