晶体二极管及整流电路.ppt

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1、 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编第一章第一章 晶体二极管及整流电路晶体二极管及整流电路 半导体的问世是在1948年，其核心是具有单向导电性的PN结。在实际应用中的二极管种类很多，用途也十分广泛，掌握二极管的特性和应用常识是本章的重点。在功率变换中，二极管的主要用途是构成整流器，将交流电变换为直流电。半导体的主要特性半导体的主要特性 晶体二极管晶体二极管 整流电路整流电路 滤波电路滤波电路 特种二极管及应用特种二极管及应用 本章小结本章小结1 HEP Po

2、werpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 第一节第一节 半导体的主要特性半导体的主要特性一、什么是半导体一、什么是半导体导体导体 容易传导电流的物质，如电缆的线芯所使用的铜、铝等金属。容易传导电流的物质，如电缆的线芯所使用的铜、铝等金属。绝缘体绝缘体 能够可靠地隔绝电流的物质，如电缆的包皮所使用的橡胶、塑能够可靠地隔绝电流的物质，如电缆的包皮所使用的橡胶、塑料等。料等。半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质，硅（导电能力介于导体与绝缘体之间的物质，硅（Si）、锗（）、锗（

3、Ge）是最常见的用于制造各种半导体器件的材料。是最常见的用于制造各种半导体器件的材料。二、电子技术的核心是半导体二、电子技术的核心是半导体掺杂性掺杂性 在纯净的半导体中掺入极其微量的杂质元素，则它的导电能力在纯净的半导体中掺入极其微量的杂质元素，则它的导电能力将大大增强。应用掺杂技术可以制造出各种半导体元器件。将大大增强。应用掺杂技术可以制造出各种半导体元器件。热敏性热敏性 温度升高，将使半导体的导电能力大大增强。温度升高，将使半导体的导电能力大大增强。光敏性光敏性 对半导体施于光线照射，光照越强，导电能力越强。对半导体施于光线照射，光照越强，导电能力越强。2 HEP Powerpoint D

4、esign by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编半导体材料硅有四个价电子，通过共价键结合起半导体材料硅有四个价电子，通过共价键结合起来，如图所示。来，如图所示。在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周围，在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周围，不易自由移动，所以导电能力也较弱不易自由移动，所以导电能力也较弱。半导体受热或用光进行照射时，部分价电子获得足半导体受热或用光进行照射时，部分价电子获得足够的能量，得以挣脱共价键的束缚而成为自由电子和空够的能量，得以挣脱共价键的束缚而成为自由电子和空穴，穴，这

5、就是半导体具有热敏性和光敏性的原因。这就是半导体具有热敏性和光敏性的原因。半导体晶体结构示意图 三、三、P P型半导体和型半导体和N N型半导体型半导体 1 1P P型半导体型半导体 P型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素。这类掺杂后导体价元素。这类掺杂后导体的特点是：空穴数量多，自由电子数量少，故又称为空穴半导体。的特点是：空穴数量多，自由电子数量少，故又称为空穴半导体。2 2N N型半导体型半导体 N型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、砷等型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、砷等5价元素，这类杂质半价元素，这类杂质半导体特

6、点是：自由电子数量多，空穴数量少，故又称为电子半导体。导体特点是：自由电子数量多，空穴数量少，故又称为电子半导体。3 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 第二节第二节 晶体二极管晶体二极管一、二极管的结构与电路符号一、二极管的结构与电路符号用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图所示。二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以所示。二极管通

7、常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以便区别正负电极便区别正负电极。4 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编二极管的结构如下图所示，在二极管的结构如下图所示，在P P型与型与N N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为层，称为PNPN结。从结。从P P区引出的电极作为正极，从区引出的电极作为正极，从N N区引出的电极作为负极。区引出的电极作为负极。二极管基本结构 二极管图形符号二、二

