半导体二极管及直流稳压电源

1、第一章半导体二极管及直流稳压电源1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 半导体半导体它的导电能力介于导体和绝缘体之间。如它的导电能力介于导体和绝缘体之间。如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物等都是半导体。硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物等都是半导体。 半导体的导电特性主要表现在其导电能力在不同条件半导体的导电特性主要表现在其导电能力在不同条件下具有很大的差别：下具有很大的差别： （1）有的半导体对温度的反映特别灵敏。环境温度增高时，其导电能力要）有的半导体对温度的反映特别灵敏。环境温度增高时，其导电能力要增强很多。增强很多。 （2）有的半导体对光照的反映特别灵敏，当受到光照时，其导电能

2、力要增）有的半导体对光照的反映特别灵敏，当受到光照时，其导电能力要增强很多；当不受到光照时，又变得象绝缘体那样不导电。强很多；当不受到光照时，又变得象绝缘体那样不导电。 （3）如果在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质，其导电能力要增强很多。）如果在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质，其导电能力要增强很多。 半导体的导电特性，在不同条件下具有很大的差别，半导体的导电特性，在不同条件下具有很大的差别，是由其内部结构的特殊性所决定的。是由其内部结构的特殊性所决定的。1 本征半导体本征半导体 目前最常用的半导体材料是硅和锗，它们的原子最外目前最常用的半导体材料是硅和锗，它们的原子最外层都有四个价电子，都是

3、四价元素。将硅和锗提纯（取掉层都有四个价电子，都是四价元素。将硅和锗提纯（取掉无用杂质）并形成单晶体，即本征半导体。无用杂质）并形成单晶体，即本征半导体。GeSiSiSiSiSi 共价键共价键 在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子相结合。结合方法是，每一个原子在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子相结合。结合方法是，每一个原子的一个价电子与相邻的另外一个原子的一个价电子组成一个电子对，称为共价键。由于共价键的形的一个价电子与相邻的另外一个原子的一个价电子组成一个电子对，称为共价键。由于共价键的形成，每一个原子的最外层实际上相当于有成，每一个原子的最外层实际上相当于

4、有8个价电子，在通常情况下，这个价电子，在通常情况下，这8个价电子处于相对稳定的个价电子处于相对稳定的状态，但在获得一定能量后（温度升高或受光照）即可挣脱原子核的束缚而成为自由电子。状态，但在获得一定能量后（温度升高或受光照）即可挣脱原子核的束缚而成为自由电子。SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的

5、空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。正电的空穴在运动。SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价

6、键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。正电的空穴在运动。SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补

7、空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。正电的空穴在运动。SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸

8、引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。正电的空穴在运动。 （1）半导体中存在自由电子和空穴两种载流子。本）半导体中存在自由电子和空穴两种载流子。本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现的，同时又不征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现的，同时又不断复合。在一定条件下（温度下）载流子的产生和复合达断复合。在一定条件下（温度下）载流子的产生和复合达到动态平衡，于是载流子便维持一定数目。温度越高或受到动态平衡，于是载流子便维持一定数目。温度越高或受光照越强，载流子数目越多，半

9、导体的导电性能也就越好，光照越强，载流子数目越多，半导体的导电性能也就越好，所以温度或光照对半导体的导电性能影响很大。所以温度或光照对半导体的导电性能影响很大。 （2）当半导体两端加上电压后，半导体中将出现两）当半导体两端加上电压后，半导体中将出现两部分电流。一部分是自由电子作定向运动所形成的电子电部分电流。一部分是自由电子作定向运动所形成的电子电流，另一部分是价电子或自由电子填补空穴所形成的空穴流，另一部分是价电子或自由电子填补空穴所形成的空穴电流。在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这电流。在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这是半导体的最大特点，也是半导体和导体导电的本质区别

