《极管及其电路》课件.ppt

1.6 晶体二极管知识全解,普通二极管的基础知识二极管故障处理方法解说二极管重要特性二极管基本电路详解稳压二极管知识及典型应用电路发光二极管知识及典型应用电路开关二极管及变容二极管动手实验篇:解剖小型直流电源,1.6.1 普通二极管基础知识,二极管分类二极管外形特征和电路符号二极管工作原理二极管工作状态判断方法二极管主要参数常见二极管外形引脚表示方法,二极管分类,二极管外形特征：1）二极管共有两个引脚,两个引脚轴向伸出；2）二极管的体积不大,比一般电阻要小些；3）部分二极管的外壳上标有二极管电路符号.,二极管外形特征和电路符号,二极管电路符号识图信息二极管只有两个引脚:电路符号中已表示出了这两个引脚；电路符号中表示出二极管的正负极性:三角形底边这端为正极，另一端为负极。,二极管电路符号,二极管结构,二极管采用两种不同特性的半导体材料制成，一块是P型半导体，另一块是N型半导体，通过特殊工艺使两块半,导体连接在一起，在它们的界面处形成了一个PN结，所以二极管的基本结构是PN结，特性也就是PN结特性。二极管的两根引脚分别引出于两个半导体材料，从P型材料上引出正极性引脚，从N型材料上引出负极性引脚。,二极管工作原理,二极管有导通和截止两种工作状态。如果给二极管正极加上高于负极的电压，称为二极管的正向偏置电压，当该电压达到一定数值时二极管导通，导通后二极管相当于一个导体，电阻很小，相当于接通，如图所示。,二极管导通的条件 正向偏置电压;正向偏置电压大到一定程度，对于硅管而言0.7V，对于锗管而言为0.2V。,二极管导通后，在回路中的电流流向是从正极流向负极，不能从负极流向正极，否则二极管已经损坏。,二极管正向导通工作原理,如果给二极管正极加的电压低于负极加的电压，称为二极管的反向偏置电压。给二极管加反向偏置电压后，二极管截止，二极管两引脚间电阻很大，相当于开路。如图所示，只要是反向电压二极管就没有电流流动，如果反向电压过大，二极管会击穿，电流从负极流向正极，说明二极管已经损坏。,综上所述，给二极管加上一定正向电压二极管处于导通状态，给二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态。,二极管截止状态工作原理,二极管导通和截止工作状态判断方法,分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止。下表是二极管工作状态识别方法，表中，“”表示正极性电压，“”表示负极性电压。,二极管主要参数,常见二极管外形,常见二极管外形,普通二极管,检波二极管,桥整二极管,开关二极管,快速整流二极管,常见二极管外形,发光二极管,金封二极管,金封可控硅,稳压二极管,二极管正负引脚表示方法,1.6.2 二极管故障处理方法,开 路击 穿正向电阻变大性能变劣,二极管四种检测方法,脱开电路正向检测法脱开电路反向检测法断电在路检测法通电在路检测法,脱开电路正向检测法 用万用表的R 10档，黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，此时表针应向右偏转一个很大的角度，所指示阻值较小。此时阻值越小越好。,脱开电路反向检测法 用万用表的R 10K档，黑表笔接二极管的极负，红表笔接二极管的正极，此时表针应向右偏转一个很小的角度，所指示阻值较大。此时阻值越大越好。,断电在路检测法,该方法与测量阻值判断方法、二极管脱开电路检测方法基本相似（1）测量正向电阻受外电路的影响低于测量反向电阻受外电路的影响。（2）当测量结果受到怀疑时，应脱开电路后测量。,通电在路检测法,通电情况下测量二极管的导通管压降。电路通电后，万用表直流电压2.5V挡，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。测试结果解说如表：,二极管测试过程中注意事项,不同材料的二极管的正向电阻大小和反向电阻大小不同，目前常用硅二极管的正向和反向电阻均大于锗管。同一个二极管用同一个万用表的不同量程测量正、反向电阻值不同，同一个二极管用不同型号的万用表测量的正反向电阻值也是不同的。测量二极管正向电阻时，如果表针不能稳定停在某一个阻值上，而是不断的摆动，说明二极管热稳定性不好。使用数字式万用表时，表中有专用的PN结测量挡，此时可以用这一功能挡去测量，但二极管必须脱离电路。测量二极管的方法可以在具体情况下灵活选用。修理过程中，先用在路检测法，或通路检测法，对已经拆下的或新替换的用脱开检测法。,二极管的选配和更换方法,二极管选配方法 二极管损坏后要尽量下选用相同型号的二极管进行代换。若无同型号可先查晶体管手册，或根据二极管在电路中的作用以及参数要求，选用参数相近或大于原型号的二极管代用。用途不同的二极管不宜相互代用，硅二极管和锗二极管之间也不能相互代用。