汽车电工电子技术基础课件：二极管

二极管任务一二极管的认知一、

半导体的基本知识

1.半导体是指一种导电性可控，范围从绝缘体到导体之间的材料。2.半导体特性①热敏特性：随温度的升高导电能力增强,电阻减小。②光敏特性：半导体在受光照射后,导电能力会增强,电阻会减小。③掺杂特性：在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质元素,导电能力会增强很多,电阻会急剧减小。3.半导体分类①本征半导体是不含其它杂质完全纯净的且具有晶体结构的半导体。但导电能力很弱。②杂质半导体是在本征半导体中掺入某些微量元素，则半导体的导电能力就会提高。杂质半导体是用来制作半导体器件的基本材料。P型半导体：在本征半导体（硅或锗）中掺入微量的三价元素所制成的半导体。多数载流子为空穴，少数载流子为自由电子，其主要导电靠空穴，故又称为空穴型半导体。N型半导体：在本征半导体（硅或锗）中掺入微量的五价元素所制成的半导体。多数载流子为自由电子，少数载流子为空穴，其主要导电靠自由电子，故又称为电子型半导体。3．PN结采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在交界面就形成一层特殊的薄层。二、二极管

晶体二极管又叫半导体二极管，简称二极管。1.二极管的结构与符号①二极管内部由一个PN结构成,外部引出两个电极和外壳封装而成的。从P区引出的电极为二极管的正极,又叫做阳极；从N区引出的电极为二极管的负极,又叫做阴极，②二极管文字符号用VD表示，图形符号中箭头的方向表示二极管正向导通时电流的方向,正常工作时电流由正极流向负极。2.二极管的特性①二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负

）时，指示灯HL亮,二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。（相当于一个闭合的开关）。②二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正

）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。（相当于一个断开的开关）。

二极管由一个PN结构成，二极管具有单向导电性，即二极管加正向电压导通，二极管加反向电压截止。3.二极管的常用类型⑴整流二极管利用单向导电性，将交流电转变为直流电的半导体器件，主要用于整流电路中。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。

图形符号:⑵稳压二极管稳压二极管简称稳压管，是一种特殊工艺制成的硅二极管。主要作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管的特点就是击穿后，管子的电流在较大范围内变化，其两端的电压基本保持不变。图形符号：⑶发光二极管：简称为LED

发光二极管将电能转换为光能，能发出可见光，常用于指示信号。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。发光类型分为两种，可见光有红、黄、绿三种颜色，不可见光指红外光。通常新发光管引脚较长的为正极，引脚较短的为负极。图形符号：⑷光敏二极管也叫光电二极管光敏二极管是一种对光有敏感作用的二极管，能将光信号转换为电信号。其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。图形符号：⑸汽车专用整流二极管汽车用硅整流二极管特点：①工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A；②反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；③汽车用整流二极管可分为正向二极管和反向二极管两种。正向二极管的引出线为正极，外壳是负极，如图4-12所示；反向二极管的引出线为负极，外壳是正极，如图4-13所示。图４-１２正向二极管图４-１３反向二极管任务二

二极管的检测③插入表笔：红表笔插入VΩ，黑表笔插入COM。②选择挡位：功能量程旋钮开关调至蜂鸣挡。1.选择工具：数字万用表2.检测工具，判断工具是否正常。①直观检查：打开电源开关，观察显示屏上有无电池符号，是否正常显示数值

。④检查蜂鸣器是否发声：将红、黑表笔短接，听蜂鸣器是否发声，判断工具是否正常？正常时：无电池符号；电压挡和电流挡时显示3个“0”，蜂鸣挡和电阻挡时显示“1”。有蜂鸣声，读数0.002，由此判断万用表状态正常。一、普通整流二极管的检测步骤

3.检测整流二极管①选择挡位：调节功能量程旋钮开关，指向二极管挡。②检测整流二极管的好坏。将万用表的红、黑表笔分别跨接在被测二极管的电极两端，对调红、黑表笔再测一次，记录显示屏上的数值。此时数字万用表显示的是所测二极管的压降(单位为mV)。

正常情况下，正向测量时压降为300～700，反向测量时为溢出“1”。若正反测量均显示“000”，蜂鸣器都鸣响，说明二极管短路；若正反测量均显示溢出“1”，说明二极管开路。③判断整流二极管的电极

