稳压电源基础
三、基础电路
一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。
1、变压电路
通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电→磁→电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。变压器的电路图符号见图2－3－1。
2、整流电路
经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。
（1）半波整流电路
半波整流电路见图2－3－2。其中B1是电源变压器，D1是整流二极管，R1是负载。B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压，波形如图2－3－3（a）所示。0～π期间是这个电压的正半周，这时B1次级上端为正下端为负，二极管D1正向导通，电源电压加到负载R1上，负载R1中有电流通过；π～2π期间是这个电压的负半周，这时B1次级上端为负下端为正，二极管D1反向截止，没有电压加到负载R1上，负载R1中没有电流通过。在2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源负半周的波形被“削”掉，得到一个单一方向的电压，波形如图2－3－3（b）所示。由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化，我们称其为脉动直流。
设B1次级电压为E，理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出：
整流二极管D1承受的反向峰值电压为：
由于半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。（2）全波整流电路
由于半波整流电路的效率较低，于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来，这样就有了全波整流电路。全波整流电路图见图2－3－6。相对半波整流电路，全波整流电路多用了一个整流二极管D2，变压器B1的次级也增加了一个中心抽头。这个电路实质上是将两个半波整流电路组合到一起。在0～π
期间B1次级上端为正下端为负，D1正向导通，电源电压加到R1上，R1两端的电压上端为正下端为负，其波形如图2－3－7（b）所示，其电流流向如图2－3－8所示；在π～2π期间B1次级上端为负下端为正，D2正向导通，电源电压加到R1上，R1两端的电压还是上端为正下端为负，其波形如图2－3－7（c）所示，其电流流向如图2－3－9所示。在2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源正负两个半周的电压经过D1、D2整流后分别加到R1两端，R1上得到的电压总是上正下负，其波形如图2－3－7（d）所示。
设B1次级电压为E，理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出：
整流二极管D1和D2承受的反向峰值电压为：
全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍。
（3）桥式整流电路
由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，于是出现了一种桥式整流电路。这种整流电路使用普通的变压器，但是比全波整流多用了两个整流二极管。由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。
由图2－3－13可以看出在电源正半周时，B1次级上端为正，下端为负，整流二极管D4和D2导通，电流由变压器B1次级上端经过D4、R1、D2回到变压器B1次级下端；由图2－3－14可以看出在电源负半周时，B1次级下端为正，上端为负，整流二极管D1和D3导通，电流由变压器B1次级下端经过D1、R1、D3回到变压器B1次级上端。R1两端的电压始终是上正下负，其波形与全波整流时一致。
设B1次级电压为E，理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出：
整流二极管D1和D2承受的反向峰值电压为：
桥式整流电路每个整流二极管上流过的电流是负载电流的一半，与全波
整流相同。
通常情况下桥式整流电路都简化成图2－3－17的形式。
（4）倍压整流电路
前面介绍的三种整流电路输出电压都小于输入交流电压的有效值，如果需要输出电压大于输入交流电压有效值时可以采用倍压电路，见图2－3－18。由图2－3－19可知，在电源的正半周，变压器B1次级上端为正下端为负，D1导通，D2截止，C1通过D1充电，充电后C1两端电压接近B1次级电压峰值，方向为左端正右端负；由图2－3－20可知，在电源的负半周，变压器B1次级上端为负下端为正，D1截止，D2导通，C2通过D1充电，充电后C2两端电压接近C1两端电压与B1次级电压峰值之和，方向为下端正上端负。由于负载R1与C1并联，当R1足够大时，R1两端的电压即为接近2倍B1次级电压。
二倍压整流电路还有另外一种形式的画法，见图2－3－21，其原理与图2－3－18完全一致，只是表现形式不一样。
二倍压电路还可以很容易的扩展为n倍压电路，具体电路见图2－3－22。
3、滤波电路
交流电经过整流后得到的是脉动直流，这样的直流电源由于所含交流纹波很大，不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份，让整流后的电压波形变得比较平滑。
（1）电容滤波电路
电容滤波电路图见图2－3－23，电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段，电容C1充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度很快；在脉动直流波形的下降段，电容C1放电，由于放电时间常数很大，所以放电速度很慢。在C1还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容C1的反复充放电实现了滤波作用。滤波电容C1两端的电压波形见图2－3－24（b）。
选择滤波电容时需要满足下式的条件：
（2）电感滤波电路
电感滤波电路图见图2－3－26。电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用，电感量越大滤波效果越好。电感滤波电路带负载能力比较好，多用于负载电流很大的场合。