8、极管的导电特性二、二极管的导电特性1.1.观察二极管的导电特性观察二极管的导电特性 图（图（a）图（图（b）按图（按图（a a）连接电路，此时小灯泡亮，表示二极管加正向电压而导通。）连接电路，此时小灯泡亮，表示二极管加正向电压而导通。按图（按图（b b）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。5 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及

9、整流电路 back陈振源主编2.2.二极管主要特性曲线二极管主要特性曲线二极管的电流二极管的电流iD与加在二极管两端的电压与加在二极管两端的电压vD的关系曲线，称为二极管伏安特性曲的关系曲线，称为二极管伏安特性曲线。线。（1 1）正向特性）正向特性 死区死区 当二极管外加正向电压较小时，正当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零。向电流几乎为零。正向导通区正向导通区 当二极管正向电压大于死区当二极管正向电压大于死区电压电压Vth时，电流随电压增加，二极管处于导通时，电流随电压增加，二极管处于导通状态。状态。导通电压导通电压 硅硅二极管约为，锗二极管约为。二极管约为，锗二极管约为。（2 2）

10、反向特性）反向特性 反向截止区反向截止区 当二极管承受的反向电压当二极管承受的反向电压未达到击穿电压未达到击穿电压V（BR）时，二极管呈时，二极管呈现很大电阻。现很大电阻。反向击穿区反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR）时，反向电流时，反向电流急剧增加，该现象称为二极管反向击穿。急剧增加，该现象称为二极管反向击穿。二极管伏安特性曲线6 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编2AP1 二极管 N型锗材料 普通

11、管 器件序号二极管型号的读识 三、二极管器件手册的使用三、二极管器件手册的使用1 1二极管型号二极管型号 国产二极管的型号由五部分组成。国产二极管的型号由五部分组成。第一部分是数字第一部分是数字“2”，表示二极管。，表示二极管。第二部分是用拼音字母表示管子的材料。第二部分是用拼音字母表示管子的材料。AN型锗材料，型锗材料，BP型锗材料，型锗材料，CN型硅材料，型硅材料，DP型硅材料。型硅材料。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。第四部分用数字表示器件的序号。第四部分用数字表示器件的序号。第五部分用拼音字母表示规格号。第五部分用拼音字母表示规格号。7 HEP

12、Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编2.2.二极管的主要参数二极管的主要参数最大最大整流电流整流电流IFM：是管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流。是管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流。最高反向工作电压最高反向工作电压VRM：又称额定工作电压，它是保证二极管不至于反向击穿而规定的又称额定工作电压，它是保证二极管不至于反向击穿而规定的最高反向电压。最高反向电压。反向饱和电流反向饱和电流IR：它指管子未进入击穿区的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性它指管子未

13、进入击穿区的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。越好。最高工作频率最高工作频率fM：是保证管子正常工作的最高频率。是保证管子正常工作的最高频率。实际工作中一般从两个方面使用二极管器件手册：实际工作中一般从两个方面使用二极管器件手册：已已知知二二极极管管的的型型号号查查找找其其器器件件用用途途和和主主要要参参数数，这这常常用用于于对对已已知知型型号号的的二二极极管管进行分析，看是否满足电路要求。进行分析，看是否满足电路要求。根根据据使使用用的的要要求求，选选用用二二极极管管型型号号。例例如如当当设设备备中中的的二二极极管管坏坏了了，如如没没有有同同型型号号的的管管子子更更换换，应应查查看

14、看手手册册，选选用用三三项项主主要要参参数数IFM、VRM、fM满满足足要要求求的的其其它它型型号号二极管代用。二极管代用。用工程应8 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编3 3二极管的选用二极管的选用 按材料分类，二极管主要有锗二极管和硅二极管两大类。前者内部多为点接按材料分类，二极管主要有锗二极管和硅二极管两大类。前者内部多为点接触型结构，允许的工作温度较低，只能在触型结构，允许的工作温度较低，只能在100以下工作；后者内部多为面接触型或以下工作；后者内部

