電工電子基礎(chǔ)知識總結(jié)

1、電工電子基礎(chǔ)知識總結(jié)一、導體、絕緣體和半導體（超導體）知識二、電阻、電容、電感相關(guān)知識及應用三、電路分析方法四、二極管、可控硅整流原理第一部分導體、絕緣體和半導體、超導體知識 導體、半導體、絕緣體器件是構(gòu)成各種電氣設(shè)備、電工電子器件的基礎(chǔ)，在電力生產(chǎn)上，更是普遍存在，作為一名電力生產(chǎn)人員，應熟悉掌握導體、半導體、絕緣體的定義和性質(zhì)以及應用。 一、導體 定義：具有良好導電性能的材料就稱為導體。大家知道，金屬、石墨和電解液具有良好的導電性能，他們都是導體。 集膚效應：又叫趨膚效應。直流通過導線時電流密度均勻分布于導線截面，不存在集膚效應。而當交變電流通過導體時,電流將集中在導體表面流過,這種現(xiàn)象叫

2、集膚效應。 二、絕緣體 定義：不導電的物質(zhì)，稱為絕緣體。如包在電線外面的橡膠、塑料。常用的絕緣體材料還有陶瓷、云母、膠木、硅膠、絕緣紙和絕緣油（變壓器油）等，空氣也是良好的絕緣物質(zhì)。 n 導體和絕緣體的區(qū)別決定于物體內(nèi)部是否存在大量自由電子，導體和絕緣體的界限也不是絕對的，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 三、半導體 有一些物質(zhì)，如硅、鍺、硒等，其原子的最外層電子既不象金屬那樣容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，也不象絕緣體那樣受到原子核的緊緊束縛，這類物質(zhì)的導電性能介于導體和絕緣體之間，并且隨著外界條件及摻入微量雜質(zhì)而顯著改變，這類物質(zhì)稱為半導體。1.半導體有以下獨特性能：n 通過摻入雜質(zhì)可明顯地

3、改變半導體的 電導率。n 溫度可明顯地改變半導體的電導率。即熱敏效應n 光照不僅可改變半導體的電導率，還可以產(chǎn)生電動勢，這就是半導體的光電效應。 與金屬和絕緣體相比，半導體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術(shù)改進以后，半導體的存在才真正被學術(shù)界認可。半導體技術(shù)的發(fā)現(xiàn)應用，使電子技術(shù)取得飛速發(fā)展， 2.本征半導體與雜質(zhì)半導體、PN結(jié)（1）本征半導體：天然的硅和鍺提純后形成單晶體就是一個半導體，稱為本征半導體。 本征半導體中的載流子濃度很小，導電能力較弱，且受溫度影響很大，不穩(wěn)定，用途有限。（2）雜質(zhì)半導體、PN結(jié)：如果在本征半導體中摻入微量雜質(zhì)（摻雜），其導電性能將發(fā)生顯著

4、變化，如在純硅中摻入少許的砷或磷（最外層有五個電子），就形成N型半導體；摻入少許的硼（最外層有三個電子），就形成P型半導體。 P型和N型半導體并不能直接用來制造半導體器件。通常是在半導體的局部分別摻入濃度較大的三價或五價雜質(zhì)，使其變?yōu)镻型或N型半導體，在P型和N型半導體的交界面就會形成PN結(jié)，而PN結(jié)就是構(gòu)成各種半導體器件的基礎(chǔ)，最簡單的一個PN結(jié)就是二極管。 四、超導體n 定義：某些金屬在攝氏零下273度的絕對溫度下，電阻會突然消失，這種金屬電阻完全消失的特殊現(xiàn)象，稱超導電性，具有超導電性的金屬稱超導體。 超導現(xiàn)象是1911年荷蘭物理學家昂尼斯在研究導體的電阻隨溫度變化的實驗中，首次發(fā)現(xiàn)水銀