（3）RC滤波电路
使用两个电容和一个电阻组成RC滤波电路，又称π型RC滤波电路。见图2－3－27所示。这种滤波电路由于增加了一个电阻R1，使交流纹波都分担在R1上。R1和C2越大滤波效果越好，但R1过大又会造成压降过大，减小了输出电压。一般R1应远小于R2。
（4）LC滤波电路
与RC滤波电路相对的还有一种LC滤波电路，这种滤波电路综合了电容滤波电路纹波小和电感滤波电路带负载能力强的优点。其电路图见图2－3－28。
（5）有源滤波电路
当对滤波效果要求较高时，可以通过增加滤波电容的容量来提高滤波效果。但是受电容体积限制，又不可能无限制增大滤波电容的容量，这时可以使用有源滤波电路。其电路形式见图2－3－29，其中电阻R1是三极管T1的基极偏流电阻，电容C1是三极管T1的基极滤波电容，电阻R2是负载。这个电路实际上是通过三极管T1的放大作用，将C1的容量放大β倍，即相当于接入一个（β+1）C1的电容进行滤波。
图2－3－29中，C1可选择几十微法到几百微法；R1可选择几百欧到几千欧，具体取值可根据T1的β值确定，β值高，R可取值稍大，只要保证T1的集电极－发射极电压（U CE）大于1.5V即可。T1选择时要注意耗散功率P CM必须大于U CE I，如果工作时发热较大则需要增加散热片。
有源滤波电路属于二次滤波电路，前级应有电容滤波等滤波电路，否则无法正常工作。
4、整流滤波电路总结
（1）常用整流电路性能对照
注：U为负载两端电压值；I为负载上电流值；e为整流二极管压降，一般取0.7V。（2）常用无源滤波电路性能对照
（3）电容滤波电路输出电流大小与滤波电容量的关系
（4）常用整流滤波电路计算表
第三章并联稳压电源
经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。其原因主要有以下几个方面：
1、由于输入电压不稳定（通常交流电网允许有±10％的波动），而导致整流滤波电路输出直流电压不稳定；
2、由于整流滤波电路存在内阻，当负载变化时，引起负载电流发生变化，使输出直流电压发生变化；
3、由于电子元件（特别是导体器件）的参数与温度有关，当环境温度发生变化时，引起电路元件参数发生变化，导致输出电压发生变化；
4、整流滤波后得到的直流电压中仍然会有少量纹波成份，不能直接供给那些对电源质量要求较高的电路。
所以，经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。常用的直流稳压电路有并联型和串联型稳压电路两种类型。
一、硅稳压管并联稳压电源
1、电路原理分析
图3－1－1是硅稳压管稳压电源。其中D1是稳压二极管，R1是限流电阻，R2是负载。由于D1与R2是并联，所以称并联稳压电路。此电路必须接在整流滤波电路之后，上端为正下端为负。由于稳压管D1反向导通时两端的电压总保持固定值，所以在一定条件下R2两端的电压值也能够保持稳定。
下面我们来分析一下具体工作原理：
假设设输入电压为U
I ，当某种原因导致U
I
升高时，U
D1
相应升高，有稳压
管的特性可知U
D1上升很小都会造成I
D1
急剧增大，这样流过R1上的I
R1
电流也增
大，R1两端的电压U
R1会上升，R1就分担了极大一部分U
I
升高的值，U
D1
就可以
保持稳定，达到负载上电压U
R2
保持稳定的目的。这个过程可用下面的变化关系图表示：
U
I ↑→U
D1
↑→I
D1
↑→I
R1
↑→U
R1
↑→U
D1
↓
相反的，如果U
I
下降时，可用下面的变化关系图表示：
U
I ↓→U
D1
↓→I
D1
↓→I
R1
↓→U
R1
↓→U
D1
↑
通过前面的分析可以看出，硅稳压管稳压电路中，D1负责控制电路的总电流，R1负责控制电路的输出电压，整个稳压过程由D1和R1共同作用完成。
2、元件选择
下面我们来看看已知负载电压U
R1和负载电流I
R1
时如何设计硅稳压管稳
压电源。
（1）初选稳压管D1
一般情况下，可以按照U
D1＝U
R2
和I
D1
≈（I
R2
）
max
来初步选定稳压管D1，
如果负载有可能开路则应选择（I
D1）
max
≈（2－3）（I
R2
）
max
，这是因为当负载时
所有电流全部都会流过D1，所以I
D1
应该适当选择大一点。。（2）选定输入电压
一般可选择U
I ＝（2－3）U
R2
（3）选定限流电阻R1
R1＝（U
I －U
R2
）/（I
D1
＋I
R2
）
但是需要考虑两种极限情况：
当U
I 最大，且负载开路时（即I
R2
＝0），流过D1的电流最大。为了不超
过D1的最大允许电流（I
D1）
max
，需要有足够大的电流电阻，否则会烧坏D1。则
R1需要满足：
R1>（（U
I ）
max
－U
R2
）/ I
D1
）
max
当U
I
最小，且负载电流最大时，流过D1的电流最小。为了保证此时D1能够工作在击穿区起到稳压的作用，要有一定的电流流过D1，一般取5mA－10mA。则R1需要满足：
R1<（（U
I ）
min
－U
R2
）/（I
D1
＋（I
R2
）
max
）
限流电阻R1的值应该在上面两个公式的范围内选择。
（4）检查电路稳定度
电路稳定度需要根据实际电路的要求来确定，如果稳定度不够，可以适当增加R1和U
I
，还可以选择动态电阻r比较小的稳压管。
二、晶体管并联稳压电源
1、电路原理分析
图3－1－2是晶体管并联稳压电源。其中T1是调整管、D1是基准稳压管，R1是D1的限流电阻，R2是限流电阻，R3是负载。这个稳压电路的输出电压约等于稳压管D1的稳压值（实际上要加上T1发射结电压，一般锗管取0.3V，硅管取0.7V）。这是由于电源在工作时，T1发射结导通，发射极电压与基极电压保持一致，而基极电压被D1稳定在一个固定值。这个电路可以看作T1将D1的稳压作用放大了β倍，相当于接入一个稳压值为D1稳压值，稳压效果为β
倍D1稳压效果的稳压管。
电路工作原理是：
U
I ↑→U
D1
↑→（U
T1
）
EC
↑→（I
T1
）
EC
↑→I
R2
↑→U
R2
↑→（U
T1
）
EC
↓
U
I ↓→U
D1
↓→（U
T1
）
EC
↓→（I
T1
）
EC
↓→I
R2
↓→U
R2
↓→（U
T1
）
EC
↑
2、元件选择
这个电路选择元件的步骤与硅稳压管并联稳压电路类似，主要从下面几个方面考虑。
（1）初选调整管T1和稳压管D1
选择调整管T1时，主要考虑其额定电流I
CM 要大于输出电流I
O
，以保证
负载开路时调整管不会因为电流过大而损坏。另外，为了保证调整管有良好的调
整作用，还要求β值大、漏电流小。选择稳压管D1时，主要考虑其稳定电压与T1发射结电压之和要等于输出电压。
（2）选定输入电压
