模块五(修改)半导体器件及应用

1、模块五模块五半导体器件及应用半导体器件及应用 项目一：简易直流稳压电源项目一：简易直流稳压电源 的分析与制作的分析与制作 项目二：迷你音响的安装与项目二：迷你音响的安装与 调试调试本本 模模 块块 内内 容容模块五半导体器件及应用模块五半导体器件及应用项目一：项目一：简易直流稳压电简易直流稳压电 源的分析与制作源的分析与制作 5.1.1 半导体材料 5.1.2 本征半导体 5.1.3 杂质半导体 5.1.4 PN结及其单向导电性重点重点：半导体特征、：半导体特征、PNPN结导电机理。结导电机理。难点难点：1.1.两种载流子及其运动两种载流子及其运动 2.PN2.PN结的形成结的形成 3 3.P

2、N.PN结单向导电性结单向导电性重点难点重点难点5.1基本知识点学习基本知识点学习 5.1.1 半导体材料半导体材料 1.导导 体体：导电性能很好的物体；如：铜、 铁、铝、银等（导体的电阻率一 般都小于 cm）2.绝缘体：导电性能很差的物体；如：玻璃、 塑料、橡胶陶瓷等（绝缘体的电 阻率一般都大于 cm, ）3.半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间 的物体；如：硅、锗等（半导体 电阻率一般约为 cm）4-10101093-1010一种银白色的硬而脆的金属元素,用作半导体(如在晶体管中) 元素符号Ge一种非金属元素，是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路。旧称“矽”元素符号Si常用半导

3、体材料常用半导体材料 半导体的基本特性半导体的基本特性 ( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) )。掺杂性掺杂性：纯净的半导体中掺入适量杂质，半导体的导纯净的半导体中掺入适量杂质，半导体的导 电能力明显改变电能力明显改变( (可做成各种不同用途的半可做成各种不同用途的半 导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）光敏性：光敏性：当受到光照时，半导体的导电能力明显变当受到光照时，半导体的导电能力明显变 化化 ( (可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等) )

4、。热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强 5.1.2 本征半导体本征半导体 一、概念：一、概念：纯净纯净的具有的具有晶体晶体结构的半导体为本征半导体。纯度：结构的半导体为本征半导体。纯度：99.9999999%（简称（简称9个个9）。常用材料是硅和锗。）。常用材料是硅和锗。SiSiGeGe最外层电子（价电子）都是四个（共价键）最外层电子（价电子）都是四个（共价键）纯净半导体通过一纯净半导体通过一定工艺过程，可制成定工艺过程，可制成单晶体单晶体( (本征半导体本征半导体) )。每个原子与其相临的原每个原子与其相临的原子之间形成子之间形成共价键共价键，

5、共用共用一对价电子一对价电子,结构稳定结构稳定。正方体正方体晶格点阵晶格点阵本征半导体本征半导体平面结构平面结构示意图示意图二、本征半导体晶体结构二、本征半导体晶体结构共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自自由电子由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。本征半导体的导电能力很弱。共价键有很强的结合力，使原子规共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。则排列，形成晶体。2.本征半导体的结构

6、特点本征半导体的结构特点 +4+4+4+4共价键共价键在绝对在绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时, ,价价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即可以运动的带电粒子（即载流子载流子），它的导电），它的导电能力为能力为 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。 常温下或当外界给半导体施加能量时，一些共价键中的电子会脱离共价键的束缚成为自由电子自由电子，而在原来的位置上产生一个空空穴穴。这种现象称为本征激发本征激发。3.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近

7、的电子空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流可以认为空穴是载流子。子。 电子带负电，空穴带正电。 半导体有自由电子自由电子和空穴空穴两种载流子。3.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 电子空穴对：电子空穴对：由热激发而产生的自由电由热激发而产生的自由电子和空穴是成对出现的。子和空穴是成对出现的。 复合：复合：在运动中的自由电子如果在运动中的自由电子如果“跳进跳进”空穴，重新被共价键束缚起来，电子和空穴，重新被共价键束缚起来，电子和空穴成对消失，这个

8、过程称为空穴成对消失，这个过程称为复合复合本征半导体电子浓度本征半导体电子浓度ni 和空穴浓度和空穴浓度 np 相等，且随相等，且随温度的增高而增大。温度的增高而增大。3.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。大特点。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。本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 1

9、. 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。3.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理(1) 半导体有两种载流子半导体有两种载流子（负）自由电子、（正）空穴（负）自由电子、（正）空穴(2) 自由电子和自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。空穴成对地产生，同时又不断复合。 在一定温度下，载流子的产生和复合达到在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。(3) 载流子的数量少，故导电性能很差。载流子的数量少，故导电性能很差。(4) 载流子的数量受温度影响较大，温

