电工学少学时唐介第8半导体器件、直流稳压电源.ppt

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1、电子技术电子技术1 1、性质：、性质：是一门技术基础课是一门技术基础课。2、特点：、特点：a、非纯理论性课程非纯理论性课程b、实践性很强实践性很强c、以工程实践的观点处理电路中的一些问题以工程实践的观点处理电路中的一些问题3、内容：、内容：以器件为基础，以信号为主线，研究各种电以器件为基础，以信号为主线，研究各种电 路的工作原理、特点及性能指标等路的工作原理、特点及性能指标等。4、目的：、目的：了解一般的常用器件，掌握对基本电子电路了解一般的常用器件，掌握对基本电子电路 的分析方法及计算方法的分析方法及计算方法。主要教学内容：器件与电路及应用主要教学内容：器件与电路及应用模模拟拟电电子子技技术

2、术电子技术电子技术电子元器件电子元器件电子电路及其应用电子电路及其应用二极管二极管三极管三极管集成电路集成电路放大电路放大电路滤波电路滤波电路电源电源 信号检测信号检测 压力、温度、水位、流量等的测量与调节压力、温度、水位、流量等的测量与调节 电子仪器电子仪器 电子技术的应用电子技术的应用智能小区智能小区 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行

3、合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。果。果。果。对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分

4、散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC RC 的值有的值有的值有的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。法。法。法。对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理

5、。讨论器件的目的在于应用件的目的在于应用件的目的在于应用件的目的在于应用。第第 8 8 章半导体器件、章半导体器件、直流稳压电源直流稳压电源8.1 8.1 半导体的基础知识半导体的基础知识8.2 8.2 半导体二极管半导体二极管8.3 8.3 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 特殊二极管特殊二极管8.4 8.4 整流电路整流电路9.1 9.1 双极型晶体管双极型晶体管8.5 8.5 滤波电路滤波电路8.6 8.6 稳压电路稳压电路1.了解半导体的基本概念。了解二极管、稳压管的基本了解半导体的基本概念。了解二极管、稳压管的基本结构、工作原理、工作状态和特性曲线。掌握二极管的结构、工作原理、工

6、作状态和特性曲线。掌握二极管的特性，理解其主要参数的物理意义。掌握其主要应用领特性，理解其主要参数的物理意义。掌握其主要应用领域。域。2.理解整流电路、滤波电路和稳压管电路的工作原理。理解整流电路、滤波电路和稳压管电路的工作原理。3.了解双极型晶体管的基本结构，掌握晶体管的种类、了解双极型晶体管的基本结构，掌握晶体管的种类、工作原理、工作状态和特性曲线。了解其主要参数。工作原理、工作状态和特性曲线。了解其主要参数。重点：重点：二极管的特性及其应用，稳压管电路的工作原二极管的特性及其应用，稳压管电路的工作原理，晶体管工作状态和特性曲线。理，晶体管工作状态和特性曲线。难点：难点：整流、滤波，晶体管

7、的放大原理。整流、滤波，晶体管的放大原理。教学要求：教学要求：半导体：半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间导电能力介于导体和绝缘体之间。如：硅、锗、砷化镓和一些硫化物、氧如：硅、锗、砷化镓和一些硫化物、氧化物等化物等。8.1 8.1 半导体的基础知识半导体的基础知识u当受外界热和光的作用时，导电能力明显变化。当受外界热和光的作用时，导电能力明显变化。u往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显 改变。改变。结构特点：结构特点：最外层电子（价电子）都是四个最外层电子（价电子）都是四个。半导体的主要特点：半导体的主要特点：一、一、本征半导体本征半导体 完全

8、纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体半导体半导体半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价键共价键共价键中的两个电子共价键中的两个电子共价键中的两个电子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为被紧紧束缚在共价键中，称为价电子价电子价电子价电子或或或或束束束束缚电子缚电子缚电子缚电子。Si Si Si Si价电子价电子形成共价键后，

9、每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温度升高或价电子在获得一定能量（温度升高或价电子在获得一定能量（温度升高或价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为成为成为成为自由电子自由电子自由电子自由电子（带负电），同时共价键（带负电），同时共价键（带负电），同时

