模块教学二二极管课件

晶体二极管和二极管整流电路本章学习目标1.1晶体二极管1.2晶体二极管整流电路1.3滤波器和硅稳压管稳压电路本章小结晶体二极管和二极管整流电路本章学习目标1.1晶体二极管11本章学习目标理解半导体的基本常识，掌握PN结的单向导电性。熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。掌握晶体二极管的伏安特性和参数，会用万用表检测二极管。本章学习目标理解半导体的基本常识，掌握PN结的单向导电性24.理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其工作原理，能进行相应的计算。理解滤波的概念，能清楚整流滤波器件和常用的滤波方式，掌握滤波的电路形式，理解电容滤波及电感滤波的工作原理，了解选择滤波电容的选择要求。熟悉稳压二极管的工作特性和参数，理解硅稳压二极管稳压电路的工作原理。4.理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其工作原3晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性2PN结3二极管的伏安特性4二极管的简单测试5二极管的分类、型号和参数工程应用晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性2PN结3二极41晶体二极管的单向导电特性

(1)外形：由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。如图所示；(2)符号：三角形——正极，竖杠——负极，V——二极管的文字符号。1．晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性(1)外形：由密封的管体和两52．晶体二极管的单向导电性：动画PN结的单向导电性(1)正极电位＞负极电位，二极管导通；(2)正极电位＜负极电位，二极管截止。即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。2．晶体二极管的单向导电性：动画PN结的单向导电性(1)6

[例1]如图所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指示灯，哪一个可能发光？解由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管V1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。[例1]如图所示电路中，当开关S闭合后，H1、H72PN结PN结的形成二极管由半导体材料制成。1．半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅(Si)或锗(Ge)半导体。半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种：

自由电子：带负电空穴：带与自由电子等量的正电均可运载电荷——载流子2PN结PN结的形成二极管由半导体材料制成。1．半8载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子，如图所示。半导体的两种载流子动画两种载流子载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流92．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。

本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂质半导体。3．杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导体(4价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。

根据掺杂的物质不同，可分两种：

(1)P型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素(3价)所形成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。

(2)N型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元素(5价)所形成的半导体，如N型硅。其中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。2．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征10

将P型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，形成PN结。4．PN结：N型和P

型半导体之间的特殊薄层称为PN结。PN结是各种半导体器件的核心。如图所示。PN结晶体二极管之所以具有单向导电性，其原因是内部具有一个PN结。其正、负极对应于PN结的P型和N型半导体。P区接电源正极，N区接电源负极，PN结导通；反之，PN结截止。PN结具有单向导电特性。即：动画PN结的形成将P型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，形113二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路1．定义：二极管两端的电压和流过的电流之间的关系曲线叫作二极管的伏安特性。2．测试电路：如图所示。3二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路1．定义：二12伏安特性曲线：如图所示。伏安特性曲线：如图所示。13特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后V两端电压基本恒定：②VF＞VT时，V导通，IF急剧增大。①正向电压VF小于门坎电压VT时，二极管V截止，正向电流IF=0；其中，门坎电压(1)正向特性特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后V两端电压基14(2)反向特性VR＞VRM时，IR剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电压VRM称为反向击穿电压。反向电压VR＜VRM(反向击穿电压)时，反向电流IR很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。(2)反向特性VR＞VRM时，IR剧增，此现象称154二极管的简单测试万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。1．判别正负极性用万用表检测二极管如图所示。万用表测试条件：R×100或R×1k挡；4二极管的简单测试万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二162．判别好坏万用表检测二极管万用表测试条件：R1k。(3)若正向电阻约几千欧，反向电阻非常大，二极管正常。(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；2．判别好坏万用表检测二极管万用表测试条件：R1k。(175二极管的分类、型号和参数1．分类(1)按材料分：硅管、锗管

(2)按PN结面积：点接触型(电流小，高频应用)、面接触型(电流大，用于整流)(3)按用途：如图所示。二极管图形符号5二极管的分类、型号和参数1．分类(1)按材料分：硅管18①整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管。②稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。③发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。④光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。⑤变容二极管：利用反向偏压改变PN结电容量的二极管2．型号举例如下：整流二极管——2CZ82B稳压二极管——2CW50变容二极管——2AC1等等。①整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管193．主要参数主要参数：稳定电压VZ、稳定电流IZ、最大工作电流IZM、最大耗散功率PZM、动态电阻rZ等。(2)稳压二极管③反向漏电流IR：规定的反向电压和环境温度下，二极管反向电流值。②最高反向工作电压VRM：二极管允许承受的反向工作电压峰值。①最大整流电流IFM：二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。(1)普通整流二极管3．主要参数主要参数：稳定电压VZ、稳定电流IZ、最20工程应用发光二极管和光电二极管的检测发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似，但由于发光二极管的正向导通电压一般在1.5V以上，故检测时必须用万用表的R

10k挡，正向电阻小于50k，反相电阻大于200k时发光二极管为正常。由于光电二极管工作时应加反向电压，故检测时着重观察反向电阻在有无光照时的变化，用万用表的R

1k挡，当有光照时，反向电阻小，无光照时，反向电阻大为正常，当无光照时电阻差别很小，表明光电二极管的质量不好。工程应用发光二极管和光电二极管的检测发光二极管的检测与普通二21晶闸管及其应用晶闸管