5、在4.2K的低溫時，電阻突然消失，即R=0；1933年，又發(fā)現(xiàn)處于超導狀態(tài)的物質(zhì)，外部磁場不能深入超導體內(nèi)，有抗磁性，即B=0，以上是超導體的兩大特性。 第二部分電阻、電容、電感相關(guān)知識及應用 電阻、電容、電感是構(gòu)成各種電路的基本元件。這一部分主要是了解一下它們性質(zhì)、用途，以及實際應用舉例。一、電阻1.定義：衡量物體導電性能的物理量稱為電阻。 在一定的溫度下，其電阻與長度成正比，與截面積成反比。這就是導體的電阻定律。 2.電阻的常用單位：歐姆（）、K、Mn 1的含義：當導體兩端電壓為1V，通過的電流為1A，這段導體的電阻為1。n 換算：1 M103 K106n 阻值標示：一般用色環(huán)法和數(shù)字法。

6、 3.電阻的性質(zhì)n 電阻是一個耗能元件，即消耗電能變?yōu)闊崮堋 電阻是線性元件，它符合歐姆定律：=U/R。 n 電阻在電路中主要用于限流、分流、降壓、分壓。 n 主要參數(shù)：阻值及誤差、額定電壓、額定功率等。n 電阻的串并聯(lián)及計算： 串聯(lián)：RR1+ R2+ R3+ 分壓作用 并聯(lián)： 分流作用n 常用計算公式： 串聯(lián)各電阻的電壓與電阻成正比。也就是說，大電阻分到高電壓，小電阻分到小電壓。 兩個電阻并聯(lián)時，總電流為兩分支電流之和。電流的分配與電阻大小成反比。 例：（05年運規(guī)試題）如圖，R1R2R3，則哪個電阻消耗功率大。 （ ）A、R1 ； B、R2 ； C、R3 ； D、一樣大。例：計算白幟燈燈

7、泡電阻：220V，100W4.電阻的測量：一般用萬用表、兆歐表、平衡電橋等 電阻測量一般不能帶電測量。在測量半導體（二極管、三極管）、電容等有極性的器件時，因有正向、反向之分，所以萬用表在電阻檔時：黑表筆為正極，紅表筆為負極。兆歐表一般用于測量阻值較大的絕緣電阻。阻值較小電阻的精確測量也有很多種方法，平衡電橋測量是較常用的一種（高試常用），有直流電橋和交流電橋。 5.電阻的分類及應用：n 按阻值特性：固定電阻、可調(diào)電阻 n 按制造材料：碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻、水泥電阻、陶瓷電阻、半導體電阻等。 n 按安裝方式：插件電阻、貼片電阻。 5.特種電阻(敏感電阻)常識：n 熱敏電阻：是一種對溫

8、度極為敏感的電阻器，分為正溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而增大）和負溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而降低）電阻器。應用舉例： 如電視機消磁電路、電飯鍋電路 n 光敏電阻：阻值隨著光線的強弱而發(fā)生變化的電阻器，稱為光敏電阻器。分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻。選用時先確定電路的光譜特性。實際應用如光控路燈，根據(jù)光線的強度自動控制路燈的開關(guān)。n 壓敏電阻：是對電壓變化很敏感的非線性電阻器，具有非線性伏安特性并有抑制瞬態(tài)過電壓作用的固態(tài)電壓敏感元件。當電阻器上的電壓在標稱值內(nèi)時,電阻器上的阻值呈無窮大狀態(tài),當電壓略高于標稱電壓時,其阻值很快下降,使電阻器處于導通狀態(tài),當電壓減小到標稱電壓以下時

9、,其阻值又開始增加（可以自恢復）。實際應用如電話機過壓保護、避雷器閥片等。 n 濕敏電阻：是對濕度變化非常敏感的電阻器,能在各種濕度環(huán)境中使用，它是將濕度轉(zhuǎn)換成電信號的換能器件。主要用作濕度傳感器，如嬰兒的尿濕報警器等。 n 熔斷器、分流器：也可以看作是一種電阻器件，熔斷器是一種阻值很小，功率較小的電阻，當通過的電流超過一定值時，其發(fā)熱熔斷起到保護作用；分流器實際上就是一個阻值很小的電阻，串在回路中，當有直流電流通過時，產(chǎn)生壓降且隨電流大小變化，供直流電流表顯示，或接到變送器（如勵磁回路），實際上相當于取樣、測量的作用。 二、電容1.電容器結(jié)構(gòu)原理： 在電子電路中，電容器是必不可少的電子器件；

