二极管应用：整流电路与稳压电路分析
二极管等效电路
二极管等效电路二极管是一种非线性电子元件，具有正向导通和反向截止两种特性。
为了便于电路分析和计算，人们常常使用等效电路模型来代替实际的二极管。
本文将介绍二极管的等效电路及其基本原理。
一、正向导通特性二极管在正向电压作用下，呈现出导通状态。
在等效电路模型中，正向导通特性可以通过电流源和电压源来描述。
电流源代表二极管的导通电流，即正向电流。
根据二极管的伏安特性曲线，可知正向电流与正向电压呈指数关系。
而在等效电路中，这种指数关系可以用电流源的指数函数来表达。
电压源代表二极管的导通电压，即正向压降。
二、反向截止特性二极管在反向电压作用下，呈现出截止状态。
在等效电路模型中，反向截止特性可以通过开路和电容来描述。
开路表示二极管不导通，电容则表示二极管的PN结（即二极管的正向导通部分）的等效电容。
这样，无论反向电压大小，二极管都不会产生反向电流。
三、二极管等效电路模型二极管的等效电路模型是指将二极管用电路元件代替，从而实现对二极管进行电路分析和计算。
常用的二极管等效电路模型有理想二极管模型、恒压二极管模型和动态电阻模型。
1. 理想二极管模型理想二极管模型假设二极管在导通状态时的正向压降为0V，在截止状态时为无穷大。
这种模型适合于分析简单的电路，但无法考虑实际二极管的导通电压和反向电流。
2. 恒压二极管模型恒压二极管模型考虑了二极管在导通状态时的正向压降，但忽略了反向截止电流。
该模型由一个恒定的电压源和一个电阻串联而成，其中电压源的电压等于二极管的正向压降。
3. 动态电阻模型动态电阻模型是一种更符合实际的模型，它将二极管的动态特性考虑在内。
该模型使用一个电阻来代表二极管，其中电阻的阻值与二极管的导通电流成正比。
这样可以更准确地描述二极管的伏安特性曲线。
四、应用举例通过二极管的等效电路模型，可以方便地对电路进行分析和计算。
下面以整流电路和稳压电路为例，介绍二极管等效电路的应用。
1. 整流电路整流电路将交流信号的负半周或正半周转换为直流信号。
电子技术实验报告(二极管应用电路)
实验报告（二）课程名称: 电子技术实验项目: 二极管应用电路专业班级:姓名: 座号: 09实验地点: 仿真室实验时间:指导老师: 成绩:实验目的: 1.通过二极管的伏安特性的绘制, 加强对二极管单向导通特性的理解；2.掌握直流稳压电源的制作及其特点。
实验内容: 1.二极管伏安特性曲线绘制；2.直流稳压电源制作。
实验步骤: 1.二极管伏安特性曲线绘制二极管测试电路（1）创建电路二极管测试电路；（2）调整V1电源的电压值, 记录二极管的电流与电压并填入表1；（3）调整V2电源的电压值, 记录二极管的电流与电压并填入表2；（4）根据实验结果, 绘制二极管的伏安特性。
V1 200mV 400mV 600mV 800mV 1V 2V 3VU D198.445mV 373.428 mV 47.16 mV 528.7 mV 549.97 mV 670.25 mV 653.78 mV I D15.4 mA 265.7 mA 1.284 mA 2.798 mA 4.5 mA 1.379 mA 23.403 mAV2 20V 40V 60 V 80V 100VU D20V 40V 50.018V 50.118V 50.13VI D0A 0A 99.19 mA 298.82 mA 498.6mA2.直流稳压电源制作（1）创建整流滤波电路如图2—2；（2）利用虚拟示波器, 观察输出电压uo的波形, 并测量仪表输出直流电压Uo(Uo为RL上的电压), 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（3）令RL=200Ω, 讲电容C改成22Uf,观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（4）将电容C设置成开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（5）将D1设为开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（6）将D1和电容C同时设为开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（7）在电路中加入稳压电路如图2-3, 观察滤波后uc波形及uo的波形, 测量Uo；整流滤波电路整流滤波稳压电路实验总结:二极管具有单向导通特性稳压二极管如果工作在反向击穿区, 则当反向电流的变化量较大时, 二极管两端响应的电压变化量却很小, 说明具有稳压性学生签名:年月日。
二极管基本电路与分析方法
二极管基本电路与分析方法二极管是一种最简单的半导体器件，具有只能单向导电的特点。
在电子电路中，二极管通常用于整流、限流、调制和混频等功能。
本文将介绍二极管的基本电路和分析方法。
一、二极管基本电路1.正向偏置电路正向偏置电路是将二极管的P端连接到正电压，N端连接到负电压的电路。
这种电路可以使二极管处于导通状态，实现电流流动。
2.逆向偏置电路逆向偏置电路是将二极管的P端连接到负电压，N端连接到正电压的电路。
这种电路可以使二极管处于截止状态，即不导电。
