飞电2二极管与整流电路.ppt

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1、飞机电子基础,南航新员工培训,目录,第一章 半导体的基础知识第二章 二极管与整流电路第三章 三极管与放大器第四章 集成运算放大器及其应用电路第五章 数制及其转换第六章 模拟信号与数字信号的转换第七章 数字电路第八章 计算机基础知识第九章 计算机网络的基本概念第十章 ARINC429数字数据总线,第二章 二极管与整流电路,2.1 二极管的结构 2.2 二极管的伏安特性 2.3 二极管整流电路 2.4 硅控整流管(SCR)2.5 特殊用途的二极管,2.1二极管的结构,二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图2-1所示,在图2-1(b)所示电路符号中,箭头指向为正向导通电流方向。图2-1 二极管结构

2、、符号及外形举例(a)结构；(b)符号；(c)外形,类型：,(1)按材料分:有硅二极管，锗二极管和砷化镓二极管等。(2）按结构分:根据PN结面积大小,有点接触型、面接触型二极管。(3）按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等二极管。(4）按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。(5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。,2.2 二极管的伏安特性,图2-2 硅二极管2CP10的伏安特性图2-3 锗二极管2AP15的伏安特性由图可以看出，二极管的伏安特性和PN结的理想伏安特性基本是相同的，一、正向特性二、反向特性三、反向击穿特性下面对以锗二极管的伏安特性为例加以说明：,一、正向

3、特性,对应于图2-3的第段为正向特性,此时加于二极管的正向电压只有零点几伏,但相对来说流过管子的电流却很大,因此管子呈现的正向电阻很小。但是，在正向特性的起始部分，正向电流几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好象有一个门坎。硅管的门坎电压约为0.50.8伏,锗管的门坎电压约为0.10.3伏,当正向电压大于门坎电压时,电流增长很快。,二、反向特性,P型半导体中的少数载流子电子和N型半导体中的少数载流子空穴，在反向电压作用下很容易通过PN结，形成反向饱和电流，但由于少数载流子的数目很少，所以反向电流是很小的,如图2-3的第2段所示，一般硅管的反向电流比锗管小得多。,三、反向击穿特性,当增加反向电压时

4、，因在一定条件下，少数载流子数目有限，故起始一段反向电流没有多大变化，当反向电压增加到一定的大小时，反向电流急剧增加，叫做二极管的反向击穿，对应于图2-3的第3段，其原因和PN结击穿相同。,2.3 二极管整流电路,整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。本节将分析单相半波整流电路和单相桥式整流电路。,一、单相半波整流电路,图2-4所示电路是一个典型的单相半波整流电路，整流变压器Tr、整流元件D（晶体二极管）负载电阻RL。设整流变压器副边的电压为其波形如图2-5（a）所示。图2-4 单相半波整流电路图2-5 单相半波整流

5、电路的电压与电流波形,图2-5 单相半波整流电路的电压与电流波形,由于二极管D具有单向导电性，只当它的阳极电位高于阴极电位时才能导通。在变压器副边电压的正半周时，其极性为上正下负（图2-4），即a点的电位高于b点，二极管因承受正向电压而导通。这时负载电阻RL上的电压为，通过的电流为。在电压的负半周时，a点的电位低于b点，二极管因承受反向电压而截止，负载电阻RL上没有电压。因此，在负载电阻RL上得到的是半波整流电压。在导通时，二极管的正向电压降很小，可以忽略不计。因此，可以认为的这半个波和的正半波是相同的（图2-5（b）。,二、单相桥式整流电器,单相半波整流的缺点是只利用了电源的半个周期，同时整

6、流电压的脉动较大。为了克服这些缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路。它是由四个二极管接成电桥的形式构成的，如图2-6(a)所示，图2-6(b)是其简化画法。图2-6 单相桥式整流电路,图2-7 单相桥式整流电路的电压与电流波形,在变压器副边电压的正半周时，其极性为上正下负（图2-6），即a点的电位高于b点，二极管D1和D3导通，D2和D4截止，电流的通路是aD1RLD3b。这时，负载电阻RL上得到一个半波电压，如图2-7(b)中的0段所示。在电压的负半周时，变压器副边的极性为上负下正，即a点的电位低于b点，二极管D1和D3截止，D2和D4导通，电流的通路是b D2RLD4