可控整流电路

晶闸管的触发电路

晶闸管的保护

晶闸管及其应用晶闸管22

晶

闸

管

晶闸管的结构晶闸管又称为可控硅（SCR）,普通型晶闸管的外壳结构主要有两种形式，一种是螺栓式，另一种是平板式，它们的外形如图7.1所示。

晶闸管晶闸管的结构23晶闸管的外形(a)螺栓式；(b)平板式

晶闸管的外形24晶闸管有3个电极：阳极A、阴极K和门极(控制极)G。在图（a）中，下端的螺栓是阳极A，使用时把螺栓固定在散热器上，上端有两根引出线，粗的一根是阴极K，细的一根是控制极G。在图（b）平板式晶闸管中，与晶闸管中间金属环连接的引线是控制极；离控制极较近的端面是阴极，较远的端面是阳极。晶闸管的内部有一个由硅半导体材料做成的管心。管心是一个圆形薄片，它是四层（P1、N1、P2、N2）、三端（A、K、G）器件。它有三个PN结，可以把中间的N1和P2分为两部分，可看成是一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管，如图所示。

晶闸管有3个电极：阳极A、阴极K和门极(控制极)G。在图25

晶闸管的结构示意图和图形符号

晶闸管的结构示意图和图形符号26晶闸管的工作原理

1．反向阻断实验如图（a）所示，晶闸管有两个回路：

EA(-)→RL→VT（A极-K极）→EA(+)

EG(+)→RG→开关S→VT（G极-K极）→EG(-)晶闸管的工作原理27前一回路称为晶闸管的主电路，后一回路称为晶闸管的控制电路。由主电路可知，此时晶闸管的阳极电位低于阴极，加在晶闸管上的电压为反向电压。在此状态下，不论控制电路是否接通，电灯HL均不亮，晶闸管不导通。此时称晶闸管处于反向阻断状态。从晶闸管的结构图可见，当晶闸管承受反向电压时，对J2结来说虽为正向偏置，但对J1和J3结则为反向偏置，它们的电阻很大，晶闸管只有极小的反向漏电流通过，所以晶闸管处于阻断状态。

前一回路称为晶闸管的主电路，后一回路称为晶闸管的控制电路28

2.正向阻断实验如图(b)所示，此时晶闸管虽承受正向偏压，但控制极未接通，电灯也不亮，说明晶闸管未导通，晶闸管处于正向阻断状态。在正向电压作用下，虽然J1和J3结为正向偏置，

但J2结为反向偏置，

故晶闸管仍不能导通。

2.正向阻断实验29

3．触发导通实验如图（c）所示，把开关S合上，在控制极与阴极之间加上适当大小的正向触发电压UG。此时，电灯亮，晶闸管由阻断状态变为导通状态。晶闸管导通后，即使断开控制极电路开关S，电灯仍保持原亮度，这说明晶闸管一经触发导通，控制极便失去了控制作用。一旦触发导通以后，即使切除触发信号，晶闸管仍然导通(见下图（d）)。3．触发导通实验30图晶闸管的简单实验（a）

反向阻断；

（b）

方向阻断；

（c）

触发导通；

（d）

切除触发信号仍导通

图晶闸管的简单实验31由以上实验可知，要使晶闸管导通必须同时具备下列两个条件：(1)阳极A和阴极K之间施加正向电压。(2)控制极G与阴极K之间施加正向触发电压。为了说明晶闸管的工作原理，我们把四层结构的晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管连接而成，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连，如上图所示。阳极A相当于PNP型晶体管V1的发射极，阴极K相当于NPN型晶体管V2的发射极。由以上实验可知，要使晶闸管导通必须同时具备下列两个条件32图

把晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管的组合

图把晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管的组合33图

晶闸管的工作原理

图晶闸管的工作原理34如果晶闸管阳极加正向电压EA，控制极加正向电压EG(见图)，那么晶体管V2处于正向偏置，电压EG产生的控制极电流就是V2的基极电流，由于V2的放大作用，iC2=β2iB2。而iC2又是晶体管V1的基极电流，V1的集电极电流iC1=β1iC2=β1β2iB2。此电流又流入V2基极，再一次放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体管很快达到饱和导通。这就是晶闸管的导通过程，导通后的管压降很小，即UAK≈1V,电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管中就流过负载电流,即IA≈EA/RL。如果晶闸管阳极加正向电压EA，控制极加正向电压EG(见图35在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子自身的反馈作用来维持，即使控制极电流iG消失，晶闸管仍然处于导通状态。所以，控制极的作用仅仅是触发一下晶闸管使其导通，导通之后控制极就失去控制作用了。所以触发电压常常是一个具有一定幅度而存在时间很短的脉冲电压。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源切断或者在晶闸管的阳极和阴极加上一个反向电压。在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子自身的反馈作用36晶闸管的主要参数和型号1）正向阻断峰值电压UFRM在控制极断开和晶闸管正向阻断的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的正向峰值电压。

晶闸管的主要参数和型号372）反向阻断峰值电压URRM在控制极断开的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的反向峰值电压。如果晶闸管的UFRM和URRM不相等，则取较小的那个电压值，作为该元件的额定电压。在实际应用中，由于晶闸管的过载能力较差，所以在选择晶闸管的额定值时，需要留有一定的余量。通常选额定电压和额定电流是实际工作电压和工作电流的2倍左右。例如工作在交流有效值为220V（峰值为311V）的电路中，应选用额定电压为600V的晶闸管。2）反向阻断峰值电压URRM383）额定正向平均电流IF在环境温度不超过40℃和规定的散热条件下，晶闸管的阳极与阴极之间允许连续通过的工频（50Hz）正弦半波电流的平均值。需要指出，晶闸管的额定正向平均电流并不是一成不变的，它与环境温度、散热条件、元件的导通角等因素有关。例如100A的元件，如不加风冷，则只能用到其容量的30％左右。此外，若晶闸管中流过的平均电流相同，则导通角越小，电流的波形越尖，峰值越大，元件发热越重。这时晶闸管所允许通过的电流平均值必须适当降低。3）额定正向平均电流IF394）维持电流IH在规定的环境温度和控制极断开的情况下，维持晶闸管继续导通所需要的最小阳极电流，称为维持电流IH。当晶闸管的阳极电流小于此值时，晶闸管将自行关断。IH一般为几十至二三百毫安。目前我国生产的普通型晶闸管的型号组成如下：