15、多为面接触型或平面型结构，允许的工作温度较高，有的可达平面型结构，允许的工作温度较高，有的可达150200。普通二极管（如普通二极管（如2AP等系列）的等系列）的IFM较小，较小，fM一般较高，主要用于信号检测、一般较高，主要用于信号检测、取样、小电流整流等。取样、小电流整流等。整流二极管（整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的等系列）的IFM较大，较大，fM很低，广泛使用在各种电源很低，广泛使用在各种电源设备中作整流元件。设备中作整流元件。稳压二极管（稳压二极管（2CW、2DW）用在各种稳压电源和晶闸管电路中。）用在各种稳压电源和晶闸管电路中。开关二极管（开关二极管（2AK、2CK等系列）一般

16、等系列）一般IFM较小，较小，fM较高，用于数字电路和控较高，用于数字电路和控制电路中。制电路中。9 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编4 4二极管的简易测量二极管的简易测量 将万用表拨到电阻挡的将万用表拨到电阻挡的R100或或R1k，将万用表的红、黑表笔分别接在二极，将万用表的红、黑表笔分别接在二极管两端，若测得电阻比较小管两端，若测得电阻比较小(几千欧以下几千欧以下)，再将红、黑表笔对调后连接在二极管两，再将红、黑表笔对调后连接在二极管两端，而测得的电阻

17、比较大端，而测得的电阻比较大(几百千欧几百千欧)，说明二极管具有单向导电性，质量良好。测，说明二极管具有单向导电性，质量良好。测得电阻小的那一次黑表笔接的是二极管的正极。得电阻小的那一次黑表笔接的是二极管的正极。测量正向电阻 测量反向电阻 如果测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至为零，表示管子内部已短路。如果测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至为零，表示管子内部已短路。如果测得二极管的正、反向电阻都很大，则表示管子内部已断路。如果测得二极管的正、反向电阻都很大，则表示管子内部已断路。10 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职

18、业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编第三节第三节 整流电路整流电路整流电路的功能是将交流电转换成脉动直流电。整流电路的功能是将交流电转换成脉动直流电。一、半波整流电路一、半波整流电路单相半波整流电路由整流二极管、电源变压器和负载单相半波整流电路由整流二极管、电源变压器和负载RL构成。构成。半波整流原理电路图1 1整流原理整流原理当当v2为正半周时，二极管为正半周时，二极管V承受正向电压而导通，在负载承受正向电压而导通，在负载RL上获得上正下负电上获得上正下负电压压vL。当当v2为负半周时，二极管为负半周时，二极管V承受反向电压而截止，负载承受反向电压而截止，负载R

19、L上的电压上的电压vL=0。半波整流电路波形11 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编2 2负载上的直流电压和电流负载上的直流电压和电流负载上的直流电压负载上的直流电压：VLV2 负载上的直流电流负载上的直流电流：半波整流电路的变压器选用：次级电压半波整流电路的变压器选用：次级电压V2=VL，额定功率，额定功率P应大于负载功率。应大于负载功率。半波整流二极管的选用：最高反向工作电压半波整流二极管的选用：最高反向工作电压VRM不低于输入交流电的峰值电压不低于输入

20、交流电的峰值电压V2，额定电流不低于负载上的直流电流，额定电流不低于负载上的直流电流IL。半波整流电路的优点是电路简单，使用的元件少。但它的明显缺点是输出电半波整流电路的优点是电路简单，使用的元件少。但它的明显缺点是输出电压脉动很大，效率低，所以只能应用在对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池压脉动很大，效率低，所以只能应用在对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。的充电等。用工程应12 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 二、桥式整流电路二、桥式整

