半導(dǎo)體二極管整流

2023/9/21電工電子技術(shù)第1章直流電路

第2章交流電路

第3章磁路和變壓器

第4章直流電機(jī)

第5章交流異步電動(dòng)機(jī)和控制電機(jī)

第6章常用電動(dòng)機(jī)控制電路

第7章常用半導(dǎo)體器件

第8章基本放大電路

第9章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

第10章直流穩(wěn)壓電源

第11章數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

第12章組合邏輯電路

第13章時(shí)序邏輯電路

第14章電工電子技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)

共60學(xué)時(shí)11級模具(1)班2023/9/22電工電子技術(shù)第7章常用半導(dǎo)體器件

7.1PN結(jié)和半導(dǎo)體二極管………………1437.1.1PN結(jié)…………1447.1.2半導(dǎo)體二極管………………1447.1.3特殊二極管

7.1.4二極管整流濾波電路

7.1.5穩(wěn)壓二極管簡單穩(wěn)壓電路2023/9/23第7章常用半導(dǎo)體器件下頁2023/9/247.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.自然界的物質(zhì)，按導(dǎo)電能力分，導(dǎo)體：半導(dǎo)體：絕緣體：金、銀、銅、鐵、鋁……橡膠、陶瓷……＋硅、鍺、硒……分為第7章常用半導(dǎo)體器件2023/9/25自然界的一切物質(zhì)是由分子和原子組成的。7.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識原子＝原子核（＋）＋電子（－）＋物質(zhì)按導(dǎo)電能力強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體

。

2023/9/267.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2.半導(dǎo)體的性質(zhì)

摻雜性（雜敏性）——指半導(dǎo)體對摻入雜質(zhì)很敏感。

熱敏性——指半導(dǎo)體對溫度變化很敏感，如：熱敏電阻。

光敏性——指半導(dǎo)體受光照射時(shí)，電阻率顯著減小，如：光敏二極管、光電三極管、光敏電阻。半導(dǎo)體材料的獨(dú)特性能，是由半導(dǎo)體內(nèi)部的導(dǎo)電機(jī)理決定的。2023/9/277.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識3.本征半導(dǎo)體純凈的且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅（Si）和鍺（Ge），它們的共同特征是四價(jià)元素，即每個(gè)原子最外層為4個(gè)電子。＋4硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型

半導(dǎo)體中的原子是按照一定的規(guī)律整齊地排列著，呈晶體結(jié)構(gòu)。2023/9/28半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)電子原子核原子核電子退出第一幫助回退前進(jìn)開始最后返回2023/9/29+4+4+4+4+4+4+4+4+4晶格結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵晶體中，每個(gè)原子都和周圍的4個(gè)原子通過共價(jià)鍵的形式，緊密聯(lián)系在一起。

下頁2023/9/2107.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

在一定的溫度或光照的激發(fā)下，有些價(jià)電子獲得足夠的能量可以掙脫共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)原來的共價(jià)鍵中就留下了一個(gè)空位，稱為空穴。

由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對的現(xiàn)象，稱為本征激發(fā)。半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一個(gè)重要特點(diǎn)。下頁2023/9/211+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征激發(fā)由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對的現(xiàn)象下頁2023/9/2127.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識4.摻雜半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體摻入少量的三價(jià)元素

(如硼)多子—空穴摻入少量的五價(jià)元素

(如磷)多子—自由電子下頁2023/9/2137.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識P型半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素（如硼），就形成了P型半導(dǎo)體。多子——空穴少子——自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+4+4+4+4+4+4+4+42023/9/214N型半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素（如磷），就形成了N型半導(dǎo)體。多子——自由電子少子——空穴7.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識+4+4+4+4+4+4+4+4+4+52023/9/2157.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識無論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，其中多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。但是，由于多子的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于少子的數(shù)量，因此起主要導(dǎo)電作用的是多數(shù)載流子。一般可近似認(rèn)為多數(shù)載流子的數(shù)量與摻入雜質(zhì)的濃度是相等的。摻入雜質(zhì)后，雖然形成了N型或P型半導(dǎo)體，但整個(gè)半導(dǎo)體晶體仍然呈電中性。2023/9/2167.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識5.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦栽谝粔K純凈的半導(dǎo)體中，通過特殊工藝，使它的一邊成為P型半導(dǎo)體，另一邊成為N型半導(dǎo)體，則兩種半導(dǎo)體的交界面上就形成了一個(gè)具有特殊性能的薄層——PN結(jié)。半導(dǎo)體器件的核心－－－－－－－－－－－－P區(qū)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N區(qū)－－－－－－－－－－－－P區(qū)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N區(qū)