10、在電力生產(chǎn)中，電力電容器也是廣泛應用。簡單地說，電容器就是一種儲存電荷的容器，他不消耗能量。電容器通常簡稱為電容，用字母“C”表示。其基本結(jié)構(gòu)是由兩片靠得較近的金屬片，中間隔以絕緣物質(zhì)而組成，兩金屬片為電容得極板，中間的絕緣物質(zhì)為介質(zhì)， 電容器的電容等于電容器的帶電荷量，平板電容器的電容與極板面積成正比，與極間距離成反比。 一般規(guī)定把電容器外加1V直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉（F），還有微法（F）、納法（nF）、皮法（pF），因法拉單位較大，實際不常用，實際常用的是微法、皮法。其換算關(guān)系：1法拉（F）= 微法（F） 1微法（F）= 納法（nF）= 皮法（p

11、F）2.電容器的基本性質(zhì)、作用： 基本性質(zhì)：簡單地說就是隔直流通交流，即對直流呈現(xiàn)電阻無窮大，相當于開路；對交流呈現(xiàn)的電阻力受交流電頻率影響，即相同一電容器對不同頻率的交流電呈 現(xiàn)不同的容抗: 電容器在電路中主要作用有：整流電路平滑濾波、電源電路的退耦濾波、交流信號旁路、交流信號耦合（隔直）、與電阻電感構(gòu)成振蕩、諧振回路、延時電路等等。電子電路中需要用到各種各樣的電容器，它們在電路中分別起著不同的作用。電力電容器的主要應用有：無功補償、電容式電壓互感器、阻波器、載波耦合電容器、油開關(guān)觸頭保護電容器等等。 小容量的電容，通常在高頻電路中使用；大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。電解電容為有極性

12、電容，分正、負極，一般電源電路的低頻濾波均采用電解電容，其正向漏電流較小，而反向漏電流較大，所以在電路中要注意極性不能接反，否則會因漏電流大引起爆炸損壞。 電容的充放電：把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上，過一會兒把電源斷開，兩個引腳間仍然會有殘留電壓，這是因為電容器儲存了電荷，電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個過程稱為電容器的充電。而電容器儲存的電荷向電路釋放的過程，稱為電容器的放電。 n 電容器的充電和放電就形成電容電流，電 容電流與電容和端電壓的變化率成正比。 n 只有加在電容兩端的電壓發(fā)生變化時，電 容才有電流通過。n 電容器儲藏的電場能量與端電壓的平方成 正比：充電過程

13、分析：開關(guān)合閘瞬間，過渡過程，呈指數(shù)規(guī)律。放電過程分析：其中 稱為電路充放電時間常數(shù)，它是反映充放電快慢的一個參數(shù)。 以上是電容在直流電路瞬態(tài)過渡充放電過程的簡單分析，從波形圖可以看出，其充電電流超前電壓。正弦交流電路中，電壓電流的波形、相量關(guān)系： 由其波形和相量圖可以看出：即電流超前電壓90，這就是我們通常所說的容性負載電流超前電壓90的原因。電容的串并聯(lián)性質(zhì)：并聯(lián)：總電容為各電容之和。串聯(lián)：總電容的倒數(shù)為各電容倒數(shù)之和。電容器串聯(lián)時，各電容電壓與電容量成反比,每個電容分配到的電壓計算式在形式上與并聯(lián)電阻的分流計算公式相似。3.電容的參數(shù)：主要有標稱容量、額定電壓、絕緣電阻（漏電阻）、溫度范

14、圍等4.電容器的測量、極性判別：對于通常的電容器，一般用萬用表電阻檔測量。每次測試前，需將電容器放電（兩極短接一下放電），然后將紅、黑表筆分別接電容器的兩極，由表針的偏擺來判斷電容器質(zhì)量。好的電容器，表針迅速向右擺起（擺的角度與容量大小有關(guān)），然后慢慢向左退回原位（靠近，所指示的阻值就是漏電阻）。如果表針擺起后不再回轉(zhuǎn)，說明電容器已擊穿。如果表針擺起后逐漸退回到某一位置停住，則說明電容器已漏電。如果表針擺不起來，說明電容器電解質(zhì)已干涸失去容量。對于極性電容（電解電容），一般反向漏電比正向大，其測出的正向漏電阻大于反向漏電組。（可依此判別極性）其實，萬用表測量的過程就是反映電容充放電的過程。 5

