半导体二极管整流课件

电工电子技术第1章直流电路

第2章交流电路

第3章磁路和变压器

第4章直流电机

第5章交流异步电动机和控制电机

第6章常用电动机控制电路

第7章常用半导体器件

第8章基本放大电路

第9章集成运算放大器及其应用

第10章直流稳压电源

第11章数字电子技术基础

第12章组合逻辑电路

第13章时序逻辑电路

第14章电工电子技术的计算机辅助分析与设计

共60学时11级模具(1)班2/6/20231电工电子技术第7章常用半导体器件

7.1PN结和半导体二极管………………1437.1.1PN结…………1447.1.2半导体二极管………………1447.1.3特殊二极管7.1.4二极管整流滤波电路7.1.5稳压二极管简单稳压电路2/6/20232第7章常用半导体器件下页2/6/20233自然界的一切物质是由分子和原子组成的。7.1半导体基础知识原子＝原子核（＋）＋电子（－）＋物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体

。

2/6/202357.1半导体基础知识2.半导体的性质

掺杂性（杂敏性）——指半导体对掺入杂质很敏感。

热敏性——指半导体对温度变化很敏感，如：热敏电阻。

光敏性——指半导体受光照射时，电阻率显著减小，如：光敏二极管、光电三极管、光敏电阻。半导体材料的独特性能，是由半导体内部的导电机理决定的。2/6/202367.1半导体基础知识3.本征半导体纯净的且具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。最常用的半导体为硅（Si）和锗（Ge），它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层为4个电子。＋4硅和锗的原子结构简化模型半导体中的原子是按照一定的规律整齐地排列着，呈晶体结构。2/6/20237+4+4+4+4+4+4+4+4+4晶格结构共价键晶体中，每个原子都和周围的4个原子通过共价键的形式，紧密联系在一起。

下页2/6/202397.1半导体基础知识在一定的温度或光照的激发下，有些价电子获得足够的能量可以挣脱共价键的束缚，成为自由电子，同时原来的共价键中就留下了一个空位，称为空穴。由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象，称为本征激发。半导体区别于导体的一个重要特点。下页2/6/202310+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征激发由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象下页2/6/2023117.1半导体基础知识P型半导体——在本征半导体中掺入少量的三价元素（如硼），就形成了P型半导体。多子——空穴少子——自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+4+4+4+4+4+4+4+42/6/202313N型半导体——在本征半导体中掺入少量的五价元素（如磷），就形成了N型半导体。多子——自由电子少子——空穴7.1半导体基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4+52/6/2023147.1半导体基础知识无论是N型半导体还是P型半导体，其中多子和少子的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远远大于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。一般可近似认为多数载流子的数量与掺入杂质的浓度是相等的。掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个半导体晶体仍然呈电中性。2/6/202315对少子的

起增强作用，当这两种运动达到动态平衡时，就形成了

。

的建立，对多数载流子的

起削弱作用，内电场的方向由

区指向

区。扩散的结果使它们的交界处建立起一个

，P型半导体中的多数载流子由

向

区进行扩散，由

向

区进行扩散。PN结形成的过程中，PNNP空间电荷区NP内电场扩散漂移PN结N型半导体中的多数载流子PN

结的形成过程：（即：内电场）2/6/2023177.1半导体基础知识--------------------++++++++++++++++++++内电场外电场空间电荷区变窄外电场空间电荷区加宽加正向电压时加反向电压时PN--------------------++++++++++++++++++++内电场NPPN结“正向导通，反向截至”的特性，说明PN结具有“单向导电性”2/6/2023187.1.2二极管及其特性1.二极管Diode整流二极管普通二极管开关二极管LED下页2/6/202319

只要给二极管加上正向电压就能导通吗？二极管的单向导电性I下页2/6/2023212.二极管的伏安特性二极管两端的电压及流过它的电流的关系。正向特性反向特性死区正向导通反向截止反向击穿(Pag163)

只要给二极管加上正向电压就能导通吗？0UBRU

(V

)I

(mA

)UonA伏安特性曲线反向击穿电压下页2/6/2023227.1.2二极管及其特性二极管的单向导电性1.二极管Diode2/6/2023234.主要参数（2）最大工作电流二极管允许长期工作通过（3）最大反向工作电压保证二极管长期运行时（4）反向击穿电压反向电流明显增大，IF的最大正向平均电流。URM所承受的最大反向电压。UBRIDR例

限流电阻超过某规定值时的反向电压。0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURM+VCCSi：0.7V（1）阀值电压Ge：0.3V7.1.2二极管及其特性UonUon下页2/6/2023255.二极管的限幅作用7.1.2

二极管及其特性下页2/6/2023267.1.3特殊二极管及其作用1.稳压二极管（稳压管）稳压管工作在反向击穿区，0UZDZU

(V

)I

(mA

)IZIZminIZmax反向击穿电压较低，击穿特性陡，这样电流在较大范围内变化时，电压基本不变。击穿具有非破坏性。IZminIZmaxI下页2/6/202327反向击穿0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURMUonPN结反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿。（1）雪崩击穿（2）齐纳击穿（3）热击穿下页2/6/2023297.1.3特殊二极管及其作用2.发光二极管LEDLightEmittingDiode符号：下页2/6/202330LEDLightEmittingDiode符号：下页2/6/202331LED的应用①电源或信号指示②显示屏③景观亮化④照明白光LED的主要技术参数VD

=2～3.5

VID

=15～30

mAPD

=0.03～0.06

W光通量

=100

l

m/W下页2/6/202332自变色发光二极管最大电压3.5V接3V电源下页2/6/202333自闪发光二极管最大电压3.5V下页2/6/202334发射管符号：PN结在反偏时对光的敏感特性透光体玻璃封装PN结接收管符号：(光敏管)3.光电、光敏二极管4.变容二极管下页7.1.3特殊二极管及其作用2/6/202335小结：（1）半导体有哪些特性？有什么特性？（2）PN

结是怎样形成的？

掺杂性

热敏性

光敏性PN结具有“单向导电性”在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。下页2/6/202336二极管的单向导电性7.1.4

二极管整流电路下页第7章常用半导体器件整流——将交流电变为脉动直流电2/6/202337一、半波整流电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

0.45U2整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：下页第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2/6/202338退出第一帮助回退前进开始最后返回半波整流的优点：电路结构简单，需要二极管少。输出脉动大，整流效率低，半波整流的缺点：交流电有一半时间没有利用上。下页一、半波整流电路第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2/6/202339二、桥式全波整流电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

0.9U2每个整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：下页第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2/6/202340二、桥式全波整流电路UO=

0.9U2下页7.1.4

二极管整流电路第7章常用半导体器件2/6/202341桥堆实物下页二、桥式全波整流电路第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2/6/202342一、半波整流滤波电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

U2整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：C下页7.1.4

整流、滤波电路第7章常用半导体器件2/6/202343

半波整流电容滤波C波形UO=

U2下页2/6/202344二、桥式全波整流滤波电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

1.2U2每个整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：C下页第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路2/6/202345两种整流方式的比较CUO=

U2CUO=

1.2U2第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路下页2/6/202346两种整流方式的比较CC第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路下页2/6/202347单相桥式整流电感滤波电路三、电感滤波电路下页2/6/202348电感滤波原理

电感器具有“通直流，阻交流”的特性，而经过整流得到的脉动直流电具有直流和交流成分。这样交流成分不能通过电感器L，而直流成分可通过电感器L流动，从而在负载RL上得到平滑的直流电压。电感滤波适用于负载电流较大且经常变化的场合。下页2/6/202349复式滤波电路四、复式滤波电路下页2/6/202350倍压整流多倍压整流双电源五、其它整流滤波电路下页2/6/202351一、最简单的稳压管稳压电路稳压管的伏安特性0UZU

(V

)I

(mA

)IZIZminIZmaxu2（但VDZ