第四章 二极管与晶闸管ppt课件

1、4-1 二极管,4-2 二极管整流电路,4-3 晶闸管,4-1 二极管,1了解半导体的导电特性，掌握二极管的单向导电性。 2理解普通二极管的伏安特性和主要参数。 3会用万用表大致判断二极管的极性和好坏。 4了解整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光敏二极管、开关二极管和变容二极管的特点及应用。,学习目标,一、半导体的导电特性 半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质。常见的半导体材料有硅、锗和硒等，但用于制造半导体器件的一般只有单晶结构的硅（Si）和锗（Ge） 两种材料，由于硅具有较稳定的特性更被广泛应用。,二极管的应用,P型半导体和N型半导体,二、二极管的结构及符号 由一个PN结加上

2、相应的电极引线和管壳即可组成一个二极管。 二极管的两个引出极，一个称正极，另一个称负极。二极管的文字符号为VD或V。,二极管的结构图,二极管的图形符号,三、二极管的单向导电性 当二极管外加正向电压（二极管正极电位高于负极电位）时二极管导通，反之则二极管截止，这一性质称为二极管的单向导电性。,二极管单向导电性实验电路,四、二极管的伏安特性曲线,二极管伏安特性曲线,二极管的伏安特性曲线,1正向特性 （1）OA段 这一段曲线平坦，外加电压很小，正向电流几乎为零，故称“死区”。与A点对应的电压为二极管开始导通的临界电压，称开启电压（或称门限电压）。一般硅二极管的开启电压约为0.5V，锗二极管的开启电压

3、约为0.1V。,（2）AB段 这一段随着外加正向电压增大，正向电流缓慢增大。 （3）BC段 这一段曲线陡直上升。正向电压增加不多，正向电流急剧增大，电压与电流的关系近似为线性，这一段称为“正向导通区”（也称线性区）。一般硅二极管的正向管压降约为0.7V，锗二极管的正向管压降约为0.3V。,2反向特性 （1）OD段 外加反向电压在较大范围内变化而反向电流很小且基本恒定，称二极管反向饱和电流（或称反向漏电流）。 （2）D点以后 当反向电压增大到D点所对应数值时，反向电流突然猛增，这一现象称为反向击穿，所对应的电压称为反向击穿电压。,五、二极管的主要参数 1最大整流电流 是指二极管允许通过的最大正向

4、工作电流的平均值，用字符表示。 2最高反向工作电压 是指二极管允许承受的反向工作电压峰值，用字符表示，它通常为其反向击穿电压的1/31/2。 3反向饱和电流 是指二极管在规定的反向电压和环境温度下的反向电流值，用字符表示。,六、二极管的简易判别,如果不能从二极管外观直接判别出正、负极，可利用二极管的单向导电性，即二极管正向电阻小、反向电阻大的特性，用万用表的电阻挡大致判断二极管的极性和好坏。 将万用表置于R100或R1k电阻挡，这时指针式万用表表内电池为1.5V，红表笔连接表内电池负极，黑表笔连接表内电池正极。,万用表电阻档等效电路,a) 测二极管正向电阻,b) 测二极管反向电阻,用万用表检测

5、二极管,二极管的测量,七、常用二极管类型 1整流二极管,整流二极管实物图,整流电路波形图,2稳压二极管 稳压二极管是利用二极管反向击穿特性工作的半导体器件。,a） 常见外形,b）电路图形符号,稳压二极管,稳压二极管的正向特性与普通硅二极管相似，但它的反向击穿特性很陡。,稳压二极管的伏安特性曲线,最简单的串联稳压电路,3发光二极管,a)内部结构图 b)普通发光二极管 c)贴片式发光二极管 d)图形符号,发光二极管,发光二极管常用作照明或显示器件，除单个使用外，也可制成七段式或点阵显示器，显示数字或图形文字，甚至用成千上万个发光二极管点阵制成超大面积的户外电视屏幕。,a）汽车尾灯 b）交通信号灯

