第7章半导体二极管与整流滤波电路.ppt

第 7 章半导体二极管与整流滤波电路 图 7-2硅和锗的共价键结构 (a) 硅(Si); (b) 锗(Ge) 图 7 - 3电子-空穴对 图 7 4P型半导体的共价键结构 图 7 -5P型半导体平面模型 图 7- 6N型半导体的共价键结构 图 7 -7N型半导体平面模型 7.2PN结及其特性 图 7- 8PN结的形成 图 7- 9PN结的单向导电性 7.3 半导体二极管 图 7- 10半导体二极管结构和符号 图 7 –11 二极管伏安特性测试电路 图 7- 12 二极管的伏安特性 图 7 -13例 7.1 电路 (a) 电路； (b) 波形 7.4 特 殊 二 极 管 图 7 -14稳压管符号及伏安特性曲线 (a) 符号； (b) 伏安特性曲线 图 7 -15光电二极管结构 图 7-16 光电二极管的外形及符号 图 7 –17 发光二极管的外形及符号 7.5 整 流 电 路 图 7- 18 桥式整流电路 图 7- 19电压、 电流波形图 7.6 滤波电路 图 7 –20 电容滤波电路 图 7- 21电容滤波电路电流、 电压波形图 图 7- 22 桥式整流电容滤波电路的外特性 图 7 –23 桥式整流电感滤波电路 图 7 –24 复式滤波电路 图 7- 25 例 7.3 电路 图 7- 26 例 7.4 电路 7.7 硅稳压管稳压电路 图 7 27稳压管稳压电路 (a) 电路; （b） 伏安特性 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降， 变压器副边电压一般应高出5％～10％，即 每只二极管截止时承受的最高反向电压为 为使整流电路工作安全， 在选择二极管时，二极管的最大整流电流IFM应大于二极管中流过的电流平均值IF，二极管的最高反向工作电压峰值URM应比二极管在电路中承受的最大反向电压UVM高出一倍左右。 因此可以选用场2CZ12D二极管，其最大整流电流为3A，反向工作电压峰值为300V。 变压器的变比为  变压器副绕组电流有效值为  I2＝1.11× ＝1.11×2 ＝ 2.22 A 变压器的容量为  S＝U2×I2 ＝122×2.22 ＝270.84V·A 为了减小整流后电压的脉动，常采用滤波电路把交流分量滤去，使负载两端得到脉动较小的直流电。  滤波电路一般由电容、电感、电阻等元件组成。滤波电路对直流和交流反映出不同的阻抗，电感L对直流阻抗为零（线圈电阻忽略不计），对于交流却呈现较大的阻抗（XL＝ωL）。若把电感L与负载RL串联，则整流后的直流分量几乎无衰减地传到负载，交流分量却大部分降落在电感上。负载上的交流分量很小，因此负载上的电压接近于直流。 电容器C对于直流相当于开路，对于交流却呈现较小的阻抗（XC＝ 1/ωC）。若将电容C与负载电阻并联，则整流后的整流分量全部流过负载，而交流分量则被电容器旁路，因此在负载上只有直流电压，其波形平滑。  常用的滤波电路有电容滤波、 电感滤波、 复式滤波等。  一、电容滤波电路 图 7 20 为单相桥式整流、电容滤波电路。在分析电容滤波电路时，要特别注意电容器两端电压UC对整流组件导电的影响，整流组件只有受正向电压作用时才导通，否则便截止。  1. 工作原理 (1) 负载RL未接入时的情况：设电容器两端初始电压为零， 接入交流电源后，当u2为正半周时，u2通过V1、V2向电容器C充电；u2为负半周时，经V3、V4向电容器C充电，充电时间常数为 τC=RnC  其中, Rn包括变压器副绕组的电阻和二极管V的正向电阻。 由于Rint一般很小，电容器很快就充电到交流电压u2的最大值 U2，极性如图 7 -20 所示。由于电容器无放电回路，故输出电压（即电容器C两端的电压UC）保持在 U2，输出为一个恒定的直流，如图7 -21 中ωt＜0（即纵坐标左边）部分所示。 (2) 接入负载RL的情况：设变压器副边电压u2从0开始上升（即正半周开始）时接入负载RL，由于电容器中负载未接入前充了电， 故刚接入负载时u2＜uC, 二极管受反向电压作用而截止，电容器C经RL放电。  电容器放电过程的快慢，取决于RL与C的乘积，即电路时间常数τd。τd越大，放