1、中等职业教育课程改革国家规划新教材中等职业教育课程改革国家规划新教材电子技术基础与技能电子技术基础与技能 任如贵任如贵章节目录章节目录 模块模块1 1 晶体二极管及其应用晶体二极管及其应用 模块模块2 2 晶体三极管及放大电路基础晶体三极管及放大电路基础 模块模块3 3 集成运算放大电路集成运算放大电路 模块模块4 4 直流稳压电源直流稳压电源 模块模块5 5 数字电路基础数字电路基础 模块模块6 6 组合逻辑电路组合逻辑电路 模块模块7 7 触发器触发器 模块模块8 8 时序逻辑电路时序逻辑电路 模块模块9 9 数模转换和模数转换数模转换和模数转换 上一页 下一页 返回模块模块1 1 晶体二
2、极管及其应用晶体二极管及其应用 电子技术基础与技能电子技术基础与技能上一页 下一页 返回 课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用 课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用 课题课题4 4 晶闸管及应用电路晶闸管及应用电路 目录目录上一页 下一页 返回任务导入任务导入 随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如大随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如大家熟悉的随身听、随身家熟悉的随身听、随身CDCD机、快译通和数字调频收音机等。机、快译通和数字调频收音机等。它们的出现极大地丰富了我们的文化娱乐生活，这些电子它们的
3、出现极大地丰富了我们的文化娱乐生活，这些电子产品都要求电源提供稳定且符合规定数值要求的直流电压。产品都要求电源提供稳定且符合规定数值要求的直流电压。常用的供电方式有两种：一种是使用市电的直流低压电源，常用的供电方式有两种：一种是使用市电的直流低压电源，另一种是使用干电池。干电池又有一次性干电池和可充式另一种是使用干电池。干电池又有一次性干电池和可充式干电池之分。干电池之分。上一页 下一页 返回任务导入任务导入 可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习本模块可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习本模块内容后，我们可以制作充电器，既能对两节内容后，我们可以制作充电器，既能对两节5 5号或号或7
4、7号可号可充干电池充电，又能在输出插口中输出一稳定的直流电压，充干电池充电，又能在输出插口中输出一稳定的直流电压，电压的范围为电压的范围为1.51.56V6V，可自由选择，最大输出电流约为，可自由选择，最大输出电流约为200mA200mA。导入图。导入图1-11-1所示为充电器的实物图。所示为充电器的实物图。上一页 下一页 返回 半导体器件是半导体器件是2020世纪中期开始发展起来的，具有体世纪中期开始发展起来的，具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点，因而在现代电子技术中得和功率转换效率高等优点，因而在现代电子
5、技术中得到广泛的应用。半导体器件是构成电子电路的基础。到广泛的应用。半导体器件是构成电子电路的基础。半导体器件和电阻、电容、电感等电子元器件连接起半导体器件和电阻、电容、电感等电子元器件连接起来，可以组成各种电子电路。来，可以组成各种电子电路。顾名思义，半导体器件都是由半导体材料制成的，顾名思义，半导体器件都是由半导体材料制成的，因此必须先对半导体材料的特点有一定的了解。因此必须先对半导体材料的特点有一定的了解。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用一、半导体及一、半导体及PNPN结结 上一页 下一页 返回1.1.半导体的基本特性半导体的基本特性 在自然界中存在着许多不同的物质，根据
6、其导电性在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为能的不同大体可分为导体导体、绝缘体绝缘体和和半导体半导体三大类。三大类。通常将很容易导电、电阻率小于通常将很容易导电、电阻率小于1010-4-4 cmcm的物质，的物质，称为称为导体导体；将很难导电、电阻率大于；将很难导电、电阻率大于1010 10 10 cmcm的物质，的物质，称为称为绝缘体绝缘体；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在率在1010-4-4 cmcm 1010 10 10 cmcm范围内的物质，称为范围内的物质，称为半导半导体体。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二
7、极管的使用晶体二极管的使用 （1 1）热敏性）热敏性 所谓所谓热敏性热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。而迅速增加。半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从的锗从2020升高到升高到3030时，它的电阻率几乎减小为原来时，它的电阻率几乎减小为原来的的1 12 2。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，当温度同样升高铜，当温度同样升高1010时，它的电阻率几乎不变。时，它的电阻率几乎不变。上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二