15、.電容器應用舉例：n 分布電容、雜散電容影響： n 旁路、消干擾：n 儲能作用： n 耦合電容、阻波器： n 無功補償電容器：n 少油斷路器斷口均壓電容： n 電容式電壓互感器： 三、電感1.電感的結(jié)構(gòu)原理：用導線繞制成線圈就構(gòu)成一個電感器，它是一種能夠儲存磁場能量的元件。 電感的單位是亨利（H），常用單位為毫亨（mH）、微亨（H）和納亨（nH），其換算關(guān)系為： 電感量的大小表示產(chǎn)生感應電動勢的能力。2.電感的性質(zhì)、作用：形象說法：電感器就是通直流，阻交流。也就是說，只有電感上的電流變化時，電感兩端才有電壓，而且其電動勢的方向是阻止電流變化的方向，大小與電感量和電流變化率成正比。在直流電路中，

16、電感上即使有電流通過，但，相當于短路。其電壓與電流的關(guān)系： n 同一電感對不同頻率的交流電呈現(xiàn)不同的阻抗，即感抗：XLL2fL。電感L越大，電源頻率f越高，感抗就越大。對直流，f0，相當于短路。n 電感線圈是一個儲能元件，它以磁的形式儲存電能，儲存的電能大小可用下式表示： 可見，線圈電感量越大，流過電 流越大，儲存的電能也就越多。 其儲能和釋放過程：當電流的絕對值增加時，電感元件吸收能量并全部轉(zhuǎn)換成磁場能量；當電流的絕對值減小時，電感元件釋放磁場能量。 可見，電感元件與電容元件一樣，并不是把吸收的能量消耗掉，而是以磁場或電場的形式儲存，用以交換，釋放與吸收的能量一樣。n 對于正弦交流電路，其電

17、壓、電流波形圖和相量圖如下： 由以上波形圖和相量圖可以看出，電感在正弦交流電路中電流滯后電壓90，即: 我們通常所說的，感性負載電 流滯后電壓90就是這個道理。3.電感的參數(shù)、測量：測量：用電感測量儀測量其電感量；用萬用表測量其通斷，理想的電感電阻很小，近乎為零。若測量電阻為，則說明電感器已經(jīng)開路損壞。參數(shù)：主要有電感量、額定電流等。4.電感的應用舉例： 電抗器：實質(zhì)上是一個無導磁材料的空心線圈。在電力系統(tǒng)中起增大短路阻抗，限制短路電流作用。常串于出線斷路器處，起到維持母線電壓水平的作用，使母線電壓波動較小，保證非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運行的穩(wěn)定性。 消弧線圈：在中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地

18、時，減少通過接地點的電容電流，有效防止鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生。 消弧線圈補償方式有三種：全補償、欠補償、過補償?shù)谌糠蛛娐贩治龇椒ㄒ?、電路的基本概念?為了某種需要、功能而由電源、導線、開關(guān)和負載等元件按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。n 電路的主要功能：一是進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；二是實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理。n 電路分析的主要任務就在于解得電路物理量，其中最基本的電路物理量就是電流、電壓和功率。二、電路的基本物理量： 1.電流：導體中電荷的定向移動形成電流。定義為單位時間內(nèi)通過導體截面的電荷量，即 2.電壓、電位和電動勢： 電位：電路中某點的電位定義為單位正電荷由該點移至參考點電

19、場力所做的功。要有一個參考零電位點 。 電壓：電路中a、b點兩點間的電壓定義為單位正電荷由a點移至b點電場力所做的功?；蛘哒f，兩點之間的電位差即為電壓： 電壓的實際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。 電源電動勢：是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所做的功，稱為電源的電動勢。 電動勢的實際方向與電壓實際方向相反，規(guī)定為由電源負極指向正極。 3.電功率和電能：電場力在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡稱功率。它表示電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，被電路吸收（消耗）的速率。單位為：瓦（W），常用的有KW（千瓦）、MW（兆瓦）、mW（毫瓦）。 在一定時間內(nèi)，電