为保证稳压电源的效率，输入电压一般不要选择过高，以不超过2 U
I
为宜。
（3）选定限流电阻R2
对于并联稳压电路而言，限流电阻R2是整个电路工作好坏的关键。R2选择大，稳压效果较好，但功耗大（因为电阻功耗P＝I2R），同时要求输入电压增大，电源的效率就比较低。具体计算方法可参考硅稳压管并联稳压电路元件选择的第三步。
（4）检查电路稳定度
整个电路的稳定度需要根据实际电路的要求来确定，如果稳定度不够，
可以适当增加R1和U
I
，还可以选择β值较大、漏电流较小的调整管。
3、使用复合调整管的并联稳压电源
图3－1－3是一种使用复合调整管的并联稳压电源，与图3－1－2电路最大的区别是将调整管改为符合管结构，这样既可以得到较大的β值，又能够有较大的I CM。元件选择时可采用与图3－1－2类似的方法，但是由于这个电路的电流较大，要注意限流电阻R1选择时除考虑阻值外还要考虑其功率。以免负载断路时烧坏限流电阻。
4、并联稳压电源的优缺点
并联稳压电源的优点：
·有过载自保护性能，输出断路时调整管不会损坏。
·在负载变化小时，稳压性能比较好。
·对瞬时变化的适应性较好。
并联稳压电路的缺点：
·效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部消耗在限流电阻和调整管上。
·输出电压调节范围很小。
·稳定度不易做得很高。
其实并联稳压电源的这些优点对于串联稳压电源而言，都可以通过采用一些特殊的电路实现。但是并联稳压电源的这些固有的缺点却很难改进，所以现在普遍使用的都是串联稳压电源。下一章我们将重点介绍一下串联稳压电源的原理、设计方法和一些实用电路。
整流二极管的作用及其整流电路 整流二极管的作用及其整流电路 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。 若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 二极管整流电路 一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、留下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压 Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路(单向桥式整流电路) 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。
二极管整流电路试题
晶体二极管及整流电路试题（一） 姓名学号 一、填空 1、纯净的半导体称为，它的导电能力很。在纯净的半导体中掺入少量的价元素，可形成P型半导体，又称型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为。 2、在本征半导体中掺入价元素，可形成N型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为，它的导电能力比本征半导 体。 3、如图，这是材料的二极管的____ 曲线，在正向电压超过 V 后，二极管开始导通，这个电压称为 电压。正常导通后，此管的正向压降约 为 V。当反向电压增大到 V时， 即称为电压时，反向电流会急剧 增大，该现象为。若反向电压 继续增大，容易发生现象。其中 稳压管一般工作在区。
4、二极管的伏安特性指和关系，当正向电压超过_____后，二极管导通。正常导通后，二极管的正向压降很小，硅管约为V,锗管约为 V。 5、二极管的重要特性是，具体指：给二极管加电压，二极管导通；给二极管加电压，二极管截止。 6、PN结的单向导电性指，当反向电压增大到 时，反向电流会急剧增大，这种现象称。 7、二极管的主要参数有 ________、____ ___、 _ 和，二极管的主要特性是。 8、用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较小，则表明二极管内部；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部。两次测的阻值相差越大，则说明二极管的 性能越好。 9、整流是指_______________________________________，单相整流电路分、和电路。 10、有一直流负载R L =9Ω，需要直流电压V L =45V,现有 2CP21(I FM =3000mA,V RM =100V)和2CP33B(I FM =500mA, V RM =50V) 两种型号的二极 管,若采用桥式整流电路，应选用型二极管只。
为电感对直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高. 桥式整流电感滤波电路如图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点，当输出电流发生变化时，L中将感应出一个反电势，使整流管的导电角增大，其方向将阻止电流发生变化。 图2电感滤波电路 在桥式整流电路中，当u2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后u2不到90°。当u2超过90°后开始下降，电感上的反电势有助于D1、D3继续导电。当u2处于负半周时，D2、D4导电，变压器副边电压全部加到D1、D3两端，致使D1、D3反偏而截止，此时，电感中的电流将经由D2、D4提供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导电角θ都是180°，这一点与电容滤波电路不同。 图3电感滤波电路波形图 已知桥式整流电路二极管的导通角是180°，整流输出电压是半个半个正弦波，其平均值约为。电感滤波电路，二极管的导通角也是180°，当忽略电感器L的电阻时，负载上输出的电压平均值也是。如果考虑滤波电感的直流电阻R，则电感滤波电路输出的电压平均值为 要注意电感滤波电路的电流必须要足够大，即RL不能太大，应满足wL>>RL，此时IO（AV）可用下式计算 由于电感的直流电阻小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后的损失很小，但是对于交流分量，在wL和上分压后，很大一部分交流分量降落在电感上，因而降低了输出电压中的脉动成分。电感L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的场合。采用电感滤波以后，延长了整流管的导电角，从而避免了过大的冲击电流。 电容滤波原理详解 1．空载时的情况 当电路采用电容滤波，输出端空载，如图4(a)所示，设初始时电容电压uC为零。接入电源后，当u2在正半周时，通过D1、D3向电容器C充电；当在u2的负半周时，通过D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为
