1、第5章第五章1.理解半导体的导电特性，掌握PN结的单向导电性。2.熟悉二极管的结构、符号、伏安特性及主要参数。3.熟练掌握整流电路的组成及工作原理，能够正确选择整流二极管。4.掌握稳压电路的组成及工作原理，了解集成稳压电路的主要参数及应用。1.进一步掌握如何正确使用万用表。2.学会使用万用表来区分二极管的引脚及判断二极管的好坏。3.能进行整流稳压电路的安装及调试。4.学会示波器的正确使用方法。一、半导体材料二、PN结及其单向导电性一、二极管的结构、符号和类型二、二极管的伏安特性第五章三、二极管的主要参数四、二极管的检测一、单相半波整流电路二、单相桥式整流电路一、电容滤波电路二、其他类型的滤波电
2、路一、稳压二极管的工作特性和主要参数二、稳压电路一、集成电路的概述二、三端集成稳压器三、三端集成稳压器的应用一、判断题二、选择题第五章三、填空题四、问答题五、计算题一、实验目的二、实验器材三、实验元器件(见实验表5-1)四、实验内容和步骤五、实验报告一、半导体材料1.什么是半导体2.半导体的特性一、半导体材料表5-1半导体的特性特性特点用途导电特性半导体的导电特性与金属导体不同。金属导体是由负电荷(自由电子)导电，而半导体是由负电荷(自由电子)和正电荷(空穴)同时参与导电利用这些特性做成PN结，具有单向导向性敏感特性导电能力对环境变化很敏感。某些半导体分别对光照、气体、磁及机械力等十分敏感。这
3、就是半导体的热敏性、光敏性、气敏性、磁敏性、压敏性、力敏性等利用这些特性可以将半导体制成多种特殊半导体，如热敏电阻、光敏电阻、光敏二极管等掺杂特性纯净的半导体能力很弱，如果人为地掺入某种微量元素，导电能力会明显增强，电阻急剧减小二极管、晶体管都是利用掺杂特性制成的一、半导体材料3.N型半导体和P型半导体图5-1超导技术的应用a)磁悬浮列车b)超导发电机一、半导体材料图5-2PN结示意图二、PN结及其单向导电性1.PN结2.PN结的单向导电性(1)正向偏置PN结导通将P区接电源的正极，N区接电源的负极，如图5-3a所示，这时，加在PN结上的电压叫做正向电压或正向偏置(简称正偏)。图5-3PN结外
4、加电压电路a)PN结加正向电压b)PN结加反向电压二、PN结及其单向导电性(2)反向偏置时PN结截止 将P区接电源的负极，N区接电源的正极，如图5-3b所示。一、二极管的结构、符号和类型1.结构和符号图5-4二极管的结构及图形符号a)结构b)图形符号一、二极管的结构、符号和类型图5-5几种常见二极管的外形a)玻璃封装b)塑料封装c)金属封装2.类型一、二极管的结构、符号和类型表5-2二极管的分类分类标准种类按结构材料硅二极管、锗二极管按外包装材料玻璃、塑料、金属按制作工艺面接触型、点接触型、平面型按用途开关、整流、检波、稳压、发光、光电、各类敏感类二极管二、二极管的伏安特性1.正向导通特性图5
5、-6二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性2.反向截止特性3.反向击穿特性图5-7计算反向击穿电压的电流三、二极管的主要参数表5-3二极管的主要参数名称符号定义使用注意事项最大整流电流IFM二极管长时间正常工作时，允许通过的最大正向平均电流，常称为额定工作电流二极管使用时的工作电流应小于，若超过此值，将引起PN结过热而烧毁管子最高反向工作电压UFM二极管在正常工作时不被击穿，两端允许加的反向电压的峰值，常称为最高反向工作电压一般规定最高反向工作电压约为反向击穿电压()的1/2，以确保二极管安全工作最大反向电流IRM二极管在规定的反向电压和环境温度下的反向电流衡量二极管好坏的主要参数，其值越小，则
