第1章 半导体二级管与整流电路.ppt

§ 1.2 半导体二极管 (1)、基本结构 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 引线 外壳线 触丝线 基片 点接触型 PN结 面接触型 P N 超快恢复二极管 肖特基二极管 (2)、伏安特性 U I 死区电压 硅管0.5V,锗管0.1V。 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压U(BR) (3)、主要参数 （1）最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 （2）反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半。 （3）反向电流 IR 指二极管加反向峰值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，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。 以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、保护等。下面介绍两个交流参数。 （4）微变电阻 rD iD vD ID VD Q ?iD ?vD rD是二极管特性曲线工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比： 显然，rD是对Q附近的微小变化量的电阻。 （5）二极管的极间电容 二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。 为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在P区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。 P + - N 这样所产生的电容就是扩散电容CD。 CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，载流子很少，扩散电容可忽略。 PN结高频小信号时的等效电路： 势垒电容和扩散电容的综合效应 rd 例：二极管的应用： R RL ui uR uo t t t ui uR uo § 1.3 半导体二极管的简单应用 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 u1 u2 u3 u4 uo 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u0的稳定。 §1.4 二级管整流电路 整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。下面主要介绍前三种。 为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 1.4.1 单相半波整流电路 u20时，二极管导通。 二极管导通 i0 u1 u2 a T b D RL u0 忽略二极管正向压降： u0=u2 u20时，二极管截止,输出电流为0。 二极管截止 u0=0 u1 u2 a T b D RL u0 i0 输出电压波形与大小 uo 输出电压平均值（U0）： 输出电压波形： u1 u2 a T b D RL u0 i0 输出电压波形与大小 二极管上承受的最高电压： 二极管上的平均电流： ID=I0 u1 u2 a T b D RL u0 i0 uo 输出电压波形： 1.4.2.1 单相全波整流电路的工作原理 u1 u2 a T b D1 RL u0 D2 u2 i0 输出电压波形与大小 u0平均值U0： U0=0.9U2 输出电压波形： 二极管上承受的最高电压： 二极管上的平均电流： uo u1 u2 a T b D1 RL u0 D2 u2 i0 1.4.2 单相桥式整流电路的工作原理 桥式整流电路 + - u2正半周时电流通路 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL u0 桥式整流电路 - + u0 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL u2负半周时电流通路 u20 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由+经D1? RL?D3?- u20 时 D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 由-经D2? RL?D4?+ 输出是脉动的直流电压！ u2 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 uD4,uD2 uD3,uD1 uo u2 D4 D2 D1 D3 RL u0 + - 几种常见的硅整流桥 + A C - ~+~- ~ + - ~ 1.2.3 整流电路的主要参数 1、整流输出电压平均值（U0） 负载电压 U0的平均值为: 负载上的(平均