21、流电路 1 1电路结构电路结构 单相桥式整流电路由电源变压器单相桥式整流电路由电源变压器T、整流二极管、整流二极管VlV4和负载和负载RL组成。组成。桥式整流原理电路图 2 2整流原理整流原理 v2为正半周时，为正半周时，Vl和和V3正偏导通，正偏导通，V2、V4受到反向电压而截止。单向脉动电受到反向电压而截止。单向脉动电流的流向为：流的流向为：A端端V1RLV3B端，端，RL上的脉动电压极性为上正下上的脉动电压极性为上正下负负。v2为为负负半半周周时时，V2、V4正正偏偏导导通通，V1、V3受受到到反反向向电电压压而而截截止止。单单向向脉脉动动电电流的电流流向为：流的电流流向为：B端端V2R

22、LV4A端，端，RL上的脉动电压极性仍为上正下负。上的脉动电压极性仍为上正下负。输出电压波形输入电压波形13 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编3 3负载上的直流电压和电流负载上的直流电压和电流负载上的直流电压负载上的直流电压：VLV2负载上的直流电流负载上的直流电流：桥式整流电路变压器的选用：次级电压桥式整流电路变压器的选用：次级电压V2=VL，额定功率，额定功率P应大于负载功率。应大于负载功率。桥式整流二极管的选用：最高反向工作电压桥式整流二极管的选用：

23、最高反向工作电压VRM不低于输入交流电的峰值电压不低于输入交流电的峰值电压V2，最大整流电流，最大整流电流IFM不低于负载上的直流电流不低于负载上的直流电流IL。桥式整流电路中的二极管极性不允许接错，否则会造成二极管或变压器过电流桥式整流电路中的二极管极性不允许接错，否则会造成二极管或变压器过电流而损坏。而损坏。要获得负极性的直流脉动电源，只要将要获得负极性的直流脉动电源，只要将4个二极管的极性都对调即可。个二极管的极性都对调即可。用工程应14 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电

24、路 back陈振源主编 4 4整流桥堆的应用整流桥堆的应用 将将若若干干只只整整流流二二极极管管用用绝绝缘缘瓷瓷、环环氧氧树树脂脂等等外外壳壳封封装装成成一一体体就就制制成成整整流流堆堆，常常见的有半桥和全桥整流堆。见的有半桥和全桥整流堆。整流桥堆 整流桥堆的实际接线图 整整流流硅硅堆堆的的主主要要参参数数是是最最高高反反向向电电压压和和最最大大整整流流电电流流，在在选选用用硅硅堆堆时时，也也主主要要是根据电路具体要求来选择这二个参数。是根据电路具体要求来选择这二个参数。15 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规

25、划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编第四节第四节 滤波电路滤波电路将脉动直流电中的交流成分滤除掉，这一过程称为滤波。将脉动直流电中的交流成分滤除掉，这一过程称为滤波。一、电容滤波器一、电容滤波器电容滤波器是在负载的两端并联一个电容构成的。电容滤波器是在负载的两端并联一个电容构成的。半波整流接滤波电容 桥式整流接滤波电容16 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编1 1观测电容滤波情况观测电容滤波情况在未在未接滤波电容接滤波电容C时，负载时，负载

26、RL上的电压波形如图中的虚线所示。当在负载上的电压波形如图中的虚线所示。当在负载RL的两的两端并联滤波电容端并联滤波电容C后，输出波形就如图中的实线所示。显然，加上滤波器后的输出电后，输出波形就如图中的实线所示。显然，加上滤波器后的输出电压脉动程度明显减小压脉动程度明显减小了。了。2 2滤波原理滤波原理（以（以半波整流电路为例）半波整流电路为例）（1）在输入电压上升超过电容端电压时，整流二极管）在输入电压上升超过电容端电压时，整流二极管V正向导通，向滤波电容正向导通，向滤波电容C迅速充电迅速充电(同时向负载供电同时向负载供电)，电容，电容C 两端电压两端电压vc与与v2同步上升，并达到同步上升

