3-2二极管及其整流电路

3-2二极管及其整流电路任务导入半导体器件是近代电子学的重要组成部分，由于具有体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转换效率高等优点而得到广泛应用。二极管是最常用的半导体器件之一，它具有单向导电性。在汽车电路中，发电机输出的交流电是不能直接用于用电器的，此时需要将交流电转换成直流电。交流电转换成直流电的过程称为整流，整流是利用半导体二极管的单向导电特性。学习任务二二极管及其整流电路引导问题1什么是半导体材料？半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。很多半导体的导电能力在不同条件下有很大的差别。例如，有些半导体对温度的反应特别灵敏，当环境温度升高时，其导电能力要增强很多，人们利用这种特性制成了各种热敏电阻器；有些半导体受到光照时，导电能力变得很强，当无光照时，又变得像绝缘体那样不导电，人们利用这种特性制成了各种光敏电阻器。如果在绝对纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，它的导电能力就能增加几十万乃至几百万倍。利用这种特性就制成了各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管、场效应管及晶闸管等。学习任务二二极管及其整流电路学习任务二二极管及其整流电路1.半导体材料2.N型和P型半导体注意不论是N型半导体还是P型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。学习任务二二极管及其整流电路引导问题2二极管内部的特殊结构——PN结。P型或N型半导体的导电能力虽然大大增强，但并不能直接用来制造半导体器件。通常采用半导体制造工艺将P型半导体和N型半导体结合在一起，在它们的交界面就形成PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。学习任务二二极管及其整流电路PN结的形成1.PN结的形成学习任务二二极管及其整流电路PN结具有单向导电性，即在PN结上加正向电压时，PN结电阻很低，正向电流较大，PN结处于导通状态；加反向电压时，PN结电阻很高，反向电流很小，PN结处于截止状态。外加正向电压时的PN结外加反向电压时的PN结2.PN结的工作原理学习任务二二极管及其整流电路二极管内部结构示意图及符号引导问题3半导体二极管的特性曲线与特性参数。学习任务二二极管及其整流电路1.特性曲线二极管的伏安特性曲线学习任务二二极管及其整流电路2.特性参数12345最大整流电流（平均值）IOM最高反向工作电压URM反向电流IR最高工作频率fM导通电压UON学习任务二二极管及其整流电路3.硅、锗和硒二极管的特点硅、锗和硒二极管的参数及特性曲线学习任务二二极管及其整流电路引导问题4二极管的命名、分类与识别方法。二极管的命名方法1.二极管的命名和标示学习任务二二极管及其整流电路二极管结构示意图2.二极管的分类学习任务二二极管及其整流电路二极管结构示意图2.二极管的分类学习任务二二极管及其整流电路3.二极管极性的识别方法（1）（2）（3）目视法判断半导体二极管的极性用万用表（指针表）判断半导体二极管的极性测试注意事项学习任务二二极管及其整流电路4.二极管好坏的判别方法二极管的正向电阻要求在1kΩ左右，反向电阻应在100kΩ以上。总之，正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。若正向电阻为无穷大，说明二极管内部断路；若反向电阻为零，表明二极管已击穿。内部断开或击穿的二极管均不能使用。学习任务二二极管及其整流电路引导问题5常见二极管的外形有哪些？二极管封装图普通二极管学习任务二二极管及其整流电路引导问题6二极管有哪些应用场合？整流就是把交流电变成直流电的一种转换方法，很多电子设备要采用整流电源。能将平均值为零的正弦波交流电压变换为平均值不为零的单向脉冲直流电压的器件为整流器。由于二极管具有单向导电性，因而可用来制成各种整流器。汽车交流发电机就是利用二极管整流电路将交流电转换成直流电的。一般在小功率（指1kW以下）直流电源中多采用单相整流电路，即由单相交流电源供电。常用的整流电路有半波、全波、桥式和倍压整流等形式。1.整流电路学习任务二二极管及其整流电路1）单相半波整流电路4）三相交流整流电路学习任务二二极管及其整流电路理想二极管的等效电路考虑正向压降时二极管的等效电路1二极管的特性曲线是非线性的，这给二极管电路的分析带来了一定困难。为了简化分析，常常要做一些近似处理，即用某些线性电路元件来等效二极管，画出二极管的等效电路。2.开关二极管学习任务二二极管及其整流电路硅二极管的简化等效开关电路2当二极管在外加电压的作用下反复导通或截止时，这种工作状态称为开关状态。根据二极管正、反向特性，在数字电路中通常使二极管工作在开关状态。学习任务二二极管及其整流电路限幅电路1限幅电路的作用是把输出信号波形的幅度限制在一定的范围内，因此又称为削波电路。利用二极管的开关特性，并加上一个限幅参考电压，就可以组成限幅电路。3.脉冲整形学习任务二二极管及其整流电路微分电路2RC微分电路的用途是把矩形脉冲信号变换成一对尖脉冲。也就是说，它可以把输入信号中突然变化的部分选择出来，包含有“微分”的意思，其原理图如图所示。学习任务二二极管及其整流电路稳压二极管稳压管二极管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。由于它在电路中与适当阻值的电阻配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压二极管（简称稳压管）。稳压管的测量方法与普通二极管相同，但须注意稳压管的反向电阻较普通二极管小。1.稳压二极管学习任务二二极管及其整流电路1稳压管工作于反向击穿区。当稳压管两端的反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增大到击穿电压时，流过稳压管的反向电流骤增，稳压管反向击穿。此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路中能起到稳压作用。稳压管与一般二极管不一样，它的PN结的反向击穿是可逆的。当PN结去掉反向电压之后，稳压管又恢复正常。但是，如果反向电流超过允许范围，稳压管将会发生热击穿而损坏。学习任务二二极管及其整流电路稳压管的符号、外形和伏安特性曲线学习任务二二极管及其整流电路发光二极管发光二极管（LED，lightemittingdiode）是一种能将电能转换成光能的半导体器件，它是由磷砷化镓、镓铝砷或磷化镓等化合物材料制成的。其内部结构是一个PN结，其外形及符号如图所示。它的工作电流一般为几毫安至十几毫安，其正向导通电压较高，为2～3V。为了防止正向电流过大而损坏发光二极管，使用时应串联限流电阻。2.发光二极管学习任务二二极管及其整流电路光电（敏）二极管符号及其伏安特性电（敏）二极管是一种能将光能转换成电能的半导体器件。在PN结受到光线照射时，可以激发产生电子空穴对，从而提高了少数载流子的浓度。当外加反向电压时，少数载流子增多，少数载流子漂移电流显著增大。所以，当外界光发生强弱变化时，二极管的反向电流大小也随之变化，利用这种原理工作的二极管，称为光敏二极管。3.光电（敏）二极管学习任务二二极管及其整流电路