第02章二極管應(yīng)用電路

1、課題2.1單相整流電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學目標1掌握單相半波整流電路原理。2掌握單相全波整流電路原理。3理解單相橋式整流電路原理。4了解濾波電路。教學重點1整流電路的工作原理。2整流電路有關(guān)量值的計算，輸出電壓、電流及二極管的承受電壓。教學難點整流電路中半導體二極管的工作狀態(tài)及電路各波形分析。學情分析教學效果教后記新課A引入將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為整流。實現(xiàn)這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。B復習二極管的單向?qū)щ娞匦?。當二極管加正向電壓時，二極管導通，其正向電阻很小；當加反向電壓時，只要不引起反向擊穿，二極管截止，呈現(xiàn)很大的電阻。所以，二極管相當于一個開關(guān)。C新授課

2、2.1單相整流電路2.1.1單相半波整流電路單相半波整流電路如圖所示。由電源變壓器T、整流二極管VD和負載電阻組成。1工作原理工作原理示意圖如圖所示。（1）當為正半周時，二極管VD加正向電壓，處于導通狀態(tài)，上產(chǎn)生正半周電壓，如圖（b）所示。（2）當為負半周時，二極管VD加反向電壓，處于截止狀態(tài)，上無電流流過，如圖（c）所示。各波形之間的對應(yīng)關(guān)系如圖（d）所示。結(jié)論：脈動直流電：大小波動，方向不變的電流（或電壓）稱為脈動直流電。半波整流：電路僅利用電源電壓的半個波，故稱半波整流。半波整流后的輸出信號為半波脈動直流電。半波整流電路的缺點是電源利用率低，且輸出脈動大。2負載與整流二極管的電壓和電流（

3、1）半波整流負載兩端的電壓的平均值：= 0.45 （2）流過負載電流的平均值是：（3）流過二極管的正向電流：=（4）截止時，二極管承受的反向峰值電壓：（5）正確選擇二極管的參數(shù)：最大整流電流：；最高反向工作電壓：。2.1.2單相全波整流電路單相全波整流電路如圖所示。1工作原理（1）當為正半周時，如圖（b）所示，導通，截止，兩端輸出電壓。（2）當為負半周時，如圖（c）所示，導通，截止，兩端輸出電壓。全波整流波形如圖所示。2負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：= 2 0.45 =0.9。（2）負載平均電流：（3）每只二極管承受的反向峰值電壓：。（4）每只二極管通過的平均電

4、流：2.1.3單相橋式整流電路1工作原理具有電阻負載的橋式整流電路如圖所示。橋式整流工作示意圖如圖所示。（1）當為正半周時，如圖（b）所示，和導通，和截止，上產(chǎn)生壓降。（2）當為負半周時，如圖（c）所示，和導通，和截止，上產(chǎn)生壓降。橋式整流電路波形如圖所示。2負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：= 2 0.45 =0.9 。（2）負載平均電流：（3）每只二極管通過的平均電流：（4）每只二極管承受的反向電壓：。例 2-1有一直流負載需要直流電壓6 V，直流電流0.4 A，若采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。并選擇二極管的型號。解 因=0.9則取9.1 V (6.

5、7 V+0.7 V 2)流過二極管的平均電流二極管承受的反向電壓選擇二極管可用整流電流為300 mA，額定反向工作電壓為25 V的2CZ53A，共四只。2.1.4濾波電路簡介在整流電路后加接濾波電路可使負載得到平滑的直流電壓。常見的濾波電路有 G 型LC濾波、P 型LC濾波和 P 型RC濾波，如圖所示。1電容濾波電路（1）電容器在半波整流電路中的濾波作用電路圖如圖所示。 為第一個正半周當 時，VD導通，對C充電。如圖（b）所示。當 時，VD截止，電容器對負載放電，中有電流，放電延續(xù)到下一個正半周。如圖（c）所示。 為第二個正半周由0開始上升，但當 時，VD導通，繼續(xù)對C充電，但因為電容器上有剩

6、余電壓，充電時間縮短。當 時，VD截止，電容通過放電。 電容的充放電反復進行，直到電容器C上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時，進入穩(wěn)定狀態(tài)。波形如圖（d）所示。負載上的直流電壓近似等于輸入電壓的峰值，即。直流電流：（2）電容器在全波整流電路中的濾波作用電路圖和波形如圖所示。 全波整流電路輸出的是全波脈動直流電，輸入電壓正負半周對電容C充電兩次，充電方向相同，電容C對負載放電時間縮短。 輸出電壓（平均值）：半波：= 全波：= 1.2 2RC濾波電路圖示采用 P 型RC濾波電路的橋式整流器。電路中的作用和上面講的濾波作用相同，R和起進一步平滑作用，越大，效果越好。只是電阻R上的直流壓降使輸出電壓