整流管主要考虑最大电流、最高反向工作电压和频率等参数。当代用的二极管接入电路再度损坏或工作性能不好时，除考虑代用型号是否正确外，还要考虑二极管所在电路是否存在其他故障。,二极管更换方法 拆下原二极管时，应认清二极管极性，焊上新二极管时要认清引脚极性，正、负引脚不能反接。原二极管为开路故障时，可以直接用一个新二极管并联上去。怀疑原二极管击穿或性能不良时，一定要先将原二极管拆下再将新二极管接上去。,1.6.3 二极管重要特性,单向导电性正向压降不变特性正向电阻小，反向电阻大的特性,1.6.3 二极管重要特性,单向导电性,单向导电性的定义：流过二极管的电流只能从正极流向负极，不能从负极流向正极，称为二极管的正向导电性。单向导电性对识图的意义：二极管电路符号中的三角形形象的表示了电流的流动方向。利用这一电路符号的提示作用，在电路分析时可以方便的知道电流在电路中的流动方向。分析直流电路中二极管工作原理时，因为使二极管导通的电压只能从正极加到负极，所以分析这一电压从什么地方加来时，可以从二极管的正极开始向直流电压供给方向寻找。要使二极管导通必须给二极管加上一个正向偏置电压，如果所加的电压达不到足够大的程度，二极管只能处于微导通状态：如果所加的是反向电压（负极高于正极电压），二极管不能导通，处于截止状态。,正反向特性,二极管伏-安特性曲线,以O为坐标原点，以加在二极管两端的电压U为横轴、流过二极管的电流为纵轴建立直角坐标系，各轴的方向表示施与二极管的电压和电流方向。第一象限曲线反映了二极管的正向特性；第三象限曲线反映其反向特性。,给二极管加的正向电压小于某一定值U1（硅：0.6V，锗：0.2）时，正向电流很小，且小于I1。当正向电压大与U1后，正向电流I随U的微小增大而剧增。将U1称为起始电压。,给二极管加的反向电压小于某一定值UZ(Urm)时，反向电流很小，当反向电压大与等于UZ后，反向电流I迅速增大而处于电击穿状态。将UZ 称为反向击穿电压。,二极管正向压降不变特性,二极管正向导通后的管压降基本上保持不变，但下列因素会使管压降有微小变化：当温度升高时管压降会有略有下降；温度降低时管压降会略微增大一点。正向电流发生很大变化时，正向压降会有微小的变化。即当正向电压有一个微小的变化时，将引起正向电流一个很大的变化。利用二极管管压降随温度微小变化的特征可以设计成温度补偿电路，在分析温度补偿电路时不了解二极管的这种特性，电路的工作原理就无法分析。,二极管正向电阻小，反向电阻大的特性,正向电阻是二极管正向导通后正负极之间的电阻，这一电阻值很小。,反向电阻是二极管处于反向偏置而未击穿时的电阻，这一电阻值很大。正、反向电阻值的大小是相对的，即：反向电阻值远远大于正向电阻值，反向电阻愈大愈好。,当二极管的正向电流变化时，其正向电阻也在发生微小的变化，正向电流愈大，正向电阻愈小，反之则大。在一些控制电路中，在利用这一特性实现电路的控制功能。在电子开关电路中，利用二极管正向电阻和反向电阻相差很大的特性，可以将二极管作为电子开关器件，即所谓的开关二极管：二极管导通时，其内阻很小，相当于开关接通；二极管截止时两引脚之间的电阻很大，相当于开关的断开。在电路中可以起到通与断的控制作用。,二极管正向电流与正向电阻关系的应用,1.6.4 二极管基本电路(),整流电路限幅电路检波电路温度补偿电路电子开关电路,1.6.4 二极管基本电路,二极管电路种类和电路分析方法,半波整流电路,电路中的VD1是二极管用于整流，所以称为整流二极管，它是整个电路的核心器件。,R1是整流电路的等效负载电阻，不是一只具体的电阻器，而是某个需要直流电压的负载电路。,Ui是半波整流电路的输入电压，是一个正弦交流电压；Uo是半波整流电路的输出电压，是单向脉动直流电压。,整流电路分析,分析整流电路主要是分析二极管的单向导电性，交流电压加到整流二极管两端，交流输入电压的正、负半周给整流二极管两端的偏置电压极性不同。,整流二极管导通时输出电压，截止时无法输出电压。应将交流输入电压分成正、负两个半周进行分析导通和截止。,交流电压正半周期间的半波整流电路,交流电压负半周期间半波整流电路,半波整流电路输入和输出电压波形图,输入电压,只有正半周部分,输出电压,二极管简易稳压电路,利用二极管正向导通后管压降基本不变的特性，可构成简单的直流稳压电路。,设三只二极管均为参数、型号相同的硅管，则在该直流稳压电路中，输入电压V1与输出电压V2关系:V2=30.6VVR1=V1V2,二极管检波电路,从调幅收音机天线上接收的信号就是调幅信号，信号的中间部分是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络就是所需要的音频信号。上包络信号和下包络信号对称，但信号的相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号，下包络信号不用，中间的高频信号也不需要。