10、共价键（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为中留下一个空位，称为中留下一个空位，称为中留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带正电）。（带正电）。（带正电）。（带正电）。这一现象称为这一现象称为本征激发本征激发。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理空穴空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原在外电场的作用下，空穴吸引相邻原在外电场的作用下，空穴吸引相邻原在外电场的作用下，空穴吸引相邻原

11、子的价电子来填补，而在该原子中出现子的价电子来填补，而在该原子中出现子的价电子来填补，而在该原子中出现子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动一个空穴，其结果相当于空穴的运动一个空穴，其结果相当于空穴的运动一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）（相当于正电荷的移动）（相当于正电荷的移动）（相当于正电荷的移动）。在绝对在绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时,价电子完全被价电子完全被共价键束缚着，没有可以运动的带电粒子（共价键束缚着，没有可以运动的带电粒子（即即载流子载流子），它），它的导电能力为的导电能力为 0，相当于绝缘体相当于绝缘体

12、。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 (1)(1)(1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)(2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意注意注意注意：(1)(1)本征半导体中存在数量相等的两种

13、载流子，本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即即带负电的自带负电的自带负电的自带负电的自由电子由电子由电子由电子和和带正电的空穴带正电的空穴带正电的空穴带正电的空穴。(2)(2)本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体中载流子数目极少中载流子数目极少中载流子数目极少中载流子数目极少,其导电性能很差其导电性能很差其导电性能很差其导电性能很差。(3)(3)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的浓度越高，载流子的浓度越高，载流子的数目就越多载流子的数目就越多载流子的数目就越多载流子的数目就越多,半导半导半导半

14、导体的导电性能也就越好。体的导电性能也就越好。体的导电性能也就越好。体的导电性能也就越好。所以，温度是影响半导体性能的一个所以，温度是影响半导体性能的一个所以，温度是影响半导体性能的一个所以，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，重要的外部因素，重要的外部因素，重要的外部因素，这是半导体的一大特点这是半导体的一大特点这是半导体的一大特点这是半导体的一大特点。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴

15、成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。子便维持一定的数目。子便维持一定的数目。子便维持一定的数目。二、二、二、二、杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体P 型半导体：型半导体：N N 型半导体：型半导体：空穴数量空穴数量 自由电子数量自由电子数量多数载流子多数载流子 少数载流子少数载流子自由电子数量自由电子数量 空穴数量空穴数量与

16、浓度有关与浓度有关与温度有关与温度有关靠空穴导电靠空穴导电靠自由电子导电靠自由电子导电定义：渗入杂质的半导体。定义：渗入杂质的半导体。形成：在本征半导体中渗入少量的形成：在本征半导体中渗入少量的 3 3 价价元素元素形成：在本征半导体中渗入少量的形成：在本征半导体中渗入少量的 5 5 价元素价元素 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的

17、数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中

18、的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba aP型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场漂移运动漂移运动扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。漂移使空间电荷漂移使空间电荷区变薄。区变薄。空间电荷区，空间电荷区，也称耗尽层。也称耗尽层。扩散和漂移这一对相反的运动最扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，空间电荷区的厚度终达到平衡，空间电荷区的厚度固定不变固定不变。三、三、三、三、PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性结

19、及其单向导电性结及其单向导电性称为称为PNPN结结1.1.1.1.PNPN 结的形成结的形成结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散、漂移，在它们的交型半导体，经过载流子的扩散、漂移，在它们的交界面处就形成了界面处就形成了PN 结。结。扩散运动：多数载流子由浓度差形成的运动。扩散运动：多数载流子由浓度差形成的运动。漂移运动：少数载流子在内电场作用下形成的运动。漂移运动：少数载流子在内电场作用下形成的运动。+RE（1 1）PN 结正向偏置结正向偏置内电场内电场外电场外电场变窄变窄PN+_内电场被削弱，多子内

20、电场被削弱，多子的扩散加强能够形成的扩散加强能够形成较大的扩散电流。较大的扩散电流。I2.2.2.2.PNPN结的特性结的特性结的特性结的特性扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动（2）PN 结反向偏置结反向偏置+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被被加强，多子内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反限，只能形成较小的反向电流。向电流。REI0+扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动 PN结具有单向导电性结具有单向导电性 正向偏置时，正向偏置时，PN结处于导通状态结处于导通状态 呈现呈现正向电阻很小，电流较大正向