10、。是半导体的最大特点，也是半导体和导体导电的本质区别。 结结 论论2 N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 本征半导体中虽然有自由电子和空穴两种载流子，但本征半导体中虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数量极少，所以导电能力很低。如果在本征半导体中由于数量极少，所以导电能力很低。如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质（某种元素），将使掺杂后的半导体掺入微量的某种杂质（某种元素），将使掺杂后的半导体（杂质半导体）的导电能力大大增强。由于掺入的杂质不（杂质半导体）的导电能力大大增强。由于掺入的杂质不同，杂质半导体可分为两类。同，杂质半导体可分为两类。电子半导体（电子半导体（N型半导体）型半导体

11、）空穴半导体（空穴半导体（P型半导体）型半导体）杂质半导体杂质半导体SiSiP+Si 电子半导体（电子半导体（N型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入磷（或其它五价元素）。磷原子的最外层有型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入磷（或其它五价元素）。磷原子的最外层有五个价电子，是五价元素。由于掺入硅或锗晶体中的磷原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个五个价电子，是五价元素。由于掺入硅或锗晶体中的磷原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被磷原子所取代。磷原子参加共价键结构只需要四个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被磷原子所取代。磷原子参加共价键结构只需要四个价电

12、子，多余的第五个价电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是这种半导体中自由电价电子，多余的第五个价电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是这种半导体中自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，自由电子是多子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴是少数载流子。数载流子，而空穴是少数载流子。P多多余余电电子子2.1 N型半导体型半导体 空穴半导体（空穴半导体（ P型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入硼（或其它三价元素）。硼原子的最外层型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入硼（或其它三价元素）。硼原

13、子的最外层有三个价电子，是三价元素。由于掺入硅或锗晶体中的硼原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整有三个价电子，是三价元素。由于掺入硅或锗晶体中的硼原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被硼原子所取代。硼原子在参加共价键结构时，将个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被硼原子所取代。硼原子在参加共价键结构时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。于是这种半导体中空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导因缺少一个价电子而形成一个空穴。于是这种半导体中空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，空穴是多数载流子，而自由电子是少数载流子

14、。体的主要导电方式。在这种半导体中，空穴是多数载流子，而自由电子是少数载流子。B填填补补空空穴穴空空穴穴SiSiB-Si2.2 P型半导体型半导体注意注意 不论不论 N型半导体还是型半导体还是P型半导体，型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但虽然它们都有一种载流子占多数，但整个晶体结构都是不带电的。整个晶体结构都是不带电的。1.2 PN结结 P型半导体或型半导体或N型半导体的导电能力虽型半导体的导电能力虽然比本征半导体的导电能力大大增强，但然比本征半导体的导电能力大大增强，但并不能直接用来制造半导体器件。通常是并不能直接用来制造半导体器件。通常是在一块晶片上，采取一定的掺杂工艺措施，在一块

15、晶片上，采取一定的掺杂工艺措施，在晶片两边分别形成在晶片两边分别形成P型半导体和型半导体和N型半导型半导体，那么它们的交接面就形成了体，那么它们的交接面就形成了PN结。结。PN结才是构成各种半导体器件的基础。结才是构成各种半导体器件的基础。1 PN结的形成结的形成P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体 假设有一块晶片，两边分别形成了假设有一块晶片，两边分别形成了P型半导体和型半导体和N型半导体。在型半导体。在P型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子（B离子）带负电；在离子）带负电；在N型半导体中，失去一个电子的五价杂质离子（型半导体中，失去一个电子的

16、五价杂质离子（ P离子）带正电。离子）带正电。 由于由于P区有大量的空穴，而区有大量的空穴，而N区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的区向浓度小的N区扩散；同样道理，由于区扩散；同样道理，由于N区有大量的自由电子，而区有大量的自由电子，而P区的自由电子极少，因此自由电子要从浓度大的区的自由电子极少，因此自由电子要从浓度大的N区向浓度小的区向浓度小的P区扩散。双方的扩散区扩散。双方的扩散首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区；在交接面区留下一些带负电的三价杂质离