4）维持电流IH40导通时正向平均电压的组别，（小于100A不标），共分九级，用A~I表示，A级为0.4V,I级为1.2V导通时正向平均电压的组别，（小于100A不标），共分九级，用41晶体二极管整流电路1单相半波整流电路2单相桥式整流电路晶体二极管整流电路1单相半波整流电路2单相桥式整流电路422晶体二极管整流电路整流：把交流电变成直流电的过程。整流原理：二极管的单向导电特性二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。半波整流桥式整流倍压整流单相整流电路种类2晶体二极管整流电路整流：把交流电变成直流电的过程。整流原43单相半波整流电路1．电路如图(a)所示

V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；

T：电源变压器，把v1变成整流电路所需的电压值v2。单相半波整流电路1．电路如图(a)所示V：整流二442.工作原理设v2为正弦波，波形如前页图(b)所示。

(1)v2正半周时，A点电位高于B点电位，二极管V正偏导通，则vL

v2；

(2)v2负半周时，A点电位低于B点电位，二极管V反偏截止，则vL0。由波形可见，v2一周期内，负载只用单方向的半个波形，这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电v2变成脉动直流电vL。由于电路仅利用v2的半个波形，故称为半波整流电路。2.工作原理设v2为正弦波，波形如前页图(b)所示453．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL

VL=0.45V2

(1)(2)负载电流IL

(2)(3)二极管正向电流IV和负载电流IZ

(3)(4)二极管反向峰值电压VRM

(4)3．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL(246选管条件(1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压；(2)二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实际工作电流。电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。解决办法：全波整流。选管条件(1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰47单相桥式整流电路1．电路如图V1~V4为整流二极管，电路为桥式结构单相桥式整流电路1．电路如图V1~V4为整流二极管，48

(2)v2负半周时，如图(b)所示，A点电位低于B点电位，则V2、V4导通(V1、V3截止)，i2自上而下流过负载RL。桥式整流电路工作过程2．工作原理

(1)v2正半周时，如图(a)所示，A点电位高于B点电位，则V1、V3导通(V2、V4截止)，i1自上而下流过负载RL；(2)v2负半周时，如图(b)所示，A点电位低于B49由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。桥式整流电路工作波形图由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生503．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL

(2)负载电流IL

(3)二极管的平均电流IV

(4)二极管承受反向峰值电压VRM

优点：输出电压高，纹波小，VRM较低，应用广泛。3．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL(2)514．桥式稳流电路的简化画法4．桥式稳流电路的简化画法52[例]有一直流负载，需要直流电压VL=60V，直流电流IL=4A。若采用桥式整流电路，求电源变压器二次电压V2选择整流二极管。解因为VL=0.9V2

所以流过二极管的平均电流二极管承受的反向峰值电压查晶体管手册，可选用整流电流为3安培，额定反向工作电压为100V的整流二极管2CZ12A(3A/100V)4只。[例]有一直流负载，需要直流电压VL=60V，53半桥和全桥整流堆

整流元件组合件称为整流堆，常见的有：(1)半桥：2CQ型，如图(a)所示；(2)全桥：QL型，如图(b)所示。优点：电路组成简单、可靠。半桥和全桥整流堆整流元件组合件称为整流堆，常见的有：(1)54

可控整流电路

单相半波可控整流电路1.电阻性负载单相半波可控整流电路1）工作原理(1)u2为正半波时，ua>ub，晶闸管承受正向阳极电压。此时若在门极加上正向触发电压，则晶闸管导通，电流io流向：a→VT→RL→b。忽略管压降uT，则uo=u2，io=u2/RL。当u2的正半波电压逐渐减少时，io也逐渐减少，当u2＝0时，io＝0，晶闸管关断。可控整流电路单相半波可控整流电路55(2）u2为负半波时，ua<ub,晶闸管承受反向电压，处于反向阻断状况，uo＝0，u2的下一个周期情况与前述相同，重复出现。电路中各电压、电流波形图如下图(b)所示。(2）u2为负半波时，ua<ub,晶闸管承受反向电压，56图电阻性负载单相半波可控整流电路图及波形图(a)电路图；(b)波形图

图电阻性负载单相半波可控整流电路图及波形图572）控制角与导通角从晶闸管承受正向电压起到晶闸管触发导通时的空间电角度称为控制角α，一个周期内导通的范围称为导通角θ，显然，θ＝π-α。改变晶闸管的触发时刻就可以改变控制角α，亦即可以改变晶闸管的导通范围，从而改变uo。α的变化范围称为移相范围，α值的改变称为移相。2）控制角与导通角583）负载直流平均电压Uo与平均电流Io设

则负载上的直流平均电压Uo为

式中，Uo为uo波形的平均值；U2为电源有效电压；α为控制角。Uo和α及u2有关，若电源电压给定后，Uo只与α有关。当α＝0时，Uo=0.45U2,为最大输出直流平均电压；当α=π时，Uo＝0。所以α的移相范围为0～π，而Uo在0～0.45U2范围连续可调。3）负载直流平均电压Uo与平均电流Io则负载上的直流平均电压59负载电流的平均值为