21、电阻很小，电流较大 反向偏置时，反向偏置时，PN结处于截止状态结处于截止状态 呈现呈现反向电阻很大，电流较小反向电阻很大，电流较小 反向电流受温度影响较大反向电流受温度影响较大通过分析可知通过分析可知PN8.2 8.2 半导体二极管半导体二极管一、基本结构一、基本结构一、基本结构一、基本结构PN PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳外壳触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型二极管的电路符号二极管的电路符号：二、伏安特性二、伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V。导通压降导通压

22、降导通压降导通压降 外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压二极管才能导通二极管才能导通二极管才能导通二极管才能导通。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+1、正向特性：、正向特性：当正向电压超过死区电压后，当正向电压超过死区电压后，二极管二极管导通导通二、伏安特性二、伏安特性反向击穿反向击穿电压电压U(BR)外加电压大于反向击穿电压时，反向电流剧增，二极管被反外加电

23、压大于反向击穿电压时，反向电流剧增，二极管被反外加电压大于反向击穿电压时，反向电流剧增，二极管被反外加电压大于反向击穿电压时，反向电流剧增，二极管被反向击穿。此时二极管的单向导电性被破坏，甚至会因过热而烧向击穿。此时二极管的单向导电性被破坏，甚至会因过热而烧向击穿。此时二极管的单向导电性被破坏，甚至会因过热而烧向击穿。此时二极管的单向导电性被破坏，甚至会因过热而烧坏坏坏坏正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性UIPN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。2 2、反向特性：、反向特

24、性：硅管：几硅管：几AA锗管锗管：几百：几百AA反向饱和电流反向饱和电流：3 3、近似和理想伏安特性、近似和理想伏安特性考虑二极管导通电压时的伏安特性考虑二极管导通电压时的伏安特性忽略二极管导通电压时的伏安特性忽略二极管导通电压时的伏安特性硅管硅管：0.6-0.7V锗管锗管：0.2-0.3V（1 1）近似特性）近似特性（2 2）理想特性）理想特性三、主要参数三、主要参数1.1.额定正向平均电流（最大整流电流额定正向平均电流（最大整流电流）IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流二极

25、管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。3.3.最高反向工作电压最高反向工作电压UR R 指不被击穿所允许的最大反向电压，手册上给出的最高指不被击穿所允许的最大反向电压，手册上给出的最高指不被击穿所允许的最大反向电压，手册上给出的最高指不被击穿所允许的最大反向电压，手册上给出的最高反向工作电压反向工作电压反向工作电压反向工作电压4.4.最大反向电流最大反向电流 IRm 指二极管加指二极管加指二极管加指二极管加U U U UR R R R工作时的反向电流。反向电流大，说明管工作时的反向电流。反向电流大，说明管工作时的反向电流。反向电流大，说明管工作时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向

26、导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温子的单向导电性差，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，度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。选择和使用二极管的依据选择和使用二极管的依据2

27、.2.正向电压降正向电压降UFI IF F所对应的电压所对应的电压。二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负极接负极接负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大向电阻较小，正向电流较大向电阻较小，正向电流较大向电阻较小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二

28、极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小向电阻较大，反向电流很小向电阻较大，反向电流很小向电阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性去单向导电性去单向

29、导电性去单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大向电流愈大向电流愈大向电流愈大。二极管电路分析二极管电路分析二极管电路分析二极管电路分析定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管

30、断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负的正负的正负的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V6V否则，否则，否

31、则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例2：取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。在这里，二极管起箝位作用。在这里，二极管起箝位作用。在这里，二极管起箝位作用。在这里，二极管起箝位作用。D6V12V3k BAUAB+例例3:电电 路路 如如 图图 所所 示示，设设 二二 极极 管管 D1，D2，D3 的的

32、正正 向向 压压 降降 忽忽 略略 不不 计，求计，求 输输 出出 电电 压压 uO。两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳 =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 =V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=1

33、2V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB =0 V=0 V例例4:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起箝位作用，起箝位作用，起箝位作用，起箝位作用，D D1 1起隔离作用。起隔离作用

34、。起隔离作用。起隔离作用。BD16V12V3k AD2UAB+应用二、隔离的作用：应用二、隔离的作用：应用二、隔离的作用：应用二、隔离的作用：二极管截止时相当于开路，可二极管截止时相当于开路，可二极管截止时相当于开路，可二极管截止时相当于开路，可用来隔断电路或信号之间的联系用来隔断电路或信号之间的联系用来隔断电路或信号之间的联系用来隔断电路或信号之间的联系。u ui i 2V 2V，二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 u uo o=2V=2V u ui i 2V 2V，二极管截止，可看作开路二极管截止，可看作开路二极管截止，可看作开路二极管