10、度高数量就多。载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。 所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。(5) 当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动 （漂移运动），在半导体中将出现两部分电流（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 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 价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回 小小 结结 杂质半导体：杂质半导体：在本征半导体中掺入某些微量元在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变素作为杂质，可

11、使半导体的导电性发生显著变化。掺入杂质的本征半导体称为化。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体。P 型半导体型半导体（空穴半导体）（空穴半导体）：空穴浓度空穴浓度大大增加。大大增加。 N 型半导体型半导体（电子半导体）（电子半导体）：自由电子浓度自由电子浓度大大增加。大大增加。 根据掺杂物质不同分为根据掺杂物质不同分为2种种： 5.1.3 杂质半导体杂质半导体 在纯净半导体晶体中掺入少量在纯净半导体晶体中掺入少量 的的五价五价元素磷（或锑），晶体中的元素磷（或锑），晶体中的 某些半导体原子被某些半导体原子被杂质原子杂质原子取代，取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体

12、原子形磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定成共价键，必定多出一个电子多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，常温下，这个电子几乎不受束缚，常温下很容易被激发而成为很容易被激发而成为自由电子自由电子，这样磷原子就成了不能移动的，这样磷原子就成了不能移动的带带正电的离子。正电的离子。+4+4+5+4磷原子磷原子自由电子自由电子 N 型型半导体半导体 自由电子为多子（同杂质浓度），空穴为少子自由电子为多子（同杂质浓度），空穴为少子 在纯净半导体晶体中掺入少量在纯净半导体晶体中掺入少量 的的3价价元素硼，晶体中的某些半导元素硼，晶体中的某些半导 体原子被体原子被杂质原子杂

13、质原子取代，硼原子取代，硼原子的最外层有的最外层有3个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空一个空位（电中性）位（电中性），这个空位很容易吸附，这个空位很容易吸附电子形成新的空穴电子形成新的空穴，这样硼原子就，这样硼原子就成了不能移动成了不能移动带负电的离子带负电的离子。 空穴为多子（同杂质浓度），自由电子为少子空穴为多子（同杂质浓度），自由电子为少子 +4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子 P型型半导体半导体 杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P 型半导体型半导体+N 型半导体型半导体杂质半导体中，多子和少子的移动都能形成电流

14、。杂质半导体中，多子和少子的移动都能形成电流。多子：多子：掺杂形成，掺杂形成，浓度与杂质浓度相等浓度与杂质浓度相等。起。起主导电主导电作用。作用。少子：少子：本征激发形成，浓度底，温度敏感，影响器件性能。本征激发形成，浓度底，温度敏感，影响器件性能。下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回(1) N 型半导体（电子型半导体）型半导体（电子型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素价元素特点：特点：（a）含有）含有大量的电子大量的电子多多数载流数载流子子 （b）含有）含有少量的空穴少量的空穴少少数载流数载流子子无论无论N型或型或P型半导体都是中性的，

15、对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。(2) P 型半导体（空穴型半导体）型半导体（空穴型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素价元素特点：特点：（a）含有）含有大量的空穴大量的空穴多多数载流数载流子子 （b）含有）含有少量的电子少量的电子少少数载流数载流子子 小小 结结 5.1.4 PN PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 1、PNPN结的形成结的形成在同一片硅片上，在同一片硅片上，分别分别制造制造P 型半导体和型半导体和N 型半导型半导体，经过多子的体，经过多子的扩散扩散，少子的，少子的漂移漂移，在它们的交界面处，在它们的交界面处就

16、形成了就形成了PN 结结。flash1 (1) PN 结的形成结的形成多数载流子的浓度差多数载流子的浓度差多数载流子扩散多数载流子扩散空间电荷区空间电荷区少数载流子漂移少数载流子漂移扩散扩散 = 漂移漂移稳定的空间电荷区稳定的空间电荷区即即PN 结结或耗尽层或耗尽层内电场内电场 PN结外加结外加正向电压正向电压（P区区接电源的正极，接电源的正极，N区接电源的区接电源的负极），称为负极），称为正向偏置正向偏置，简称，简称正偏正偏。 PN结外加结外加反向电压反向电压（ N区区接电源的正极，接电源的正极， P区接电源的区接电源的负极），称为负极），称为反向偏置反向偏置，简称，简称反偏反偏。(2) P