式中，Io为负载电流的平均值；U2为电源电压有效值；RL为负载电阻。

负载电流的平均值为式中，Io为负载电流的平均值；U2为电源604）晶闸管的电压和电流(1）

晶闸管所承受的最大正反向电压URM。

(2）

流过晶闸管的电流平均值IT。

4）晶闸管的电压和电流(2）流过晶闸管的电流平均值IT。61

2.电感性负载单相半波可控整流电路实际电路中有许多负载是电感性负载，它们既含有电阻又含有电感。电感性负载单相半波可控整流电路如下图所示。

2.电感性负载单相半波可控整流电路62图电感性负载单相半波可控整流电路图及波形图（a）

电路图;(b)波形图

图电感性负载单相半波可控整流电路图及波形图631）工作原理当u2为正半波时，晶闸管VT承受正向电压u2，控制极未加触发脉冲时，晶闸管不导通，uo＝0。在ωt1时刻，晶闸管被触发导通，u2加在负载上，uo＝u2。io只能逐渐增加，因为电感L的自感电动势阻碍io增加。当uo达到最大值后又开始减少时，io增大速度变慢，直至最大，再开始减少。当io减少时，电感L的自感电动势阻碍io减少。自感电动势的方向对晶闸管来说是正方向，所以，在ωt2～ωt3期间，虽然u2已变为负，但只要自感电动势大于u2，晶闸管就承受正向电压而继续导通，io继续减少，但只要io不小于IH,晶闸管就不关断，uo＝u2。直至io<IH,晶闸管才关断，开始承受反向电压，uo＝0。波形图如上图(b)所示。1）工作原理642）续流二极管的作用由于电感L的存在，使负载电压出现负值，平均电压Uo减少。所以必须采取一定措施，避免uo出现负值。为解决此问题，可以在负载两端并联一个二极管，称为续流二极管，其电路图及波形图如下图所示。2）续流二极管的作用65图续流二极管的感性负载电路图及波形图（a）

电路图;(b)波形图

图续流二极管的感性负载电路图及波形图66单相半控桥式整流电路1.单相半控桥式整流电路的组成单相半波可控整流电路虽然有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出电流小的缺点。所以，经常用的是单相桥式可控整流电路。单相桥式可控整流电路分为半控桥式整流电路和全控桥式整流电路。如图下图所示为两种常用的单相半控桥式整流电路。在下图（a）中，采用两个晶闸管和两个二极管组成桥式电路；在下图（b）中，采用四个二极管和一个晶闸管组成开关管式电路。如果在下图（a）中的四个晶体管都采用晶闸管，则称为单相全控桥式整流电路。但由于这种电路晶闸管较多，触发电路较复杂，

成本较高，

故不常采用。

单相半控桥式整流电路67图单相半控桥式整流电路（a）

半控式；(b)开关管式

图单相半控桥式整流电路68在上图（a）中，变压器副边电压u2在正半周时，VT1和VD2承受正向电压。当ωt＝α时，如对晶闸管VT1引入触发信号，则VT1和VD2导通，电流的通路为a→VT1→RL→VD2→b这时，VT2和VD1承受反向电压而截止。同样在电压u2的负半周时，VT2和VD1承受正向电压。这时，如对晶闸管VT2引入触发信号，则VT2和VD1导通，电流的通路为b→VT2→RL→VD1→a这时，VT1和VD2处于截止状态。

在上图（a）中，变压器副边电压u2在正半周时，VT1和V69当整流电路为电阻性负载时，单相半控桥式整流电压uo的波形如下图所示。显然，与单相半波可控整流相比，其输出电压的平均值应增大一倍，即

输出电流的平均值

当整流电路为电阻性负载时，单相半控桥式整流电压uo的波形70图

单相桥式可控整流的电压波形图

图单相桥式可控整流的电压波形图71由上述可知，当α＝0，即θ＝180°时，负载上的电压最大，即Uo=0.9U2。改变触发脉冲uG的加入时刻，即改变控制角α大小，使晶闸管在不同的时刻导通，便可调节负载电压的平均值Uo，从而实现可控整流。由上述可知，当α＝0，即θ＝180°时，负载上的电压最大72滤波器和稳压器1滤波器2硅稳压二极管稳压电路滤波器和稳压器1滤波器2硅稳压二73滤波器特点：电容器与负载并联。作用：滤除脉动直流电中脉动成分。种类：电容滤波器、电感滤波器、复式滤波器1．电路一、电容滤波器滤波器特点：电容器与负载并联。作用：742．工作原理：利用电容器两端电压不能突变原理平滑输出电压。在0

~t1期间，因v2的作用，V正偏导通，电容C充电，波形如图(b)中

OA所示；在t1~t2期间，因v2<vC，V反偏截止，电容C通过负载放电，波形如图(b)中AB所示；在t2~t3期间，因vC>v2，V正偏导通，电容再次充电，波形如图(b)中BC。具有电容滤波器的半波整流电路2．工作原理：利用电容器两端电压不能突变原理平滑输出75重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过电容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。全波整流电容滤波输出波形如图所示。工作原理与半波整流电路相同，不同点是：v2正、负半周内，V1、V2轮流导通，对电容C充电两次，缩短了电容C向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。输出电压估算公式为VL

1.2V2应用：小功率电源。全波整流电路电容滤波输出波形重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过电容的充放电76工程应用一、电容滤波的直流电压输出及整流管与滤波电容的选择电容滤波的整流电路输出电压与整流管的选择½IL1.2V2V2桥式整流电路ILV2V2半波整流电路通过的电流最大反向电压带负载时的电压(估算值)负载开路时的电压二极管的电压与电流整流电路的输出电压输入交流电压(有效值)整流电路的类型1．电容滤波的整流电路输出电压与整流管的选择工程应用一、电容滤波的直流电压输出及整流管与滤波电容的选择电772.滤波电容的选择电容的选择从电容耐压和容量两个方面考虑：

(1)耐压：在电路中电容耐压值要大于负载开路时整流电路的输出电压。

(2)电容容量：滤波电容器C的容量选择与电路中的负载电流IL有关，当负载电流加大后，要相应的增加电容量。表列出的数据供选用时参考滤波电容容量表输出电流IL/A210.5~10.1~0.50.05~0.140.05以下电容器容量C/F400020001000500200~500100注：此为全波整流电容滤波在VL=12~36V时的参考值。2.滤波电容的选择电容的选择从电容耐压和容量两个方面考78缺点：体积大、重量大。带电感滤波器