二、二极管分析方法1.静态分析静态分析是指在稳态条件下分析二极管的工作状态。
在正向偏置电路中，如果二极管被接入电路且正向电压大于二极管的正向压降时，二极管处于导通状态；反之，二极管处于截止状态。
在逆向偏置电路中，无论接入电路与否，二极管都处于截止状态。
2.动态分析动态分析是指在变化条件下分析二极管的工作状态。
例如，当正向电压瞬时增加时，二极管可能处于导通状态。
此时，需要考虑二极管的导通压降和电流变化情况。
三、常见二极管电路1.整流电路整流电路是将交流信号转换为直流信号的电路。
常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
半波整流电路只利用了交流信号的一半，而全波整流电路则利用了交流信号的全部。
整流电路中的二极管起到了只允许电流在一个方向上流动的作用。
2.限流电路限流电路是通过限制电流的大小来保护其他元件不受损坏的电路。
常见的限流电路有稳压二极管电路和过载保护电路。
稳压二极管电路利用二极管的电流-电压特性，使得二极管具有稳定的电流输出能力；过载保护电路则通过限制电流大小来保护负载电路。
3.调制电路调制电路是将低频信息信号调制到高频载波信号上的电路。
常见的调制电路有调幅电路和调频电路。
在调制电路中，二极管起到了快速改变电流或电压的作用，实现信号的调制效果。
4.混频电路混频电路是将两个不同频率的信号进行混合，得到新的频率信号的电路。
在混频电路中，二极管可以起到信号选择和调谐的作用，实现频率混合。
二极管在电路中的五个作用
二极管在电路中的五个作用二极管是一种具有两个端口的电子器件，通常由硅（Si）或锗（Ge）制成。
它们是电路中最基本的元器件之一，具有广泛的应用。
在电子设备中，二极管有许多作用。
在本篇文章中，我们将介绍二极管在电路中的五个作用。
1.整流作用：二极管最基本的用途是将交流电转换为直流电，这种转换过程称为整流。
在整流电路中，二极管被放置在电路的正半部分，使正半部分的电流可以流过二极管，而负半部分的电流在二极管中被截止。
这种整流电路常见于电源设备中。
2.信号检波作用：二极管还可以用来检测信号，这种作用称为信号检波。
在通信设备中，二极管可以将无线电信号转换为音频信号，这种转换过程称为检波。
在检波电路中，二极管被放置在信号电路的输出端，以便使高频部分被过滤而只剩下低频部分。
3.调制作用：二极管还可用于信息调制。
在无线电设备中，二极管可以被用于将调制信号与信息信号进行混合。
较高的频率信号常常用来调制较低的频率信号，这可以用来将音频信号进行调制，从而传输信号。
4.稳压作用：二极管还可用于电路的稳定。
在稳压电路中，二极管被放置在电路中，可使电路在整个操作范围内保持稳定。
稳压器可以具有不同的输出电压，这使得它们可以在不同的应用中发挥作用。
5.发光作用：二极管可以被用于发光。
这种二极管通常被称为LED（发光二极管）。
LED广泛用于灯具、显示屏和其他电子设备。
最常见的应用是照明，以及用于指示设备正在运行的状态。
综上所述，二极管在电路中具有多种作用。
无论是在电源设备、通信设备还是其他电子设备中，它们都扮演着至关重要的角色。
因此，在设计和开发电子设备时，必须考虑二极管的使用方法和其在电路中的五个基本作用。
二极管整流电路
稳压电源基础三、基础电路一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。
这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。
1、变压电路通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。
电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。
初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。
通俗的说，电源变压器是一种电→磁→电转换器件。
即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。
次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。
变压器的电路图符号见图2－3－1。
2、整流电路经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。
在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。
（1）半波整流电路半波整流电路见图2－3－2。
其中B1是电源变压器，D1是整流二极管，R1是负载。
B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压，波形如图2－3－3（a）所示。
0～π期间是这个电压的正半周，这时B1次级上端为正下端为负，二极管D1正向导通，电源电压加到负载R1上，负载R1中有电流通过；π～2π期间是这个电压的负半周，这时B1次级上端为负下端为正，二极管D1反向截止，没有电压加到负载R1上，负载R1中没有电流通过。