8、极管的使用课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 （2 2）光敏性）光敏性 半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做叫做光敏性光敏性。一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%1%。自。自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般没有什么变化。没有什么变
9、化。下一页上一页返回 （3 3）杂敏性）杂敏性 所谓所谓杂敏性杂敏性就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而发生很大的变化。发生很大的变化。在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的几万分之下降到原来的几万分之。所以，利用这一特性，可以制。所以，利用这一特性，可以制造出不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使造出不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极
10、管的使用晶体二极管的使用 2.2.本征半导体本征半导体 本征半导体本征半导体是指完全纯净的，具有晶体结构（既原是指完全纯净的，具有晶体结构（既原子排列按一定规律排得非常整齐）的半导体。如常用半子排列按一定规律排得非常整齐）的半导体。如常用半导体材料硅（导体材料硅（SiSi）和锗（）和锗（GeGe）。在常温下，其导电能力）。在常温下，其导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。强。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用请请看看动画动画下一页上一页返回3.3.杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中，人为地掺入
11、少量其他元素在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质称杂质)，可以使半导体的导电性能发生显著的变化。利用这一特性，可以使半导体的导电性能发生显著的变化。利用这一特性，可以制成各种性能不同的半导体器件，这样使得它的用途可以制成各种性能不同的半导体器件，这样使得它的用途大大增加。大大增加。掺入杂质的本征半导体叫杂质半导体。根据掺入杂质的本征半导体叫杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，可分为两种：掺入杂质性质的不同，可分为两种：N N型半导体和型半导体和P P型半导型半导体。体。（1 1）N N型半导体（型半导体（图图1-1-1a1-1-1a）课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用返
12、回多余电子多余电子SiPSiSiN N型半导体型半导体+上一页 下一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用（2 2）P P型半导体（型半导体（图图1-1-1b1-1-1b）在本征半导体中掺入正三价杂质元素（如硼、镓）在本征半导体中掺入正三价杂质元素（如硼、镓）时，就形成时，就形成P P型半导体。型半导体。P P型半导体中，空穴数量多，型半导体中，空穴数量多，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，如图如图1-21-2所示。所示。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用返回P P型半导体型半导体 SiSiSi
13、B硅原子硅原子上一页 下一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用4.PN4.PN结结 当把一块当把一块P P型半导体和一块型半导体和一块N N型半导体用特殊工艺紧密结型半导体用特殊工艺紧密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，这个薄层被称为这个薄层被称为PNPN结。而结。而PNPN结具有单向导电的特性。二极管结具有单向导电的特性。二极管的核心正是的核心正是PNPN结。在实际应用中的二极管种类很多，用途也结。在实际应用中的二极管种类很多，用途也十分广泛，掌握二极管的特性和应用常识是本章的重点。十分广泛，掌握二极管的特
14、性和应用常识是本章的重点。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用PNPN结的形成结的形成课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用1 1二极管的结构二极管的结构 图图1-1-21-1-2所示是用于家用电器、稳压电源等电子产品的所示是用于家用电器、稳压电源等电子产品的各种不同外形的晶体二极管（简称二极管）。各种不同外形的晶体二极管（简称二极管）。二、晶体二极管的结构、类型及符号二、晶体二极管的结构、类型及符号上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 在一个在一个PNPN结的两端加上电极引线并用外壳封装起来，结的两端加上电极引线并用外壳封
