课题一晶体二极管讲解

1、课题一：晶体二极管补充内容讲义稿2011、9、1知识产权所有人：许长斌一、半导体知识：1教学目标：1、理解半导体材料的三大特性。2、了解PN结的单相导电性。2. 知识要点：1、最常用的是硅和锗两种半导体材料。2、半导体材料的三大特性：热敏特性，光敏特性，掺杂特性。3、 半导体的分类：本征半导体、P型半导体、N型半导体4、 半导体中参与导电的粒子（载流子）：自由电子和空穴。5、PN结的单向导电性：PN结正向偏置时，耗尽层变窄，电阻很小，处 于导通状态；PN结反向偏置时，耗尽层变宽，电阻很大，处于截止状态。3. 典型例题：1. 掺杂半导体中少数载流子浓度主要与本征激发有关系，多数载流子的浓度主要与

2、_掺入杂质有关系。2. 半导体中存在空穴 和自由电子 两种载流子，若 自由电子 数量大于空穴，则为N型半导体，又称为 自由电子型半导体。3. PN结加正向电压时，耗尽层变 _窄加反向电压时，耗尽层变 _宽 _。评注：理解PN结在外加电场作用下的宽窄变化,对后面的场效应管的的工作原理的掌握有一定的理论基础.:、晶体二极管：1. 教学目标：1、理解晶体二极管的伏安特性和主要参数，掌握硅、锗二极管的门坎电压和正向导通压降。2、掌握晶体二极管的简易测试方法及电路的简单计算。图1.2.5二极管的伏安特性Vth视二极管材料和温度的不同而不同，常温下,2. 知识要点：（1 ）、晶体二极管的单向导电性。（2）

3、、晶体二极管的符号、型号和分 类。（3 ）、晶体二极管的伏安特性.。 正向特性由图可以看出，当所加的正向电 压为零时，二极管呈现出较大的电 阻。这段曲线称为死区 当正向电压升高到一定值Vth以后内电场被显著减弱，正向电流才有明 显增加。Vth被称为门限电压或阀电压。硅管一般为0.5V左右，锗管为 0.1V左右。通常，硅管的导通电压约为0.60.8V，般取为0.7V ;锗管的导通电压约为0.10.3V 一般取为0.2V。反向特性当二极管两端外加反向电压时，反向电流很小，且在一定的范围内几乎不随反向电压 的增大而增大。常温下，小功率硅管的反向电流在nA数量级，锗管的反向电流在卩A数量级。反向击穿特

4、性当反向电压增大到一定数值Vbr时，此时的Vbr电压值叫做击穿电压，Vbr视不同二极管而定，普通二极管一般在几十伏以上且硅管较锗管为高。击穿特性的特点是，虽然反向电流剧增，但二极管的端电压却变化很小，这一特点成 为制作稳压二极管的依据。(4) 、温度对二极管伏安特性的影响。二极管是温度的敏感器件，温度的变化对其伏安特性的影响主要表现为：随着温度的 升高，其正向特性曲线 左移，即正向压降 减小；反向特性曲线 下移，即反向电流增大。(5) 、晶体二极管的参数：最大整流电流Ifm、最高反向工作电压 Urm和反向漏电流Ir。 注：Urm并非管子的反向击穿电压，它一般为反向击穿电压的一半到三分之一。(6

5、) 、晶体二极管的简易测试晶体二极管流过的正向电流过大，二极管将烧坏；晶体二极管所加反向电压过高，二 极管将击穿。测量二极管时，应将万用表拨到“Q档”，一般用R 100 Q或R 1k Q两档。一般不用R 1 Q, R 10 Q, R 10k Q档。用R 100 Q或R 1k Q两档测同一二极管 的正向电阻时，R 1k Q档测得的结果大。3. 典型例题：1. 用万用表不同欧姆挡测量同一只二极管时，所测得的阻值不同，究其原因是(C)A. 二极管的质量差B. 万用表不同欧姆挡有不同的内阻C. 二极管有非线性的伏安特性D. 万用表是坏的评注：有B、C两个原因导致结果不同，但主要原因是C。如换成电阻元件

6、就不会出现此现象。2. 用指针式万用表的两表棒分别接触一个正常工作的二极管的两端，当测得的电阻值较小时，红表笔所接触的一端是二极管的负极。评注：注意万用表使用欧姆档时，红黑表笔分别接表内部电源的负极和正极。3. 图示电路中，V为理想二极管，S闭合时,P点的电位是 0 伏；S打开时，P点的电位是 5 伏。2解：断开二极管细V，_口厂亍4、电路原理如图示，设二极管的正向压降 Vf=0.7V，试求A点电位和流过二极管的电 流。vrf+iov）iA_L T+&VV -V_-0.7V所以二极管导通VA =6.7V0.567 =6.6 -3.35 = 3.25mA5、电路如右图所示， 二极管的状态，并计算

