第6章晶体管及其应用(1)PN结及晶体二极管

第二篇电子技术基础第6章(1)PN结及晶体二极管第6章(2)晶体三极管及基本放大电路第6章(3)集成运算放大器功率放大器第7章门电路及组合逻辑电路第8章触发器和时序逻辑电路第9章555定时器及其应用第二篇2014年8月制作陈祝华主编黄淑琴PN结及其单向导电性晶体二极管及其应用PN结及晶体二极管主要授课内容第6章6.1PN结及其单向导电性6.2.1

晶体二极管6.2.2

稳压二极管6.2.3

发光二级管6.2晶体二极管及其应用第1页6.2.4

变容二级管6.2.5

晶体二级管的基本应用电路

物质按导电能力的不同可分为导体、半导体和绝缘体3类。日常生活中接触到的金、银、铜、铝等金属都是良好的导体，它们的电导率在105S·cm-1量级；而像塑料、云母、陶瓷等几乎不导电的物质称为绝缘体，它们的电导率在10-22~10-14S·cm-1量级；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，它们的电导率在10-9~102S·cm-1量级。自然界中属于半导体的物质有很多种类，目前用来制造半导体器件的材料大多是提纯后的单晶型半导体，主要有硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓（GaAs)等。

6.1

半导体的基本知识第3页（1）通过掺入杂质可明显地改变半导体的电导率。例如，室温30°C时，在纯净锗中掺入一亿分之一的杂质（称掺杂），其电导率会增加几百倍。

（2）温度可明显地改变半导体的电导率。利用这种热敏效应可制成热敏器件，但另一方面，热敏效应使半导体的热稳定性下降。因此，在半导体构成的电路中常采用温度补偿及稳定参数等措施。（3）光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生电动势，这就是半导体的光电效应。利用光电效应可制成光敏电阻、光电晶体管、光电耦合器和光电池等。光电池已在空间技术中得到广泛的应用，为人类利用太阳能提供了广阔的前景。

半导体之所以得到广泛的应用，是因为它具有以下特性。

1.

半导体的独特性能第3页

由此可以看出：半导体不仅仅是电导率与导体有所不同，而且具备上述特有的性能，正是利用这些特性，使今天的半导体器件取得了举世瞩目的发展。2.本征半导体与杂质半导体（1）天然的硅和锗提纯后形成单晶体，称为本征半导体一般情况下，本征半导体中的载流子浓度很小，其导电能力较弱，且受温度影响很大，不稳定，因此其用途还是很有限的。硅和锗的简化原子模型。这是硅和锗构成的共价键结构示意图晶体结构中的共价键具有很强的结合力，在热力学零度和没有外界能量激发时，价电子没有能力挣脱共价键束缚，这时晶体中几乎没有自由电子，因此不能导电第3页

当半导体的温度升高或受到光照等外界因素的影响时，某些共价键中的价电子因热激发而获得足够的能量，因而能脱离共价键的束缚成为自由电子，同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”。空穴自由电子本征半导体中产生电子—空穴对的现象称为本征激发。显然在外电场的作用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的空穴电流。

共价键中失去电子出现空穴时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键填补到这个空穴中来，使该价电子原来所在的共价键中又出现一个空穴，这个空穴又可被相邻原子的价电子填补，再出现空穴，如右图所示。在半导体中同时存在自由电子和空穴两种载流子参与导电，这种导电机理和金属导体的导电机理具有本质上的区别。第3页

在纯净的硅（或锗）中掺入微量的磷或砷等五价元素，杂质原子就替代了共价键中某些硅原子的位置，杂质原子的四个价电子与周围的硅原子结成共价键，剩下的一个价电子处在共价键之外，很容易挣脱杂质原子的束缚被激发成自由电子。同时杂质原子由于失去一个电子而变成带正电荷的离子，这个正离子固定在晶体结构中，不能移动，所以它不参与导电。

杂质离子产生的自由电子不是共价键中的价电子，因此与本征激发不同，它不会产生空穴。由于多余的电子是杂质原子提供的，故将杂质原子称为施主原子。

掺入五价元素的杂质半导体，其自由电子的浓度远远大于空穴的浓度，因此称为电子型半导体，也叫做N型半导体。在N型半导体中，自由电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）；不能移动的离子带正电。