15、装起来，就构成了半导体二极管。由就构成了半导体二极管。由P P型半导体引出的电极，称型半导体引出的电极，称做正极（或阳极），由做正极（或阳极），由N N型半导体引出的电极，称做负型半导体引出的电极，称做负极（或阴极）。二极管的内部结构示意图及电路图形符极（或阴极）。二极管的内部结构示意图及电路图形符号如图号如图1-1-31-1-3所示。所示。上一页 下一页 返回上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 按照结构工艺的不同，二极管有按照结构工艺的不同，二极管有点接触型点接触型和和面接触型面接触型两类。两类。点接触型点接触型二极管的结构如图二极管的结构如图1-1-41-
16、1-4（a a）所示。这类）所示。这类二极管的二极管的PNPN结面积和极间电容均很小，不能承受高的反向结面积和极间电容均很小，不能承受高的反向电压和大电流，因而适用于制作高频检波和脉冲数字电路电压和大电流，因而适用于制作高频检波和脉冲数字电路里的开关元件，以及作为小电流的整流管。里的开关元件，以及作为小电流的整流管。面接触型面接触型二极管又称面结型二极管，其结构如图二极管又称面结型二极管，其结构如图1-11-1-4-4（b b）所示。这种二极管的）所示。这种二极管的PNPN结面积大，可承受较大的结面积大，可承受较大的电流，其极间电容大，因而适用于整流，而不宜用于高频电流，其极间电容大，因而适用
17、于整流，而不宜用于高频电路中。电路中。如图如图1-1-41-1-4（c c）所示是硅工艺平面型二极管的结构）所示是硅工艺平面型二极管的结构图。图。它们的管芯结构如它们的管芯结构如图图1-1-41-1-4所示。所示。上一页 下一页 返回返回(a)(a)点接触型点接触型 (b)(b)面接触型面接触型 N型锗正极引线负极引线外壳金属触丝负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于高频电路和开关电路。用于高频电路和开关电路。PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电于工频大电流整流电路等低频电路中。路等低频电路中。上一页 下
18、一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2.2.二极管的类型二极管的类型 半导体二极管的半导体二极管的种类种类和和型号型号很多，我们用不同的符号很多，我们用不同的符号来代表它们，例如来代表它们，例如2AP92AP9，其中，其中“2”2”表示二极管，表示二极管，“A”A”表示采用表示采用N N型锗材料为基片，型锗材料为基片，“P”P”表示普通用途管表示普通用途管(P(P为为汉语拼音字头汉语拼音字头)，“9”9”为产品性能序号；又如为产品性能序号；又如2CZ82CZ8，其，其中中“c”c”表示由表示由N N型硅材料作为基片，型硅材料作为基片，“z”z”表示整流管。表示整流管。国产二极管
19、的型号命名方法如表国产二极管的型号命名方法如表1-1-11-1-1所示。所示。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用表表1-1-1 1-1-1 国产二极管的型号命名方法国产二极管的型号命名方法上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 电路符号中表示了二极管两根引脚极性，指示了流电路符号中表示了二极管两根引脚极性，指示了流过二极管的电流方向，这些识图信息对分析二极管电路过二极管的电流方向，这些识图信息对分析二极管电路有着重要的作用。例如，电流方向表明了只有当电路中有着重要的作用。例如，电流方向表
20、明了只有当电路中二极管正极电压高于负极电压足够大时，才有电流流过二极管正极电压高于负极电压足够大时，才有电流流过二极管，否则二极管无电流流过。如二极管，否则二极管无电流流过。如图图1-1-51-1-5所示。所示。3 3图解普通二极管电路符号图解普通二极管电路符号上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用图1-1-5二极管电路符号上一页 下一页 返回 把二极管接成如图把二极管接成如图1-4a1-4a所示电路，当开关所示电路，当开关S S闭合时，二闭合时，二极管阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称为二极管阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称为二极管极管(PN(
21、PN结结)正向偏置。当开关正向偏置。当开关S S闭合时，灯泡亮，电流表闭合时，灯泡亮，电流表显示出较大电流，这时称二极管显示出较大电流，这时称二极管 (PN(PN结结)导通，流过二极导通，流过二极管电流管电流I ID D称作正向电流。称作正向电流。(a)(a)二极管正向偏置二极管正向偏置 (b)(b)二极管反向偏置二极管反向偏置 课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用三、二极管的单向导电性三、二极管的单向导电性二极管的单向导电性上一页 下一页 返回 1 1加正向电压导通加正向电压导通 把二极管接成如图把二极管接成如图1-1-61-1-6（a a）所示的电路，当开关闭）所示的电路，当开