17、子，形成负空间电荷区；在交接面附近的附近的N区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是PN结。结。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+ 假设有一块晶片，两边分别形成了假设有一块晶片，两边分别形成了P型半导体和型半导体和N型半导体。在型半导体。在P型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子（B离子）带负电；在离子）带负电；在N型半导体中，失去一个电子的五价杂质离子（型半导体中，失去一个电子的五价杂质离子（ P离子）带正电。离子）带正电。 由于由于

18、P区有大量的空穴，而区有大量的空穴，而N区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的区向浓度小的N区扩散；同样道理，由于区扩散；同样道理，由于N区有大量的自由电子，而区有大量的自由电子，而P区的自由电子极少，因此自由电子要从浓度大的区的自由电子极少，因此自由电子要从浓度大的N区向浓度小的区向浓度小的P区扩散。双方的扩散区扩散。双方的扩散首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区；在交接面区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区；在交接面附近的附近的N区留下一些带

19、正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是PN结。结。PN结结 PN结中的正负离子虽然带电，但是它们不能移动，不参与导电，而在这个区域内，载流子数极结中的正负离子虽然带电，但是它们不能移动，不参与导电，而在这个区域内，载流子数极少，所以空间电荷区的电阻率很高。少，所以空间电荷区的电阻率很高。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体空间电荷区空间电荷区的电阻率很的电阻率很高高 正负空间电荷在交接面两侧形成一个电场，称为内电场。内电场的方向由带正电的正负空间电荷在交接面两侧形成一个电场，称为内电场。

20、内电场的方向由带正电的N区指向带负区指向带负电的电的P区。内电场对多数载流子（区。内电场对多数载流子（P区的空穴和区的空穴和N区的自由电子）的扩散运动起阻挡作用；对少数载区的自由电子）的扩散运动起阻挡作用；对少数载流子（流子（P区的自由电子和区的自由电子和N区的空穴）则起推动作用，即推动少数载流子越过空间电荷区而进入对方，区的空穴）则起推动作用，即推动少数载流子越过空间电荷区而进入对方，这种由少数载流子所形成的运动称为漂移运动。这种由少数载流子所形成的运动称为漂移运动。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体漂移运动扩散运动内电场内电场 扩散运动和漂移运动是相互联系，又是相互矛盾的。在开

21、始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散运动和漂移运动是相互联系，又是相互矛盾的。在开始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散运动占优势。随着扩散运动的进行，空间电荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。于是多数载流子扩散运动占优势。随着扩散运动的进行，空间电荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。于是多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动逐渐增强。最后，扩散运动和漂移运动达到动态平的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动逐渐增强。最后，扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本确定下来，衡，空间电荷区的宽度基本确定下来，PN结也就处于相对稳定的状态。结也就处于相对稳定的状态。+P P型半导体型

22、半导体N N型半导体型半导体漂移运动扩散运动扩散运动使空间电扩散运动使空间电荷区逐渐加宽，内荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。电场逐渐加强。内电场越强，就使内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移运动越强，而漂移运动使空间电漂移运动使空间电荷区变窄。荷区变窄。内电场内电场2 PN结的单向导电性结的单向导电性外电场外电场内电场内电场变窄变窄+P区区N区区RI+-由于内电场被削弱，由于内电场被削弱，多数载流子的扩散多数载流子的扩散运动得到加强，所运动得到加强，所以能够形成较大的以能够形成较大的扩散电流。扩散电流。外电场外电场内电场内电场+P区区N区区RI0+-变宽变宽由于内电场被加强，由于内电场被加强，少

23、数载流子的漂移运少数载流子的漂移运动得到加强，但少数动得到加强，但少数载流子数量有限，只载流子数量有限，只能形成较小的反向电能形成较小的反向电流。流。结论结论 PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。 当当PN结加正向电压时，结加正向电压时，PN结电结电阻很低，正向电流较大，阻很低，正向电流较大，PN结处于结处于导通状态。导通状态。 当当PN结加反向电压时，结加反向电压时，PN结电结电阻很高，反向电流很小，阻很高，反向电流很小，PN结处于结处于截止状态。截止状态。1.3 半导体二极管半导体二极管1 基本结构基本结构将将PNPN结加上电极引线和管壳，就成为了半导体二极管。结加上电极引线和管壳，就