（2）杂质半导体相对金属导体而言，本征半导体中载流子数目极少，因此导电能力仍然很低。如果在其中掺入微量的杂质，将使半导体的导电性能发生显著变化，我们把这些掺入杂质的半导体称为杂质半导体。杂质半导体可以分为N型和P型两大类。

N型半导体第3页不论是N型半导体还是P型半导体，虽然都有一种载流子占多数，但晶体中带电粒子的正、负电荷数相等，仍然呈电中性而不带电。应注意：P型半导体

在P型半导体中，由于杂质原子可以接收一个价电子而成为不能移动的负离子，故称为受主原子。

掺入三价元素的杂质半导体，其空穴的浓度远远大于自由电子的浓度，因此称为空穴型半导体，也叫做P型半导体。在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素杂质硼（或其他），硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。当相邻共价键上的电子受到热振动或在其他激发条件下获得能量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子得电子而成为不能移动的负离子；而原来的硅原子共价键则因缺少一个电子，出现一个空穴。于是半导体中的空穴数目大量增加。空穴成为多数载流子，而自由电子则成为少数载流子。

第3页正负空间电荷在交界面两侧形成一个由N区指向P区的电场，称为内电场，它对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，所以空间电荷区又称为阻挡层。同时，内电场对少数载流子起推动作用，把少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。

3.PN结

P型和N型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常是在N型或P型半导体的局部再掺入浓度较大的三价或五价杂质，使其变为P型或N型半导体，在P型和N型半导体的交界面就会形成PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。

左图所示的是一块晶片，两边分别形成P型和N型半导体。为便于理解，图中P区仅画出空穴（多数载流子）和得到一个电子的三价杂质负离子，N区仅画出自由电子（多数载流子）和失去一个电子的五价杂质正离子。根据扩散原理，空穴要从浓度高的P区向N区扩散，自由电子要从浓度高的N区向P区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形成载流子极少的正负空间电荷区如图中间区域，这就是PN结，又叫耗尽层。第3页空间电荷区

PN结中的扩散和漂移是相互联系，又是相互矛盾的。在一定条件（例如温度一定）下，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则逐渐增强，最后两者达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定下来，PN结就处于相对稳定的状态。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++PN结的形成演示根据扩散原理，空穴要从浓度高的P区向N区扩散，自由电子要从浓度高的N区向P区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形成载流子极少的正负空间电荷区（如上图所示），也就是PN结，又叫耗尽层。

P区N区空间电荷区第3页少子漂移

扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结多子扩散

形成空间电荷区产生内电场

促使阻止第3页扩散运动和漂移运动相互联系又相互矛盾，扩散使空间电荷区加宽，促使内电场增强，同时对多数载流子的继续扩散阻力增大，但使少数载流子漂移增强；漂移使空间电荷区变窄，电场减弱，又促使多子的扩散容易进行。继续讨论当漂移运动达到和扩散运动相等时，PN结便处于动态平衡状态。可以想象，在平衡状态下，电子从N区到P区扩散电流必然等于从P区到N区的漂移电流，同样，空穴的扩散电流和漂移电流也必然相等。即总的多子扩散电流等于总的少子漂移电流，且二者方向相反。

在无外电场或其他因素激发时，PN结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区的宽度一定。

由于空间电荷区内，多数载流子或已扩散到对方，或被对方扩散过来的多数载流子复合掉了，即多数载流子被耗尽了，所以空间电荷区又称为耗尽层，其电阻率很高，为高阻区。扩散作用越强，耗尽层越宽。

PN结具有电容效应。结电容是由耗尽层引起的。耗尽层中有不能移动的正、负离子，各具有一定的电量，当外加电压使耗尽层变宽时，电荷量增加，反之，外加电压使耗尽层变窄时，电荷量减小。这样耗尽层中的电荷量随外加电压变化而改变时，就形成了电容效应。

第3页3.PN结的单向导电性PN结具有单向导电的特性，也是由PN结构成的半导体器件的主要工作机理。PN结外加正向电压（也叫正向偏置）时，如左下图所示：正向偏置时外加电场与内电场方向相反，内电场被削弱，多子的扩散运动大大超过少子的漂移运动，N区的电子不断扩散到P区，P区的空穴也不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通状态。第3页P端引出极接电源负极，N端引出极电源正极的接法称为反向偏置；反向偏置时内、外电场方向相同，因此内电场增强，致使多子的扩散难以进行，即PN结对反向电压呈高阻特性；反偏时少子的漂移运动虽然被加强，但由于数量极小，反向电流