27、，并达到v2的峰值。的峰值。（2）在输入电压下降到低于电容两端电压时，整流二极管）在输入电压下降到低于电容两端电压时，整流二极管V反向截止。电容放反向截止。电容放电维持了负载电维持了负载RL的电流。由于的电流。由于RL的阻值远大于二极管的正向内阻，所以放电很慢，电的阻值远大于二极管的正向内阻，所以放电很慢，电容容C两端电压两端电压VC下降缓慢下降缓慢。半波整流电容滤波的输出波形 桥式整流电容滤波的输出波形17 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编3 3电容滤波

28、器的特点电容滤波器的特点（1）在电容滤波电路中，）在电容滤波电路中，C 的容量或的容量或RL的阻值越大，滤波电容的阻值越大，滤波电容C放电越慢，输出的直流放电越慢，输出的直流电压就越大，滤波效果也越好。反之，电压就越大，滤波效果也越好。反之，C 的容量或的容量或RL的阻值越小，输出电压低且滤波效果差。的阻值越小，输出电压低且滤波效果差。（2）在采用大容量的滤波电容时，接通电源的瞬间充电电流特别大，因此电容滤波器不）在采用大容量的滤波电容时，接通电源的瞬间充电电流特别大，因此电容滤波器不适用于负载电流较大的场合。适用于负载电流较大的场合。桥式整流电路变压器的选用：次级电压桥式整流电路变压器的选用

29、：次级电压V2=VL，额定功率，额定功率P应大于负载功率。应大于负载功率。桥式整流二极管的选用：最高反向工作电压桥式整流二极管的选用：最高反向工作电压VRM不低于输入交流电的峰值电压不低于输入交流电的峰值电压V2，最大整流电流，最大整流电流IFM不低于负载上的直流电流不低于负载上的直流电流IL。桥式整流电路中的二极管极性不允许接错，否则会造成二极管或变压器过电流桥式整流电路中的二极管极性不允许接错，否则会造成二极管或变压器过电流而损坏。而损坏。要获得负极性的直流脉动电源，只要将要获得负极性的直流脉动电源，只要将4个二极管的极性都对调即可。个二极管的极性都对调即可。用工程应18 HEP Powe

30、rpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编二、电感滤波器二、电感滤波器1 1电路构成电路构成 电感滤波电路中电感滤波电路中电感电感L与负载与负载RL串联，它是利用通过电感的电流不能突变的特性串联，它是利用通过电感的电流不能突变的特性来实现滤波。来实现滤波。2 2滤波原理滤波原理从能量的观点来看，电感是一个储能元件，当电流增加时，电感线圈产从能量的观点来看，电感是一个储能元件，当电流增加时，电感线圈产生自感电动势阻止电流的增加，同时将一部分电能转化为磁场能量；当电流生自感电动势阻止电

31、流的增加，同时将一部分电能转化为磁场能量；当电流减小时，电感线圈便释放能量，阻止电流减小。因此通过负载减小时，电感线圈便释放能量，阻止电流减小。因此通过负载R RL L的电流脉动的电流脉动成分受到抑制而变得平滑。成分受到抑制而变得平滑。电感滤波电路 电感滤波输出电压波形19 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编3 3电路特点电路特点一般情况下，电感值一般情况下，电感值L L愈大，滤波效果愈好。但电感的体积变大、成本上升，且愈大，滤波效果愈好。但电感的体积变大、

32、成本上升，且输出电压会下降，所以滤波电感常取几亨到几十亨。输出电压会下降，所以滤波电感常取几亨到几十亨。三、复式滤波器三、复式滤波器复式滤波器是由电感、电容或电阻、复式滤波器是由电感、电容或电阻、电容组合起来的多节滤波器电容组合起来的多节滤波器。1 1L L型滤波器型滤波器在在滤滤波波电电容容C之之前前串串接接一一个个铁铁芯芯电电感感L，这这样样就就组组成成了了L型型滤滤波波器器。脉脉动动直直流流电电压压经经过过电电感感时时，交交流流成成分分大大部部分分都都降降落落在在电电感感线线圈圈L上上，再再经经电电容容C滤滤波波，把把交交流流成成分分进一步滤除，就可在负载上得到更加平滑的直流电压。进一步