35、截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知：U US S=2V=2V，二极管是理想的，二极管是理想的，二极管是理想的，二极管是理想的，试画出试画出试画出试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。2V2V例例例例5 5：u ui i3V3V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 2 V2 VD DU US SR Ru uo ou ui i+应用三、限幅的作用：应用三、限幅的作用：应用三、限幅的作用：应用三、限幅的作用：将输出电压的幅值限将输出电压的幅值限将输出电压的幅值限将输出电压的幅值限制在某一数值。制在某一数值。制

36、在某一数值。制在某一数值。思考思考思考思考：当：当Us 分别为分别为 2 V、4 V，而而 ui 分别为分别为3 V、3sint V 时，时，uo 的波形又将如何？的波形又将如何？P216 图图8.2.5RLuiuouiuott（1 1 1 1）单相半波整流单相半波整流单相半波整流单相半波整流 利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动的直流电利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动的直流电利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动的直流电利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动的直流电。特点：特点：特点：特点：只利用了半个周期只利用了半个周期只利用了半个周期只利用了半个周期。应用四、整流的作用应

37、用四、整流的作用应用四、整流的作用应用四、整流的作用定义定义：交流交流直流直流整流整流逆变逆变本课小结本课小结二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用应用一、箝制电位作用应用一、箝制电位作用应用二、隔离作用应用二、隔离作用二极管的特性：二极管的特性：单向导电性单向导电性单向导电性单向导电性正向导通，反向截止正向导通，反向截止正向导通，反向截止正向导通，反向截止。应用三、限幅作用应用三、限幅作用应用四、整流作用应用四、整流作用8.3 特殊二极管特殊二极管1.1.符号符号符号符号 UZIZminIZmax UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压

38、管正常工作稳压管正常工作时加反向电压时加反向电压时加反向电压时加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用中可起稳压作用中可起稳压作用中可起稳压作用。UIO一、一、一、一、稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管利用二极管的反向特性工

39、作利用二极管的反向特性工作曲线越陡，曲线越陡，电压越稳定电压越稳定稳压稳压误差误差UoIZDZRI0IUIRL3.3.稳压过程分析稳压过程分析稳压过程分析稳压过程分析当电源电压波动时：当电源电压波动时：当电源电压波动时：当电源电压波动时：当负载电流波动时：当负载电流波动时：当负载电流波动时：当负载电流波动时：电阻的作用电阻的作用电阻的作用电阻的作用限限制稳压管电流不会超过制稳压管电流不会超过起到电压调节作用起到电压调节作用。稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数稳压管的技术参数稳压管的技术参数稳压管的技术参数

40、:负载电阻负载电阻RL=2K,要求要求当输入当输入电压由正常值发生电压由正常值发生 20%波动时负载电压基本不变波动时负载电压基本不变。解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为流为I Iz zmaxmax 。求：求：求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 ui 的的正常值正常值。方程方程1令令输入电压降到下限时，输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为I Iz zminmin 。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得可解得：P217例例8.3.1例例：电电路路如如图图所所示示，稳稳压压管管的的稳稳定定电电

41、压压UZ是是6V，正正向向压降压降UD是是0.6V，求求：Ui=10V时时各电路各电路Uo。光电二极管：光电二极管：光电二极管：光电二极管：反向电流随光照强度的增加而上升反向电流随光照强度的增加而上升反向电流随光照强度的增加而上升反向电流随光照强度的增加而上升。I IU U 照度增加照度增加照度增加照度增加符号符号符号符号发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的前的发光管可以发出从红外

42、到可见波段的光，它的前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为高，电流为高，电流为高，电流为几几几几 几十几十几十几十mAmA光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管 光电二极管：工作在反向偏置光电二极管：工作在反向偏置光电二极管：工作在反向偏置光电二极管：工作在反向偏置。发光二极管：工作于正向偏置发光二极管：工作于正向偏置发