7、流过二极管的电流。判断开关断开和闭合时,1KDI|R评注： 求解时，在二极管断开前后，学生容易混淆 利用节点电流方程解题。6、电路如图所示，试确定二极管是导通还是截止。 算 V a、Vo、Vab 的值。A点的电位,设二极管导通时的压降为0.7V，估-15 *5 V3kQAVoQ丰8V（3）*=12V 丁 OD7.写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD = 0.7V。WrDr n 022Vt2 V=rvTLD V2十九一-tit2VAXTD V2Y+九一2仁Ki 500C图 T1.3解：Ui 1.3V , Uo2= 0, U03 1.3V , U4 2V, U5 1.3V ,

8、 Uo6 2V。评注：掌握解题的一般思路：先设参考点电位，再断开二极管，确定正负极电位，判断二 极管状态。三、晶体二极管限幅电路：1.2.教学目标:知识要点:1、熟练掌握二极管的限幅电路的分析及输入输出波形的画法。1、二极管限幅电路的分类2、二极管限幅电路的工作原理典型例题：1.电路如图 电压可忽略不计。3.P1.3所示，已知Ui = 10sin t(v)，试画出uo的波形。设二极管正向导通1.J图 P1.3评注：利用二极管的单向导电性求解分析2.电路如图P1.4所示，已知 与uo的波形，并标出幅值。ui = 5sin t (V)，二极管导通电压UD= 0.7V。试画出ui图 P1.4解：波形

9、如解图P1.4所示。Uz= 3V , R的取值合适，ui的波形3. 电路如图P1.11 (a)、(b)所示，稳压管的稳定电压 如图(C)所示。试分别画出uO1和uO2的波形。图 P1.11解：波形如解图P 1.11所示评注：此题为一稳压管构成的限幅电路，注意稳压管与二极管相比多了一个反向击穿状态。四、晶体二极管的整流滤波电路：1. 教学目标：1、熟练掌握二极管的单相半波整流电路、单相全波整流电路的组成、工作原理、简单计算及晶体二极管的选择。2、理解滤波器的组成及工作原理，掌握电容滤波电路的计算。2. 知识要点：1、整流电路有单相整流和三相整流电路。在单相整流电路里，包括有半波整流电路、全波整流

10、电路和桥式整流电路。2、整流电路的作用。3、三种整流电路的比较（见下表）4、滤波电路分为：电容滤波，电感滤波，复式滤波电路5、滤波电路的作用：滤除脉动成分。6、电容滤波电路适用于负载电流较小且基本不变的场合。电感滤波电路适用于负载电流较大且经常变化的场合。表：三种整流电路的比较电路名称单相半波单相全波单相桥式负 载 上电压VL0.45V20.9V20.9V2电流0.45V20.9/20.9V2RlRlRl极 管 上承受最大反向电压VRM42v22J2v2问2电流IVIl1L脉动系数大小小变压器利用率低较咼高需用二极管数目124加电容滤波后的VlU21.2U21.2U2五、稳压二极管及稳压电路：

11、1. 教学目标：1、理解稳压二极管的稳压特性。2、学会分析稳压电路的稳压过程。2. 知识要点：1、稳压二极管的稳压特性2、稳压二极管的联接。3、并联型稳压电路的组成。4、并联型稳压电路的工作原理。3. 典型例题：1、两个稳压值分别为8V、7V的稳压管V1、V?，可以构成几种不冋的稳压电路。稳压值分别为多少?+ RVi+U02UiU03Uo1=7.7VUo2=15VUo3=8.7VUo4=1.4V2.已知稳压管的稳压值 Uz = 6V，稳定电流的最小值Izmin = 5mA。求图T1.4所示电 路中Uoi和UO2各为多少伏。+图 T1.4解：Uoi = 6V , Uo2= 5V。3. 已知稳压管

12、的稳定电压 Uz = 6V，稳定电 流的最小值I zmin = 5mA ,最大功耗 PzM = 150mW。 试求图P1.8所示电路中电阻 R的取值范围。解：稳压管的最大稳定电流Izm = P zm/Uz= 25mA电阻R的电流为IzmIzmin，所以其取值范 围为R =Ui U = 0.361.8k4. 已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压Uz= 6V ,最小稳定电流Izmin = 5mA ,最大稳定电流lZmax = 25mA。(1 )分别计算 U|为10V、15V、35V三种情况 下输出电压U。的值；(2)若Ui = 35V时负载开路，则会出现什么现 象？为什么？解：(1)当 U|=