图4-17万用表显示屏上的数值是0.6（NPN型硅材料）左右，为二极管的正向导通电压，则红（+）表笔接二极管的正极，黑（-）表笔接二极管的负极；反之，如图4-18数字万用表显示屏上的数值数字是“1”，为二极管的反向截止电压，则红（+）表笔接二极管的负极，黑（-）表笔接二极管的正极。4.仪表复位，现场“6S”整理。图4-17正向导通电压

图4-18反向截止电压③插入表笔：红表笔插入VΩ，黑表笔插入COM。②选择挡位：功能量程旋钮开关调至蜂鸣挡。1.选择工具：数字万用表2.检测工具，判断工具是否正常。①直观检查：打开电源开关，观察显示屏上有无电池符号，是否正常显示数值

。④检查蜂鸣器是否发声：将红、黑表笔短接，听蜂鸣器是否发声，判断工具是否正常？正常时：无电池符号；电压挡和电流挡时显示3个“0”，蜂鸣挡和电阻挡时显示“1”。有蜂鸣声，读数0.002，由此判断万用表状态正常。二、发光二极管的检测步骤

3.检测发光二极管①选择挡位：调节选择与量程开关，指向二极管挡。②检测发光二极管的好坏。

将万用表的红、黑表笔分别接在发光二极管的电极两端，对调红、黑表笔再测一次，观察发光二极管是否发光，稳定后读数。正常情况下，发光二极管正向测量时发光，压降为1.7V左右，反向测量时不发光为溢出“1”。若正反测量均显示“000”，蜂鸣器都响，说明二极管短路；若正反测量均显示溢出“1”，说明二极管开路。③判断发光二极管的电极读数1.733V，发光二极管发光：正向电压，红表笔接发光二极管正极，黑表笔接负极。读数为“1”，发光二极管不发光：反向电压，红表笔接发光二极管负极，黑表笔接正极。4.仪表复位，现场6S整理。2.注意事项①未经许可，严禁用表笔接触插座等带电物体，保证人员安全；②禁止随便转动万用表功能量程旋钮开关，保证设备无损；③测量过程中，禁止用手接触金属部位(只能接触绝缘部分)；④测量前要对万用表进行检测；⑤测量过程中禁止旋转功能量程旋钮开关，稳定后读数据。三、二极管的检测1．实训器材：每组数字万用表1块、普通二极管和发光二极管各1个3.分组实训：二极管的检测。任务三正弦交流电一、正弦交流电的基本概念1.直流电：简称DC。直流电的方向则不随时间而变化。通常又分为脉动直流电和稳恒电流。稳恒电流是指大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间（相对范围内）而变化。2.交流电：大小和方向都随时间做周期性变化的的电流或电压，叫交变电流、电压，简称交流电。交流电在一个周期内的平均电流为零。3.正弦交流电：简称AC，波形为正弦曲线，大小和方向按正弦规律变化的电流或电压。二、单相正弦交流电的产生单相正弦交流电由交流发电机产生。最简单的发电机结构见图，它主要由固定在机壳上定子和转子构成。当单匝线圈在外力的作用下绕轴以角速度匀速转动时，线圈边作切割磁感应线运动而产生感应电动势，一旦外电路闭合，即可产生感应电流。

正弦交流电动势的解析式：三、正弦交流电的三要素1.周期与频率周期：正弦交流电完成一次周期性变化所需的时间。用T表示，单位：秒（s）。频率：交流电在1s内完成周期性变化的次数。用f表示，单位：赫兹（Hz）。周期与频率互为倒数。我国采用50Hz作为电力标准频率，习惯上也称为工频。2.最大值（幅值）和有效值最大值（幅值）：交流电在一个周期内所能达到的最大数值。用Im、Um、Em表示。让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果在同时间内，两个电阻产生的热量相等，这一直流电的数值定义为交流电流的有效值。用U、I、E表示。正弦交流电有效值与最大值的关系：3.相位和初相如图所示正弦电流交流电的瞬时表达式为：i=Imsin（ωt+Φi）