17、N 结的特性结的特性PN 结正偏结正偏PN 结正向导通结正向导通外电场与内电场方向相反外电场与内电场方向相反利于扩散利于扩散扩散扩散 漂移漂移PN 结变窄结变窄外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流产生较大的扩散电流 I正正(2) PN 结的特性结的特性 （a）PN 结外加正向电压结外加正向电压（b）PN 结外加反向电压结外加反向电压PN 结反偏结反偏PN 结反向截止结反向截止外电场与内电场方向相同外电场与内电场方向相同利于漂移利于漂移漂移漂移 扩散扩散PN 结变厚结变厚外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流产生较小的反向电流 I反反 PN结正偏时呈导通

18、正偏时呈导通状态，正向电阻很小，正向电流很大； PN结反偏时呈截止反偏时呈截止状态，反向电阻很大，反向电流很小。 PNPN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结是构成各种半导体器件的基础结是构成各种半导体器件的基础 小小 结结 5.2.1 5.2.1 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 5.2.2 5.2.2 半导体二极管的单向导电性半导体二极管的单向导电性 5.2.3 5.2.3 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 5.2.4 5.2.4 半导体二极管的温度特性半导体二极管的温度特性 5.2.55.2.5半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数 重点重点：二极管的

19、特性、主要参数二极管的特性、主要参数重点难点重点难点 5.2 半导体二极管半导体二极管 正极负极阳极阴极 5.1.5 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 将将PNPN结加上电极引线，并用外壳封装结加上电极引线，并用外壳封装起来就构成了半导体二极管起来就构成了半导体二极管阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D按材料分按材料分锗二极管锗二极管硅二极管硅二极管砷化镓二极管砷化镓二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型 平平 面面 型型 一、二极管的组成一、二极管的组成二、二极管的分类二、二极管的分类 二极管分类二极管分类 金属触丝阳极引线阳极引线N 型锗片型锗片阴极引线阴

20、极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N 型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线（b）面接触型）面接触型阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N 型硅型硅( c ) 平面型平面型点接触型点接触型面接触型面接触型思考：思考：如果在晶体二极管两端加交流电，灯泡会如果在晶体二极管两端加交流电，灯泡会怎样？发光还是不发光？怎样？发光还是不发光？SS(a)(b)+ 5.2.2 半导体二极管的单向导电性半导体二极管的单向导电性 结论结论 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

21、正、阴极接负）时，灯泡亮极接负）时，灯泡亮 说明：说明： 二极管处于正向导通状态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）（二极管正向电阻较小，正向电流较大） 2. 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）时，灯泡不亮极接正）时，灯泡不亮 说明：说明： 二极管处于反向截止状态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）（二极管反向电阻较大，反向电流很小）二极管与二极管与PN结一样具有单向导电性结一样具有单向导电性VD(V)iD(mA)(uA )反向饱反向饱合电流合电流0.500.720406080-25-50正向

22、特性正向特性反向特性反向特性反向击反向击穿电压穿电压死区电压死区电压导通电压导通电压0.8-20-40-60ABCUBR 5.2.3 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 5.2.3 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 (1)加正向电压 第一阶段：死区（O-A） 二极管不导通 第二阶段：导通 (A-B) 二极管导通(2)加反向电压 a.反向饱和电流 (它越小二极管的性能越好)b.击穿 电击穿 二极管能恢复性能 热击穿 二极管将永久性损坏温度影响温度影响温度升高温度升高正向曲线左移正向曲线左移反向曲线下移反向曲线下移(逆时针转动逆时针转动)正向压降：正向压降：-2mV/o oC

23、 CIs: 1倍倍/10oCuDiD开启电压开启电压UON硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降(U(UT T) ): : 硅管硅管0.60.8V,锗管锗管0.20.3V反向击穿反向击穿电压电压UBRUBR 二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线反向特性曲线反向特性曲线 u0Uth 5.2.4 二极管的温度特性二极管的温度特性 IsIsCo80Co201. 1. 最大整流电流最大整流电流 I IF F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。2. 2. 反向击穿电压反向击穿电压U UBRBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时

24、反向电流剧增，二极二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 最高反向工作电压最高反向工作电压U UR R一般是一般是U UBRBR的一半。的一半。3. 3. 反向电流反向电流 I IR R指二极管未击穿时的反向电流。反向电流越小，单向导电指二极管未击穿时的反向电流。反向电流越小，单向导电性越好。温度越高反向电流越大。性越好。温度越高反向电流越大。 硅管的反向电流较小，锗管的反向电流大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流大。 5.2.5 二极管的参数二极管的参数4.4.最高工作频率最高工作频率f fM M： 因

25、因PNPN结有电容效应结有电容效应, ,影响单向导电性影响单向导电性影响工作频率的原因影响工作频率的原因 PNPN结的电容效应结的电容效应 结论：结论：1.1.低频低频时，对时，对PNPN结影响很小。结影响很小。 高频高频时，因容抗变小，时，因容抗变小，结电容分流结电容分流，使使单单 向导电性变差。向导电性变差。 2.2.结面积小时结电容小，工作频率高结面积小时结电容小，工作频率高。 重点重点：各类特殊：各类特殊二极管的用途和功能二极管的用途和功能重点难点重点难点 5.4 特殊二极管特殊二极管 5.4.1 5.4.1 稳压二极管稳压二极管 5.4.2 5.4.2 发光二极管发光二极管 5.4.

