2017电子技术与数字电路(北大第二版)课件:12 半导体二极管.ppt

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2017电子技术与数字电路(北大第二版)课件:12 半导体二极管

(b)稳定电流IZ 它是稳压管正常工作时的电流值,原则上应选IZmin<IZ<IZmax。 IZmin是稳压管能够正常稳压的最小工作电流,电流低于此值时稳压效果变坏,甚至不稳压。 IZmax是稳压管能够正常稳压的最大工作电流,电流高于此值时会因PN结温度过高而损坏。 (c)动态电阻rZ 它是指稳压管两端电压的变化量与相应的电流变化量的比值,即rZ=ΔUZ/ΔIZ。稳压管的反向伏安特性曲线越陡,则动态电阻越小,稳压性能越好。 (d)最大耗散功率PZM 它是指保证稳压管安全工作所允许的最大功率损耗,PZM=UZ·IZmax。 2. 光电二极管 光电二极管也是一种特殊二极管,又称光敏二极管。其管壳上备有一个玻璃窗口,以便接受光照。 它利用光粒子激发共价键中的束缚电子而获取光生电子,从而把光能转变为电能,其灵敏度的典型值为0.1μA/Lx(Lx—光照强度单位,勒克斯)。 光电二极管的伏安特性曲线及符号表示如图1.15所示,其主要特点是反向电流与光照强度成正比。 人们日常生活中使用的太阳能电池正是由若干这种光电二极管组成的储能电路。 图1.15 光电二极管的伏安特性曲线及符号 3. 发光二极管 发光二极管简写为LED(Light Emitting Diode),其符号表示及正向导通发光时的工作电路如图1.16所示。 在正向偏置的二极管中,多数载流子扩散到对方要被复合,复合过程是载流子释放能量的过程,在每个复合的晶格上辐射成一粒光子。 硅(锗)半导体发射光的波长不在可见光谱内,故不能做成发光二极管。 砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)等化合物半导体材料制成的PN结复合时可以发射可见光,光的颜色视具体的半导体材料而定。 图1.16 发光二极管的符号及其工作电路 当发光二极管正向偏置时,其发光亮度随注入电流的增大而提高。为限制其工作电流,通常都要串接限流电阻R。由于发光二极管的工作电压低(1.5V~3V)、工作电流小(5mA~10mA),所以用发光二极管做为显示器件具有响应速度快、功率小、驱动简单和寿命长等优点。 常见的发光二极管除可以单个使用外,还有七段数码管,它可以显示0~9的10个字形符号。 发光二极管广泛应用于数字钟、计算机及各种数字化仪器的数字显示中。 1.2.5 二极管的应用 1. 单相半波整流电路 单相半波整流电路是一种最简单的整流电路。图1.17(a)所示电路为纯电阻负载的单相半波整流电路。 图中Tr为电源变压器,它的作用是将交流电网电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2,即变压器原边电压为u1,副边电压为u2;D为整流二极管,RL为负载电阻。 图1.17 单相半波整流电路及其波形图 设变压器副边电压u2=U2msinωt。当u2为正半周时,其极性为上正下负,即a点电位高于b点电位,二极管因承受正向电压而导通。 此时有电流流过负载,并且和二极管上的电流相等。忽略二极管上的电压降,则负载两端的输出电压等于变压器副边电压,即uo=u2,输出电压uo的波形与变压器副边电压u2的波形相同。 当u2为负半周时,其极性为上负下正,即a点电位低于b点电位,二极管因承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过,输出电压uo=0,变压器副边电压u2全部加在二极管D上。 综上所述,在负载电阻RL上呈现的电压波形如图1.17(b)所示。由于这种电路只在整个交流周期的半个周期二极管导通,才有电流流过负载,输出电压是单方向的脉动电压,故称此种电路为单相半波整流电路。 2. 限幅电路 所谓限幅,是指输出电压的幅度受到规定电压(限幅电压)的限制。 图1.18(a)是一个二极管限幅电路,UL为限幅电压。在实际电路的分析中,通常把二极管看成理想器件,即当其正向通导时,相当于短路,反向截止时,相当于开路。对于图1.18(a)的电路,当输入电压ui高于限幅电压UL时,加在二极管上的电压(ui-UL)为正,二极管导通,相当于短路,输出电压uo被限定在UL值上;反之,当输入电压ui低于限幅电压UL时,加在二极管上的电压(ui-UL)为负,二极管截止,uo=ui。 即uo与ui的关系为 uo= UL(ui>UL) ui(ui<UL) (1-2) 由此得到输出电压uo的波形如图1.18(b)所示。显然,当限幅电压UL取不同极性和数值时,输出电压波形也将不同。 由此得到输出电压uo的波形如图1.18(b)所示。显然,当限幅电压UL取不同极性和数值时,输出电压波形也将不

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