（4-1）上述公式4-1中（ωt+Φi）称为正弦量的相位，反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电在t=0时所具有的的相位，叫初相位。用φ表示，单位是弧度或度。初相位决定了t=0时刻的瞬时值（又称初值）的大小。【例4-1】分析如图所示波形的三要素。解：从图可知为正弦交流电流波形周期：T=0.02S最大值为：Im=0.05A初相位：φ=0四、三相正弦交流电的产生三相交流电动势是由三相交流发电机（见图）产生的。它主要由定子和转子组成。转子是电磁铁，其磁极表面的磁场按正弦规律分布。定子铁芯中嵌放三个在尺寸、匝数和绕法上完全相同的线圈绕组，分别叫做U相，V相、W相绕组。三个绕组的相头（或相尾）在空间位置上彼此相隔120°。当转子在原动机带动下以角速度作逆时针转动时，三相定子绕组依次切割磁力线，产生三个对称的正弦交流电动势，三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。表示如下：三个交流电动势到达最大值的先后次序称为相序。在电力系统中一般用黄、绿、红区别U、V、W三相。正序：U→V→W→U的次序循环；负序：U→W→V→U的次序循环。任务四

整流电路一、整流电路的作用:

将交流电压转变为脉动的直流电压。

二、整流原理：利用二极管的单向导电性:正向导通，反向截止。二极管的正向导通电阻为零（相当于一个闭合的开关），反向电阻为无穷大（相当于一个断开的开关）

。三、常见的整流电路：

半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。1.单相半波整流电路：最简单的整流电路。⑴组成：如图所示。T:电源变压器，降压作用VD:整流二极管RL:负载电阻⑵工作原理

正半周（0—π）：u２上正、下负时,二极管导通，负载上有电流流过。负半周（π—2π）：u２上负、下正时，二极管截止，负载上没有电流流过。⑶工作波形：如图所示。⑷输出电压平均值UL：UL=0.45U2⑸电路特点：

结构简单，使用的元件少。电源的利用率较低，输出电压低，脉动较大。2.单相桥式整流电路（全波整流）⑴组成：由四个二极管组成T：电源变压器，降压作用VD1、VD2VD3、VD4：整流二极管，作为理想开关RL：负载电阻

⑵工作原理：u2正半周时:VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电流流经VD1、RL和VD3并在RL上产生压降。u2负半周时：VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流流经VD2、RL和VD4并在RL上产生压降。⑶工作波形VD1、VD3和VD2、VD4轮流导通，流过负载的是两个半波的电流，电流方向相同，故称为全波整流。⑷输出电压平均值UL：UL=0.9U2⑸电路的其它画法：如图所示。

⑹桥式整流电路的优点：电源利用率高，输出电压提高了一倍。流过每个管子的电流仅为输出电流的一半，有利于电路的保护。任务五车用整流电路及检测汽车整流电路是将交流(AC)转化为直流(DC)的整流装置，汽车整流器的目的是在瞬间向电器提供足够大的电流和稳定的电压。一、六管整流器（三相桥式整流电路）1.电路：如图所示。交流发电机：产生三相交流电U、V、WVD1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6：6只硅整流二极管VD1、VD3、VD5：3个二极管负极连在一起，共阴极组，正极接交流输入VD2、VD4、VD6：3个二极管正极连在一起，共阳极组，负极接交流输入2.整流原理:共阴极组：当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；共阳极组：当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。3.工作原理在每一瞬间，共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。在t1-t2期间：UU最大，UV最小，VD1导通，VD4导通。在t2-t3期间：UU最大，Uw最小，VD1导通，VD6导通。在t3-t4期间：Uv最大，Uw最小，VD3导通，VD6导通。在t4-t5期间：Uv最大，Uu最小，VD3导通，VD2导通。在一个周期中，每个二极管只有三分之一的时间导通。同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。

三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压，该电压一个周期内有六个波纹。二、六管整流管的安装六管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。正整流板：安装示意图如图，3个引出线为正极二极管即正极管，负极压装在一起的整流板。在负极搭铁的硅整流发电机中，三个正极管的外壳压装在一块铝制散热板的三个座孔内，共同组成发电机的正极，作为发电机的输出接线柱B。负整流板：安装示意图如图，3个引出线为负极二极管即负极管，正极压装在一起的整流板。将三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔内，和发电机外壳一起成为发电机的负极，负整流板直接搭铁。三、六管整流器结构：如图所示。6只整流管分别压装在两块板上（外壳），分上下两层，上层整流板有3个二极管，下层整流板有3个二极管。引出线为一个电极，6个电极，外壳是公共端为另一