20、路（負載）吸收（消耗）的電功率（電量）稱為電能，即電量（電度）。 電能的單位是焦（耳）（J），它 等于功率1W的用電設(shè)備在1s內(nèi)消耗的電能，量值較小。在實用上采用kWh(千瓦小時)作為電能的單位，它等于功率1kW的用電設(shè)備在1h（3600s）內(nèi)消耗的電能，簡稱為1度電。換算關(guān)系：二、電路的基本物理量： 電路的分析計算有兩大基本定律：一是歐姆定律；一是基爾霍夫定律。歐姆定律反映的是電路中元件上的電流和電壓的約束關(guān)系，而基爾霍夫定律反映的是電路中各支路電流之間的約束關(guān)系或各回路電壓之間的約束的關(guān)系。1.歐姆定律： 歐姆定律只適用于純線性電阻電路。歐姆定律有兩種：即部分電路歐姆定律（也稱作外電路歐姆

21、定律）和全電路歐姆定律。 外電路歐姆定律：表述為在同一電路中,流過電阻的電流跟其兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。串聯(lián)電阻分壓公式： 并聯(lián)電阻分流公式： 全電路歐姆定律：全電路是指電源以外的電路（外電路）和電源（內(nèi)電路）之總和。電源產(chǎn)生電動勢，它有內(nèi)電阻。流過電路的電流，與電源的電動勢成正比，與外電路的電阻與內(nèi)電路的電阻之和成反比。這就是全電路歐姆定律。 在實際電路中，由于內(nèi)阻的存在要消耗一定的功率，產(chǎn)生一定的電壓降（Ir）。因此，外電路端電壓U=-Ir。當外電路開路時，I0，U=；當外電路有負載時，端電壓隨著負載（I）的增大而降低。 2.基爾霍夫定律： 基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律

22、。不論元件是線性的還是非線性的，電流、電壓是直流的還是交流的，基爾霍夫定律總成立。n 基爾霍夫電流定律：對電路中任一結(jié)點，在任一時刻，流出結(jié)點的電流之和一定等于流入結(jié)點電流之和，即流出或流入該結(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和為零。 KCL也可以推廣到電路中任一假設(shè)的封閉面，即在任一時刻，通過該封閉面的所有支路電流的代數(shù)和等于零。 n 基爾霍夫電壓定律：對任一電路中的任一回路，在任一時刻，沿著該回路的的所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零,簡稱為KCL。 KCL確定了連接在同一回路中各支路電壓之間的關(guān)系。體現(xiàn)的是電荷在電場中從一點移到另一點時，它所具有能量的改變量只與這兩點的位置有關(guān)，而與移動路徑無關(guān)的性質(zhì)。

23、 在分析電路列回路KCL方程時，應先規(guī)定回路繞行方向，各支路電壓參考方向與回路繞行方向一致時（從+極性向-極性）取正號，反之取負號。第四部分二極管、可控硅整流原理 電力電子器件是電力電子變流技術(shù)的核心，通常包括非可控器件（如整流二極管）和可控器件（如晶閘管，也叫可控硅）兩大類。電力電子變流技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，使變流技術(shù)主要能實現(xiàn)以下幾個功能：整流器、逆變器、暫波器、交流調(diào)壓器、周波變流器等，以上的幾個功能都可以通過晶閘管來實現(xiàn)。 下面，我們主要介紹整流電路原理。一、二極管及其整流原理 1.二極管結(jié)構(gòu)原理：一個PN結(jié)加上相應的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導體二極管，簡稱二極管。 二極管

24、按其結(jié)構(gòu)不同可分為點接觸型和面接觸型。點接觸型二極管PN結(jié)面積很小，因而結(jié)電容小，通流能力小，主要應用于小電流的整流和高頻時的檢波、混頻及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件等；面接觸型二極管PN結(jié)面積大，因而能通過較大的電流，但其結(jié)電容也小，只適用于較低頻率下的整流電路中，一般的電源整流電路均采用面接觸型。2.二極管的伏安特性 二極管由PN結(jié)組成，因此，具有PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕鼘儆诜蔷€性電阻元件。 正向特性（右半部分）： 當正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流隨著正向電壓增大迅速上升。 反向特性 （左半部分）： 當二極管外加反向電壓時，PN結(jié)處于截止狀態(tài)，反向電流很?。蝗绻臃聪螂妷豪^續(xù)增大，大于擊穿