33、滤除，就可在负载上得到更加平滑的直流电压。L型滤波器 20 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编2 2型滤波器型滤波器C-型型滤滤波波器器 在在L型型滤滤波波器器的的输输入入端端再再并并联联一一个个电电容容，这这就就形形成成了了LC-型型滤滤波波器，如左下图所示。器，如左下图所示。RC-型型滤滤波波器器 在在电电流流较较小小、滤滤波波要要求求不不高高的的情情况况下下，常常用用电电阻阻R代代替替型型滤滤波波器的电感器的电感L，构成，构成RC-型滤波器。型滤波器。

34、LC型滤波器 RC型滤波器21 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编第五节第五节 特种二极管及应用特种二极管及应用 一、稳压管一、稳压管 1 1工作特性及应用工作特性及应用稳压管又称齐纳二极管，实物外形见下图。通常用文字稳压管又称齐纳二极管，实物外形见下图。通常用文字“V”代表，它是一种用代表，它是一种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工作在击穿区并不特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工作在击穿区并不会损坏，属可逆

35、击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在会损坏，属可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在反反向向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。稳压管的外形 电路符号 22 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编稳压管的伏安特性曲线如的正向特稳压管的伏安特性曲线如的正向特性与普通二极管相同。性与普通二极管相同。反向特性曲线在击穿区域比普通二反向特性曲线在

36、击穿区域比普通二极管更陡直，这表明稳压管击穿后，通极管更陡直，这表明稳压管击穿后，通过管子的电流变化过管子的电流变化(Iz)很大，而管子很大，而管子两端电压变化两端电压变化(Vz)很小，或说管子两很小，或说管子两端电压基本保持一个固定值。端电压基本保持一个固定值。稳压管在电路中主要功能是起稳压稳压管在电路中主要功能是起稳压作用。作用。稳压管的伏安特性曲线正向特性击穿特性23 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编2 2稳压管主要参数稳压管主要参数稳定电压VZ 指

37、稳压管的反向击穿电压。指稳压管的反向击穿电压。稳定电流IZ 指管子在正常工作时的参考电流值，其值在稳压区域的最大电流指管子在正常工作时的参考电流值，其值在稳压区域的最大电流IZmax与最小电流与最小电流IZmin之间。当流过管子的电流小于之间。当流过管子的电流小于IZmin时管子不能起稳压作用。时管子不能起稳压作用。最大稳定电流IZmax 指稳压管最大工作电流，超过指稳压管最大工作电流，超过Izmax耗散功率PZM 指管子不致因热击穿而损坏的最大耗散功率。它近似等于稳定指管子不致因热击穿而损坏的最大耗散功率。它近似等于稳定电压与最大稳定电流的乘积，即电压与最大稳定电流的乘积，即PZM=VZIZ

38、max。动态电阻rZ 反映稳压管的稳压性能，动态电阻越小，稳压性能越好。反映稳压管的稳压性能，动态电阻越小，稳压性能越好。温度系数k 温度系数反映由温度变化引起的稳定电压变化。温度系数反映由温度变化引起的稳定电压变化。24 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编二、发光二极管二、发光二极管 发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。发光二极管由磷化镓、砷化发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。发光二极管由磷化镓、砷化镓等半导体材料制成，电路符号和实物照片

39、见下图。镓等半导体材料制成，电路符号和实物照片见下图。当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光，这是由于当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光，这是由于PNPN结的电子与空穴直接复合放出能量的结果。发光二极管的种类很多，按发光的颜色结的电子与空穴直接复合放出能量的结果。发光二极管的种类很多，按发光的颜色可分为：红色、蓝色、黄色、绿色，还有三色变色发光二极管和眼睛看不见的红外可分为：红色、蓝色、黄色、绿色，还有三色变色发光二极管和眼睛看不见的红外光二极管；按外形可分为：圆形、方形等。光二极管；按外形可分为：圆形、方形等。发光二极管电路符号 发光二极管实物图25