6、二极管的单向导电性能越好三、二极管的主要参数表5-3二极管的主要参数最高工作频率fm二极管正常工作时的上限频率超过此值时，二极管将不能很好地体现单向导电性。所以在高频电路中，必须选择结电容小的二极管三、二极管的主要参数表5-4各种常用二极管种类外形符号用途型号开关二极管多用于逻辑电路中，起开关作用国产型号为2CK。国外常见型号为1N4148整流二极管多用于整流电路中，将交流电变换成直流电国产型号为2CZ，国外型号为1N40011N4007检波二极管用于检波电路中国产型号为2AP稳压二极管用于电路中需要稳定电压的部分国产型号为2CW，国外型号为2EF三、二极管的主要参数表5-4各种常用二极管发光
7、二极管将电能转换成光能的半导体器件，用于电气设备指示灯国产型号为2EF四、二极管的检测1.选择万用表欧姆挡2.挡位的选择3.测量步骤(1)调零因为不同挡位所用的电池或内部电阻不同，所以流经电流表表头的电流也不尽相同，所以每次换挡之后必须先将两表笔短接进行调零，这样测得数据较准确，如图5-8所示。图5-8万用表调零四、二极管的检测(2)二极管的测试二极管的简易测试方法见表5-5。四、二极管的检测表5-5二极管的简易测试方法测试项目测试方法测试说明正向电阻(1)极性的判断若测得的阻值为几百至几千欧姆，则黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极(2)硅管、锗管的区分测试二极管的正向电阻时，
8、可根据表头指针的偏转角度来进行判断：若指针指示(3)好坏判断反向电阻四、二极管的检测1.找一块万用表，置于各欧姆挡上分别进行调零，并观察指针偏移。2.找一只1N4001型二极管，测量其正、反向电阻值。图5-9LED的应用一、单相半波整流电路1.电路组成2.工作原理图5-10半波整流电路a)电路b)波形一、单相半波整流电路3.负载上的直流电压和电流4.整流二极管的选择二、单相桥式整流电路1.电路组成2.工作原理图5-11桥式整流电路a)完整画法b)简化画法二、单相桥式整流电路图5-12单相桥式整流波形a)的波形b)的波形c)的波形二、单相桥式整流电路3.负载的直流电压和电流的计算4.整流二极管的
9、选择图5-13硅堆的外形一、电容滤波电路图5-14带有电容滤波的单相半波整流电路一、电容滤波电路图5-15有无滤波电路输出电压的波形比较a)无滤波电容输出波形b)有滤波电容输出波形一、电容滤波电路图5-16桥式整流电容滤波电路a)单相桥式整流电容滤波电路b)带滤波电容的输出电压波形二、其他类型的滤波电路1.电感滤波电路图5-17带有电感滤波的单相桥式整流电路a)电感滤波电路b)输出电压波形二、其他类型的滤波电路2.复式滤波电路图5-18LC型滤波电路二、其他类型的滤波电路图5-19型滤波电路a)LC-型滤波电路b)RC-型滤波电路二、其他类型的滤波电路图5-20多级RC滤波电路1.电容滤波和电
10、感滤波有什么区别？各用在什么场合？2.选择滤波电容时要注意哪些参数？一、稳压二极管的工作特性和主要参数1.工作特性图5-21硅稳压二极管的伏安特性曲线a)外形b)图形符号c)伏安特性曲线一、稳压二极管的工作特性和主要参数2.主要参数一、稳压二极管的工作特性和主要参数表5-6稳压二极管的主要参数参数名称符号含义说明稳压电压Uz指稳压二极管正常工作时两端的反向电压对于某一型号的稳压二极管，每个管子的稳定电压不完全相同，稍有差别。因此，通常情况下给出该型号管子的稳定电压值的一个范围，如2CW104型稳压二极管的稳压范围是5565V稳定电流Iz维持稳定电压时的工作电流即特性曲线上对应于B点的电流最大稳
11、定电流Izmax稳压二极管的最大工作电流若超过该电流，稳压二极管将会过热而损坏二、稳压电路1.电路组成图5-22简单的稳压电路2.工作原理二、稳压电路(1)负载电阻RL不变而电网电压变化使Ui变化若电网电压波动升高，则使整流滤波输出电压Ui上升，引起负载两端电压Uo增加。(2)假定电网电压不变而负载RL变化RL减小，引起Uo的下降，Uo的下降又引起Iz的减小，从而减小了R上的电压降，使Uo上升而基本维持不变。一、集成电路的概述1.集成电路中元器件的特点1)集成电路中的元器件是用相同的工艺在同一块芯片上大批制造的，因此元器件的性能比较一致，对称性好，适用于差动放大电路。2)集成电路中的电阻器用P
12、型区(相当于NPN型晶体管的基区)的电阻构成，阻值范围一般在几十欧至几十千欧，阻值太高和太低的电阻均不易制造，大电阻多采用外接方式。3)集成电路中的电容是用PN结的结电容，一般小于100pF，如必须用大电容时也可以采用外接的方法。4)目前，利用集成电路工艺还不能制造出电感器。2.集成电路的分类一、集成电路的概述表5-7常见集成电路的分类分类方法种类按功能分模拟集成电路(包括线性电路、非线性电路)数字集成电路按导电类型分单极型(包括PMOS型、NMOS型、CMOS型)双极型兼容型按制造工艺分半导体集成电路薄膜集成电路厚膜集成电路按集成度分小规模集成电路中规模集成电路大规模集成电路超大规模集成电路
13、一、集成电路的概述3.集成电路的型号命名和外形(1)命名我国国家标准规定，半导体集成电路的型号由五部分组成，见附录G。(2)外形集成电路的封装有陶瓷双列直插、塑料双列直插、陶瓷扁平、塑料扁平、金属圆形等多种，有的还带有散热器。图5-23部分集成电路的外形a)金属圆管壳封装b)双列直插封装c)双列扁平封装d)四列扁平封装e)单列直插封装一、集成电路的概述表5-8集成电路引脚的排列规则外形引脚排列排列方法应用例子圆周分布从顶部往下看，自管键开始逆时针方向依次是第1，2，3，脚5G1555、AN374等二、三端集成稳压器1.三端固定集成稳压器图5-24集成稳压器的外形及引脚排列a)外形b)引脚排列c
14、)图形符号2.三端集成稳压器命名3.三端可调式集成稳压器二、三端集成稳压器图5-25CW317三端可调集成稳压器的外形和图形符号a)金属壳封装b)塑料壳封装c)图形符号4.三端集成稳压器的主要参数二、三端集成稳压器表5-9三端集成稳压器主要参数三、三端集成稳压器的应用1.三端固定输出稳压器的应用图5-26三端固定输出稳压器的应用a)采用CW78系列正电压输出b)采用CW79系列负电压输出1)在接入电路前，要弄清各引脚的排列及作用。2)使用时，对要求加散热装置的，必须加符合条件的散热装置。3)严禁超负荷使用。三、三端集成稳压器的应用4)安装焊接要牢固可靠，并避免有大的接触电阻而造成压降和过热。2
15、.三端可调输出稳压器的应用图5-27三端可调输出稳压器的应用a)采用CW317系列正电压输出b)采用CW337系列负电压输出1)在半导体中有自由电子和空穴两种载流子。2)PN结具有单向导电性。三、三端集成稳压器的应用3)二极管主要由一个PN结构成，具有单向导电性。4)二极管的主要参数有最大整流电流和最高反向工作电压。5)直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几部分组成。6)整流是利用二极管的单向导电性将交流电变成单向脉动直流电的过程。7)为了滤除直流输出电压中的纹波电压，在整流后接有滤波电路。8)集成电路按功能分类，有模拟集成电路和数字集成电路两大类。一、判断题1.二极管