內(nèi)電場PN結(jié)2023/9/217對少子的

起增強(qiáng)作用，當(dāng)這兩種運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，就形成了

。

的建立，對多數(shù)載流子的

起削弱作用，內(nèi)電場的方向由

區(qū)指向

區(qū)。擴(kuò)散的結(jié)果使它們的交界處建立起一個(gè)

，P型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子由

向

區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散，由

向

區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散。PN結(jié)形成的過程中，PNNP空間電荷區(qū)NP內(nèi)電場擴(kuò)散漂移PN結(jié)N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子PN

結(jié)的形成過程：（即：內(nèi)電場）2023/9/2187.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識--------------------++++++++++++++++++++內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū)變窄外電場

空間電荷區(qū)加寬加正向電壓時(shí)加反向電壓時(shí)PN--------------------++++++++++++++++++++內(nèi)電場NPPN結(jié)“正向?qū)?，反向截至”的特性，說明PN結(jié)具有“單向?qū)щ娦浴?023/9/2197.1.2

二極管及其特性1.二極管Diode整流二極管普通二極管開關(guān)二極管LED下頁2023/9/2207.1.2

二極管及其特性

在PN結(jié)上引出兩個(gè)電極并加上管殼就形成了半導(dǎo)體二極管。

二極管的正極稱為陽極，與P區(qū)相連；負(fù)極稱為陰極，與N區(qū)相連。1.二極管+-DDiode下頁2023/9/221

只要給二極管加上正向電壓就能導(dǎo)通嗎？二極管的單向?qū)щ娦訧下頁2023/9/2222.二極管的伏安特性二極管兩端的電壓及流過它的電流的關(guān)系。正向特性反向特性死區(qū)正向?qū)ǚ聪蚪刂狗聪驌舸?Pag163)

只要給二極管加上正向電壓就能導(dǎo)通嗎？0UBRU

(V

)I

(mA

)UonA伏安特性曲線反向擊穿電壓下頁2023/9/2237.1.2

二極管及其特性二極管的單向?qū)щ娦?.二極管Diode2023/9/2243.判別二極管管腳和好壞對于×Ω檔，指針表的表筆與數(shù)字多用表相反。注意：下頁2023/9/2254.主要參數(shù)（2）最大工作電流二極管允許長期工作通過（3）最大反向工作電壓保證二極管長期運(yùn)行時(shí)（4）反向擊穿電壓反向電流明顯增大，IF的最大正向平均電流。URM所承受的最大反向電壓。UBRIDR例

限流電阻超過某規(guī)定值時(shí)的反向電壓。0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURM+VCCSi：0.7V（1）閥值電壓Ge：0.3V7.1.2

二極管及其特性UonUon下頁2023/9/2265.二極管的限幅作用7.1.2

二極管及其特性下頁2023/9/2277.1.3

特殊二極管及其作用1.穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，0UZDZU

(V

)I

(mA

)IZIZminIZmax反向擊穿電壓較低，擊穿特性陡，這樣電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓基本不變。擊穿具有非破壞性。IZminIZmaxI下頁2023/9/2280.7U(V)20主要參數(shù)：①

穩(wěn)壓值UZ②

穩(wěn)定電流

IZ通常為10mA左右③

動(dòng)態(tài)電阻十幾Ω~幾十Ω，越小越好④

最大耗散功率

PZmUZ符號：(uA)I(mA)OIZmixIZIZmaxPN結(jié)的反向擊穿特性＝rZ?UZ?IZPZm=UZIZmax?UZ?IZ7.1.3

特殊二極管及其作用1.穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）下頁2023/9/229反向擊穿0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURMUonPN結(jié)反向偏置時(shí)，在一定的電壓范圍內(nèi)，流過PN結(jié)的電流很小，基本上可視為零值。但當(dāng)電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿。（1）雪崩擊穿（2）齊納擊穿（3）熱擊穿下頁2023/9/2307.1.3

