电工学 教学课件 作者 马占敖 主编 第六章.ppt

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1、第6章第6章6.1　半导体的基本知识6.2　晶体二极管的伏安特性和主要参数6.3　单相桥式整流滤波电路6.4　硅稳压管与稳压电路6.1　半导体的基本知识1.本征半导体2.P型半导体和N型半导体3.PN结的形成4.PN结的单向导电特性1.本征半导体图6-1　硅共价键结构及电子空穴对的产生2.P型半导体和N型半导体(1)N型半导体　若在本征半导体硅或锗中掺入少量的五价元素(如磷)，由于每一个磷原子与相邻的4个硅原子组成共价键时，多出一个电子。(2)P型半导体　若在本征半导体硅或锗中掺入少量三价元素(如硼)，由于硼原子的最外层有3个价电子，每一个硼原子与相邻

2、的3个硅原子组成共价键时，就产生了一个空位(空穴)。(1)N型半导体若在本征半导体硅或锗中掺入少量的五价元素(如磷)，由于每一个磷原子与相邻的4个硅原子组成共价键时，多出一个电子。(2)P型半导体图6-2　N型及P型半导体3.PN结的形成图6-3　空间电荷区的形成4.PN结的单向导电特性(1)PN结外加正向电压　在PN结两端加上正向电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，简称正向连接，如图6-4a所示。(2)PN结外加反向电压　在PN结两端加上反向电压，即P区接电源负极，N区接正极，简称反向连接，如图6-4b所示。(1)PN结外加正向电压　在PN结两端

3、加上正向电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，简称正向连接，如图6-4a所示。图6-4　PN结的单向导电性(2)PN结外加反向电压　在PN结两端加上反向电压，即P区接电源负极，N区接正极，简称反向连接，如图6-4b所示。图6-4　PN结的单向导电性6.2　晶体二极管的伏安特性和主要参数1.伏安特性2.主要参数6.2　晶体二极管的伏安特性和主要参数图6-5　二极管符号1.伏安特性图6-6　伏安特性2.主要参数(1)最大整流电流IF它是管子长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。(2)最高反向工作电压URM它是为防止二极管被反向击穿而规定的最高反向工作电

4、压。(3)最大反向电流IR它是指二极管处于反向偏置而未被击穿时电流的大小。(4)最高工作频率fM二极管结电容的存在限制了工作频率。(1)最大整流电流IF它是管子长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。(2)最高反向工作电压URM它是为防止二极管被反向击穿而规定的最高反向工作电压。(3)最大反向电流IR它是指二极管处于反向偏置而未被击穿时电流的大小。(4)最高工作频率fM二极管结电容的存在限制了工作频率。二极管结电容的存在限制了工作频率。因为，若加在二极管两端电压频率越高，高频信号能直接从结电容通过，这样就破坏了PN结的单向导电性，所以，每只二极管都有一

5、个最高工作频率，选用管子时，要求最高工作频率高于使用的实际工作频率。6.3　单相桥式整流滤波电路1.整流电路的工作原理2.滤波电路的作用1.整流电路的工作原理最典型的单相桥式整流电路的组成如图6-7所示。图中Tr为电源变压器，它的作用是将电网电压(50Hz，220V)变换为整流所需要的交流电压。变压器二次电压u2=2U2sinωt。RL是要求直流供电的负载电阻。4只二极管VD1～VD4接成桥形，故有桥式整流电路之称。1.整流电路的工作原理图6-7　单相桥式整流电路1.整流电路的工作原理图6-8　桥式整流电路的电压和电流波形1.整流电路的工作原理图6-9

6、　半波整流电路2.滤波电路的作用上述整流电路输出的电压是一个脉动电压，含有较强的交流分量。只能用于电镀、电解和蓄电池充电等对波形要求不高的工艺和设备中，但大多数电子设备中的直流电源，都需要脉动程度小的平滑直流电压，这就需要加接滤波装置。最简单有效的方法是，在整流电路的输出端并联一个较大的电容器，如图6-11a所示。电容器是储能元件，管子导通时，电容器被充电，储存了能量。而当管子截止时，电容器通过负载放电，供给负载以电流。这样，负载所得到的电压就比较平稳了。2.滤波电路的作用图6-11　桥式整流电容滤波电路2.滤波电路的作用图6-12　复式RC滤波器6.

7、4　硅稳压管与稳压电路1.稳压管的特性和主要参数2.稳压管稳压电路的工作原理1.稳压管的特性和主要参数(1)稳定电压UZ与稳定电流IZ晶体管手册中给出的这两个参数是在规定的测试条件下，稳压管两端的电压和通过管子的电流值。(2)最大稳定电流IZM与最大耗散功率PZM这两个参数都是为了保证管子安全工作而规定的。(3)动态电阻rZ由稳压管特性曲线可见，在反向击穿区，如果特性曲线A、B段越垂直于横轴，其稳压特性越好，而实际的特性曲线并非完全垂直于横轴。(4)电压温度系数αZ当温度变化时，稳压管的稳定电压也会有所变化，通常用温度系数αZ表示管子的温度特性。1.稳

8、压管的特性和主要参数图6-16　稳压管(1)稳定电压UZ与稳定电流IZ晶体管手册中给出的这两个