二极管及其应用
时间：2023-03-15来源：佚名
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二极管的符号
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| 根据半导体的物理原理，可从理论上分析得到PN结的伏安特性的表达式，此式通常称为二极管方程，即： |
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| IS为反向饱和电流 UT为温度的电压当量，在常温（300K）下， UT=26mV。 当U>0时，且U>>UT,则电流I与U基本成指数关系。 当U<0时，且U>>UT,则电流I=-IS 1. 最大整流电流IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2. 反向工作峰值电压URWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。 4 最高工作频率fM 是二极管工作的上限频率。它主要由PN结的结电容大小决定。信号频率超过此值时，二极管的单向导电性将变差。应该指出，由于制造工艺的限制，即使是同一型号的器件，其参数的离散性也很大，因此，手册上常常给出参数的范围。另一方面，器件手册上给出的参数是在一定测试条件下测得的，若条件改变，相应的参数值也会变化。 影响工作频率的原因 —PN 结的电容效应 |
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| 结论： 1. 低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。 高频时，因容抗增大，使结电容分流，导致单向导电性变差。 2. 结面积小时结电容小，工作频率高。 整流电路 作用:把交流电转换成脉动直流电。 分类: 半波整流 全波整流 桥式整流 倍压整流 1、单相半波整流电路 单相半波整流电路如图(a)所示波形图如图（b)所示。
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| (a)电路图 |
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| (b)波形图 根据图可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电压为 |
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| 流过负载和二极管的平均电流为 |
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| 二极管所承受的最大反向电压 |
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| 2、桥式整流电路 （1）组成：由四个二极管组成桥路 |
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| （2）工作原理： u2正半周时:D1 、D3导通， D2、D4截止 |
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| u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止 （3）主要参数： 输出电压平均值:Uo=0.9u2 输出电流平均值:Io=Uo/Ro=0.9u2 / RL 流过二极管的平均电流:ID=Io/2 二极管承受的最大反向电压: |
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| 电容滤波 1.电路和工作原理 |
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| V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电；滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。 1. RL未接入时 |
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| 2. RL接入（且RLC较大） |
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电容滤波电路的特点 |
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| 输出波形随负载 电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 也随之改变。如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多。 结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。 元件选择 (1) 电容选择: 滤波电容C的大小取决于放电回路的时间常数,RLC愈大, 输出电压脉动就愈小, 通常取RLC为脉动电压中最低次谐波周期的3～5倍, 即 |
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(2) 整流二极管的选择。 |
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例：单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。 |
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电流平均值： |
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| 承受最高反压： |
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| 选二极管应满足： |
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| 可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥选用二极管的一般原则是： 2. 选滤波电容 |
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| 可选：1000F，耐压 50 V 的电解电容。 倍压整流电路 二倍压整流电路 u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压充到： u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压充到： |
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负载上的电压： 特殊二极管 1. 稳压二极管的特性 2. 发光二极管的特性 3. 光电二极管的特性 4. 变容二极管的特性 稳压二极管伏安特性 稳压管正常工作时加反向电压；稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。 |
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| 稳压二极管工作原理：ui保障其处于反向击穿状态；R：限流电阻，保证DZ中电流不超过最大稳定电流 IZM；RL：负载电阻 |
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| 工作原理： 当输入电压ui变化时，如 |
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| 当负载变化时，如： |
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| 主要参数 稳定电压UZ:稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压 电压温度系数:环境温度每变化1度引起稳压值变化的百分数。 低于6V的稳压管，电压温度系数为负；高于6V的稳压管，电压温度系数为 正；而6V左右的管子稳压值受温度变化影响的比较小。 对于温度变化范围比较大，又要求稳压值的温度稳定性好，可选用具有温度补偿的稳压管。也可以将两个同型号稳压管反向串接起来使用，方可达到目的。 动态电阻:稳压管电压的变化量与电流变化量的比值。  rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM；最大允许耗散功率 PZM = UZ*IZM 光电二极管（光敏二极管） 原理：与PN结二极管相似，但在它的PN结处，通过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。 |
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| 特点工作于反偏状态下，它的反向电流与光照成正比。 |
(T:电源电压的周期)