43、光二极管：工作于正向偏置发光二极管：工作于正向偏置。第第11章章直流稳压电源直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压u4uou3u2u1交流电源交流电源交流电源交流电源负载负载负载负载变压变压变压变压整流整流整流整流滤波滤波滤波滤波稳压稳压稳压稳压11.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成交流电交流电交流电交流电 直流电直流电直流电直流电脉动直流电脉动直流电脉动直流电脉动直流电 平滑直流电平滑直流电平滑直流电平滑直流电不稳定直流电不稳定

44、直流电不稳定直流电不稳定直流电 稳定直流电稳定直流电稳定直流电稳定直流电整流电路的作用整流电路的作用整流电路的作用整流电路的作用:将交流电压转变为方向不变的脉动的直流电压。将交流电压转变为方向不变的脉动的直流电压。11.2 整流电路整流电路常见的整流电路：常见的整流电路：常见的整流电路：常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。分析时可把二极管当作理想元件处理：分析时可把二极管当作理想元件处理：分析时可把二极管当作理想元件处理：分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零

45、，反向电阻为无穷大。整流原理：整流原理：整流原理：整流原理：利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路u1D4D2D1D3RLuou2+aTb正半周正半周:u20，uo=u2D1和和D3导通导通,工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：+aTbu1D4D2D1D3RLuou2负半周负半周:u2 R 故故 ui 的直流分量大都降在的直流分量大都降在 R 上上,故使故使 uo 变得平缓变得平缓(a)型型LC 滤波电路滤波电路 (b)型型LC 滤波电路滤波电路 补充例题补充例题补充例题补充例题 一一桥式整流电容滤波电路，已知电源的桥式

46、整流电容滤波电路，已知电源的 f=50 Hz，负载电阻负载电阻 RL=100，U2=25 V，试求试求（1）选择整流二极选择整流二极管管（2）选择滤波电容器选择滤波电容器（3）若测得若测得 UO 分别为下列各值时，填分别为下列各值时，填写下表。写下表。(a)UO=30 V (b)UO=22.5 V (c)UO=25 V（d）UO=11.25 V (e)UO=35.35 V+u2+uORLC +u2+uORLC解解:(1)查表选择查表选择(2)查表选择查表选择的电解电容器的电解电容器 (3)近似估算取近似估算取：Uo=1.2 U2 (桥式、全波整流滤波电路桥式、全波整流滤波电路）Uo=1.0 U

47、2（半波整流滤波电路半波整流滤波电路）11.4 稳压电路稳压电路 稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。一种电子设备。一种电子设备。一种电子设备。一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ =UI-IRR IR=IO+IZ设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化1.1.1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRD

48、ZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路UIUZRL(IO)IR UO 基本不变基本不变 IR(IRR)基本不变基本不变 UO(UZ)IZ 一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ=UI-IRR IR=IO+IZUIUZUI UZ 设负载设负载设负载设负载R RL L一定一定一定一定，U UI I 变化变化变化变化 UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR 1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz二、集成稳压电路二、集成稳压电路二、集成稳压电路二、集成稳压电路整流二极管整流二极管三端稳压器

49、三端稳压器稳压管稳压管1N4001-1N4007、1N5391-1N5399 8.4 8.4 双极型晶体管双极型晶体管一、基本结构一、基本结构一、基本结构一、基本结构BECNNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPN型型PNP型型BECIBIEICBECIBIEIC集电区集电区集电区集电区发射区发射区发射区发射区集电结集电结集电结集电结发射结发射结发射结发射结基区基区基区基区PNP集电极集电极集电极集电极基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极CEBS9011-S9018、8050、8550 二、工作状态二、工作状态二、工作状态二、工作状态BECNNPUBBRB

50、UCCIE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。进入进入P区的电子少部分区的电子少部分与基区的空穴复合与基区的空穴复合，形形成成基极电流基极电流IB，多数扩多数扩散到集电结。散到集电结。发射结正偏，发射发射结正偏，发射区电子不断向基区区电子不断向基区扩散，形成扩散，形成发射极发射极电流电流IE。取决于两个取决于两个取决于两个取决于两个PNPN结的偏置结的偏置结的偏置结的偏置1 1 1 1、放大状态放大状态放大状态放大状态IB集电结反偏，集电结反偏，基区少子漂移基区少子漂移进入集电区而进入集电区而被收集，形成被收集，形成集电极电流集电极电流I IC CIC共射电路共射电路共