7、a。同样在负载电阻RL上得到一个半波波电压，如图2-7(b)中的2段所示。,2.4 硅控整流管(SCR),SCR也叫可控硅，它是一种常用来作硅整流器的四层结构器件，但其导通与否却是由栅极控制的。当在阴极和阳极之间加正向电压并串联一外接负载时，负载中无任何明显的负载电流流过，除非作用一栅电流。可控硅在保持导通状态时通常叫做“触发”，除非栅极电流下降低于某一特定值(称作保持电流)，此时的可控硅处于一种高电阻的关断状态。其电流电压(IV)特性如图2-8所示。图2-8 硅控整流管(a)结构图(b)符号(c)伏安特性,2.5 特殊用途的二极管,一、稳压二极管二、变容二极管 三、光敏二极管 四、发光二极管

8、(LED),一、稳压二极管,1稳压二极管的作用稳压二极管的作用稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管，在电路中起稳定电压作用。它是利用二极管被反向击穿后，在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。图4-14是常用稳压二极管的外形图与电路图符号。,2稳压二极管的分类,稳压二极管根据其封装形式、电流容量、内部结构的不同可以分为多种类型。封装形式金属外壳封装、玻璃封装和塑料封装。塑封稳压二极管又分为有引线型和表面封装两种类型。电流容量大功率（2A以上）和小功率（1.5A以下）。内部结构单稳压二极管和双稳压二极管（三电极稳压二极管）。,3、稳压二极管的工作特性,稳压二极管简称稳

9、压管,它的特性曲线和符号如图2-9所示。图2-9稳压二极管的特性曲线和符号(a)伏安特性曲线；(b)符号,4、稳压二极管的主要参数,(1)稳定电压UzZ。稳定电压Uz即反向击穿电压。(2)稳定电流Iz。稳定电流Iz是指稳压管工作至稳压状态时流过的电流。当稳压管稳定电流小于最小稳定电流Izmin时,没有稳定作用;大于最大稳定电流Izmax时,管子因过流而损坏。（3）最大耗散功率PZM和最大工作电流IZM。（4）动态电阻rZ。（5）电压温度系数CTV。,5、稳压二极管的应用电路,图4-16是单稳压二极管的应用电路,二、变容二极管,由于耗尽层中的分离电荷，反向偏置结的势垒电压可使该结用作一个电容。最

10、重要的是，结电容的值可通过反向电压来控制。当耗尽层的厚度通过改变电压V而变宽或变窄时，结电容C的值随着发生变化。我们把这一用途的二极管作成变容二极管，它通常用于电视接收机电子调谐。,三、光敏二极管,光敏二极管又叫光电二极管，通常用作光电探测器。光电二极管工作在反偏状态,它的管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照。光电二极管的检测方法和普通二极管的一样,通常正向电阻为几千欧,反向电阻为无穷大。否则光电二极管质量变差或损坏。当受到光线照射时,反向电阻显著变化,正向电阻不变。图2-10 光电二极管电路符号,四、发光二极管(LED),发光二极管与普通二极管一样,也是由PN结构成的,同样具有单向导电性,但在正向导通时能发光,所以它是一种把电能转换成光能的半导体器件。电路符号如图2-11所示。图2-11 发光二极管电路符号,练习题,1晶体二极管主要参数是 与。2晶体二极管按所用的材料可分为 和 两类，按结的结构特点可分为 和 两种。3 P结的正向接法是型区接电源的 极，型区接电源的 极。4晶体二极管的伏安特性可简单理解为 导通，截止的特性。导通后，硅管的管压降约为，锗管约为。5点接触型晶体二极管因其结电容，可用于 和 的场合；面接触型晶体二极管因其接触面积大，可用于 的场合。6按用途可把晶体二极管分为、等。,