24、成为了半导体二极管。P PN N+-阳极阳极阴极阴极图形符号图形符号文字符号文字符号D D按结构来分，半导体二极管按结构来分，半导体二极管点接触型点接触型面接触型面接触型 点接触型点接触型一般为锗管，它的一般为锗管，它的 PN结结面积很小结结面积很小（结电容小），适用于小电流高频电路工作，也用于数字（结电容小），适用于小电流高频电路工作，也用于数字电路中的开关元件。电路中的开关元件。 面接触型面接触型一般为硅管，它的一般为硅管，它的 PN结结面积大（结结结面积大（结电容大），可以通过较大电流，工作频率较低，适用于整电容大），可以通过较大电流，工作频率较低，适用于整流电路。流电路。2 伏安特性伏

25、安特性U UI I死区电压：死区电压：硅管约为硅管约为0.5V0.5V，锗管约为锗管约为0 0.2V.2V。正向导通电压：正向导通电压：硅管约为硅管约为0.7V0.7V，锗管锗管约为约为0.3V0.3V。（1 1）半导体二极管实际上是一个）半导体二极管实际上是一个PNPN结，所以具有单向导结，所以具有单向导电性。（电性。（2 2）半导体二极管是非线性元件。）半导体二极管是非线性元件。反向击穿电压反向击穿电压U UBRBR3 主要参数主要参数（1 1）最大正向电流）最大正向电流I IFMFM指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。点接触型指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。点接触

26、型二极管的最大正向电流在几十毫安以下；面接触型二极管的最大正二极管的最大正向电流在几十毫安以下；面接触型二极管的最大正向电流较大，如向电流较大，如2CP102CP10型硅二极管的这个电流为型硅二极管的这个电流为100mA100mA。实际工作时，。实际工作时，二极管通过的电流不应超过这个数值，否则将因管子过热而损坏。二极管通过的电流不应超过这个数值，否则将因管子过热而损坏。（2 2）最高反向工作电压）最高反向工作电压U UDRMDRM 指二极管不被击穿所容许的最高反向电压。一般为反向击穿电指二极管不被击穿所容许的最高反向电压。一般为反向击穿电压的压的1/21/22/32/3。如。如2CP102C

27、P10型硅二极管的这个电压为型硅二极管的这个电压为25V25V，而反向击穿，而反向击穿电压为电压为50V50V。（3 3）最大反向电流）最大反向电流I IRMRM 指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的反向漏电流，一指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的反向漏电流，一般很小，但受温度影响较大。反向电流大，说明二极管的单向导电般很小，但受温度影响较大。反向电流大，说明二极管的单向导电性能差。硅管的反向电流较小，一般在几个微安以下；锗管的反向性能差。硅管的反向电流较小，一般在几个微安以下；锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。4 二极管的应用二极管的应用 二

28、极管的应用范围很广，利用它的单向导电二极管的应用范围很广，利用它的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、嵌位等电路。还性，可组成整流、检波、限幅、嵌位等电路。还可构成其它元件或电路的保护电路，以及在数字可构成其它元件或电路的保护电路，以及在数字电路中作为开关元件等。电路中作为开关元件等。 在作电路分析时，一般将二极管视为理想元在作电路分析时，一般将二极管视为理想元件，即认为正向电阻为零，正向导通时为短路特件，即认为正向电阻为零，正向导通时为短路特性，正向电压忽略不计；反向电阻为无穷大，反性，正向电压忽略不计；反向电阻为无穷大，反向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。向截止时为开路特性，反向漏电

29、流忽略不计。R RD D1 1D D2 2+ +- -+ +- -uiuoUs1Us2i0 010105 5-5-5-10-10uit0 010105 5-5-5-10-10uit例：图示为一正负对称限幅电路，例：图示为一正负对称限幅电路，已知已知ui=10sin t V， Us1=Us2=5V，画出画出u uo o的波形。的波形。解题思路：解题思路：（1 1）当当|ui|5V时，时，D D1 1处于正向偏置而导通，所以处于正向偏置而导通，所以uo=5V。（3) 3) ui0时：时：二极管二极管正向正向导通导通，io00u0时：时：D1、D3正向正向导通导通，D2、D4反向截止，反向截止，io