IR一般情况下可忽略不计，此时称PN结处于截止状态。PN结的“正偏导通，反偏阻断”称为其单向导电性质，这正是PN结构成半导体器件的基础。

第3页讨论题

半导体的导电机理与金属导体的导电机理有本质的区别：金属导体中只有一种载流子—自由电子参与导电，半导体中有两种载流子—自由电子和空穴参与导电，而且这两种载流子的浓度可以通过在纯净半导体中加入少量的有用杂质加以控制。半导体导电机理和导体的导电机理有什么区别？

杂质半导体中的多子和少子性质取决于杂质的外层价电子。若掺杂的是五价元素，则由于多电子形成N型半导体：多子是电子，少子是空穴；如果掺入的是三价元素，就会由于少电子而构成P型半导体。P型半导体的共价键结构中空穴多于电子，且这些空穴很容易让附近的价电子跳过来填补，因此价电子填补空穴的空穴运动是主要形式，所以多子是空穴，少子是电子。杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎样产生的？为什么P型半导体中的空穴多于电子？

N型半导体中具有多数载流子电子，同时还有与电子数量相同的正离子及由本征激发的电子—空穴对，因此整块半导体中正负电荷数量相等，呈电中性而不带电。N型半导体中的多数载流子是电子，能否认为这种半导体就是带负电的？为什么？

空间电荷区的电阻率为什么很高？何谓PN结的单向导电性？第3页

2.半导体在热（或光照等）作用下产生电子、空穴对，这种现象称为本征激发；电子、空穴对不断激发产生的同时，运动中的电子又会“跳进”另一个空穴，重新被共价键束缚起来，这种现象称为复合，即复合中电子空穴对被“吃掉”。在一定的温度下，电子、空穴对的产生和复合都在不停地进行，最终处于一种平衡状态，平衡状态下半导体中载流子浓度一定。

1.半导体中的少子虽然浓度很低，但少子对温度非常敏感，即温度对半导体器件的性能影响很大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的浓度，所以基本上不受温度影响。

4.PN结的单向导电性是指：PN结的正向电阻很小，因此正向偏置时电流极易通过；同时PN结的反向电阻很大，反向偏置时电流基本为零。问题探讨

3.空间电荷区的电阻率很高，是指它的内电场总是阻碍多数载流子（电流）的扩散运动作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过，也就是说，空间电荷区对扩散电流呈现高阻。第3页6.2

晶体二极管及其应用1.二极管的结构和类型一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管，接在P型半导体一侧的引出线称为阳极；接在N型半导体一侧的引出线称为阴极。半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。点接触型二极管PN结面积很小，因而结电容小，适用于高频几百兆赫兹下工作，但不能通过很大的电流。主要应用于小电流的整流和高频时的检波、混频及脉冲数字电路中的开关元件等。

面接触型二极管PN结面积大，因而能通过较大的电流，但其结电容也小，只适用于较低频率下的整流电路中。参看二极管的实物图第3页6.2.1

晶体二极管2.二极管的伏安特性

二极管的电路图符号如右图所示：（1）正向特性二极管外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。

反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。正向电压大于死区电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。（2）反向特性外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向电流很小；

显然二极管的伏安特性不是直线，因此属于非线性电阻元件。导通后二极管的正向压降变化不大，硅管约为0.6～0.8V，锗管约为0.2～0.3V。温度上升，死区电压和正向压降均相应降低。

第3页

普通二极管被击穿后，由于反向电流很大，一般都会造成“热击穿”，热击穿不同于齐纳击穿和雪崩击穿，这两种击穿不会从根本上损坏二极管，而热击穿将使二极管永久性损坏。热击穿问题3.二极管的主要参数1）最大整流电流IF：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2）最高反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最高反向电压。3）反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。4.二极管的应用举例二极管应用范围很广，主要是利用它的单向导电性，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中用作开关元件等。DTru1RLu2＋UL－

二极管半波整流电路＋u－uDAU＋F二极管钳位电路RuOuiD1D2二极管限幅电路第3页讨论PN结击穿现象包括哪些？击穿是否意味着二极管的永久损坏？反向电压增加到一定大小时，通过二极管的反向电流剧增，这种现象称为二极管的反向击穿。