25、電壓時，反向電流急劇增加，而電壓幾乎保持不變（穩(wěn)壓二極管就是利用這一反向擊穿區(qū)特性工作的，控制反向電流數(shù)值，使其不致過熱而燒壞）。 普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會造成熱擊穿，使二極管永久性損壞，不再具有單向?qū)щ娦浴?二極管的測量一般用萬用表的電阻檔（R1K）測量，其正向電阻（黑表筆接陽極，紅表筆接陰極）較?。◣装?K左右），反向電阻很大（一般為接近），而根據(jù)正反向測量結(jié)果，也可以判斷出其極性。n 二極管在電工電子電路中應用很廣，常用于整流、穩(wěn)壓、檢波、限幅、元件保護以及在數(shù)字電路中用作開關(guān)元件等等。如整流二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管（可以與光敏三極管做成 光耦器件

26、，用于信號 的電路隔離傳輸，如 微機保護等輸入輸出 口常采用光耦傳輸， 起電路隔離，避免因 某一輸入輸出口問題 影響整個系統(tǒng)）等。 3.二極管整流原理 二極管整流電路實際就是利用其單向?qū)щ娞匦?，有半波整流、全波整流和橋式整流三種形式，常用橋式整流。n 半波整流： 當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管導通，輸出電壓VoVi(忽略管壓降) ；當輸入電壓處于交流電壓的負半周時，二極管截止，輸出電壓Vo0。 半波整流電路的交流利用率只有50，且輸出電壓脈動很大，對于使用直流電源的電動機等功率型的電氣設(shè)備，半波整流輸出的脈動電壓就足夠了。對于電子電路，這種電壓則不能直接作為半導體器件的電源，還必須經(jīng)過

27、平滑（濾波）處理。 電壓正半周時，交流電源在通過二極管向負載提供電源的同時對電容充電，在交流電壓負半周時，電容通過負載電阻放電。 n 全波整流： 當輸入電壓處于交流電壓正半周時，D1導通，VoVi（忽略管壓降）；當輸入電壓處于負半周時，D2導通，VoVi。其輸出波形是一個方向不變的脈動電壓，但脈動頻率是半波整流的一倍。 同樣，全波整流輸出的直流脈動電壓不能滿足電子電路對直流電源的要求，必須經(jīng)過平滑（濾波）處理。也是在全波整流的輸出端接一個電容。電容在脈動電壓的兩個峰值之間向負載放電，使輸出電壓得到相應的平滑。 全波整流電路的交流利用率為100，正負半周均利用，其輸出電壓脈動較半波整流小，比較平

28、滑。全波整流電路必須采用具有中心抽頭的變壓器，而且每個線圈只有一半時間通過電流，所以變壓器的利用率不高。 n 橋式整流： 當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管D1、負載電阻RL、D3構(gòu)成一個回路（圖中虛線所示），輸出電壓VoVi（忽略管壓降）；當輸入電壓處于交流電壓負半周時，二極管D2、負載電阻RL、D4構(gòu)成一個回路，輸出電壓VoVi。 可見，橋式整流電路的輸出波形脈動情況、脈動頻率。交流利用率與全波整流一樣。不同的是橋式整流電路無需采用具有中心抽頭的變壓器，整流二極管承受的反向電壓也不高。 二、可控硅及其整流原理 二極管整流電路通常稱為不可控整流電路，當輸入的交流電壓不變時，其輸出的直流電

29、壓也是固定的，不能任意控制和改變。在實際工作中，有時希望整流器的輸出直流電壓能夠根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，在這種情況下，需要采用可控整流電路，而晶閘管正是可以實現(xiàn)這一要求的可控整流元件。1.晶閘管結(jié)構(gòu)原理 內(nèi)部由四層半導體（PNPN）構(gòu)成，形成三個PN結(jié)（J1、J2、J3），最下層的P1引出為陽極（A），最上層的N2引出為陰極（K），中間的P2引出為控制極（G）。 工作原理：如果只在晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓而控制極不加電壓，則PN結(jié)J2為反向偏置，晶閘管不導通，稱為阻斷；如果A、K之間加反向電壓而控制極不加電壓，J1、J3反偏，晶閘管還是阻斷。也就是說，在G極沒有加控制電壓情況下，晶閘管始終處