在2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源负半周的波形被“削”掉，得到一个单一方向的电压，波形如图2－3－3（b）所示。
由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化，我们称其为脉动直流。
设B1次级电压为E，理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出：整流二极管D1承受的反向峰值电压为：由于半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。
二极管应用实验报告
二极管应用实验报告二极管应用实验报告引言：二极管是一种重要的电子元件，具有单向导电性质，广泛应用于电子电路中。
本实验旨在通过实际操作和观察，探究二极管在不同应用场景下的特性和效果。
实验一：二极管的整流特性实验目的：通过搭建整流电路，观察二极管在交流电源下的整流效果，并分析其特性。
实验步骤：1. 准备材料：二极管、变压器、电阻、电容、示波器等。
2. 搭建整流电路：将二极管串联在交流电源电路中，通过变压器调节电压大小。
3. 接入示波器：将示波器连接到电路中，观察输出波形。
实验结果：在交流电源下，二极管实现了电流的单向导通，输出波形呈现出明显的半波整流效果。
通过调节电压大小，我们发现输出波形的峰值与输入电压呈线性关系。
实验分析：二极管的整流特性使其在电源转换和电路稳定性方面具有重要应用。
通过实验，我们验证了二极管在交流电源下的整流效果，并了解了其在电路中的作用。
实验二：二极管的稳压特性实验目的：通过搭建稳压电路，研究二极管在稳定电压输出方面的应用。
实验步骤：1. 准备材料：二极管、电阻、电容、稳压二极管等。
2. 搭建稳压电路：将稳压二极管与电阻、电容等元件连接，形成稳压电路。
3. 测量输出电压：通过示波器或万用表等工具，测量稳压电路输出的电压大小。
实验结果：在稳压电路中，二极管通过调节电流大小，实现了稳定的输出电压。
我们发现，无论输入电压如何变化，稳压二极管都能保持输出电压的稳定性。
实验分析：二极管的稳压特性使其在电源稳定和电路保护方面起到重要作用。
通过实验，我们深入了解了稳压二极管的工作原理，并验证了其在稳压电路中的应用效果。
实验三：二极管的信号调制特性实验目的：通过搭建调制电路，研究二极管在信号传输和调制方面的应用。
实验步骤：1. 准备材料：二极管、电容、电阻、信号发生器等。
2. 搭建调制电路：将信号发生器与二极管、电容、电阻等元件连接，形成调制电路。
3. 观察输出信号：通过示波器等工具，观察调制电路输出的信号波形。
二极管的主要应用电路
二极管的主要应用电路二极管是一种非常常见的电子元件，其具有许多重要的应用电路。
本文将介绍二极管的主要应用电路，包括整流电路、稳压电路、信号检测电路、开关电路和振荡电路等。
一、整流电路整流电路是二极管最常见的应用之一。
在交流电源中，我们常常需要将交流信号转换为直流信号，这时就需要使用整流电路。
整流电路通过将交流信号的负半周或正半周去除，从而将交流信号转换为直流信号。
在整流电路中，二极管起到了将电流只能单向通过的作用，使得只有正向电流通过，而反向电流被阻止。
整流电路广泛应用于电源适配器、手机充电器等电子设备中。
二、稳压电路稳压电路是另一个重要的二极管应用。
在电子设备中，我们常常需要提供稳定的电压供应，以保证电路的正常工作。
稳压电路通过使用二极管的正向压降特性，将输出电压保持在一个稳定的水平。
常见的稳压电路有简单的Zener二极管稳压电路和三端稳压器等。
稳压电路广泛应用于各类电子设备和电源模块中。
三、信号检测电路信号检测电路是二极管的重要应用之一。
在许多电子设备中，我们需要对输入信号进行检测，并根据检测结果进行相应的处理。
二极管的正向导通特性被广泛应用于信号检测电路中。
通过将输入信号与二极管连接，当输入信号的幅值大于二极管的正向压降时，二极管导通，从而触发后续的处理电路。
信号检测电路被广泛应用于无线通信、音频处理等领域。
四、开关电路开关电路是二极管的另一个重要应用。
在许多电子设备中，我们需要对电路进行开关控制，使得电路在特定的条件下打开或关闭。
二极管的导通特性使得其可以作为开关使用。
当二极管正向偏置时，电流可以流过二极管，使得电路打开；而当二极管反向偏置时，电流被阻断，电路关闭。
开关电路广泛应用于计算机、通信设备等领域。
五、振荡电路振荡电路是二极管的另一个重要应用领域。
在许多电子设备中，我们需要产生稳定的振荡信号，用于时钟信号、频率合成等应用。
二极管可以与电容器、电感器等元件组成振荡电路。
通过合理的设计和选择元件参数，可以产生所需的稳定振荡信号。
二极管的四种典型应用电路
二极管的四种典型应用电路
二极管是一种常见的电子元件，具有单向导电性质，因此在电路中有着广泛的应用。
本文将介绍二极管的四种典型应用电路。
一、整流电路
整流电路是二极管最常见的应用之一。
在交流电源中，二极管可以将电流限制在一个方向上，从而实现将交流电转换为直流电的功能。
整流电路通常由一个二极管和一个负载组成，二极管将正半周的电流导通，而负半周的电流则被截止。
这样，负载就能够得到一个单向的电流，从而实现了直流电的输出。
二、稳压电路