第1章 晶体二极管和 二极管整流电路 教学重点 1．了解半导体的基本知识：本征半导体、掺杂半导体；掌握PN 结的基本特性。 2．理解半导体二极管的伏安特性和主要参数。 3．了解几种常用的二极管：硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。 4．掌握单相半波、桥式全波整流电路的电路组成、工作原理与性能特点；了解电容滤波电路的工作原理。 5．了解硅稳压管的稳压特性及稳压电路的稳压原理。 教学难点 1．PN 结的单向导电特性。 2．整流电路和滤波电路的工作原理。 3．硅稳压管稳压电路的稳压过程。 学时分配 1.1 晶体二极管 1.1.1 晶体二极管的单向导电特性 ???体三极管等器件：晶体二极管、晶 等、变压器、电感电容、 元件：电阻电子元器件T)()()()(L C R
1．晶体二极管 (1) 外形 如图1.1.1(a )所示，晶体二极管由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。 (2) 图形、文字符号 如图1.1.1(b )所示，晶体二极管的图形由三角形和竖杠所组成。其中，三角形表示正极，竖杠表示负极。V 为晶体二极管的文字符号。 2．晶体二极管的单向导电性 动画 晶体二极管的单向导电性 (1) 正极电位＞负极电位，二极管导通； (2) 正极电位＜负极电位，二极管截止。 即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。 [例1.1.1] 图1.1.3所示电路中，当开关S 闭合后，H 1、H 2两个指示灯，哪一个可能发光？ 解 由电路图可知，开关S 闭合后，只有二极管V 1 正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H 1指示灯发光。 1.1.2 PN 结 二极管由半导体材料制成。 动画 PN 结 1．半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅(Si )或锗(Ge )半导体。 半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种： —载流子—均可运载电荷量的正电空穴：带与自由电子等自由电子：带负电???? ?? 载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子。如图1.1.4所示。 2．本征半导体 不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。 本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂质半导体。 3．杂质半导体 为了提高半导体的导电性能，在本征半导体(4价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。 根据掺杂的物质不同，可分两种： 图1.1.4 半导体的两种载流子 图1.1.3 [例1.1.1]电路图 图1.1.1 晶体二极管的外形和符号
二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。
下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下：
《晶体二极管及二极管整流电路》试题 一、判断题（每空2分，共36分） 1 1. N型半导体中，主要依靠自由电子导电，空穴是少数载流子。（） 2. 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的PN结。（） 3. 半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。（） 4. 二极管是线性器件。（） 5. 二极管处于导通状态，呈现很大的电阻，在电路中相当于开关的断开特性。（） 6. 二极管两端加上正向电压就一定会导通。（） 7. PN结的单向导电性，就是PN结正向偏置时截止，反向偏置时导通。（） 8. 二极管两端加反向电压时，反向电流不随反向电压变化而变化，这时二极管的状态为截止。（） 9. 二极管只要工作在反向击穿区，就一定会被击穿损坏。（） 10. 热击穿和电击穿过程都是不可逆的。（） 11. 所谓理想二极管，就是当其正向偏置时，结电阻为零，等效成开关闭合；当其反向偏置时，结电阻为无穷大，等效成开关断开。（） 12. 使用稳压管时应阳极接高电位，阴极接低电位。 13. 稳压二极管如果反向电流超过允许范围，二极管将会发生热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。（） 14. 整流电路由二极管组成，利用二极管的单向导电性把直流电变为交流电。（） 15. 用两只二极管就可实现单相全波整流，而单相桥式整流电路却用了四只二极管，这样做虽然多用了两只二极管，但降低了二极管承受的反向电压。（） 16. 在电容滤波整流电路中，滤波电容可以随意选择（ ） 17. 在电容滤波整流电路中，电容耐压值要大于负载开路时整流电路的输出电压。（） 18.电容滤波器中电容器容量越小滤波效果越好。（） 二、单选题（每空2分，共32分） 1. 本征半导体是（）。 A. 掺杂半导体 B. 纯净半导体 C. P型半导体 D. N型半导体