22、关闭合时，二极管合时，二极管阳极接电源正极阳极接电源正极，阴极接电源负阴极接电源负极，这种情极，这种情况称为二极管（况称为二极管（PNPN结）正向偏置；当开关闭合时，灯泡亮，结）正向偏置；当开关闭合时，灯泡亮，这时称二极管（这时称二极管（PNPN结）导通，流过二极管的电流称为结）导通，流过二极管的电流称为正向正向电流电流。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页 下一页 返回 2 2加反向电压截止加反向电压截止 将二极管接成如图将二极管接成如图1-1-61-1-6（b b）所示的电路，二极管）所示的电路，二极管阳极（阳极（P P区）接电源负极区）接电源负极，阴极（阴极（N N区）
23、接电源正极区）接电源正极，这时二极管（，这时二极管（PNPN结）结）称为反向偏置。开关闭合，灯泡不亮，电流几乎为零，这时称为称为反向偏置。开关闭合，灯泡不亮，电流几乎为零，这时称为二极管（二极管（PNPN结）截止，此时二极管中仍有微小电流流过，这个微结）截止，此时二极管中仍有微小电流流过，这个微小电流基本不随外加反向电压变化而变化，故称为小电流基本不随外加反向电压变化而变化，故称为反向饱和电流反向饱和电流（亦称反向漏电流），用（亦称反向漏电流），用I Is s表示，表示，I Is s很小，但它会随温度上升而很小，但它会随温度上升而显著增加。因此，半导体二极管等半导体器件，热稳定性较差，显著增加
24、。因此，半导体二极管等半导体器件，热稳定性较差，在使用半导体器件时，要考虑环境温度对器件和由它构成电路的在使用半导体器件时，要考虑环境温度对器件和由它构成电路的影响。影响。我们把二极管我们把二极管(PN(PN结结)正向偏置导通、反向偏置截止的这种特正向偏置导通、反向偏置截止的这种特性称为性称为单向导电性单向导电性。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页 下一页 返回四、二极管的伏安特性四、二极管的伏安特性 二极管既然是一个二极管既然是一个PNPN结，结，它必然具有单向导电性。其伏它必然具有单向导电性。其伏安特性曲线如图所示。所谓安特性曲线如图所示。所谓伏伏安特性安特性，就是指加
25、到二极管两，就是指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流端的电压与流过二极管的电流的关系曲线。二极管的伏安特的关系曲线。二极管的伏安特性曲线可分为性曲线可分为正向特性正向特性和和反向反向特性特性两部分。两部分。下一页上一页返回UI导通压降导通压降:硅管硅管0.60.7V,锗管锗管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗锗管管0.2V。反向漏电流反向漏电流（很小，（很小，A级）级）课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用1.1.正向特性正向特性 当二极管加上很低的正向电压时，外电场还不能克当二极管加上很低的正向电压时，外电场还不能克服服PN
26、PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向电流很小，二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一向电流很小，二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定数值即定数值即死区电压死区电压后，内电场被大大削弱，电流增长很快，后，内电场被大大削弱，电流增长很快，二极管电阻变得很小。死区电压又称阀值电压，硅管约为二极管电阻变得很小。死区电压又称阀值电压，硅管约为0.60.60.7V0.7V。锗管约为。锗管约为0.20.20.3V0.3V。二极管正向导通时，。二极管正向导通时，硅管的压降一般为硅管的压降一般为0.60.60.7V0.7V，锗管则为，锗管则为0.
27、20.20.3V0.3V。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2.2.反向特性反向特性 二极管加上反向电压时，由于少数载流子的漂移运二极管加上反向电压时，由于少数载流子的漂移运动，因而形成很小的动，因而形成很小的反向电流反向电流。反向电流有两个特性，。反向电流有两个特性，一是它随温度的上升增长很快；二是在反向电压不超过一是它随温度的上升增长很快；二是在反向电压不超过某一数值时，反向电流不随反向电压改变而改变，故这某一数值时，反向电流不随反向电压改变而改变，故这个电流称为反向饱和电流。个电流称为反向饱和电流。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的
28、使用 五五 二极管的主要参数二极管的主要参数 1.1.最大整流电流最大整流电流 I IF F 最大整流电流最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2.2.反向峰值电压反向峰值电压U URMRM 它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压，它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压，一般是反向击穿电压的一半或三分之二。一般是
29、反向击穿电压的一半或三分之二。3.3.反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM 它是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。它是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响大。大。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页 下一页 返回1 1二极管的种类划分二极管的种类划分课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用六、认识二极管家族六、认识二极管家族上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2 2普通二极管普通二极管 二极管的两根引脚有正、负极性之分，使用中