7、降低。3G 型LC濾波電路圖示為 G 型LC濾波電路。圖中L為電感量很大的鐵心線圈，使加到上的交流成分減小，所以濾波器的平滑濾波作用比RC濾波器好。4P 型LC濾波電路圖示為P 型LC濾波電路。這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場合。（提問，學生回答）（分析工作原理）（講解）（討論，引導學生分析）（引導學生討論完成）（講解）（引導學生畫出波形）（講解）（學生練習）（引導學生分析）（畫出波形）（學生討論完成）（引導學生閱讀教材）練習1二極管整流電路輸出的是_的直流電壓，其極性方向_，它的大小是_，為了獲得平滑的直流電壓，可在_和_之

8、間接入_電路。2橋式整流電路亦稱為_整流。負載上的平均電壓和電流均比_大一倍。在一個周期內(nèi)，流過每個二極管的平均電流只有_電流的一半。每只二極管承受的反向電壓為_。小結(jié)1單相半波整流電路負載所獲得的電壓、電流是正弦半波，其電壓平均值為；整流二極管的極限參數(shù)選擇：應(yīng)使，。2單相全波整流電路采用全波整流，使輸出電壓平均值提高一倍，即。全波整流電路的主要缺點是管子的耐壓值需要提高一倍，電源變壓器需要有中心抽頭，因此元器件費用增加。3單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周時，兩組電路輪流工作，所以二極管的電流平均值僅為負載電流的一半。4濾波的目的在于濾去脈動電流中的交流分量。濾波的方法是利用

9、對頻率敏感的電路元件去抑制或旁路脈動量中的交流分量。布置作業(yè)P38習題二2-1，2-2，2-9，2-10。課題2.2其他二極管及其應(yīng)用電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學目標1掌握發(fā)光二極管的符號、特性和用途。2掌握穩(wěn)壓二極管的特性和參數(shù)。3理解光電二極管的工作原理。4了解無引線片狀二極管和復合二極管。教學重點發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管的主要特性和應(yīng)用場合。教學難點發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管的工作特性。學情分析教學效果教后記新課A引入二極管的種類很多，除普通二極管外，還有各種用途的二極管，如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、開關(guān)二極管、變?nèi)荻O管等。B新授課2.2其他二極管及其

10、應(yīng)用電路2.2.1發(fā)光二極管（LED）1LED的結(jié)構(gòu)和符號發(fā)光二極管的PN采用特殊工藝制成。一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時，能發(fā)出紅、綠和黃色的光。LED的外形和電路符號如圖所示。2LED的特性LED的伏安特性如圖所示。 正向工作電壓：比普通二極管高，約1.2 V 2.5 V； 反向擊穿電壓：一般比普通二極管低，約5 V左右。優(yōu)點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、響應(yīng)速度快、顏色鮮。3LED的主要參數(shù)發(fā)光二極管的特性參數(shù)主要包括電性能參數(shù)和光性能參數(shù)。4LED驅(qū)動電路（1）單個LED驅(qū)動電路驅(qū)動電路如圖（a）所示。（2）多個LED驅(qū)動電路如需同一電源同時驅(qū)動幾只LED，應(yīng)將他們串

11、起來，如圖（b）所示。也可將若干個LED分別串聯(lián)后再并聯(lián), 如圖（c）所示。2.2.2穩(wěn)壓二極管定義：穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的二極管，電路符號和伏安特性如圖所示。1穩(wěn)壓二極管的特性穩(wěn)壓二極管通常工作在反向擊穿區(qū)，通過穩(wěn)壓二極管的電流在很大范圍內(nèi)變化時，電壓基本不變。（1）管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓的反向電壓。（2）采取適當措施限制擊穿后工作的反向電流值。2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下管子兩端的電壓值。（2）穩(wěn)定電流：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下的工作電流。（3）耗散功率：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓與最大穩(wěn)定的乘積，若使用中超過這個數(shù)值，穩(wěn)壓管將被燒毀。2.2.3

12、光電二極管1光電二極管的電路符號及工作原理電路符號如圖所示。特性：光電二極管是一種將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的半導體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。光電流：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強度和光的波長有光。2光電二極管的主要參數(shù)（1）最高工作電壓光電二極管在無光照條件下，反向電流不超過0.1 mA時所能承受的最高反向電壓。越大，管子性能越穩(wěn)定。（2）暗電流光電二極管在無光照時，在最高反向電壓作用下所測得的反向電流。越小，管子性能越好，對光的敏感度越高。（3）光電流光電二極管在光照時所產(chǎn)生的光電流。越大，管子性能越好。2.2.4無引線片狀二極管片狀二極管是一種無引線、體積小、重量輕、性能好、尺寸標準化的新型二極管。片狀二極管的幾種主要封裝形式如圖所示。2.2.5復合二極管復合二極管是指一個封裝內(nèi)包含2個以上的二極管。組合形式：共陰極式、共陽極式、串聯(lián)式和獨立式等幾種。如圖所示。共陰式串聯(lián)式共陽式獨立輸出式封裝形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89等。如圖所示。SOT-23 SC-70 SOT-89 EM-3（實物展示發(fā)光二極管）（引導學生分析）（講解）（講解）（參考教材介紹）（引導學生閱讀教材）練習1普通二極管是否可作為穩(wěn)壓二極管使用？穩(wěn)壓二極管能作否為整流管使用？2光電二極管