特殊二極管及其作用2.發(fā)光二極管LEDLightEmittingDiode符號：下頁2023/9/231LEDLightEmittingDiode符號：下頁2023/9/232LED的應(yīng)用①電源或信號指示②顯示屏③景觀亮化④照明白光LED的主要技術(shù)參數(shù)VD

=2～3.5

VID

=15～30

mAPD

=0.03～0.06

W光通量

=100

l

m/W下頁2023/9/233自變色發(fā)光二極管最大電壓3.5V接3V電源下頁2023/9/234自閃發(fā)光二極管最大電壓3.5V下頁2023/9/235發(fā)射管符號：PN結(jié)在反偏時(shí)對光的敏感特性透光體玻璃封裝PN結(jié)接收管符號：(光敏管)3.光電、光敏二極管4.變?nèi)荻O管下頁7.1.3

特殊二極管及其作用2023/9/236小結(jié)：（1）半導(dǎo)體有哪些特性？有什么特性？（2）PN

結(jié)是怎樣形成的？

摻雜性

熱敏性

光敏性PN結(jié)具有“單向?qū)щ娦浴?/p>

在一塊純凈的半導(dǎo)體中，通過特殊工藝，使它的一邊成為P型半導(dǎo)體，另一邊成為N型半導(dǎo)體，則兩種半導(dǎo)體的交界面上就形成了一個(gè)具有特殊性能的薄層——PN結(jié)。下頁2023/9/237二極管的單向?qū)щ娦?.1.4

二極管整流電路下頁第7章常用半導(dǎo)體器件整流——將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電2023/9/238一、半波整流電路整流——將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電輸出電壓：UO=

0.45U2整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：下頁第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

二極管整流電路2023/9/239退出第一幫助回退前進(jìn)開始最后返回半波整流的優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單，需要二極管少。輸出脈動(dòng)大，整流效率低，半波整流的缺點(diǎn)：交流電有一半時(shí)間沒有利用上。下頁一、半波整流電路第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

二極管整流電路2023/9/240二、橋式全波整流電路整流——將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電輸出電壓：UO=

0.9U2每個(gè)整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：下頁第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

二極管整流電路2023/9/241二、橋式全波整流電路UO=

0.9U2下頁7.1.4

二極管整流電路第7章常用半導(dǎo)體器件2023/9/242橋堆實(shí)物下頁二、橋式全波整流電路第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

二極管整流電路2023/9/243一、半波整流濾波電路整流——將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電輸出電壓：UO=

U2整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：C下頁7.1.4

整流、濾波電路第7章常用半導(dǎo)體器件2023/9/244

半波整流電容濾波C波形UO=

U2下頁2023/9/245二、橋式全波整流濾波電路整流——將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電輸出電壓：UO=

1.2U2每個(gè)整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：C下頁第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

整流、濾波電路2023/9/246兩種整流方式的比較CUO=

U2CUO=

1.2U2第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

整流、濾波電路下頁2023/9/247兩種整流方式的比較CC第7章常用半導(dǎo)體器件7.1.4

整流、濾波電路下頁2023/9/248

單相橋式整流電感濾波電路三、電感濾波電路下頁2023/9/249電感濾波原理

電感器具有“通直流，阻交流”的特性，而經(jīng)過整流得到的脈動(dòng)直流電具有直流和交流成分。這樣交流成分不能通過電感器L，而直流成分可通過電感器L流動(dòng)，從而在負(fù)載RL上得到平滑的直流電壓。電感濾波適用于負(fù)載電流較大且經(jīng)常變化的場合。下頁2023/9/250復(fù)式濾波電路四、復(fù)式濾波電路下頁2023/9/251倍壓整流多倍壓整流雙電源五、其它整流濾波電路下