30、如果接错，不仅不能二极管的两根引脚有正、负极性之分，使用中如果接错，不仅不能起到正确的作用，甚至还会损坏二极管本身及电路中其他元器件。起到正确的作用，甚至还会损坏二极管本身及电路中其他元器件。二极管最基本的特征是单向导通特性，即流过二极管的实际电流只能从二极管最基本的特征是单向导通特性，即流过二极管的实际电流只能从正极流向负极。利用这一特性，二极管可以构成整流电路等许多实用电正极流向负极。利用这一特性，二极管可以构成整流电路等许多实用电路。路。普通二极管（见图普通二极管（见图1-1-81-1-8）可以用于整流、限幅、检波等许多电路中）可以用于整流、限幅、检波等许多电路中。图1-1-8 普通二极
31、管上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 稳压二极管（见图稳压二极管（见图1-1-91-1-9）用于直流稳压电路中，它也具有两根正、）用于直流稳压电路中，它也具有两根正、负引脚，也有一个负引脚，也有一个PNPN结的结构，它应用于直流稳压电路中时，结的结构，它应用于直流稳压电路中时，PNPN结处于结处于击穿状态下，但不会烧坏击穿状态下，但不会烧坏PNPN结。稳压二极管常用结。稳压二极管常用VDVD表示。表示。注意：注意：稳压二极管的电路符号与普通二极管电路符号有一点区别，稳压二极管的电路符号与普通二极管电路符号有一点区别，可以由此来识别稳压二极管。可以由此来识别稳压
32、二极管。图1-1-9 稳压二极管3 3稳压二极管稳压二极管上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 发光二极管（见图发光二极管（见图1-1-101-1-10）是一种在导通后能够发光的二极管，也）是一种在导通后能够发光的二极管，也具有具有PNPN结，有单向导电特性。结，有单向导电特性。发光二极管具有体积小、功耗低、寿命长、外形美观、适应性能强发光二极管具有体积小、功耗低、寿命长、外形美观、适应性能强等特点，广泛用于仪器、仪表、电器设备中做电源信号指示、音响设备等特点，广泛用于仪器、仪表、电器设备中做电源信号指示、音响设备调谐和电平指示、广告显示屏的文字、图形、符号显示
33、等。调谐和电平指示、广告显示屏的文字、图形、符号显示等。图1-1-10 发光二极管4 4发光二极管发光二极管上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 红外线发光二极管（见图红外线发光二极管（见图1-1-111-1-11）也是发光二极管中的一种，但是）也是发光二极管中的一种，但是它发出的是红外线，主要用于各种红外遥控器中作为遥控发射器。它发出的是红外线，主要用于各种红外遥控器中作为遥控发射器。红外线发光二极管也有红外线发光二极管也有PNPN结的结构，有两根引脚，且有正、负极性结的结构，有两根引脚，且有正、负极性之分。发光二极管种类繁多，普通发光二极管用于各种指示器电路
34、中，之分。发光二极管种类繁多，普通发光二极管用于各种指示器电路中，红外线发光二极管用于各类遥控器电路中。红外线发光二极管用于各类遥控器电路中。图1-1-11 红外线发光二极管上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 光敏二极管在反向偏置下并有光线照射时，光敏二极管导光敏二极管在反向偏置下并有光线照射时，光敏二极管导通；没有光线照射时，光敏二极管不导通。通；没有光线照射时，光敏二极管不导通。光敏二极管在烟雾探测器、光电编码器及光电自动控制中光敏二极管在烟雾探测器、光电编码器及光电自动控制中作为光电信号接收转换用。如图作为光电信号接收转换用。如图1-1-131-1-13
35、所示为光敏二极管。所示为光敏二极管。5 5光敏二极管光敏二极管图1-1-13 光敏二极管上一页 下一页 返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用 变容二极管（见图变容二极管（见图1-1-141-1-14）又称）又称“可变电抗二极管可变电抗二极管”。PNPN结具有电容的特征和功能，叫做极闸电容或结电容。变容二极管是结具有电容的特征和功能，叫做极闸电容或结电容。变容二极管是一种利用一种利用PNPN结电容（势垒电容）与其反向偏置电压结电容（势垒电容）与其反向偏置电压V VR R的依赖关系的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延及原理制成的二极管。所用材料多为硅
36、或砷化镓单晶，并采用外延工艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。变容二极管具有与衬底工艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。材料电阻率有关的串联电阻。6 6变容二极管变容二极管 图1-1-14 变容二极管上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用一、认识整流电路一、认识整流电路 1 1图解单相半波整流电路图解单相半波整流电路电 路 名 称电路原理图波 形 图单相半波整流电路 半波整流电路是电源电路中一种最简单的整流电路，它的电路结构最为半波整流电路是电源电路中一种最简单的整流电路，它的电路结构最为简单，只用一只整流二极管。由于这一