6、c）点阵显示屏,LED灯应用示例,4光敏二极管 光敏二极管也称光电二极管，是一种将光信号变成电信号的半导体器件。,a）外形 b）内部结构 c）图形符号,光敏二极管,远红外遥控电路,a) 发射电路 b)接收电路,光电二极管不仅能构成光电传感器件，如果制成受光面积大的光电二极管，则可化为一种能源，称为光电池。,太阳能LED路灯,5开关二极管 开关二极管一般用于接通或切断电路，它是利用PN结的正向偏置导电、反向偏置截止的特性完成工作的。,开关二极管,6变容二极管 变容二极管是利用PN结电容效应的一种特殊二极管。,a) 外形,b)图形符号,c) C-u关系曲线,变容二极管,当调节电位器RP时，加在变容

7、二极管上的电压发生变化，其电容量相应改变，从而使振荡回路的谐振频率也随之改变。,变容二极管应用电路,汽车光电式点火信号发生器,汽车光电式点火信号发生器示意图,4-2 二极管整流电路,1掌握单相半波整流电路和桥式整流电路的组成及工作原理。 2掌握三相整流电路的组成及工作原理。 3了解硅整流堆器件的应用。 4了解电容滤波和电感滤波的基本形式和工作原理。,学习目标,一、单相半波整流电路 1电路组成 单相半波整流电路通常由一只降压变压器、一只整流二极管和一个负载等组成。,a)实验电路,b)半波整流波形,单相半波整流电路,单相半波整流电路,2工作原理 电路中，变压器T的作用是将电网电压变换为所需的交流电

8、压。当为正半周时，设A端为正，B端为负，二极管VD正偏导通，电流由A端流出，经VD、回到B端。忽略二极管正向压降，负载两端电压uLu2。 当为负半周时，B端为正，A端为负，二极管反偏截止，负载上无电流通过，uL=0。,3负载上的直流电压UL UL即负载上脉动电压在一周内的平均值。式中，U2为变压器二次侧电压有效值。,UL=0.45U2,4整流二极管的选用 （1）二极管最大正向电流 的选择 半波整流电路中流过二极管的平均电流就是流过负载的平均电流，因此整流二极管的最大正向电流应大于负载电流，即IFIL。 （2）二极管最大反向电压 的选择 当交流电压U2在1.5、3.5等时刻，二极管承受最大反向电

9、压，因此,二、单相桥式整流电路 1电路组成 单相桥式整流电路通常由降压变压器、四只整流二极管和一个负载等组成。,a)实验电路,b)整流波形,单相桥式整流电路,单相桥式整流电路,桥式整流电路的三种常见画法,2工作原理,单相桥式整流电流通路,3负载上的直流电压UL 即负载上脉动电压在一周内的平均值，相当于两个半波整流合成作用在负载上，故UL=0.45U2+0.45U2，即 UL=0.9U2。,4整流二极管的选用 （1）二极管最大正向电流 桥式整流电路中流过二极管的平均电流是流过负载电流的一半，因此整流二极管的最大正向电流应大于负载电流的一半，即 。 （2）二极管最大反向电压,三、三相桥式整流电路,

10、三相桥式整流电路,三相桥式整流电路工作波形,a)二次侧电压波形 b)输出波形 c)实测输出波形,四、硅整流堆 将硅整流器件按某种整流方式连接后封装成一体就制成硅整流堆，俗称硅堆。 硅整流堆器件品种较多，在内部结构上，低压小电流硅堆的整流二极管按半桥或全桥方式组合，俗称桥堆。,a）单相整流桥 b）贴片式单相整流桥 c）三相整流桥 d）高压硅整流堆,部分硅堆外形,二极管在汽车电路中的应用 1汽车发电机专用整流二极管 汽车上的发电机其实是一个三相交流发电机、整流二极管和调压器的总成。,汽车发电机总成,常见的几种汽车发电机专用整流二极管 整流、调压器总成,2光电式曲轴位置传感器 汽车上的曲轴位置传感器

