第五章 半导体二极管及直流稳压电源精要.ppt

第5章 半导体二极管及直流稳压电源 第5章 半导体二极管及直流稳压电源 5.1 半导体的基础知识 5.2 半导体二极管 5.3 晶体二极管电路的分析方法 5.4 晶体二极管的应用及直流稳压电源 5.5 半导体器件型号命名及方法 5.1 半导体的基础知识 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分，可分为：导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。 如：橡胶等 3. 半导体： 半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在一定条件下可导电。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。 5.1.1 本征半导体 1. 本征半导体——纯净的晶体结构的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个称为价电子。 其简化原子结构模型如下图： 2.本征半导体的共价键结构 3.本征半导体中的两种载流子 空穴的移动 由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上，而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又有可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出现了电荷迁移—电流。 电流的方向与电子移动的方向相反，与空穴移动的方向相同。本征半导体中，产生电流的根本原因是由于共价键中出现了空穴。 空穴的移动 5.1.2 杂质半导体 5.1.2 杂质半导体 2. P型半导体 P型半导体的结构示意图如图所示： 本节中的有关概念 5.1.3 PN结的形成及特性 1.PN 结的形成 2.PN 结的单向导电性 3. PN结的电容效应 5.2 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构 2. 二极管的伏安特性 2. 二极管的伏安特性 2. 二极管的伏安特性 2. 二极管的伏安特性 2. 二极管的伏安特性 二极管的反向击穿 5.2.3 二极管的主要参数 5.2.3 二极管的主要参数 5.3 晶体二极管电路的分析方法 2.交流小信号等效模型 2.交流小信号等效模型 5.3.2 晶体二极管电路的分析方法 5.3.2 晶体二极管电路的分析方法 2.图解分析法 3.简化模型分析法 3.简化模型分析法 （3）折线模型，用折线模型等效电路代替二极管 讨论 3.简化模型分析法 解：（1）理想模型 3.简化模型分析法 解：（2）恒压降模型 5.4 晶体二极管的应用及直流稳压电源 5.4.2. 小功率整流滤波电路 (2) UO（AV）和 IO（AV）的估算 已知变压器副边电压有效值为U2 2、单相桥式整流电路 (2) 输出电压和电流平均值的估算 3.电容滤波电路 考虑整流电路的内阻 (2) 二极管的导通角 (3) 电容的选择及UO（AV）的估算 讨论 1. 稳压管的伏安特性和主要参数 2.基本电路的组成 3. 稳压管稳压电路的主要性能指标 4. 工作原理 5.稳压管稳压电路的设计 【例5.4.1】 硅稳压管电路如图所示。其中待稳定的直流电压UI=18V，R=1kΩ，RL=2kΩ，硅稳压管VDZ的稳定电压UZ=10V，动态电阻及未被击穿时的反向电流均可忽略。（1）试求UO、IO、IR和IZ的值。（2）试求RL值降低到多大时，电路的输出电压将不再稳定。 解：（1） 讨论：稳压管稳压电路的设计 5.4.4 三端集成稳压器 （2）基本应用 （3）具有正、负两路输出的稳压电路 （4）输出电压扩展电路 2. 基准电压源三端可调式稳压器 W117 （2）基本应用 讨论：W117的应用 【例5.4.2】 电路如图5.4.14所示，集成稳压器7824的2、3端电压U32=UREF=24V，求输出电压UO和输出电流IO的表达式，说明该电路具有何种作用。 解： 5.5 半导体器件型号命名及方法 （2）当 5.4.3 稳压管稳压电路 依次选择稳压管、 UI、 R、 C、U2、二极管 1. 输出电压、负载电流→稳压管 2. 输出电压→UI 3. 输出电压、负载电流、稳压管电流、 UI →R 4. UI 、 R →滤波电路的等效负载电阻→C 5. UI → U2 6. U2、 R中电流→整流二极管 已知输出电压为6V，负载电流为0～30mA。试求图示电路的参数。 输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A（W78