半导体开关器件及其应用解析课件.ppt

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1、器件篇第18章半导体开关器件及其应用§1半导体二极管§2二极管的基本应用§3齐纳二极管§4直流电源§9二极管逻辑§14晶闸管§1半导体二极管(diode)一、PN结的电路特征PN结导通PN结截止1单向导电性2电容效应薄—“放电”厚—“充电”非线性电容基本结构(a)点接触型(b)面接触型结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型用于集成电路制作工艺中。PN

2、结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。二、基本结构及符号具有两个电极的器件“断”“通”阳极A阴极KanodecathodeD三、伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。B§2二极管整流的基本应用一、整流电路全波、半波整流单相、三相整流UL~+_ui=+_1电路分析根据输入电压ui的正负确定二极管的导通状态，并绘出波形半

3、波整流_+ui_+RuD_+uoioui0uo0桥式整流（全波整流）D1D3D2D4abRLio+_uo+_uiui0uo0D1D4导通D1D4导通D2D3导通D2D3导通2有关计算Uo=AUiIo=Uo/RL直流负载上电压与电流的强度二极管的正向平均电流ID反向最大电压UDRMUo=0.9UiUo=0.45Ui二、限幅电路USuiωt0ωt0uo_+US_+uiRD_+uoUSD+_US§3齐纳二极管一、特性仍是一个PN结的二极管稳压二极管Zener_+符号:0U/VI/mA_+UF△UZ△IZ0U/VI/mAUF_+_+UZZUZ设计其在反向击穿下工作(齐纳

4、二极管)二、简单稳压电路1定性分析DZ起到自动调节作用Rd起到电压补偿作用Rd起到限流(IZ)作用uR-+ZUZ-+RdRLuCC-+uLiLiCCiZ2电阻Rd的选择若Rd过大，稳压管不能反向击穿Rd不能过大。考虑要考虑iZ的最小值iCC的最小、iL最大值考虑Rdmax3Z的最大消耗功率UR-+ZUZ-+RdRLuCC-+uLiLiCCiZPZmax=UZiZmax=UZ(iCCmax-iLmin)§4直流电源一、滤波电路电容滤波电路1半波电路简单，但滤波效果受负载的影响很大uc+-C+-uouo0DRL+-u2电感滤波电路uo02全波0uo为什么使用变压器

5、？完成供-需协调?0uouo0+_ucCRL+_uoD1bD2D3D4a+_u电容滤波电路二、串联型稳压电路UR-+ZUZ-+RdRLui-+uoioiCCiZuo-+DZUZ+RLui-+ioiCCiZ--+ZUZUiuoRLio+_+_+R1RF-+ZUZUiuoRLio+_+_+R1RF1稳压管稳压2串联型稳压电路-+DZUZUiuoRLio+_+_+R2R1-+DZUZUiuoRL+_+_+R2R1UiuoRL+__++R2R1-+UZ+_(1)采样环节(2)基准电压UZB(3)比较放大(4)调整输出IBIC§9二极管逻辑一、二极管的

6、与门电路&ABFF0.7V0.7V0.7V5VAB0V5V0V0V0V5V5V5VAB01000111F0001“与门”二、二极管的或门电路≥1ABFFAB0V5V0V0V0V5V5V5VAB01000111F01110V4.3V4.3V4.3V“或门”三、三极管的非门电路截止饱和三极管10F=截止饱和NPNuo=高电平uo=低电平“非门”AF四、与非门电路FAB0V5V0V0V0V5V5V5VAB01000111F11105V5V5V0V&ABF“与非门”§14晶闸管一、结构PPNNAKG阳极阴极AKGPPNNNPAKG12IB2IC2IE1IGIC11A

7、-K外加反向电压，G端加任意电压不通2A-K外加正向电压，G-K无(负)电压不通3A-K外加正向电压，G-K加正向电压通IB2=IGIC2=2IB2IE1IC1=12IB2IB2=IG+12IB2管子很快饱和导通GKAK=IB1(1)可控硅具有单向导电性(2)导通必须具备结论a.uAK>0b.uGK>0管压降：1V左右0uo二、单相桥式可控整流电路控制角导通角+=u0+_uT1T2D1D2abRLio+_uo触发电路_+uGuG0T1D2正向电压T2D1正向电压T1D2导通T2D1导通