30、0 ，uo=u0 D4D2D1D3RLabuTruoio+-u0 ，uo=-u0 D4D2D1D3RLabuTruoio-+ t tu 2 3 uo、io的波形与平均值的波形与平均值 tUusin2:设UUUo9 . 045. 02LLooRURUI9 . 0uoioD4D2D1D3RLabuTruoiooDII21UUDRM2二极管的平均电流二极管的平均电流二极管的最高反向电压二极管的最高反向电压例例已知负载电阻已知负载电阻RL=80 ，负载电压，负载电压Uo=110V，采用，采用桥式整流电路，交流电源电压为桥式整流电路，交流电源电压为380V，如何选择，如何选择整流二极管？整流二极管？解解

31、)(4 . 180110ARUILoo)(7 . 021AIIoD)(1229 . 01109 . 0VUUoUUo9 . 0)(18913421 . 11222VUDRM 可选用可选用2CZ11C2CZ11C型二极管，其最大整流电流为型二极管，其最大整流电流为1A1A，反，反向工作峰值电压为向工作峰值电压为300V300V。 考虑到变压器副绕组及管子上的压降，变压器的副考虑到变压器副绕组及管子上的压降，变压器的副边电压大约要比计算值高出边电压大约要比计算值高出10%10%，所以，所以1.7 滤波电路滤波电路 交流电压经整流后输出的是单向脉动的直流电压，其交流电压经整流后输出的是单向脉动的直流

32、电压，其中既含有直流成分又含有交流成份。滤波电路的作用是利中既含有直流成分又含有交流成份。滤波电路的作用是利用用电容元件电容元件两端电压不能跃变或两端电压不能跃变或电感元件电感元件中电流不能跃变中电流不能跃变的特性的特性, , 将将电容元件电容元件与负载并联或将与负载并联或将电感元件电感元件与负载串联，与负载串联，滤掉整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到滤掉整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到输出电压平滑的目的。输出电压平滑的目的。1 单相半波带电容滤波单相半波带电容滤波的整流电路的整流电路uouaTrTrbDRLC+uC tu 2 3 tUusin2:设D D导导通通D

33、D截截止止 tuoD D截止截止C C放电放电 tuoObcaD D导通导通C C充电充电d Oa段：段：D D导通，电源对导通，电源对C充电，充电，uo=uC=u； ab段：从段：从a点开始，点开始，u和和uC都开始下降，都开始下降，u按正弦规律按正弦规律下降，下降，uC按指数规律下降，开始按指数规律下降，开始uC下降速度大于下降速度大于u，所以，所以D D导通，导通，uo=uC=u； bc段：从段：从b点开始，点开始， u下降速度大于下降速度大于uC ，所以，所以D D截止，截止， uo= =uC，按指数规律变化，变化快慢决定于，按指数规律变化，变化快慢决定于 =RLC； cd段：段：u

34、uC，D D又导通，又导通，uo=uC=u，重复上一周期。，重复上一周期。uouaTrTrbDRLC+uC tu 2 3 tUusin2:设 tuoO tuo无电容滤无电容滤波波带电容滤带电容滤波波 带电容滤波时，带电容滤波时， uo的的脉动大为减小，其平均值脉动大为减小，其平均值Uo增大。增大。uouaTrTrbDRLC+uC tuoO tuo无电容滤无电容滤波波带电容滤带电容滤波波 在空载时：在空载时：UuuCo2 随着负载的增大（随着负载的增大（ RL ），放电时间常数），放电时间常数 =RLC ，放电加，放电加快，所以快，所以Uo 。UUUo4 . 12uouaTrTrbDRLC+uC