13、 10V 时，若 Uo= Uz = 6V，则 稳压管的电流为 4mA，小于其最小稳定电流，所以 稳压管未击穿。故U ORlUi 3.33VR Rl1当Ui = 15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流Izmin，所以Uo= Uz = 6V同理，当 Ui = 35V 时，UO= Uz = 6V。(2) I D -(Ui -U z) R=29mA Izm = 25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。练习：一、选择题1 电路如图1所示的电路(a),正弦输入信号ui的波形如图(b)所示，二极管为理想型, 则Uo波形为()3KABCD图12电路如图2 (a)所示电路中，稳压管的稳定电压Vz=8V,若用示波器

14、观测到的vo波形如图2 (b)所示，则说明：。A. 滤波电容断路B.滤波电容被击穿C.有一只整流管被击穿D稳压管接反了15016+ 2&2O+叹一二2稳压管丄IIRLT3如图3所示电路中，当 S接1端时，测得管压降为 V1,电流为I1 ;当S接2端时，又 测得管压降为电流为丨2,则 ()A、Vi= V2,I 1V I 2B、Vl= V2,I 1 I 2C、Vi V2,I 1= I 2D、ViV V2,I 1= I 2+12V6K-12V6K5V “|=80mA，电路的输入电压 V =26V,则电路的负载范围是 （）。A、负载电阻不超过 800 Q即可 B、负载电阻不低于 100Q即可C额定电压

15、为 8V的负载，其额定功率在 80mW 640mW之间D 、无法确定12、图12电路中，V=5V，Vi为幅值为10V的正弦电压，则 V。波形应为图（）。13、 某单相半波整流电路中，变压器次级电压为V2,若电路改为桥式整流电路，负载上仍 要得到原有的直流电压，则改为桥式整流后，变压器的次级电压为A. V2B . 2V2C . 0.5V2 D . 22 V214、半导体稳压管的稳压性质是利用下列什么性质实现的()A PN结的单向导电特性B、PN结的反向击穿特性C PN结的正向导通特性D、PN结的反向截止特性15、分析图13所示电路，完成以下各题,A、C、图13(1)若变压器次级电压有效值为电容C

16、脱焊 B、二极管V2脱焊(2) 若变压器次级电压有效值为电路正常B、二极管 V2脱焊(3) 若电阻R短路，则：(Vo将升高B、变为半波整流(4) 电网电压不变，负载电流Ir减小同样的值，Iw不变Ir基本不变，Iw增大vt20V , Vi 为 24V，贝U(C、电路正常D、二极管10V , VI 为 10V，贝y (C、限流电阻R脱焊)C、电容C因过电压而击穿)V2、电容C均脱焊).电容C脱焊D、稳压管过流而损坏Io减小时，则：B、Ir、D、b、16、在如图14所示电路中，Vi=6sin 3 tV , E=3V ,图15中( )( )Iw都增大Iw都减小二极管为理想二极管，则V。的波形为如所示。

17、(C)W3V0V03VO(D)图1517、如图16所示电路，二极管的导通电压均为0.7V，当V1= 10V , V2=5V时，输出电压VoVI为（）。IkQA、8.37VB、3.87VlkQC、4.3VR2图16D、9.3V二、填空题1、把交流电转换为直流电的过程称为 。限流电阻不仅2、硅稳压二极管的稳压电路中，硅稳压二极管必须与负载电阻 具有作用，也有 作用。3、电路如图17所示，Ui =14.14 sin314t V，则：S断开时的直流电压表读数为 S闭合时的直流电压表读数为 V。R图18则VAB=-ABB qO。稳压二极管应工作在伏安特性 VZK Vi0+Ui 3亍图174、5、6、电路

18、如图18所示，V为理想二极管，在直流稳压电源中滤波电路的作用是把交流电转换为直流电的过程称为 ，其内部空穴和自由电子数量 半导体，其内部少数载流子是 曲线的7、纯净半导体又称_半导体又称 伏，用万用表1KQ档测量二极极。8、 硅管的门坎电压约为 伏，正向压降约为_管的正反向电阻，阻值小的一次，红表笔接的是二极管的9、如图19所示电路，当电源 E=10V时，测得I=1mA，若把电源电压调整到 E=20V时,则电流的大小将2mA，若E=10V不变，当温度为20 C时，测得二极管压降 Vo=0.7V ;0.7V。（填大于、小于、等于）Vi当温度升高到40C时，则VD将R10、如图30所示电路，当 Vi=12V时，13=;当Vi=36V时，h=。三、判断题1、用指针式万用表测量二极管的正向电阻时，应将万用表的红表笔接二