37、整流电路的输出电压只是利用了交流简单，只用一只整流二极管。由于这一整流电路的输出电压只是利用了交流输入电压的半周，因此被称为半波整流电路。半波整流电路是各种整流电路输入电压的半周，因此被称为半波整流电路。半波整流电路是各种整流电路的基础，掌握了这种整流电路工作原理的分析思路，便能分析其他的整流电的基础，掌握了这种整流电路工作原理的分析思路，便能分析其他的整流电路。路。上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用2 2图解单相全波整流电路图解单相全波整流电路电 路 名 称电路原理图波 形 图单相全波整流电路 全波整流电路使用两只整流二极管构成一组全波整流电路，全波整流电路使用
38、两只整流二极管构成一组全波整流电路，且要求电源变压器有中心抽头。全波整流电路的效率高于半波整且要求电源变压器有中心抽头。全波整流电路的效率高于半波整流电路，因为交流输入电压的正、负半周都被作为输出电压输出流电路，因为交流输入电压的正、负半周都被作为输出电压输出了。本电路二极管极性不能接反，否则会烧毁二极管。了。本电路二极管极性不能接反，否则会烧毁二极管。上一页 下一页 返回3 3图解单相桥式整流电路图解单相桥式整流电路电 路 名 称电路原理图波 形 图单相桥式整流电路 单相桥式整流电路的变压器次级绕组不用设中心抽头，但要单相桥式整流电路的变压器次级绕组不用设中心抽头，但要用四只整流二极管。从整
39、流电路的输出电压波形中可以看出，通用四只整流二极管。从整流电路的输出电压波形中可以看出，通过桥式整流电路，可以将交流电压转换成单向脉动性的直流电压过桥式整流电路，可以将交流电压转换成单向脉动性的直流电压，这一电路作用同全波整流电路一样，也是将交流电压的负半周，这一电路作用同全波整流电路一样，也是将交流电压的负半周转到正半周来。转到正半周来。课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用上一页 下一页 返回二、整流电路的工作原理二、整流电路的工作原理 课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用1 1单相半波整流电路单相半波整流电路 图1-2-4 单相半波整流电路 上一页 下一页 返回课题课题2
40、2 整流电路的应用整流电路的应用 设在交流电压正半周（设在交流电压正半周（0 0t t1 1），），u u2 20 0，A A端电位比端电位比B B端电位高，二端电位高，二极管极管VDVD因加正向电压而导通，电流因加正向电压而导通，电流I IL L的路径是的路径是AVDRAVDRL LBABA。注意到，。注意到，忽略二极管正向压降时，忽略二极管正向压降时，A A点电位与点电位与C C点电位相等，则点电位相等，则u u2 2几乎全部加到负几乎全部加到负载载R RL L上，上，R RL L上电流方向与电压极性上电流方向与电压极性如图如图1-2-41-2-4所示。所示。在交流电压负半周（在交流电压负
41、半周（t t1 1t t2 2），），u u2 20 0，A A端电位比端电位比B B端电位低，二极端电位低，二极管管VDVD承受反向电压而截止，承受反向电压而截止，u u2 2几乎全部降落在二极管上，负载几乎全部降落在二极管上，负载R RL L上的电上的电压基本为零。压基本为零。由此可见，在交流电一个周期内，二极管半个周期导通半个周期截由此可见，在交流电一个周期内，二极管半个周期导通半个周期截止，以后周期性地重复上述过程，负载止，以后周期性地重复上述过程，负载R RL L上电压和电流波形上电压和电流波形如图如图1-2-51-2-5（b b）、（）、（c c）所示。）所示。(1(1）工作原理）
42、工作原理上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图1-2-5 单相半波整流电路波形图 利用整流二极管的单向导电性利用整流二极管的单向导电性将双向的交流电路变成单方向的脉将双向的交流电路变成单方向的脉动直流电，这一过程称为动直流电，这一过程称为整流整流。由。由于输出的脉动直流电的波形是输入于输出的脉动直流电的波形是输入的交流电波形一半，故称为的交流电波形一半，故称为半波整半波整流电路流电路。归纳：归纳：上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(2(2）负载）负载RLRL上的直流电压和电流的计算上的直流电压和电流的计算单相半波整流电路中，负载单相半波
43、整流电路中，负载R RL L上的半波脉动直流电压上的半波脉动直流电压平均值可按下式计算：平均值可按下式计算：U UL L0.450.45U U2 2流过负载流过负载R RL L的直流电流平均值的直流电流平均值I IL L可根据欧姆定律求出，即可根据欧姆定律求出，即上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用二极管导通后，流过二极管的平均电流二极管导通后，流过二极管的平均电流I IF F与与R RL L上流过的平均上流过的平均电流相等，即电流相等，即(3(3）整流二极管上的电流和最大反向电压）整流二极管上的电流和最大反向电压 由于二极管在由于二极管在u u2 2负半周时截止，
