二极管与晶闸管教学课件

二极管与晶闸管二极管和晶闸管是电子电路中常用的半导体器件。它们是控制电流流动的开关。课程目标理解基本概念掌握二极管与晶闸管的基本原理、特性、分类和应用。掌握应用技能能够识别和分析常见二极管和晶闸管，并进行简单的电路设计和应用。提升理论基础为进一步学习相关电子技术和电力电子技术奠定基础。二极管概述二极管是一种半导体器件，允许电流在一个方向上流动，而在另一个方向上阻止电流流动。它是一种基本的电子元件，在各种电子电路中发挥着重要作用，例如整流、稳压、开关和信号处理。二极管的特性单向导电性二极管只允许电流从正极流向负极，反向则几乎不导通。非线性特性二极管的电压电流关系是非线性的，可以通过二极管曲线来观察。电压降正向导通时，二极管会产生一个固定的电压降，称为正向压降。快速响应二极管的开关速度非常快，可以快速响应信号变化，广泛应用于电路中的信号控制。二极管的基本工作原理1PN结形成PN结是二极管的核心。当P型半导体和N型半导体结合在一起时，就会形成一个PN结。2扩散和漂移由于载流子的扩散和漂移，PN结两侧会形成一个空间电荷区，并建立起一个内建电场。3导通和截止当正向电压加到PN结上时，二极管导通，电流可以流过。反向电压会使二极管截止，电流无法流过。二极管的分类与应用整流二极管将交流电转换为直流电，应用于电源适配器、充电器等。稳压二极管稳定电压输出，应用于电子设备的电源电路中，防止电压波动影响性能。发光二极管(LED)将电能转换为光能，应用于照明、显示器等领域，具有节能、环保等优势。光电二极管将光能转换为电能，应用于光传感器、光电探测器等，用于光照检测、光信号转换等。整流二极管整流二极管是专门用于将交流电转换为直流电的二极管，其主要作用是让电流在一个方向上通过，阻止电流在另一个方向上通过。整流二极管广泛应用于电源电路，将交流电转换为直流电，为电子设备提供稳定的直流电源。稳压二极管稳压二极管电路图稳压二极管通常与其他元件组成电路，用于稳定电压。稳压二极管实物图稳压二极管是一种电子器件，其外形小巧，常见于各种电子设备。稳压二极管应用场景稳压二极管广泛应用于各种电子电路，如电源供应器、音响设备等。发光二极管(LED)LED是一种半导体器件，能够将电能直接转换为光能，具有高亮度、低能耗、寿命长、体积小、反应速度快等优点。LED的应用非常广泛，例如照明、显示屏、电子设备、汽车灯具、医疗设备等等。光电二极管光电二极管是一种将光能转换为电能的器件。它利用光照射PN结产生的光生载流子，从而产生光电流。光电二极管广泛应用于光电探测、光通信、光控制、光伏发电等领域。光电二极管的特性包括响应速度、灵敏度、暗电流、噪声等。不同的光电二极管在响应速度、光谱响应范围、灵敏度等方面有所区别。晶闸管概述晶闸管是一种具有三个或更多个PN结的半导体器件。晶闸管可以控制电流的方向和大小，是一种重要的电力电子器件。晶闸管在电力系统、工业自动化、家用电器等领域都有广泛应用。晶闸管的工作原理1触发施加触发信号2导通PN结导通3电流电流持续流动4维持维持导通状态晶闸管的工作原理主要基于PN结的导通与截止状态变化。当施加触发信号时，晶闸管内部的PN结导通，电流开始流动。一旦导通，晶闸管可以维持导通状态，直到电流降至维持电流以下。晶闸管的特性1单向导通仅在正向偏置且触发信号存在时导通。2电压控制通过控制门极电压来控制导通状态。3电流控制电流达到一定阈值时导通，维持电流即可保持导通。4低压驱动门极驱动电压较低，易于控制。晶闸管的分类与应用按结构分类晶闸管可分为单向晶闸管和双向晶闸管。单向晶闸管只能在一个方向上导通电流，而双向晶闸管可以在两个方向上导通电流。按控制方式分类晶闸管可分为电流控制型和电压控制型。电流控制型晶闸管通过电流来控制其开关状态，而电压控制型晶闸管通过电压来控制其开关状态。应用晶闸管广泛应用于各种电子电路中，例如：电源控制、电机控制、照明控制、焊接设备、变频器等。整流晶闸管整流晶闸管整流晶闸管是一种常用的电力电子器件，它能够将交流电转换为直流电。电路图整流晶闸管通常与其他电子元件一起构成整流电路，用于各种电子设备中。应用场景整流晶闸管广泛应用于电源供应、电机控制、焊接设备等领域。可控硅可控硅是一种三端半导体器件，又称晶闸管。可控硅类似于二极管，但其具有控制电流方向的能力。