反向击穿电压一般在几十伏以上（高反压管可达几千伏）。反向击穿现象分有雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。

雪崩击穿：PN结反向电压增加时，空间电荷区内电场增强。通过空间电荷区的电子和空穴，在内电场作用下获得较大能量，它们运动时不断地与晶体中其它原子发生碰撞，通过碰撞使其它共价键产生本征激发又出现电子–空穴对，这种现象称为碰撞电离。新产生的电子—空穴对与原有的电子和空穴一样，在电场作用下，也向相反的方向运动，重新获得能量，再通过碰撞其它原子，又产生电子–空穴对，从而形成载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值，载流子的倍增情况就像在陡峻的山坡上积雪发生雪崩一样，突然使反向电流急剧增大，发生二极管的雪崩击穿。

齐纳击穿：在加有较高的反向电压下，PN结空间电荷区中存一个强电场，它能够破坏共价键将束缚电子分离出来造成电子–空穴对，形成较大的反向电流。发生齐纳击穿需要的电场强度约为2×10V/cm，这只有在杂质浓度特别大的PN结中才能达到，因为杂质浓度大，空间电荷区内电荷密度也大，因而空间电荷区很窄，电场强度可能很高，致使PN结产生雪崩击穿。

齐纳击穿和雪崩击穿都不会造成二极管的永久性损坏。第3页第3页第3页例稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，其实物图、图符号及伏安特性如图所示：

当反向电压加到某一数值时，反向电流剧增，管子进入反向击穿区。图中UZ稳压管的稳定电压值。6.2.2稳压二极管稳压管实物图

由图可见，稳压管特性和普通二极管类似，但其反向击穿是可逆的，不会发生“热击穿”，而且其反向击穿后的特性曲线比较陡直，即反向电压基本不随反向电流变化而变化，这就是稳压二极管的稳压特性。

稳压管图符号

稳压管的稳压作用：电流增量ΔI

很大，只会引起很小的电压变化ΔU。曲线愈陡，动态电阻rz=ΔU/ΔI愈小，稳压管的稳压性能愈好。一般地说，UZ为8V左右的稳压管的动态电阻较小，低于这个电压时，rz随齐纳电压的下降迅速增加，使低压稳压管的稳压性能变差。

稳压管的稳定电压UZ，低的为3V，高的可达300V，稳压二极管在工作时的正向压降约为0.6V。

I/mA40302010-5-10-15-20（μA）正向00.40.8－12－8－4反向ΔUZΔIZU/V第3页6.2.2稳压二极管第3页6.2.2稳压二极管注意：

稳压管稳压电路中一般都要加限流电阻R，使稳压管电流工作在Izmax和Izmix的范围内。稳压管在应用中要采取适当的措施限制通过管子的电流值，以保证管子不会造成热击穿。

稳压管的主要参数：（1）稳定电压UZ：反向击穿后稳定工作的电压。（2）稳定电流IZ：工作电压等于稳定电压时的电流。（3）动态电阻rZ：稳定工作范围内，管子两端电压的变化量与相应电流的变化量之比。即：rZ=ΔUZ/ΔIZ（4）耗散功率PZM和最大稳定电流IZM。额定耗散功率PZM是在稳压管允许结温下的最大功率损耗。IZM是指稳压管允许通过的最大电流。二者关系可写为：PZM=UZIZM讨论回顾二极管的反向击穿时特性：当反向电压超过击穿电压时，流过管子的电流会急剧增加。

击穿并不意味着管子一定要损坏，如果我们采取适当的措施限制通过管子的电流，就能保证管子不因过热而烧坏。在反向击穿状态下，让流过管子的电流在一定的范围内变化，这时管子两端电压变化很小，利用这一点可以达到“稳压”的效果。稳压管是怎么实现稳压作用的？第3页第3页6.2.2稳压二极管6.2.3

发光二极管单个发光二极管实物发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由PN结构成，具有单向导电性。左图所示为发光二极管的实物图和图符号。发光二极管是一种功率控制器件，常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列式器件；单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源以及光电耦合器中的发光元件等。

第3页6.2.4

光电二极管光电二极管也和普通二极管一样，管芯由PN结构成，具有单向导电性。光电二极管的管壳上有一个能射入光线的“窗口”，这个窗口用有机玻璃透镜进行封闭，入射光通过透镜正好射在管芯上。第3页6.2.5