44、承受全部负半周时截止，承受全部u u2 2反向电压，所以二极反向电压，所以二极管所承受的最大反向电压管所承受的最大反向电压U URMRM就是就是u u2 2的峰值，即的峰值，即上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用 电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大。由于只电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大。由于只利用了正弦半波，理论计算表明其整流效率仅利用了正弦半波，理论计算表明其整流效率仅40%40%左右，因此左右，因此只能用于小功率以及对输出电压波形和整流效率要求不高的设只能用于小功率以及对输出电压波形和整流效率要求不高的设备。备。(4)(4)单相半波整流的特点
45、单相半波整流的特点上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用2 2单相桥式整流电路单相桥式整流电路图1-2-6 单相桥式整流电路上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(1(1）工作原理）工作原理 变压器二次绕组电压变压器二次绕组电压u u2 2波形如图波形如图1-2-71-2-7（a a）所示。设在交流电压正所示。设在交流电压正半周（半周（0 0t t1 1），），u u2 20 0，A A点电位高于点电位高于B B点电位。二极管点电位。二极管VD1VD1、VD3VD3正偏导正偏导通，通，VD2VD2、VD4VD4反偏截止，电流反偏截止，电流I
46、IL1L1通路是通路是 AVD1RLVD3BAAVD1RLVD3BA，如，如图图1-2-81-2-8（a a）所示。这时，负载所示。这时，负载RLRL上得到一个半波电压，如图上得到一个半波电压，如图1-2-71-2-7（b b）中（中（0 0t t1 1）段。）段。在交流电压负半周（在交流电压负半周（t t1 1t t2 2），），u u2 20 0，B B点电位高于点电位高于A A点电位，二点电位，二极管极管VD2VD2、VD4VD4正偏导通，二极管正偏导通，二极管VD1VD1、VD3VD3反偏截止，电流反偏截止，电流I IL2L2通路是通路是BVD2RLVD4ABBVD2RLVD4AB，如
47、图如图1-2-81-2-8（b b）所示。同样，在负载所示。同样，在负载RLRL上得上得到一个半波电压，如图到一个半波电压，如图1-2-71-2-7（b b）中（）中（t t1 1t t2 2）段。）段。上一页 下一页 返回工作原理工作原理课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图1-2-7 单相桥式整流电路波形图上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图图1-2-8 1-2-8 单相桥式整流电路的电流通路单相桥式整流电路的电流通路上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(2(2）负载）负载R RL L上直流电压和电流的计算上直流电压和电流的
48、计算 在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都有同在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载，因此在同样的方向的电流流过负载，因此在同样的U U2 2时，该电路输出的电流和电压时，该电路输出的电流和电压均比半波整流大一倍。均比半波整流大一倍。输出电压为：输出电压为：U UL L0.90.9U U2 2依据负载依据负载R RL L上的电压上的电压U UL L求得整流变压器副边电压：求得整流变压器副边电压：流过负载流过负载R RL L的直流电流平均值：的直流电流平均值：上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用 在桥式整流电路中，由
49、于每只二极管只有半周是导在桥式整流电路中，由于每只二极管只有半周是导通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一半，即半，即(3(3）整流二极管上的电流和最大反向电压）整流二极管上的电流和最大反向电压 在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电压也是压也是u u2 2的峰值，即的峰值，即上一页 下一页 返回课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用 整流电路是电源电路中的核心部分，它的作用是将交流电压通过整流电路是电源电路中的核心部分，它的作用是将交流电压通过整流二极管转换成整流二极
50、管转换成单向脉动性单向脉动性的直流电压，整流是将交流电压转换成的直流电压，整流是将交流电压转换成直流电压过程中的关键一步。直流电压过程中的关键一步。无论什么类型的电源电路，都需要整流电路来完成交流电至直流无论什么类型的电源电路，都需要整流电路来完成交流电至直流电的转换。整流电路的类型比较少，但具体电路的变化比较多，电子电的转换。整流电路的类型比较少，但具体电路的变化比较多，电子电路中基本的整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电电路中基本的整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。路。3 3整流电路的作用整流电路的作用上一页 下一页 返回课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤
