二极管及整流电路

1、二极管及整流电路第1页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件发光二极管第2页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件发光二极管第3页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件发光二极管第4页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件数码管第5页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件三极管普通三极管各式三极管第6页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件晶闸管（可控硅）第7页，共70页，2022

2、年，5月20日，19点30分，星期日第8章 半导体器件集成电路第8页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日本章内容8.3 直流稳压电源的组成8.2 半导体二极管8.1 半导体的基础知识8.6 稳压电路8.5 滤波电路8.4 整流电路第9页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日本章要求三、会分析含有二极管的电路。一、理解PN结的单向导电性。二、了解二极管、稳压管和三端稳压源的基本 构造、工作原理和特性曲线，理解主要参 数的意义；四、掌握整流电路的作用、组成、工作原理和 分析方法。五、掌握滤波电路的作用、组成、工作原理。六、掌握三端稳压集成电路的应用。第10页，

3、共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.0 半导体器件概述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 合理的近似，以便用简便的分析方法获 得具有实际意义的结果。电路的分析计算：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。 学习电子技术的方法学习重点：了解元器件的特性、参数、技术指标和 正确使用方法，不追究其内部机理。第11页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.0 半导体器件概述 半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。3、掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些微量杂质， 半导体的导电特性明显增

4、强。 2、光敏性：当受到光照激发时，导电能力明显增强。 1、热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。 (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)。(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）。第12页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.1 半导体的基本知识一、 本征半导体半导体具有晶体结构。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。价电子 完全纯净的半导体，称为本征半导体。SiSiSiSi第13页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日SiSiSiSi8.1 半导体的基本知识一

5、、本征半导体 本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴 温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子价电子在温升或受光照后获得一定能量，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子(带负电) ,同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。第14页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.1 半导体的基本知识一、本征半导体 本征半导体的导电机理SiSiSiSi在外电场的作用下，空穴吸引相邻的价电子来补充。又产生一个新空穴相当与空穴移动，也就是正电荷运动。第15页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.1 半导体的基本知识一、本征半导体 本征半导体的导电机理自

6、由电子和空穴成对的产生,同时又不断的复合,在一定的温度下达到动态平衡。在半导体上外加电压时，将出现两部分电流: 自由电子作定向运动 电子电流 价电子递补空穴 空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。第16页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.1 半导体的基本知识二、N型半导体 掺杂后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，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质,形成杂质半导体。动画在N型半导体中,自由 电子是多数载流子， 空穴是少数载流子。SiSiSiSiP+

7、第17页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日SiSiSiSi8.1 半导体的基本知识三、P 型半导体 掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P型半导体。掺入三价元素B硼原子接受一个电子变为负离子空穴动画无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。在P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。第18页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日扩散形成空间电荷区，且使空间电荷区变宽。8.1 半导体的基本知识四、PN结多子扩散运动内电场少子漂移运动载流子浓度差P 型半导体N 型半导体1、PN结的形成+第19页，共

8、70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.1 半导体的基本知识四、PN结多子扩散运动内电场少子的漂移运动内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。动画空间电荷区也称 PN 结1、PN结的形成+P 型N 型第20页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日2、PN结的单向导电性PN 结加正向电压（正向偏置）PN 结变窄 P接正、N接负 外电场IF 内外电场方向相反，相互削弱。 PN 结加正向电压但电压值小于内电场时，PN结变窄，正向电流较小。+E外E内时， E总仍阻止多子扩散，IF很小。8

9、.1 半导体的基本知识+PN内电场第21页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日2、PN结的单向导电性PN 结加正向电压（正向偏置）PN 结消失外电场IF PN 结加正向电压但电压值大于内电场时，PN结消失，正向电流较大，正向电阻较小，PN结导通。动画+E外E外时，PN结消失。 E总加速多子扩散，IF很大。8.1 半导体的基本知识+PN内电场第22页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日PN 结变宽PN 结加反向电压（反向偏置）外电场由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IR P接负、N接正 动画+ PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小,反向电阻较

10、大，PN结处于截止状态。 内外电场相互增强。更阻止多子扩散。增强少子的漂移8.1 半导体的基本知识+温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度的升高而增加。2、PN结的单向导电性第23页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日一、普通二极管点接触型 结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。8.2 半导体二极管金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳1、基本结构第24页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.2 半导体二极管面接触型 结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线一、普通二

11、极管1、基本结构第25页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.2 半导体二极管平面型 用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅符号阴极阳极DPN+-阳极阴极一、普通二极管1、基本结构第26页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.2 半导体二极管2、二极管的伏安特性硅管0.5V锗管0.1V反向击穿电压U(BR)导通压降 外加电压大于死区电压二极管才能导通。 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。正向特性反向特性特点：非线性硅0.60.8V锗0.20.3VUI死区电

12、压PN+PN+反向电流在一定电压范围内保持常数。第27页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日8.2 半导体二极管1. 最大整流电流 IOM2. 反向工作峰值电压URWM3. 反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差。IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3、主要参数第28页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日 二极管电路分析举例 定性分析

13、：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.60.7V锗0.20.3V 分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。若 V阳 V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通若 V阳 V阴 二极管导通例1：解：取 B 点为参考点。D6V12V3kBAUAB+8.2 半导体二极管断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。若忽略二极管管压降：UAB = 6V否则， UAB =6.3（锗管）或6.7V（硅管）二极管起钳位作用第30页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日ui 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui Vb3.工作波形u 负半周

14、，VaVb3. 工作波形uD2uD41. 电路结构uouDtt动画uD1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。RLu1234ab+ iouo+ 8.4 整流电路第43页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日2.工作原理 u 负半周，VauC时，D导通，电源在给负载RL供电的同时也 给电容充电， uC 增加，uo= uC 。 u IOM时，UR较大，T导通 ，IO=IOM + IC5. 三端固定输出集成稳压器的应用CO78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ R可由T的UBE和稳压器的IOM确定, 即RUBE/IOM 。8.6 稳压电路第67页，共70页，2022年，5月20日，19点30分，星期日6. 三端可调输出集成稳压器的应用流过调整端(Adj)的电流 100 A，在要求不高的场合它在R2上的压降可以忽略。