40、HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 三、光电二极管三、光电二极管 光电二极管又称为光敏二极管。光电二极管也是由光电二极管又称为光敏二极管。光电二极管也是由一个一个PN结构成，但是它的结构成，但是它的PN结面积较结面积较大，通过管壳上的一个玻璃窗口来接收入射光。大，通过管壳上的一个玻璃窗口来接收入射光。当没有光照射时反向电阻很大，反向电流很小；当有光照射时，反向电阻减小，反向电流当没有光照射时反向电阻很大，反向电流很小；当有光照射时，反向电阻减小，反向电流增大

41、。增大。光电二极管电路符号 光电二极管元件外形 发光二极管应用电路如下图所示。发光二极管应用电路如下图所示。6V直流电压指示220V交流电指示26 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 四、无引线片状二极管四、无引线片状二极管 无引线片状二极管无引线片状二极管焊点处于元件的两端，在目前的电子产品中得到广泛应用，焊点处于元件的两端，在目前的电子产品中得到广泛应用，其特点是体积小、重量轻、高频性能好、形状简单、尺寸标准化，便于自动化装配。其特点是体积小、重量轻、高

42、频性能好、形状简单、尺寸标准化，便于自动化装配。1.1.肖特基二极管肖特基二极管 常常见见的的肖肖特特基基二二极极管管封封装装形形式式主主要要有有两两种种：一一种种是是片片状状二二脚脚封封装装，见见图图（a）；另一类为片状另一类为片状SOT-23封装（封装（MMBD），见图（），见图（b）。）。2.2.稳压二极管稳压二极管 片片状状稳稳压压二二极极管管的的稳稳压压值值在在230V，额额定定功功率率为为W的的稳稳压压管管其其封封装装多多采采用用SOT-23形式，额定功率为形式，额定功率为1W多采用多采用SOT-89（1W）封装，见图（）封装，见图（c）。）。图（a）图（b）图（c）27 HEP

43、Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编3.3.开关二极管开关二极管 该该类类管管子子运运用用于于数数字字脉脉冲冲电电路路及及电电子子开开关关电电路路，片片状状开开关关管管分分为为单单开开关关二极管和复合开关二极管两大二极管和复合开关二极管两大类类 4 4复合二极管复合二极管 “复复合合二二极极管管”是是指指在在一一个个封封装装内内，包包含含有有2 2个个以以上上的的二二极极管管，以以满满足足不不同同的的电电路路工工作作要要求求，同同时时可可缩缩小小元元器器件件的的数数量

44、量和和体体积积，复复合合二二极极管管的的组组合合形式有：共阴极式、共阳极式、串联式和独立式等类型，如下图所示。形式有：共阴极式、共阳极式、串联式和独立式等类型，如下图所示。复合二极管的组合形式28 HEP Powerpoint Design by Chen Zhenyuan电子技术基础教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第一章 晶体二极管及整流电路 back陈振源主编 本 章 小 结 1.半导体具有热敏性、光敏性和掺杂性，因而成为制造电子元器件的关键材料。2.二极管是由一个PN结构成，其最主要的特性是具有单向导电性，该特性可由伏安特性曲线准确描述。选用或更换二极管必须考虑最大整流电流、最高反向工作电压两个主要参数，高频工作时还应考虑最高工作频率。3.整流电路的作用是将交流电转换为脉动直流电，滤波电路的作用是对整流输出的脉动直流进行平滑。4.特殊二极管主要有稳压二极管、发光二极管、光电二极管等。稳压管是利用它在反向击穿状态下的恒压特性来构成简单的稳压电路。发光二极管起着将电信号转换为光信号的作用，而光电二极管则是将光信号转换为电信号。5.片状二极管具有体积小，形状规整，便于自动化装配的特点，在目前的电子产品中广泛应用因此，片状二极管的封装外形及引脚排列是必须了解的基本知识。29