,收音机有调频和调幅两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的信号。,检波电路分析,Ui加于VD1的正极，正半周使VD1导通，负半周使VD1截止，在R1上得到正半周信号的包络电压UD。,组成UD信号的三种成分：音频信号、直流成分和高频载波信号。,UD的三种信号实际处理电路,高频滤波电容电路,检波电路中，高频滤波电容C1接在检波电路输出端与地之间，由于检波电路输出端的三种信号频率不同，当电容C1容量选取得很小时，C1对三种信号的作用不同：,对于直流电压，电容的隔直特性使C1开路检波电路输出端的直流电压不能被C1旁路到地；对于音频信号容抗很大，相当于开路音频信号不能被旁路到地；对于高频载波信号C1的容抗很小而呈通路状态，起高频滤波作用检波电路输出的高频载波信号旁路到地。,+V,Ui,VD1,C2,C1,R1,Uo,由R2给VD1加小量的偏置电压,直流电压值的大小，能够反映检波电路输出幅度的大小，若将该直流电压用来控制前级放大器的增益，称为AGC电路。,R2,负载电阻和耦合电容作用,检波二极管导通后的三种信号电流回路:高频电容构成高频负载波电流；负载电阻构成直流回路；耦合电容取出交流音频信号。,单向限幅电路,电路组成电路中R1是VD1（设为硅管）的限流保护电阻。输入信号Ui是正负两半周幅度相等的一个交流电压，Uo是经过二极管正向限幅后的输出信号电压，其正半周的幅度小于负半周的幅度。,将输入信号分成两个半周，由于二极具有的单向导电性和硅正向管压降为0.6V的特性，在正半周时，加在二极管上的电压使VD1导通，管压降为0.6V，输出电压Uo最大为0.6V；负半周时，二极管截止，输出信号幅度不变。,原理分析,二极管保护电路,电路工作原理在正常情况下，流过继电器的电流为从上到下，二极管不工作，但在断电瞬间，继电器线圈产生一个幅度很大的反向电动势，这是二极管处于正向导通，保护三极管。,+V,J1,R1,C1,保护二极管,继电器线圈,VD1,VT1,电路组成 J1是继电器，VD1是驱动三极管，VT1的保护二极管，R1和C1构成继电器内部开关触点的消火花电路。,1.6.5 稳压二极管及典型应用电路,稳压二极管外型稳压电路符号稳压二极管结构稳压二极管工作原理,稳压二极管外型,稳压二极管的电路符号,DW,VD,稳压二极管的结构和工作原理,该图为稳压二极管的U-I特性曲线图。它可以说明稳压二极管的稳压原理。X轴表示稳压电压的大小，Y轴表示流过二极管的电流的大小。,右图为温度补偿稳压二极管的工作原理图。这种类型的二极管工作时，1、2脚不分，内部的两只稳压二极管性能相同，一个正偏时，另一个反偏，当一个PN结的压降随温度增大时另一个减小。从而达到补偿的目的。,1.6.6 发光二极管,发光二极管的分类发光二极管电路符号,发光二极管的分类,发光二极管电路符号,1.6.7 二极管典型应用电路,发光二极管典型应用电路开关二极管的电路变容二极管应用电路小型直流电源电路,发光二极管典型应用电路,电路中的VD1为发光二极管，S1为电源开关。当电源开关S1处于打开状态时，整机电路没有支流工作电压，VD1上没有支流工作电压，所以二极管不发光。当S1接通后，直流电压加到整机电路中，同时通过R1加到VD1正极，使VD1导通发光，指示整机电路进入工作状态。,如果电源电压太低，加到二极管正极上的电压比较低，使VD1的电流较小，二极管发光较弱。反之二极管的光愈强。,发光二极管电平显示电路,电路中VD1是发光二极管，R2是VT1的限流保护电阻。加到VT1基极的交流信号幅度大小的变化将引起VT1管集电极电流的相应变化，这一电流变化将使发光二极管的发光强度发生变化，即发光二极管的发光强弱能够代表输入信号的幅度大小。,开关二极管的电路,当控制电压为“0”时，VD1不导通，相当于开路，对L1、C1和L2、C2电路没有影响；当控制电压为“1”时，控制电压使开关二极管VD1导通，相当于通路，使电路中A点的交流信号通过VD1和C3接地，L2和C2对电路不起作用。,从上述分析可知，电路中的二极管相当于一只开关，控制电路中的A点是否接地。,电路中的VD1是开关二极管，矩形脉冲控制电压通过R1加到VD1正极。,变容二极管应用电路,正极性的直流电压通过可变电阻R1加到VD1的负极，当这一直流电流大小发生改变时，给VD1加的反向偏置电压的大小发生改变时，其结电容的大小也发生改变。使LC并联谐振电路的振荡频率也发生改变。,电容C1与变容二极管VD1结的电容串联，然后与L1并联构成LC并联谐振回路。,小型直流电源,打开一个小型直流电源的外壳，就可以看到一只小型变压器和一个小型电路板。变压器的次级线圈共有7根引出线，可以得到6种不同的输出电压值：3V、4.5V、6V、7.5V、9V、和12V。,滤波电容,