可控硅广泛应用于电力电子领域，例如直流电机调速、交流电机调速、照明控制、焊接设备等。可控硅的特性电流控制可控硅可以控制电路中的电流，允许或阻止电流流动。电压控制可控硅可以控制电路中的电压，调整电流强度。功率控制可控硅可以控制电路中的功率，调节电路的负载能力。温度控制可控硅可以控制电路的温度，防止过热或过冷。可控硅的工作原理1触发导通控制2正向电压维持导通3反向电压截止状态可控硅是三端器件，控制极、阴极、阳极。当控制极触发时，可控硅从截止状态转变为导通状态。正向电压维持导通状态，反向电压使可控硅截止。可控硅的应用工业控制可控硅广泛应用于工业控制系统中，例如电机调速、温度控制、压力控制等。电力电子可控硅是电力电子技术的重要元件，用于各种电源转换、直流调压等。家电领域可控硅在洗衣机、空调、电风扇等家电中发挥着关键作用，用于控制功率和调节速度。照明系统可控硅可用于调节照明系统的亮度，实现节能和人性化控制。晶闸管的驱动电路驱动电路概述驱动电路是用来控制晶闸管导通和关断的电路。驱动电路负责向晶闸管提供足够的触发电流，使其导通。触发方式晶闸管的触发方式有两种：正向触发和反向触发。正向触发是通过向门极输入正脉冲来触发晶闸管导通，反向触发则通过向门极输入负脉冲来触发晶闸管导通。驱动电路类型常见的驱动电路类型包括：单脉冲驱动电路、双脉冲驱动电路、互补驱动电路等等。不同的驱动电路类型在触发方式、触发信号的形状、以及对晶闸管的控制精度上有所区别。驱动电路设计驱动电路的设计需要考虑以下因素：驱动电路的触发电压、触发电流、以及触发脉冲宽度。驱动电路还需确保能够在安全范围内工作，并且能有效地防止误触发。晶闸管的开关特性1导通特性晶闸管导通后，其导通电压很低，电流可以达到很大的值，并且导通状态可以保持较长时间。2关断特性晶闸管关断后，其阻抗很大，电流降至零，需要一定的时间才能重新导通。3开关速度晶闸管的开关速度与晶闸管本身的结构和材料有关，不同的晶闸管开关速度不同。4温度影响温度会影响晶闸管的开关特性，温度过高会降低其开关速度，温度过低会延长其关断时间。晶闸管的保护电路过电流保护使用熔断器或电流传感器来监测电流。当电流超过额定值时，熔断器熔断或电流传感器发出信号，切断电源，防止晶闸管过载。过电压保护使用电压传感器来监测电压。当电压超过额定值时，电压传感器发出信号，切断电源，防止晶闸管因电压过高而损坏。短路保护在晶闸管的输出端并联连接一个电阻，用于吸收短路电流，防止晶闸管因短路电流过大而损坏。浪涌保护使用浪涌抑制器来吸收电路中的浪涌电流，防止晶闸管因浪涌电流过大而损坏。可控硅的驱动电路1触发电路触发电路是可控硅驱动电路的核心部分，它向可控硅提供触发信号，使其导通。2驱动电路驱动电路负责放大触发信号，并提供足够的电流来驱动可控硅导通。3保护电路保护电路主要用于保护可控硅，防止其由于过电流、过电压或其他故障而损坏。可控硅的应用案例可控硅广泛应用于工业控制、电力电子、家用电器等领域。例如，在电机控制中，可控硅可以作为调速器，调节电机转速。在电力电子中，可控硅可用于直流电源的整流、逆变和控制。在家用电器中，可控硅常用于电炉、电饭煲、洗衣机等电器。二极管和晶闸管的区别开关特性二极管是单向导通器件，晶闸管是双向可控器件。二极管只能单向导通电流，而晶闸管可以控制电流的通断。控制方式二极管不需要控制信号，而晶闸管需要控制信号来控制其开关状态。电压降二极管的压降较小，通常在0.7V左右。晶闸管的压降较高，通常在1.5V左右。功率容量二极管的功率容量较小，晶闸管的功率容量较大。二极管和晶闸管的发展趋势二极管二极管技术不断发展，小型化和高性能化成为趋势。例如，硅基二极管正在向更高工作频率和更低功耗的方向发展。新材料二极管，如氮化镓二极管，具有更高效率和更快的开关速度，适用于更高功率和更高速的应用。晶闸管晶闸管技术也正在朝着更高功率、更快的开关速度和更智能化的方向发展。新型晶闸管，例如IGBT和MOSFET，具有更高效率和更快的开关速度，适用于更高功率和更高速的应用。本课程小结二极管二极管是一种重要的半导体器件，具有单向导电特性，在电路中广泛应用于整流、稳压、信号处理等。晶闸管晶闸管是一种可控开关器件，具有控制电流的能力，广泛应用于电力电子、工业自动化等领域。应用二极管和晶闸管在各种电子设备中发挥着关键作用，例如电源适配器、LED照明、电机控制等。课程总结11