30、于阻斷狀態(tài)。 當在陽極和陰極之間加正向電壓的同時，在控制極與陰極之間也加一個正向電壓，則晶閘管將由阻斷變?yōu)閷?，而且其壓降很?。?V左右），相當于開關(guān)處于閉合狀態(tài)。晶閘管導通后，可以通過幾十甚至上千安的電流，只要A、K之間一直加有正向電壓，它就一直維持導通狀態(tài)，控制極一般就不再起控制作用。所以，控制極也叫觸發(fā)極，加在其上的電壓一般為觸發(fā)脈沖電壓。 晶閘管的導通原理可以由其等效電路來分析：根據(jù)晶閘管的結(jié)構(gòu)，可以把它看成由一個NPN型三極管和一個PNP型三極管組合而成。 n 晶閘管導通后，控制極就失去控制作用。那么，如何使晶閘管由導通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)呢？只能通過降低電源電壓，或增大負載電阻，或改變電源

31、電壓極性（加反向電壓）等方法，使陽極電流IA減少，到某一特定數(shù)值以下（即小于維持電流），才能使晶閘管重新阻斷。n 若不加控制極正向電壓，而提高陽極電壓，則當達到某一限度時，由于正向漏電流的增大，也會導致晶閘管導通。n 當A、K加反向電壓時，兩個三極管集電極電壓極性接反，都不能放大，只有較小的反向漏電流，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。2.晶閘管的主要參數(shù)n （1）電壓定額： 斷態(tài)重復峰值電壓( )： 反向重復峰值電壓（ ）： 通態(tài)(峰值)電壓（ ）：n （2）電流定額： 通態(tài)平均電流 ： 維持電流 ： 擎住電流 ：n （3）門極定額：門極觸發(fā)電流 、門極觸發(fā)電壓 n （4）額定結(jié)溫 ：器件在正常工作時所允

32、許的最高結(jié)溫，在此溫度下，晶閘管有關(guān)的額定值和特性都能得到保證。 3.單相可控整流電路（1）單相半波可控整流電路：n 電阻性負載的情況： 其整流輸出電壓是極性不變的脈動直流電壓，它的波形只在電源電壓的正半周內(nèi)出現(xiàn)。 VT承受的電壓,在導通時忽略管壓降為零，其余不導通時承受全部電源電壓。 從VT開始承受正向電壓起到加上觸發(fā)脈沖這一電角度稱為控制角，VT導通的電角度稱為導通角，-，輸出平均電壓：它是的函數(shù)，也就是說改變就可以控制改變 。愈小， 愈大。當0時，晶閘管全導通，相當于二極管整流，輸出最大；當時， 0。n 電感性負載的情況： 當在電源電壓正半周的t1時刻觸發(fā)晶閘管，在負載側(cè)就立即出現(xiàn)直流電

33、壓，感性負載通過電流 ，當 在增加的過程中，L的自感電動勢極性為上正下負，它力圖阻止電流增加；當 過零變負時，電流處于逐步減小的過程中，在L兩端產(chǎn)生一個上負下正的電動勢，力圖阻止電流減小，此時感應電動勢比值大，使晶閘管仍然承受正向電壓，繼續(xù)維持導通（此時可以理解為L釋放出先前儲藏的能量，使晶閘管保持導通維持負載電流）。這個過程一直維持到L中的電流降為零，即L中的磁場能量釋放完畢，晶閘管關(guān)斷(即t2時刻)，并且立即承受電源負半周的反向電壓?？梢?，由于電感的存在，延遲了晶閘管的關(guān)斷時刻，使輸出波形上出現(xiàn)負值，導致輸出直流電壓的平均值下降。 根據(jù) ，當R為一定值時，L越大，感應電動勢就大，進入負半周后維持晶閘管導通的時間就越長，輸出電壓波形負值部分越大，輸出電壓越低。當LR時，輸出波形中正負波形面積接近， ，輸出電流平均值就很小。n 為解決大電感負載時的上述矛盾，可在整流電路的負載兩端并聯(lián)一個整流二極管，稱為續(xù)流二極管VD。 當電源電壓過零變負后，電感L的感應電動勢可經(jīng)續(xù)流二極管使負載電流繼續(xù)流通，也就是說電感儲藏的能量通過續(xù)流二極管與負載形成回路釋放。此時，輸出不再出現(xiàn)負電壓，在續(xù)流期間，晶閘管承受電源反向電壓而關(guān)斷。