二、电感滤波器1．电路特点：电感与负载串联2．工作原理利用流过电感电流不能突变原理平滑输出电流。当电路电流增加时，电感存储能量；当电流减小时，电感释放能量。使负载电流比较平滑，从而得到比较平滑的直流电压。应用：较大功率电源。缺点：体积大、重量大。带电感滤波器二、电感滤波器1．电79三、复式滤波器(3)应用：较大功率电源中。结构特点：电容与负载并联，电感与负载串联。性能特点：滤波效果好。1．L型滤波器(1)电路：

(2)原理：整流输出的脉动直流经过电感L，交流成分被削弱，再经过电容C滤波，就可在负载上获得更加平滑的直流电压。L型滤波器桥式整流电路三、复式滤波器(3)应用：较大功率电源中。结构特点：电容与负802．型滤波器型滤波器桥式整流电路(3)应用：小功率电源中。

(2)原理：整流输出的脉动直流经过电容C1滤波后，再经电感L和电容C2滤波，使脉动成分大大降低，在负载上可获得平滑的直流电压。(1)电路：2．型滤波器型滤波器桥式整流电路(3)应用：小功率电81硅稳压二极管稳压电路

滤波电路：将脉动的直流电变成平滑的直流电。

稳压电路：抑制电网电压和整流电路负载的变化引起的输出电压变化，将平滑的直流电变成稳定的直流电。硅稳压管的伏安特性及符号1．硅稳压二极管的特性(1)稳压管工作在反向击穿状态。(2)当工作电流IZ满足条件IA<IZ<IB时，稳压管两端电压VZ几乎不变。硅稳压二极管稳压电路滤波电路：将脉动的直流电变成平822．稳压二极管的主要参数(1)稳定电压VZ—

稳压管在规定电流下的反向击穿电压。(2)稳定电流IZ--稳压管在稳定电压下的工作电流。

(3)最大稳定电流

IZmax—稳压管允许长期通过的最大反向电流。

(4)动态电阻

rZ

—稳压管两端电压变化量与电流变化量的比值，即

rZ

=

VZ

/IZ

。此值越小，管子稳压性能越好。2．稳压二极管的主要参数(1)稳定电压VZ—稳压管833．稳压管稳压电路的工作原理硅稳压管整流稳压电路

(1)电路：V为稳压管，起电流调整作用；R为限流电阻，起电压调整作用。

(2)电路的稳压过程：VO↓→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑

(3)应用：小功率场合。3．稳压管稳压电路的工作原理硅稳压管整流稳压电路(1)电84模块教学二二极管课件85晶体二极管和二极管整流电路本章学习目标1.1晶体二极管1.2晶体二极管整流电路1.3滤波器和硅稳压管稳压电路本章小结晶体二极管和二极管整流电路本章学习目标1.1晶体二极管186本章学习目标理解半导体的基本常识，掌握PN结的单向导电性。熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。掌握晶体二极管的伏安特性和参数，会用万用表检测二极管。本章学习目标理解半导体的基本常识，掌握PN结的单向导电性874.理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其工作原理，能进行相应的计算。理解滤波的概念，能清楚整流滤波器件和常用的滤波方式，掌握滤波的电路形式，理解电容滤波及电感滤波的工作原理，了解选择滤波电容的选择要求。熟悉稳压二极管的工作特性和参数，理解硅稳压二极管稳压电路的工作原理。4.理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其工作原88晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性2PN结3二极管的伏安特性4二极管的简单测试5二极管的分类、型号和参数工程应用晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性2PN结3二极891晶体二极管的单向导电特性

(1)外形：由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。如图所示；(2)符号：三角形——正极，竖杠——负极，V——二极管的文字符号。1．晶体二极管1晶体二极管的单向导电特性(1)外形：由密封的管体和两902．晶体二极管的单向导电性：动画PN结的单向导电性(1)正极电位＞负极电位，二极管导通；(2)正极电位＜负极电位，二极管截止。即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。2．晶体二极管的单向导电性：动画PN结的单向导电性(1)91

[例1]如图所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指示灯，哪一个可能发光？解由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管V1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。[例1]如图所示电路中，当开关S闭合后，H1、H922PN结PN结的形成二极管由半导体材料制成。1．半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅(Si)或锗(Ge)半导体。半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种：

自由电子：带负电空穴：带与自由电子等量的正电均可运载电荷——载流子2PN结PN结的形成二极管由半导体材料制成。1．半93载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子，如图所示。半导体的两种载流子动画两种载流子载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流942．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。

本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂质半导体。3．杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导体(4价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。

根据掺杂的物质不同，可分两种：

(1)P型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素(3价)所形成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。

(2)N型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元素(5价)所形成的半导体，如N型硅。其中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。2．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征95

将P型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，形成PN结。4．PN结：N型和P

型半导体之间的特殊薄层称为PN结。PN结是各种半导体器件的核心。如图所示。PN结晶体二极管之所以具有单向导电性，其原因是内部具有一个PN结。其正、负极对应于PN结的P型和N型半导体。P区接电源正极，N区接电源负极，PN结导通；反之，PN结截止。PN结具有单向导电特性。即：动画PN结的形成将P型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，形963二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路1．定义：二极管两端的电压和流过的电流之间的关系曲线叫作二极管的伏安特性。2．测试电路：如图所示。3二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路1．定义：二97伏安特性曲线：如图所示。伏安特性曲线：如图所示。98特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后V两端电压基本恒定：②VF＞VT时，V导通，IF急剧增大。①正向电压VF小于门坎电压VT时，二极管V截止，正向电流IF=0；其中，门坎电压(1)正向特性特点：结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后V两端电压基99(2)反向特性VR＞VRM时，IR剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电压VRM称为反向击穿电压。反向电压VR＜VRM(反向击穿电压)时，反向电流IR很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。(2)反向特性VR＞VRM时，IR剧增，此现象称1004二极管的简单测试万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。1．判别正负极性用万用表检测二极管如图所示。万用表测试条件：R×100或R×1k挡；4二极管的简单测试万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二1012．判别好坏万用表检测二极管万用表测试条件：R1k。(3)若正向电阻约几千欧，反向电阻非常大，二极管正常。(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；2．判别好坏万用表检测二极管万用表测试条件：R1k。(1025二极管的分类、型号和参数1．分类(1)按材料分：硅管、锗管

(2)按PN结面积：点接触型(电流小，高频应用)、面接触型(电流大，用于整流)(3)按用途：如图所示。二极管图形符号5二极管的分类、型号和参数1．分类(1)按材料分：硅管103①整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管。②稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。③发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。④光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。⑤变容二极管：利用反向偏压改变PN结电容量的二极管2．型号举例如下：整流二极管——2CZ82B稳压二极管——2CW50变容二极管——2AC1等等。①整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管1043．主要参数主要参数：稳定电压VZ、稳定电流IZ、最大工作电流IZM、最大耗散功率PZM、动态电阻rZ等。(2)稳压二极管③反向漏电流IR：规定的反向电压和环境温度下，二极管反向电流值。②最高反向工作电压VRM：二极管允许承受的反向工作电压峰值。①最大整流电流IFM：二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。(1)普通整流二极管3．主要参数主要参数：稳定电压VZ、稳定电流IZ、最105工程应用发光二极管和光电二极管的检测发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似，但由于发光二极管的正向导通电压一般在1.5V以上，故检测时必须用万用表的R

10k挡，正向电阻小于50k，反相电阻大于200k时发光二极管为正常。由于光电二极管工作时应加反向电压，故检测时着重观察反向电阻在有无光照时的变化，用万用表的R

1k挡，当有光照时，反向电阻小，无光照时，反向电阻大为正常，当无光照时电阻差别很小，表明光电二极管的质量不好。工程应用发光二极管和光电二极管的检测发光二极管的检测与普通二106晶闸管及其应用晶闸管

可控整流电路

晶闸管的触发电路

晶闸管的保护

晶闸管及其应用晶闸管107

晶

闸

管

晶闸管的结构晶闸管又称为可控硅（SCR）,普通型晶闸管的外壳结构主要有两种形式，一种是螺栓式，另一种是平板式，它们的外形如图7.1所示。

晶闸管晶闸管的结构108晶闸管的外形(a)螺栓式；(b)平板式

晶闸管的外形109晶闸管有3个电极：阳极A、阴极K和门极(控制极)G。在图（a）中，下端的螺栓是阳极A，使用时把螺栓固定在散热器上，上端有两根引出线，粗的一根是阴极K，细的一根是控制极G。在图（b）平板式晶闸管中，与晶闸管中间金属环连接的引线是控制极；离控制极较近的端面是阴极，较远的端面是阳极。晶闸管的内部有一个由硅半导体材料做成的管心。管心是一个圆形薄片，它是四层（P1、N1、P2、N2）、三端（A、K、G）器件。它有三个PN结，可以把中间的N1和P2分为两部分，可看成是一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管，如图所示。

晶闸管有3个电极：阳极A、阴极K和门极(控制极)G。在图110

晶闸管的结构示意图和图形符号

晶闸管的结构示意图和图形符号111晶闸管的工作原理

1．反向阻断实验如图（a）所示，晶闸管有两个回路：

EA(-)→RL→VT（A极-K极）→EA(+)

EG(+)→RG→开关S→VT（G极-K极）→EG(-)晶闸管的工作原理112前一回路称为晶闸管的主电路，后一回路称为晶闸管的控制电路。由主电路可知，此时晶闸管的阳极电位低于阴极，加在晶闸管上的电压为反向电压。在此状态下，不论控制电路是否接通，电灯HL均不亮，晶闸管不导通。此时称晶闸管处于反向阻断状态。从晶闸管的结构图可见，当晶闸管承受反向电压时，对J2结来说虽为正向偏置，但对J1和J3结则为反向偏置，它们的电阻很大，晶闸管只有极小的反向漏电流通过，所以晶闸管处于阻断状态。

前一回路称为晶闸管的主电路，后一回路称为晶闸管的控制电路113

2.正向阻断实验如图(b)所示，此时晶闸管虽承受正向偏压，但控制极未接通，电灯也不亮，说明晶闸管未导通，晶闸管处于正向阻断状态。在正向电压作用下，虽然J1和J3结为正向偏置，

但J2结为反向偏置，

故晶闸管仍不能导通。

2.正向阻断实验114

3．触发导通实验如图（c）所示，把开关S合上，在控制极与阴极之间加上适当大小的正向触发电压UG。此时，电灯亮，晶闸管由阻断状态变为导通状态。晶闸管导通后，即使断开控制极电路开关S，电灯仍保持原亮度，这说明晶闸管一经触发导通，控制极便失去了控制作用。一旦触发导通以后，即使切除触发信号，晶闸管仍然导通(见下图（d）)。3．触发导通实验115图晶闸管的简单实验（a）

反向阻断；

（b）

方向阻断；

（c）

触发导通；

（d）

切除触发信号仍导通

图晶闸管的简单实验116由以上实验可知，要使晶闸管导通必须同时具备下列两个条件：(1)阳极A和阴极K之间施加正向电压。(2)控制极G与阴极K之间施加正向触发电压。为了说明晶闸管的工作原理，我们把四层结构的晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管连接而成，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连，如上图所示。阳极A相当于PNP型晶体管V1的发射极，阴极K相当于NPN型晶体管V2的发射极。由以上实验可知，要使晶闸管导通必须同时具备下列两个条件117图

把晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管的组合

图把晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管的组合118图

晶闸管的工作原理

图晶闸管的工作原理119如果晶闸管阳极加正向电压EA，控制极加正向电压EG(见图)，那么晶体管V2处于正向偏置，电压EG产生的控制极电流就是V2的基极电流，由于V2的放大作用，iC2=β2iB2。而iC2又是晶体管V1的基极电流，V1的集电极电流iC1=β1iC2=β1β2iB2。此电流又流入V2基极，再一次放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体管很快达到饱和导通。这就是晶闸管的导通过程，导通后的管压降很小，即UAK≈1V,电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管中就流过负载电流,即IA≈EA/RL。如果晶闸管阳极加正向电压EA，控制极加正向电压EG(见图120在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子自身的反馈作用来维持，即使控制极电流iG消失，晶闸管仍然处于导通状态。所以，控制极的作用仅仅是触发一下晶闸管使其导通，导通之后控制极就失去控制作用了。所以触发电压常常是一个具有一定幅度而存在时间很短的脉冲电压。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源切断或者在晶闸管的阳极和阴极加上一个反向电压。在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子自身的反馈作用121晶闸管的主要参数和型号1）正向阻断峰值电压UFRM在控制极断开和晶闸管正向阻断的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的正向峰值电压。

晶闸管的主要参数和型号1222）反向阻断峰值电压URRM在控制极断开的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的反向峰值电压。如果晶闸管的UFRM和URRM不相等，则取较小的那个电压值，作为该元件的额定电压。在实际应用中，由于晶闸管的过载能力较差，所以在选择晶闸管的额定值时，需要留有一定的余量。通常选额定电压和额定电流是实际工作电压和工作电流的2倍左右。例如工作在交流有效值为220V（峰值为311V）的电路中，应选用额定电压为600V的晶闸管。2）反向阻断峰值电压URRM1233）额定正向平均电流IF在环境温度不超过40℃和规定的散热条件下，晶闸管的阳极与阴极之间允许连续通过的工频（50Hz）正弦半波电流的平均值。需要指出，晶闸管的额定正向平均电流并不是一成不变的，它与环境温度、散热条件、元件的导通角等因素有关。例如100A的元件，如不加风冷，则只能用到其容量的30％左右。此外，若晶闸管中流过的平均电流相同，则导通角越小，电流的波形越尖，峰值越大，元件发热越重。这时晶闸管所允许通过的电流平均值必须适当降低。3）额定正向平均电流IF1244）维持电流IH在规定的环境温度和控制极断开的情况下，维持晶闸管继续导通所需要的最小阳极电流，称为维持电流IH。当晶闸管的阳极电流小于此值时，晶闸管将自行关断。IH一般为几十至二三百毫安。目前我国生产的普通型晶闸管的型号组成如下：

4）维持电流IH125导通时正向平均电压的组别，（小于100A不标），共分九级，用A~I表示，A级为0.4V,I级为1.2V导通时正向平均电压的组别，（小于100A不标），共分九级，用126晶体二极管整流电路1单相半波整流电路2单相桥式整流电路晶体二极管整流电路1单相半波整流电路2单相桥式整流电路1272晶体二极管整流电路整流：把交流电变成直流电的过程。整流原理：二极管的单向导电特性二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。半波整流桥式整流倍压整流单相整流电路种类2晶体二极管整流电路整流：把交流电变成直流电的过程。整流原128单相半波整流电路1．电路如图(a)所示

V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；

T：电源变压器，把v1变成整流电路所需的电压值v2。单相半波整流电路1．电路如图(a)所示V：整流二1292.工作原理设v2为正弦波，波形如前页图(b)所示。

(1)v2正半周时，A点电位高于B点电位，二极管V正偏导通，则vL

v2；

(2)v2负半周时，A点电位低于B点电位，二极管V反偏截止，则vL0。由波形可见，v2一周期内，负载只用单方向的半个波形，这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电v2变成脉动直流电vL。由于电路仅利用v2的半个波形，故称为半波整流电路。2.工作原理设v2为正弦波，波形如前页图(b)所示1303．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL

VL=0.45V2

(1)(2)负载电流IL

(2)(3)二极管正向电流IV和负载电流IZ

(3)(4)二极管反向峰值电压VRM

(4)3．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL(2131选管条件(1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压；(2)二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实际工作电流。电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。解决办法：全波整流。选管条件(1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰132单相桥式整流电路1．电路如图V1~V4为整流二极管，电路为桥式结构单相桥式整流电路1．电路如图V1~V4为整流二极管，133

(2)v2负半周时，如图(b)所示，A点电位低于B点电位，则V2、V4导通(V1、V3截止)，i2自上而下流过负载RL。桥式整流电路工作过程2．工作原理

(1)v2正半周时，如图(a)所示，A点电位高于B点电位，则V1、V3导通(V2、V4截止)，i1自上而下流过负载RL；(2)v2负半周时，如图(b)所示，A点电位低于B134由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。桥式整流电路工作波形图由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生1353．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL

(2)负载电流IL

(3)二极管的平均电流IV

(4)二极管承受反向峰值电压VRM

优点：输出电压高，纹波小，VRM较低，应用广泛。3．负载和整流二极管上的电压和电流(1)负载电压VL(2)1364．桥式稳流电路的简化画法4．桥式稳流电路的简化画法137[例]有一直流负载，需要直流电压VL=60V，直流电流IL=4A。若采用桥式整流电路，求电源变压器二次电压V2选择整流二极管。解因为VL=0.9V2

所以流过二极管的平均电流二极管承受的反向峰值电压查晶体管手册，可选用整流电流为3安培，额定反向工作电压为100V的整流二极管2CZ12A(3A/100V)4只。[例]有一直流负载，需要直流电压VL=60V，138半桥和全桥整流堆

整流元件组合件称为整流堆，常见的有：(1)半桥：2CQ型，如图(a)所示；(2)全桥：QL型，如图(b)所示。优点：电路组成简单、可靠。半桥和全桥整流堆整流元件组合件称为整流堆，常见的有：(1)139

可控整流电路

单相半波可控整流电路1.电阻性负载单相半波可控整流电路1）工作原理(1)u2为正半波时，ua>ub，晶闸管承受正向阳极电压。此时若在门极加上正向触发电压，则晶闸管导通，电流io流向：a→VT→RL→b。忽略管压降uT，则uo=u2，io=u2/RL。当u2的正半波电压逐渐减少时，io也逐渐减少，当u2＝0时，io＝0，晶闸管关断。可控整流电路单相半波可控整流电路140(2）u2为负半波时，ua<ub,晶闸管承受反向电压，处于反向阻断状况，uo＝0，u2的下一个周期情况与前述相同，重复出现。电路中各电压、电流波形图如下图(b)所示。(2）u2为负半波时，ua<ub,晶闸管承受反向电压，141图电阻性负载单相半波可控整流电路图及波形图(a)电路图；(b)波形图

图电阻性负载单相半波可控整流电路图及波形图1422）控制角与导通角从晶闸管承受正向电压起到晶闸管触发导通时的空间电角度称为控制角α，一个周期内导通的范围称为导通角θ，显然，θ＝π-α。改变晶闸管的触发时刻就可以改变控制角α，亦即可以改变晶闸管的导通范围，从而改变uo。α的变化范围称为移相范围，α值的改变称为移相。2）控制角与导通角1433）负载直流平均电压Uo与平均电流Io设

则负载上的直流平均电压Uo为

式中，Uo为uo波形的平均值；U2为电源有效电压；α为控制角。Uo和α及u2有关，若电源电压给定后，Uo只与α有关。当α＝0时，Uo=0.45U2,为最大输出直流平均电压；当α=π时，Uo＝0。所以α的移相范围为0～π，而Uo在0～0.45U2范围连续可调。3）负载直流平均电压Uo与平均电流Io则负载上的直流平均电压144负载电流的平均值为

式中，Io为负载电流的平均值；U2为电源电压有效值；RL为负载电阻。

负载电流的平均值为式中，Io为负载电流的平均值；U2为电源1454）晶闸管的电压和电流(1）

晶闸管所承受的最大正反向电压URM。

(2）

流过晶闸管的电流平均值IT。

4）晶闸管的电压和电流(2）流过晶闸管的电流平均值IT。146

2.电感性负载单相半波可控整流电路实际电路中有许多负载是电感性负载，它们既含有电阻又含有电感。电感性负载单相半波可控整流电路如下图所示。

2.电感性负载单相半波可控整流电路147图电感性负载单相半波可控整流电路图及波形图（a）

电路图;(b)波形图

图电感性负载单相半波可控整流电路图及波形图1481）工作原理当u2为正半波时，晶闸管VT承受正向电压u2，控制极未加触发脉冲时，晶闸管不导通，uo＝0。在ωt1时刻，晶闸管被触发导通，u2加在负载上，uo＝u2。io只能逐渐增加，因为电感L的自感电动势阻碍io增加。当uo达到最大值后又开始减少时，io增大速度变慢，直至最大，再开始减少。当io减少时，电感L的自感电动势阻碍io减少。自感电动势的方向对晶闸管来说是正方向，所以，在ωt2～ωt3期间，虽然u2已变为负，但只要自感电动势大于u2，晶闸管就承受正向电压而继续导通，io继续减少，但只要io不小于IH,晶闸管就不关断，uo＝u2。直至io<IH,晶闸管才关断，开始承受反向电压，uo＝0。波形图如上图(b)所示。1）工作原理1492）续流二极管的作用由于电感L的存在，使负载电压出现负值，平均电压Uo减少。所以必须采取一定措施，避免uo出现负值。为解决此问题，可以在负载两端并联一个二极管，称为续流二极管，其电路图及波形图如下图所示。2）续流二极管的作用150图续流二极管的感性负载电路图及波形图（a）

电路图;(b)波形图

图续流二极管的感性负载电路图及波形图151单相半控桥式整流电路1.单相半控桥式整流电路的组成单相半波可控整流电路虽然有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出电流小的缺点。所以，经常用的是单相桥式可控整流电路。单相桥式可控整流电路分为半控桥式整流电路和全控桥式整流电路。如图下图所示为两种常用的单相半控桥式整流电路。在下图（a）中，采用两个晶闸管和两个二极管组成桥式电路；在下图（b）中，采用四个二极管和一个晶闸管组成开关管式电路。如果在下图（a）中的四个晶体管都采用晶闸管，则称为单相全控桥式整流电路。但由于这种电路晶闸管较多，触发电路较复杂，

成本较高，

故不常采用。

单相半控桥式整流电路152图单相半控桥式整流电路（a）

半控式；(b)开关管式

图单相半控桥式整流电路153在上图（a）中，变压器副边电压u2在正半周时，VT1和VD2承受正向电压。当ωt＝α时，如对晶闸管VT1引入触发信号，则VT1和VD2导通，电流的通路为a→VT1→RL→VD2→b这时，VT2和VD1承受反向电压而截止。同样在电压u2的负半周时，VT2和VD1承受正向电压。这时，如对晶闸管VT2引入触发信号，则VT2和VD1导通，电流的通路为b→VT2→RL→VD1→a这时，VT1和VD2处于截止状