变容二极管变容二极管的PN结反向偏置时的结电容随反向电压变化而有较大的变化。在电子技术中，变容二极管常作为调谐电容使用。改变其反向电压大小以使结电容随之变化，进而调节LC振荡回路的振荡频率。第3页电源变压器整流电路滤波电路稳压电路直流稳压电源的组成框图6.2.6晶体二极管的基本应用电路6.2.6.1整流电路一、单相半波整流电路

下图是单相半波整流电路，该电路由电源变压器T、整流二极管VD及负载电阻RL组成。单相半波整流电路在u2的负半周，二极管因承受反向电压而截止，

uo=0。

图6-16单相半波整流波形1．整流原理

u2的正半周，二极管因承受正向电压而导通，忽略二极管正向压降，

uo=u2。设u2=U2sinωt2．负载电压及电流直流脉动电压：整流电压方向不变，但大小变化。平均电压Uo：一个周期的平均值Uo表示直流电压的大小。电阻性负载的平均电流为Io，即

3．选用二极管的原则为了安全地使用二极管，选用二极管必须满足以下原则：

IF≥ID

URM≥UDM式中，IF为最大整流电流（A)，URM为最高反向工作电压(V)。在交流电压的负半周，二极管截止，u2电压全部加在二极管上，二极管所承受的最高反向电压UDM为u2的峰值，即UDM=U2

。二极管导通时的电流为负载电流，所以二极管平均电流ID=Io。有一单相半波整流电路，如下图所示。已知负载电阻RL=750Ω，变压器二次电压U2=20V，试求Uo、Io及UDM。Uo=0.45U2=0.45×20V=9V=0.012A=12mAUDM=U2=×20V=28.2V

ID=Io=12mA

例解单相半波整流电路二、单相桥式整流电路单相桥式整流电路是由四个二极管接成电桥的形式构成。单相桥式整流电路常用画法简化画法1．整流原理

u2

正半周，

u2的实际极性为a正b负，二极管VD1

和VD3导通，VD2

、VD4截止，uo=u2，如图6-17所示。波形如图中的0～π段。单相桥式整流原理单相桥式整流原理

u2的负半周，u2实际极性为a负b正，二极管VD2

、VD4导通，VD1

、VD3截止，uo=-u2。如图6-17所示。波形如图中的π～2π段。图6-17单相桥式整流波形2．负载电压和电流全波整流电路的整流电压的平均值Uo比半波整流增加一倍，即Io=0.9Uo=2×0.45U2=0.9U2

3．选用二极管的原则二极管截止时所承受的反向电压可以看出。若VD1、VD3

两只二极管导通时，就将u2加到了二极管VD2、VD4的两端，使这两只二极管因承受反向电压而截止，即二极管承受的最高反向电压UDM=U2

IF≥ID

URM≥UDM

每只二极管只在半个周期内导通，所以在一个周期内流过每个管子的平均电流只有负载电流的一半，即ID=Io/2。二极管的选择原则：已知负载电阻RL=80Ω，要求负载电压Uo=110V。现采用单相桥式整流电路，试求变压器二次侧电压有效值U2。

U2=V=122V

负载电流平均值U2=U2=

Io=A=1.4A

每个二极管通过的平均电流ID=Io=0.7A

UDM=U2=×122V=172.5V例解一、电容滤波器图中与负载并联的电容就是一个最简单的滤波器。单相半波整流电容滤波6.2.6.2滤波电路单相桥式整流电容滤波1．电容滤波原理电容滤波输出波形图中的虚线和实线分别表示整流电路不接滤波电容和接滤波电容的波形。半波整流电容滤波原理分析

当u2由零逐渐增大时，二极管VD导通，一方面供电给负载，同时对电容C充电，电容电压uC的极性为上正下负，如果忽略二极管的压降，则在VD导通时，

uC（=uo）与u2

同步上升，并达到u2的最大值。

u2到最大值后开始下降，当u2＜uC时，VD反向截止，电源不再向负载供电，而是电容对负载放电。电容放电使uC以一定的时间常数按指数规律下降，直到下一个正半波u2＞uC时，VD又导通，电容再次被充电…。充电放电的过程周而复始，使得输出电压波形如图的实线所示。