11、有一般有三种，霍尔式、电磁式和光电式。,a）实物外形 b）工作原理图 光电式曲轴位置传感器,3汽车阳光传感器,阳光传感器在汽车上的安装位置,五、滤波电路 1. 电容滤波电路,桥式整流电容滤波电路,a)电路图 b)波形图,电容滤波的特点是： （1）RLC越大，电容放电越慢，输出直流电压平均值越大，滤波效果也越好；反之输出电压低且滤波效果差。 （2）当滤波电容较大时，在接通电源的瞬间会有很大的充电电流，称之为浪涌电流。 （3）电容滤波适用于负载电流较小且变化不大的场合。,RLC变化对电容滤波的影响,2. 电感滤波电路,桥式整流电感滤波电路,a)原理图 b)波形图,电感滤波对整流二极管没有电流冲击。

12、,3复式滤波电路 （1）LC型滤波电路 在电感滤波电路的基础上，再在上并联一个电容，便构成LC型滤波电路。,LC型滤波电路,（2）LC-II 型滤波电路 在LC型滤波电路的输入端再并联一个电容，便构成LC- II 型滤波电路。,LC- II型滤波电路,（3）RC- II 型滤波电路 当负载电流较小时，常选用电阻R代替LC- II滤波电路中的电感L，构成RC-型滤波电路。,RC- II 型滤波电路,4-3 晶闸管,1了解普通晶闸管的结构和图形符号。 2掌握普通晶闸管的导电特性。 3理解晶闸管可控整流电路的组成和工作原理。 4了解双向晶闸管的导电特性及其在调光电路中的应用。,学习目标,晶闸管是硅晶

13、体闸流管的简称，是一种可控制的硅整流器件，也称为可控硅（SCR）。 一、普通晶闸管的外形、结构和电路符号 晶闸管的外形有塑封式（小功率）、平板式（中功率）和（螺栓式（中、大功率）几种。平板式和螺栓式晶闸管使用时固定在散热器上。,晶闸管外形,晶闸管图形符号,二、普通晶闸管的导电特性,a）正向阻断 b）触发导通 c）反向阻断,晶闸管特性实验,1正向阻断 给晶闸管加正向电压，而控制极不加正向电压，灯不亮，这种状态为正向阻断。 2触发导通 晶闸管加正向电压，再闭合开关S，使控制极和阴极之间也加上正向电压（触发电压）这时灯亮，说明晶闸管已导通。,3反向阻断 晶闸管加反向电压，这时不论是否加控制电压，也不

14、论控制极所加是正向电压还是反向电压，灯都不亮，晶闸管都不导通。这种状态为反向阻断。,三、晶闸管的主要参数 1反向阻断电压（ ） 反向阻断电压也称反向重复峰值电压，它是指在门极开路时，允许重复加在晶闸管阳极A与阴极K之间的最大反向峰值电压。 2正向阻断峰值电压（ ） 正向阻断峰值电压也称正向重复峰值电压，它是指在门极开路时，允许重复加在晶闸管阳极A与阴极K之间的最大正向峰值电压。,3正向平均电流（ ） 正向平均电流是指在规定的环境温度和散热条件下，允许通过的工频半波电流在一个周期内的最大平均值。 4通态平均电压（ ） 通态平均电压是指晶闸管导通时管压降的平均值，一般在0.41.2V。 5维持电流（ ） 维持电流是指在规定的环境温度和散热条件下，维持晶闸管继续导通的最小电流。一般为几毫安到几十毫安不等。,6门极触发电压（ ） 门极触发电压是指在规定的环境温度和一定的正向电压下，使晶闸管从阻断态到导通所需要最小控制电压。 7门极触发电流（ ） 门极触发电流是指在规定的环境温度和一定的正向电压下，使晶闸管从阻断态到导通所需要最小控制电流。,晶闸管电极测量判别,四、双向晶闸管,a） 常见外形,b）电路符号 c）等效电路,双向晶闸管,a）有电流由A1