35、通常规定：通常规定：单相半波带电容滤波单相半波带电容滤波的整流电路的整流电路单相全波带电容滤波单相全波带电容滤波的整流电路的整流电路UUoUUo2 . 1单相半波带电容滤波整流电路的特点单相半波带电容滤波整流电路的特点一般取一般取25)-(3CTRL( (T：电源电压的周期：电源电压的周期) )(2) (2) 流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大 =RLC愈大愈大Uo愈大愈大负载电流的平均值愈大负载电流的平均值愈大整流管导通角愈小整流管导通角愈小iD的峰值也就愈大。的峰值也就愈大。(1) (1) 输出电压输出电压Uo与时间常数与时间常数 =RLC有关有关 =RLC愈大愈大电容电容C

36、放电愈慢放电愈慢Uo( (uo的平均值的平均值) )愈大。愈大。(3) (3) 二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压UUDRM22(4)(4)、输出外特性、输出外特性Uo与与Io的关系曲线的关系曲线Uo带电容带电容滤波滤波1.4U0.45UIo无电容无电容滤波滤波 带电容滤波的带电容滤波的整流电路，其外特整流电路，其外特性较差，或者说带性较差，或者说带负载能力较差。电负载能力较差。电容滤波电路适用于容滤波电路适用于输出电压较高，负输出电压较高，负载电流较小且变化载电流较小且变化也较小的场合。也较小的场合。uouaTrTrbDRLC+uCio2 电感滤波电路电感滤波电路电路结构：电路

37、结构： 在整流电路与负载之间串联一在整流电路与负载之间串联一个电感个电感L就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。uouTrTrbRLLau（1 1）滤波原理）滤波原理 对对u的的直流分量：直流分量：f=0，XL=0 ，相当于短路，电压大相当于短路，电压大部分降在部分降在RL上；对上；对u的的交流分量：交流分量：f越高，越高，XL越大，电压越大，电压大部分降在大部分降在XL上。上。因此，因此， uo主要是主要是u的直流成分，的直流成分，uo是是比较平滑的直流电压。比较平滑的直流电压。Uo=0.9U当忽略当忽略L的直流电阻时，的直流电阻时，uo的平均值约为：的平均值约为：uouTrTrbRL

38、LauLuouTrTrbRLau（2 2）电感滤波的特点）电感滤波的特点: : 整流管导通角较大，峰值电流很小，输出外特性比整流管导通角较大，峰值电流很小，输出外特性比较平坦，适用于低电压大电流较平坦，适用于低电压大电流( (RL较小较小) )的场合。缺点是电的场合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。3 3 复合复合滤波电路滤波电路 单独使用电容或电感构成的单独使用电容或电感构成的滤波电路，滤波电路，滤波效滤波效果不够理想，为了满足较高的滤波要求常采用电容果不够理想，为了满足较高的滤波要求常采用电容和电感组成的和电感组成的LC、CLC- 型型等复合

39、滤波电路。等复合滤波电路。这两种滤波电路适用于负载电流较大，这两种滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。要求输出电压脉动较小的场合。LC+C+C+LC+C+LC+C+R 在负载较轻时，常采用电阻代替笨重的电感，在负载较轻时，常采用电阻代替笨重的电感，构成构成CRC- 型型滤波电路，同样可以获得脉动很小的滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，所以只适用于负载电流较小的场合。所以只适用于负载电流较小的场合。1.8 稳压电路稳压电路 经整流和滤波后的直流电压往往还会随交流电源电压经整流和滤波后的直流电压往往还会随交流电源电压的波动或负载的变化而变化。为了得到很稳定的直流电压，的波动或负载的变化而变化。为了得到很稳定的直流电压，直流稳压电源还需在整流、滤波电路之后再加一级稳压电直流稳压电源还需在整流、滤波电路之后再加一级稳压电路。最简单的稳压电路是采用稳压管和限流电阻组成。路。最简单的稳压电路是采用稳压管和限流电阻组成。UoUiRRLDZIZIo稳压电路Ui是经整是经整流和滤波流和滤波后的电压后的电压UoUiRRLDZIZIo* 当交流电源电压当交流电源电压波动而使波动而使Ui变化时变化时Uo= Ui -U