桥式整流电容滤波的原理与此相同，只不过在一个周期内电容充电、放电两次。由于电容向负载放电的时间缩短了，因此输出电压波形比半波整流电容滤波更加平滑，波形如图所示。

桥式整流电容滤波的原理2．电容滤波特点1）输出电压的直流平均值提高了。

2）只适用于负载电流较小且负载不常变化的场合。

Uo=U2（半波）

Uo=1.2U2（全波）如果电容和电阻都比较大，Uo≈U2。确定电容值的经验公式为3）电容滤波电路的输出电压随输出电流而变化，经验公式C≥（3～5）T/RL

（半波）C≥（3～5）T/2RL

（全波）式中，T是电源交流电压的周期。4）τ(放电时间常数)越大，二极管的导通角越小，因此整流管在短暂的时间内流过较大的冲击电流，常称为浪涌电流，对管子的寿命不利，所以必须选择容量较大的整流二极管。由半波整流电容滤波电路图6-16可知，uD=u2－uC，在u2负半周的极值点处，二极管承受的最高反向电压值UDM≈2

U2。由桥式整流电容滤波电路图6-17可知，二极管承受的最高反向电压UDM=

U2。有一单相桥式整流电容滤波电路如图6-17所示，交流电源频率f=50HZ，负载电阻RL=200Ω，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容。（1）选择整流二极管由经验公式：Uo=1.2U2

选用二极管2CP11，最大整流电流为100mA，反向工作峰值电压为50V。例8-3解（2）选择滤波电容器由经验公式，取C=5T/2RL，所以

μF

查系列选用C=270μF，耐压为50V的极性电容。

二、电感滤波器由于电容滤波带负载能力较差。对于负载电流较大且负载经常变化的场合，采用电感滤波，在负载前串联电感线圈，如图所示。

电感滤波电路1.滤波原理

当负载电流增加时，电感将产生与电流方向相反的自感电动势，阻止电流的增加。当负载电流减小时，电感产生与电流方向相同的自感电动势，阻止电流减小。负载电流的脉动成分减小，在负载电阻RL上就能获得一个比较平滑的直流输出电压uo，波形如下页实线所示。显然，电感L值越大，滤波效果越好。电感滤波波形2．输出电压若忽略电感线圈的电阻，则电感线圈上无直流电压降，无论负载电阻怎样变动,整流输出的直流分量几乎全部落在RL上，因此电感滤波输出电压平均值较稳定，其值为

Uo≈0.9U2

3．电感滤波器的特点电感滤波适用于电流较大且负载经常变化的场合，但由于电感体积大、成本高，因此，滤波电感常取几毫亨到几十毫亨，并且在小功率的电子设备中很少采用电感滤波。三、复式滤波器电容滤波和电感滤波各有千秋，且优缺点互补。在一些直流用电设备中，既要求电源电压脉动小，又要求电源能适应负载变化，为此，常采用由电容和电感以及电阻组成的复式滤波器，复式滤波进一步提高了滤波效果同时又不降低带负载能力。a)图6-21LC型滤波器b)图6-22LC-π型滤波器c）RC-π型滤波器

6.2.6.3稳压电路一、稳压管并联型稳压电路

图6-23稳压管并联型稳压电路

不变Ui不变RL不变IZ的减小补偿Io的增大，使IR基本保持不变，输出电压Uo近似稳定不变，电阻R起调节电压的作用。UR的增大抵消Ui的增大，使输出电压基本保持不变。1.稳压原理2.稳压管的选择一般取UZ=Uo

IZM=（1.5～3）IoM

Ui=（2～3）Uo

某稳压电路如图6-23所示。负载电阻RL由开路变到3kΩ，整流滤波后的输出电压Ui=45V。今要求输出直流电压Uo=15V，试选择稳压管VS。由输出电压Uo=15V，负载电流最大值

查选择稳压管2CW20，其稳压值UZ=13.5～17V，稳定电流IZ=5mA，最大稳定电流IZM=15mA。

例解二、恒压源由稳压管稳压电路和运算放大器组成的恒压源的输出电压不仅可调而且因引入了电压负反馈而稳定。反相输入恒压源同相输入恒压源串联型稳压电路

IC三、串联型稳压电路

恒压源电路输出电压稳定可调，但运放的输出电流较小，改进电路