26、3 5.4.3 光电二极管光电二极管 5.4.1稳压二极管稳压二极管 二二. .稳压二极管特点：稳压二极管特点：三、三、：正向特性和普通二极管相同正向特性和普通二极管相同 反向击穿区曲线越陡，即动态电阻反向击穿区曲线越陡，即动态电阻 RZ 越小，稳压性能越好。越小，稳压性能越好。四、理想稳压二极管：四、理想稳压二极管：RZ1.稳定电压稳定电压UZ 2.稳定电流稳定电流IZ和最大反向电流和最大反向电流 IZMAX Iz是稳压管正常工作时的电流，若工作电流小于稳定是稳压管正常工作时的电流，若工作电流小于稳定电流，则管子的稳压性能变差，不同型号的稳压管，电流，则管子的稳压性能变差，不同型号的稳压管，

27、都规定一个最大反向电流，防止稳压管过流发生热击都规定一个最大反向电流，防止稳压管过流发生热击穿而损坏，但一般来说，只要不超过额定功耗工作电穿而损坏，但一般来说，只要不超过额定功耗工作电流较大时稳压性能较好。流较大时稳压性能较好。五、稳压二极管的主要参数五、稳压二极管的主要参数UZ2.5 30V3.最大允许耗散功率最大允许耗散功率PZMmaxZZZMIUP 当直流输入电压当直流输入电压Ui 波动或负载改变引起波动或负载改变引起U U0 0增大，此时增大，此时Uz亦增大，亦增大，Iz剧增，使剧增，使IR增大增大（ ），），使使R两两端的电压降增大，从而抑制了端的电压降增大，从而抑制了U0的增大，达

28、到稳定的增大，达到稳定U0的的目的。目的。 六、六、 工作原理工作原理ZORIII 5.4.2发光二极管发光二极管 发光二极管（水立方）发光二极管（水立方）高亮度发光二极管高亮度发光二极管发光二极管发光二极管LEDLED发光器件发光器件结构：结构：由能发光的化合物半导体材料制由能发光的化合物半导体材料制 作成作成PNPN结结功能：功能：将电能转换成光能。将电能转换成光能。导通电压：导通电压：1-2V1-2V导通电流：导通电流：几至几十毫安，须接限流电阻几至几十毫安，须接限流电阻应用应用：指示灯、信号灯、手机背光灯、指示灯、信号灯、手机背光灯、 液晶显示器背光液晶显示器背光 灯、照明、灯、照明、

29、 5.4.2发光二极管发光二极管 发光二极管介绍发光二极管介绍 发光二极管是一种能把电能转换成光能的发光二极管是一种能把电能转换成光能的特殊器件，它不仅具有普通二极管的正、反向特殊器件，它不仅具有普通二极管的正、反向特性，而且当给管子施加正向偏压时，管子还特性，而且当给管子施加正向偏压时，管子还会发出可见光和不可见光（即电致发光）。会发出可见光和不可见光（即电致发光）。 目前应用的有红、黄、绿、蓝、紫等颜目前应用的有红、黄、绿、蓝、紫等颜色的发光二极管。此外，还有变色发光二极管，色的发光二极管。此外，还有变色发光二极管，即当通过二极管的电流改变时，发光颜色也随即当通过二极管的电流改变时，发光颜

30、色也随之改变。之改变。发光二极管的特点发光二极管的特点 工作电压低（有的只有几伏）工作电压低（有的只有几伏） 工作电流小（有的仅零点几毫安即可发光）工作电流小（有的仅零点几毫安即可发光） 抗冲击和抗震性能好抗冲击和抗震性能好, ,可靠性高，寿命长可靠性高，寿命长; ; 通过调制通过电流强弱可以方便的调制发光的强通过调制通过电流强弱可以方便的调制发光的强弱弱注意：光电二极管工作在反向状态！注意：光电二极管工作在反向状态！受光器件受光器件功能：功能：将光能转换成电能。将光能转换成电能。概念：概念：光电二极管又叫光敏二极管，是一种将光信号转光电二极管又叫光敏二极管，是一种将光信号转 换为电信号的特殊