16、是根据PN结单向导电的特性制成的，因此也具有单向导电性。2.流过桥式整流电路中的每只整流二极管的电流和负载电流相等。3.滤波电路作用是将交流电转换成直流电。4.CW78系列集成稳压器输出电压为正电压。二、选择题1.PN结外加反向电压是指电源正极接()。2.PN结上加反向电压时，其PN结电阻会()。3.如果二极管的正、反电阻都很大，则该二极管()。4.若二极管正极电位为-10V，负极电位为-9.3V，则该二极管处于()状态。5.当用万用表欧姆挡测试二极管的电阻时，应使用欧姆挡中()。6.如果二极管的正、反向电阻都很小或为零，则可以判断该二极管()。7.交流电通过整流电路后，所得到的输出电压是()
17、。8.CW79系列集成稳压器输出()。三、填空题1.二极管按所用材料可分为和两类。2.二极管的单向导电性可简单理解为正向，反向。3.当加到二极管上的反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象被叫做现象。4.理想二极管正向导通时，其管压降为V。5.三端固定集成稳压器有、和三端。四、问答题1.半导体最主要的导电特性是什么？2.PN结的主要特性是什么？3.二极管的主要参数有哪些？4.什么是整流？为什么二极管可作为整流器件应用在整流电路中？5.什么叫做滤波？常用的滤波电路形式有哪些？6.一个直流稳压电源主要由哪几个部分构成？五、计算题1.已知某单相半波整流电路(无滤波)的负载RL=25，若要
18、求负载电压UL=110V，试选择整流二极管。2.在无滤波元件的单相桥式整流电路中，若要求在负载上得到50V，1A的直流电，试确定变压器的二次电压U2，并选择合适的二极管。3.试估算题图5-1中正向电流的数值(设二极管为硅管)。4.在题图5-2所示半波整流电路中，当U2=100V，RL=1k时，试求：1)负载上直流电压Uo及电流Io是多少？2)流过二极管的平均电流ID及二极管承受的反向电压URM是多少？3)如采用电容滤波，在负载上应并联多大的电容？Uo，Io，ID及URM是多少？五、计算题题图5-1五、计算题题图5-2五、计算题题图5-35.单相桥式整流电容滤波电路如题图5-3所示。6.在题图5
19、-4所示电路中，已知U2=18V，Uz=5V，ILmin=10mA，ILmax=30mA。五、计算题7.在题图5-5所示电路中，已知Ia=8mA，R1=50，R2=100，求输出电压的变化范围。题图5-4五、计算题题图5-5一、实验目的1.熟悉整流、滤波、稳压电路的组成及工作原理。2.掌握直流电源外特性的测试方法。3.观察直流稳压电路中各处的电压波形。4.掌握实验中仪器、仪表的正确使用。二、实验器材1.ST-16型示波器1台2.MF47型万用表1块3.直流电压表1块4.直流电流表1块5.变压器1台三、实验元器件(见实验表5-1)表格四、实验内容和步骤1)按实验图5-1所示接好电路。实验图5-1
20、2)将电路连接成桥式整流电路，即开关S1闭合，开关S2断开，S3向上合。四、实验内容和步骤表格20406080100桥式整流桥式整流、电容滤波桥式整流、电容、CW7806稳压四、实验内容和步骤3)将电路连接成桥式整流电容滤波电路，即开关S2闭合，接入滤波电容C1，调节RP，测出在不同输出电流时(见实验表5-2)对应的输出电压，并记录在实验表-2中。4)将开关S3向下合，接上集成稳压电路，调节RP，测出在不同输出电流时(见实验表5-2)对应的输出电压，并记录在实验表5-2中，然后，观察100mA时的电压波形uo，并把它画在实验表5-3对应的表格内。四、实验内容和步骤表格输入电压波形经桥式整流后的电压波形四、实验内容和步骤四、实验内容和步骤5)根据实验表5-4中所记录的数据，在实验表5-4的对应表格中，绘出整流、滤波和稳压电路的外特性，即uo=f(Io)曲线。四、实验内容和步骤表格桥式整流电路的外特性桥式整流、电容滤波电路的外特性桥式整流、电容滤波、CW7806稳压电路的外特性五、实验报告1.比较整流后和滤波后波形的区别。2.分析稳压电路的稳压特性。