永州综合职业中专学校电子技术基础 半导体二极管及整流滤波电路试题 班级: 、姓名 、得分 。 一、填空题 1、纯净的半导体称为 ，它的导电能力很 。在纯净的半导体中掺 入少量的 价元素，可形成 P 型半导体，其中多数载流子为 ，少数载流子为 。 2、在本征半导体中掺入 价元素，可形成 N 型半导体，其中多数载流子为 ，少数载流子为 。 3、如图，这是 材料的二极管的 曲线，在正向电压超过 V 后，正常导通后，此管的正向压降约 为 V 。当反向电压增大到 V 时 ， 即称为 电压时，反 向电流会急剧增大，该现象为 。其中 稳压管一般工作在 区。 V(v 4、二极管的主要特性是 ，具体指：给二极管加 电压，二极管导通；给二极管加 电压，二极管截止。 5、PN 结的单向导电性指 。 6、二极管的主要参数有 、 和 。 7、用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较小，则表明二极管内部 ；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部 。两次测的阻值相差越大，则说明二极管的 性能越好。 8、整流是指 。 9、 有 一 直 流 负 载 R L =9Ω ， 需 要 直 流 电 压 V L =45V,现 有 2CP21(I FM =3000mA,V RM =100V)和 2CP33B(I FM =500mA, V RM =50V) 两种型号的二极管若, 采用桥式整流电路，应选用 型二极管 只。 10、滤波器的作用是将整流电路输出的 中的 成分滤去，获得比较 的直流电,通常接在 电路的后面。它一般分为 、 和 三类。 二、判断题 1、( )将 P 型半导体和 N 型半导体的接触并连在一起，就会形成 PN 结。 2、（ ）P 型半导体可通过纯净半导体中掺入五价磷元素获得。 3、（ ）P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。 4、（ ）硅二极管死区电压是 0.3V ，正向压降是 0.7V 。 5、（ ）硅的导通电压为 0.3V ，锗的导通电压为 0.7V 。 6、（ ）二极管只要加上了正向电压，就一定能导通。 7、（ ）二极管正向使用时不能稳压。 8、（ ）电感滤波器一般常用于负载电流较小的场合。 9、（ ）电容滤波器实质上是在整流电路负载电阻旁串联一个电容器，常选用于负载电流较小的场合。 10、（ ）稳压二极管一般工作在反向击穿区。
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 整流电路分类： 单向、三相与多项整流电路； 还可分为半波、全波、桥式整流电路； 又可分为可控与不可控；当全部或部分整流元件为可控硅（晶闸管）时称可控整流电路 （一）不可控整流电路 1、单向二极管半波整流电路 半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低；因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 输出直流电压U=0.45U2 流过二极管平均电流I=U/RL=0.45U2/RL 二极管截止承受的最大反向电压是Um反=1.4U2 2、单向二极管全波整流电路 因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc＝0.9e2，比半波整流时大一倍） 另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。 输出直流电压U=0.9U2
流过二极管平均电流只是负载平均电流的一半,即流过负载的电流I=0.9U2/RL流过二极管电流I=0.45U2/RL 二极管截止时承受2.8U2的反向电压 因此选择二极管参数的依据与半波整流电路相比有所不同，由于交流正负两个半周均有电流流过负载，因此变压器的利用率比半波整流高。 二极管全波整流的另一种形式即桥式整流电路，是目前小功率整 流电路最常用的整流电路。 3、二极管全波整流的结论都适用于桥式整流电路，不同点仅是每个二 极管承受的反向电压比全波整流小了一半。 桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！ U=0.9U2 流过负载电流I=0.9U2/RL 流过二极管电流I=0.45U2/RL 二极管截止承受反向电压U=1.4U2 另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。 图5-7 示出了二极管并联的情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半，三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时"，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R 一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。
一、晶体二极管和二极管整流电路 一、填空 1、纯净的半导体称为本征半导体，它的导电能力很。在纯净的半导体中掺入少量的 3 价元素，可形成P型半导体，又称型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为。 2、在本征半导体中掺入价元素，可形成N型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为，它的导电能力比本征半导体。 3、如图，这是材料的二极管的____ 曲线，在正向电压超过 V 后，二极管开始导通，这个电压称为 电压。正常导通后，此管的正向压降约 为 V。当反向电压增大到 V时， 即称为电压时，反向电流会急剧 增大，该现象为。若反向电压 继续增大，容易发生现象。其中 稳压管一般工作在区。 4、二极管的伏安特性指和关系，当正向电压超过_____后，二极管导通。正常导通后，二极管的正向压降很小，硅管约为 V,锗管约为 V。 5、二极管的重要特性是，具体指：给二极管加电压，二极管导通；给二极管加电压，二极管截止。 6、PN结的单向导电性指，当反向电压增大到时，反向电流会急剧增大，这种现象称。 7、二极管的主要参数有 ________、_________和，二极管的主要特性是。 8、用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较小，则表明二极管内部；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部。两次测的阻值相差越大，则说明二极管的性能越好。 9、整流是指_______________________________________，单相整流电路分、和电路。将交流电转换成较稳定的直流电，一般要经过以下过程： ___________ →____________ →____________ →____________ 10、有一直流负载R L =9Ω，需要直流电压V L =45V,现有 2CP21(I FM =3000mA,V RM =100V)和2CP33B(I FM =500mA, V RM =50V) 两种型号的二极 管,若采用桥式整流电路，应选用型二极管只。 11、稳压二极管的稳压特性指，动态电阻r Z 越大，