31、二极管。换为电信号的特殊二极管。应用：应用：传感器的光敏元件传感器的光敏元件 用于光电编码用于光电编码 在光电输入机上作光电读出器件在光电输入机上作光电读出器件 5.4.3光电二极管光电二极管 光电二极管的工作原理光电二极管的工作原理 1. 光电二极管在设计和制作时尽量使光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积结的面积相对较大，以便接受入射光。相对较大，以便接受入射光。 2.让光电二极管在反向电压下工作，让光电二极管在反向电压下工作，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流。没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流。在有光照时，反向电流迅速增大到几十毫安，称为在有光照时，反向电流迅速增大到几十毫

32、安，称为光电流。光电流。 3.光强度越大，反向电流越大，光的变化引起光电二光强度越大，反向电流越大，光的变化引起光电二极管电流的变化，进而把光信号转换成电信号，实极管电流的变化，进而把光信号转换成电信号，实现光电转换现光电转换 5.3.1 5.3.1 二极管整流电路二极管整流电路 5.2.2 5.2.2 二极管限幅电路二极管限幅电路 重点重点：二极管整流电路、限幅电路二极管整流电路、限幅电路 难点：难点：二极管整流电路工作原理；二极管整流电路工作原理； 二极管限幅电路工作原理；二极管限幅电路工作原理；重点难点重点难点 5.3 半导体二极管的应用半导体二极管的应用 将交流电转换为直流电称为整流。

33、根据所用交流电源的相数不同，整流电路可分为单相整流电路和三相整流电路等。一般的直流电源常采用单相整流电路；较大容量的直流电源则采用三相整流电路。 5.3.2 二极管整流电路二极管整流电路 5.3.1.15.3.1.1单相半波整流电路单相半波整流电路 半波整流是指交流输入电压信号只有在正半周或负半周时才有输出，即输出波形只是输入波形的一半。 只要在单相交流电路中串联一只整流二极管，利用它的单向导电性，使交流电压为正半周期时电路导通，负半周期时电路截止，就可以得到单一方向的直流电流，这个直流电流是半波脉动电流。 假定整流二极管时理想元件，即不计其死区电压、正向压降和反向电流，可以画出电路各部分的电

34、流、电压波形。单相半波整流电路及波形5.3.1.2 5.3.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 1 1. .电路的组成电路的组成 单相桥式整流电路由4只整流二极管接成电桥形式，其中两个共阴极组二极管的阴极接负载RL的一端，为输出直流电的正极。另两个共阳极组二极管的阳极接负载RL的另一端，为输出直流电的负极。两个二极管阳极和阴极相连的端子接整流变压器的次级绕组。5.3.1.3 5.3.1.3 三相桥式整流电路三相桥式整流电路 当某些供电场合要求整流电路输出功率较大时，如果仍然采用单相整流电路，会造成三相电网负载不平衡，影响供电质量。这时就应采用三相桥式整流电路。 单相桥式整流电路的 输出波

35、形：7 7.1.1.3 3 三相桥式整流电路三相桥式整流电路 由三相变压器和6个二极管组成。三相桥式整流电路的波形： 5.3.2 二极管限幅电路二极管限幅电路 限幅电路限幅电路也称削波电路是一种能把输入电压加以限制的电路也称削波电路是一种能把输入电压加以限制的电路当当 时，二极管导通，时，二极管导通，当当 时，二级管截止，时，二级管截止，E 整流电路把交流电转变为直流电，但整流后负载获得的直流电包含着一定的交流分量，脉动较大，这对要求电流和电压都比较平稳的负载如电子仪器、自动控制设备等，会影响设备的正常运行。为此，常在整流电路后加接滤波电路，把脉动直流电中的交流分量滤掉，使之成为平滑的直流电。输入脉动直流电压滤波器滤波后的输出电压 滤滤波波电电路路的的功功用用 5.4 滤波电路滤波电路 5.5.4 4. .1 1 电容滤波电路电容滤波电路 1 1. .电容滤波电路的组成电容滤波电路的组成 电容器是最简单、最常用的滤波器。在整流电路的输出端和负载之间并联一个电容器，便可实现滤除交流分量的目的。2.2.电容滤波电路的电容滤波电路的 工作过程工作过程3.3.电容器输出电压的影响因素电容器输出电压的影响因素 负载的电阻值负载的电阻值 当负载电阻值较大时，流过的电流较小，电容放电时间较长，放电较慢，电压下降较小，使其平均输出电压较高，纹波也较小；反之，当负