整流二极管 整流二极管是一种能够将交流电能转化成为直流电能的半导体器件，整流二极管具有明显的单向导电性，是一种大面积的功率器件，结电容大，工作频率较低，一般在几十千赫兹，反向电压从25V到3000V. 硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好，通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造，这种器件结面积大，能通过较大电流（通常可以达到数千安），但工作频率不高，一般在几十千赫兹以下，整流二极管主要用于各种低频整流电路。 整流二极管的常用参数 （1）最大平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。 （2）最高反向工作电压VR：指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V，1N4007的VR为1OOOV （3）最大反向电流IR：它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。 （4）击穿电压VR：指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。 （5）最高工作频率fm：它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定，若工作频率超过fm，则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。 （6）反向恢复时间tre：指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。 （7）零偏压电容CO：指二极管两端电压为零时，扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是，由于制造工艺的限制，即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围，若测试条件改变，则相应的参数也会发生变化，例如在25°C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于1OuA，而在100°C时IR则变为小于500uA。 整流二极管的选用 整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。 选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如，1N
单相整流电路试题 1、在单相整流电路中，流过负载电阻的电流是（）。 A.交流电流 B.平滑直流 C.脉动直流 D.纹波电流 2、一个半波整流电路的变压器副边电压有效值为10V，负载电阻为500Ω，流过二极管的平均电流为（）。 A.90mA B.180 mA C.9 mA D.18 mA 3、整流电路如图P10.3所示，输出电压 U o1 和 U o2 分别为（）。 A.40.5V，-9V B.-40.5V，9V C.45V， -9V D.-45V，+9V 4、图P10.4（1）所示为单相全波整流电路，因故障VD2烧断。当 u 2 = U 2m sin?ωtV 时，输出电压 u o 的波形应为图P10.4（2）所示的（）。
A B C D 5、在单相桥式整流电路中，设变压器副边电压有效值为 U 2 =100V ，则负载两端的平均电压是（）。 A.100V B.90V C.45V D.141V 6、在单相桥式整流电路中，如果某个整流二极管极性接反，则会出现（）现象。 A.输出电压升高 B.输出电压降低 C.短路无输出 D.输出电压不变 7、在单相桥式整流电路中，设变压器副边电压有效值为 U 2 ，若负载开路，则每只整流二极管承受的最高反向电压是（）。 A . 2 U 2 B. 2 U 2 C . U 2 D . 2 2 U 2 8、桥式整流电路如图P10.8（1）所示，当 u= U m sin?ωtV 时，因故障VD3烧断。输出电压 u o 的波形应为图P10.8（2）所示的（）。
A B C D 9、桥式整流电路的变压器副边电压为20V，每个整流二极管所承受的最大反向电压为（）。 A.20V B.28.28V C.40V D.56.56V 10、测量桥式整流电路的输出直流电压为9V，此时发现有一只二极管已经断开，其变压器副边电压为（）。 A.10V B.15V C.20V D.25V 11、如果在整流电路的负载两端并联一个滤波电容，其输出波形脉动的大小将随着负载电阻值和电容量的增加而（）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定 12、在单相半波整流电容滤波电路中，设变压器副边电压有效值为 U 2 =100V，若滤波电容开路，则二极管承受的最高反向电压可达到（）。 A.200V B.141V C. 282V D.100V 13、桥式整流电容滤波电路的变压器副边电压为20V，当R L C ≥（3~5）T/2时，输出电压为（）。 A.24V B.28V C.9V D.18V 14、图P10.14所示电路中，负载电阻 R L 增大时，输出电压 U o 和二极管导通角θ的变化为（）。
晶体二极管和整流电路测试题 一．填空题：（每空2分，共40分） 1．二极管的P 区接电位 端，极管的N 区接电位 端，称正向偏置，二极管导通；反之称反向偏置，二极管截止；所二极管具有 性。 2．二极管的PN 结面积不同可分为点接触型、面接触型和 型； 型二极管适用于高频、小电流的场合， 型二极管适用于低频、大电流的场合。 3．普通二极管工作时要避免工作于 ，而稳压管通常工作于 。 4．单相 用来将交流电压变换成单相脉动直流电压。 5．直流电源中，除电容滤波电路外，其它形式的滤波电路包括 、 等。 6．W7805的输出电压为 V ，额定输出电流为 A ； 7．开关稳压电源的调整管工作在 状态，依靠调节调整管 的比例来实现稳压。 8．发光二极管能将电信号转换成 信号，它工作时需要加 偏置电压；光电二极管能将 转换成电信号，它工作时需要加 偏置电压； 二．判断题：（每题2分，共10分） 1．二极管在反向电压超过最高反向工作电压V RM 时会损坏。 （ ） 2．稳压二极管在工作中只能作反向连接。 （ ） 3．电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。（ ） 4．在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只整流管断开，输出电压的平均值变为原来的一半。 （ ） 5．二极管的反向漏电流越小，其单相导电性能越好。 （ ） 三．选择题：（每题2分，共10分） 1．图1.17所示符号中，表示发光二极管的为 （ ） 2．从二极管的伏安特性可以看出，二极管两端压降大于（ ）时，处于正向导通状态。 （ ） A ．0 B ．死区电压 C ．反向击穿电压 D ．正向压降 3．．用万用表电阻挡测量小功率二极管性能好坏时，应把量程开关旋到 （ ）位置。 A ．R ×100 B ．R ×1K C ．R ×1 D ．R ×10K 4．直流稳压电源中，滤波电路的作用是 （ ） A ．将交流电变为较平滑的直流电 B ．将交流电变为稳定的直流电 C ．滤除直流电中的交流成分 D ．将交流电变为脉动直流电 5．开关稳压电源效率高的主要原因是 （ ） A ．调整管工作在开关状态 B ．输出端有L C 滤波电路 C ．省去电源变压器 D ．电路元件少 四．技能实践题：（每题10分，共20分） A . B . C .D .图1.17
二极管及整流电路练习题 一、填空 1、纯净的半导体称为，它的导电能力很。在纯净的半导体中掺入少 量的价元素，可形成P型半导体，又称型半导体，其中多数载流子为， 少数载流子为。 2、在本征半导体中掺入价元素，可形成N型半导体，其中多数载流子 为，少数载流子为，它的导电能力比本征半导体。 3、如图，这是材料的二极管的____ 曲线，在正向电压超过 V 后，二极管开始导通，这个电压称为 电压。正常导通后，此管的正向压降约 为 V。当反向电压增大到 V时， V 即称为电压。其中 稳压管一般工作在区。 4、二极管的伏安特性指和 _____后，二极管导通。正常导通后，二极管的正向压降很小，硅管约为 V, 为 V。 5、二极管的重要特性是，具体指：给二极管加电压，二极管 导通；给二极管加电压，二极管截止。 6、PN结的单向导电性指，当反向电压增大到 时，反向电流会急剧增大，这种现象称。 7、二极管的主要参数有 ________、_________和，二极管的主要 特性是。 8、用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较 小，则表明二极管内部；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部。 两次测的阻值相差越大，则说明二极管的性能越好。 9、整流是指_______________________________________，整流电路分可为： 和电路。将交流电转换成较稳定的直流电，一般要经过以下过程： ___________ →____________ →____________ →____________ 10、有一直流负载R L=9Ω，需要直流电压V L=45V,现有2CP21(I FM=3000mA,V RM=100V) 和2CP33B(I FM=500mA, V RM=50V) 两种型号的二极管,若采用桥式整流电路，应选用 型二极管只。 11、稳压二极管的稳压特性指，动态电阻r Z越大，说明稳 压性能越。 12、滤波器的作用是将整流电路输出的中的成分滤去， 获得比较的直流电,通常接在电路的后面。它一般分为、 和三类。 13、有一锗二极管正反向电阻均接近于零，表明该二极管已_______ ，又有一硅二
第1章 晶体二极管和二极管整流电路 教学重点 1．了解半导体的基本知识：本征半导体、掺杂半导体；掌握PN 结的基本特性。 2．理解半导体二极管的伏安特性和主要参数。 3．了解几种常用的二极管：硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。 4．掌握单相半波、桥式全波整流电路的电路组成、工作原理与性能特点；了解电容滤波电路的工作原理。 5．了解硅稳压管的稳压特性及稳压电路的稳压原理。 教学难点 1．PN 结的单向导电特性。 2．整流电路和滤波电路的工作原理。 3．硅稳压管稳压电路的稳压过程。 学时分配 晶体二极管 1.1.1 晶体二极管的单向导电特性 ???体三极管等器件：晶体二极管、晶 等、变压器、电感电容、 元件：电阻电子元器件T)()()()(L C R 1．晶体二极管 (1) 外形
如图1.1.1(a)所示，晶体二极管由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。 (2) 图形、文字符号 如图1.1.1(b)所示，晶体二极管的图形由三角形和竖杠所组成。其中，三角形表示正极，竖杠表示负极。V 为晶体二极管的文字符号。 2．晶体二极管的单向导电性 动画 晶体二极管的单向导电性 (1) 正极电位＞负极电位，二极管导通； (2) 正极电位＜负极电位，二极管截止。 即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。 [例1.1.1] 图所示电路中，当开关S 闭合后，H 1、H 2 两个指示灯，哪一个可能发光 解 由电路图可知，开关S 闭合后，只有二极管V 1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H 1指示灯发光。 1.1.2 PN 结 二极管由半导体材料制成。 动画 PN 结 1．半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅(Si)或锗(Ge)半导体。 半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种： —载流子—均可运载电荷量的正电空穴：带与自由电子等自由电子：带负电???? ?? 载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子。如图1.1.4所示。 2．本征半导体 不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。 本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂质半导体。 3．杂质半导体 为了提高半导体的导电性能，在本征半导体(4价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。 根据掺杂的物质不同，可分两种： (1) P 型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素(3价)所形成的半导体，如P 型硅。其中，多数载流子为空穴，少数载流子为电子。 图 1.1.4 半导体的两种 载流子 图1.1.3 [例电路图 图1.1.1 晶体二极管的外形和
晶体二极管及二极管整流电路 一、判断题 1.半导体的导电能力在不同条件下有很大差别，若提高环境温度导电能力会减 弱。 2.本征半导体温度升高后两种载流子浓度仍然相等。 3.N型半导体中，主要依靠自由电子导电，空穴是少数载流子。 4.P型半导体中不能移动的杂质离子带负电，说明P型半导体呈负电性。 5.PN结正向偏置时，其内外电场方向一致。 6.晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的PN结。 7.半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。 8.二极管具有单向导电性。 9.二极管是线性器件。 10.二极管和三极管都是非线性器件。 11.二极管处于导通状态，呈现很大的电阻，在电路中相当于开关的断开特性。 12.二极管两端加上正向电压就一定会导通。 13.二极管的核心是一个PN结，PN结具有单向导电特性。 14.PN结的单向导电性，就是PN结正向偏置时截止，反向偏置时导通。 15.二极管两端加上反向电压时，反向电流不随反向电压变化而变化，这时二极 管的状态为截止。 16.二极管的截止特性是其两端的反向电压增加时，而反向电流基本不变。 17.二极管只要工作在反向击穿区，就一定会被击穿损坏。 18.点接触型二极管其PN结的静电容量小，适用于高频电路。 19.整流二极管多为面接触型的二极管，结面积大、结电容大，但工作频率低。 20.整流二极管多为点接触型的二极管，结面积小、结电容大，但工作频率低。 21.点接触型二极管只能使用于大电流和整流。 22.制作直流稳压电源元件中，整流二极管按照制造材料可分为硅二极管和锗二 极管 23.半导体二极管按结构的不同，可分为点接触型和面接触型，各自能承受的正 向电流值有较大区别。 24.晶体二极管击穿后立即烧毁。
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下： （1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）半波整流电路的交流利用率为50%。 （3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出 时电压叠加）。 （3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
第一章 晶体二极管和二极管整流电路 一、填空 1．纯净的半导体称为 ；在纯净的半导体中掺入少量的硼元素，可形成 型半导体，其中多数载流子为 ，少数载流子为 ，所以又称 型半导体，。 2．在本征半导体中掺入磷元素，可形成N 型半导体，其中多数载流子为 ，少数载流子为 ，它的导电能力比本征半导体 。 3．如图，这是 材料的二极管的____ 曲线，在正向电压超过 V 后，二极管开始导通，这个电压称为 电压。正常导通后，此管的正向压降约 为 V 。当反向电压增大到 V 时， 即称为 电压时，反向电流会急剧 增大，该现象为 。若反向电压 继续增大，容易发生 现象。其中 稳压管一般工作在 区。 4．二极管的伏安特性指 和 关系，当正向电压超过 _____后，二极管导通。正常导通后，二极管的正向压降很小，硅管约为 V,锗管约为 V 。 5．二极管的重要特性是 ，具体指：给二极管加 电压，二极管导通；给二极管加 电压，二极管截止。 6．用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较小，则表明二极管内部 ；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部 。两次测的阻值相差越大，则说明二极管的 性能越好。 7．有一锗二极管正反向电阻均接近于零，表明该二极管已_______ ，又有一硅二极管正反向电阻均接近于无穷大，表明该二极管已_______ 。 8．整流是指_______________________________________。 9．滤波是指 。 10．如图，V 为理想二极管。 状态 ， V AB = V 11 ．图中，V 为硅二极管。 与A 接通时， V 的状态 ，V MN = V 与B 接通时， 的状态 ，V MN = V 6V
二极管电路习题 一、选择题 1、在题图所示电路中，U A0电压为（） （a）12V （b）-9V （c）-3V 2 在题图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则 D1、D2、D 3 的工作状态为（）。（a）D1 导通，D2、D3 截止（b）D1、D2 截止，D3 导通 （c）D1、D3 截止，D2 导通 3 在题图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则 D1、D2 的工作状态为（）。 （a）D1 导通，D2、截止（b）D1、D2 均导通 （c）D1、截止，D2 导通 4 在题图所示电路中，D1、D2 为理想元件，则电压 U0 为（） （a）3V （b）5V （c）2V 5 电路如题图（a）所示，二极管 D 为理想元件，输入信号 ui 为图（b）所示的三角波，则输出电压 u0 的最大值为（）。 （a）5V （b）17V （c）7V 6 在题图所示电路中，二极管为理想元件，uA=3v,uB=2sinωtV,R=4KΩ,则 uF 等于( ). （a）3V （b）2sinωtV （c）3+2sinωtV 7 在题图所示电路中，二极管为理想元件，则输出电压 U0 为（） （a）3V （b）0V （c）－12V 8 在题图（1）所示电路中，二极管 D 为理想元件，设u1=2sinωtV,稳压二极管 DZ 的稳定电压为 6V，正向压降不计，则输出电压 u0 的波形为图（2）中的波形（） 12 9 ( R V A O 题图
9 在题图所示电路中，稳压二极管 DZ2 的稳定电压为 6V，DZ2 的稳定电压为 12V，则输出 电压 U0 等于（）。 （a）12V （b）6V （c）18V 10 在题图所示电路中，稳压二极管 DZ1 和 DZ2 的稳定电压分别为 6V 和 9V，正向电压 降都是。则电压 U0 等于（）。（a）3V （b）15V （c）－3V 11 在题图所示电路中，稳压二极管 DZ1 的稳定电压 UZ1=12V,DZ2 的稳定电压 UZ2=6V， 则电压 U0 等于（）。 （a）12V （b）20V （c）6V 12 已知某晶体管处于放大状态，测得其三个级的电位分别为 6V、9V 和，则 6V 所对应的 电极为（a ）。 （a）发射极（b）集电极（c）基极 13 晶体管的工作特点是（ a ）。（a）输入电流控制输出电流（b）输入电流控制输出电压 （c）输入电压控制输出电压