稳压电路是另一个常见的二极管应用。
在电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来实现稳压的功能。
稳压电路通常由一个二极管和一个电阻组成，当电压超过一定值时，二极管开始导通，从而将多余的电流导向地面，从而实现了稳压的功能。
三、开关电路
二极管还可以用于开关电路中。
在开关电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来控制电路的开关状态。
当二极管导通时，电路处于开启状态，而当二极管截止时，电路处于关闭状态。
开关电路通常由一个二极管和一个负载组成，通过改变二极管的导通状态来控
制负载的开关。
四、信号检测电路
信号检测电路是另一个常见的二极管应用。
在电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来实现信号检测的功能。
信号检测电路通常由一个二极管和一个电容组成，当信号的幅度超过一定值时，二极管开始导通，从而将信号导向负载。
这样，就可以实现对信号的检测和处理。
二极管是一种非常重要的电子元件，具有广泛的应用。
通过上述四种典型应用电路的介绍，我们可以更好地理解二极管的工作原理和应用场景，从而更好地应用二极管。
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·负载变化；
·电网电压波动。
10.4.1 稳压管稳压电路的组成
图10.4.1 稳压二极管组成的稳压电路
两个基本公式
UI＝UR+UO IR＝IDZ+IL
稳压管的伏安特性
在稳压管稳压电路中，只 要使稳压管始终工作在稳 压区，保证稳压管的电流： IZ≤IDZ≤IZM
输出电压UO就基本稳定。
图10.4.2稳压管的伏安特性
uD3 uD4 uD1 uD2
图 10.2.6单相桥式整流电路的波形图
三、输出电压平均值 UO(AV) 和输出电流的平均值IO(AV)
1
UO(AV)
0
2U 2si ntd(t )
22
U2
0.9U 2
I ＝UR O（AV）
O（AV）
0.9U 2 R
L
L
脉动系数：
uO
2U 2 (
2
4 3
cos
（1）求解R的取值范围；
（2）若R＝250Ω ，则稳压系数和输出电阻各为多少？
（3）为使稳压性能好一些，R的值是大还是小些，为什么？
解：（1） R max
U U
Imin
Z ＝360 Ω
I I
Zmin
Lmax
R min
U U
I
Imax
I
Z ＝180
ILmin
IZmax
或： R
U Imax
U Z
min I I
Zmax
Lmin
（2）. 当电网电压最低和负载电流最大时，稳压管IZ 的值最小，此时 IZ 不应低于其允许的最小值，即
UImin UZ R
ILmax
IZmin
或：
R
U Imin
U Z
max I I
Zmin
Lmax
[例10.4.1] 在10.4.1所示的电路中，已知UI ＝15V，负载电 流为10~20mA；稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流 IZ ＝5A，最大稳定电流IZM＝40A动态电阻rZ＝15Ω 。
2t
4 15
cos 4t)
S
U O1m
42 3
U
2
0.67
U O(AV)
2
2
U
2
四、二极管的选择
每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以 每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。
I ＝I 2 D（AV）
O（AV）
0.45U 2 R
L
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
二极管的正向电流等于负载电流平均值
I ＝I D（AV） O（AV）
0.45U 2 R
L
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
U 2U
R max
2
对于二极管最大整流平均电 流IF和最高反向工作电压UR 均应留10%的余地，以保证 二极管安全工作。
I F
1.稳压管稳压电路的性能指标
一、内阻 Ro 二、稳压系数 Sr
Ro
ΔUO ΔIO
UI 常数
Sr
ΔUO /UO ΔUI /UI
ΔUO RL 常数 Δ UI
UI UO
RL 常 数
三、电压调整率
四、电流调整率
内阻和稳压系数的估算
1. 内阻 Ro
Ro
ΔUO ΔU I
rZ
//
R
rZ
2. 稳压系数 Sr
图 10.4.3稳压管稳压电路的
交流等效电路
当 rZ << RL ， rZ << R 时，
ΔU
r Z
ΔU
O Rr
I
Z
所以
S ΔUO /UO
r Z
UI
r ΔU /U R r U
I
I
Z
Z
10.4.4 电路参数的选择
在选择元件时，应首先知道负载所要求的输出电压UO， 负载电流IL的最小值ILmin和最大值ILmax，输入电压UI的
U 2U
R max
2
对于二极管最大整流平均电 流IF和最高反向工作电压UR 均应留10%的余地，以保证 二极管安全工作。
I
1.1IO（AV）＝1.1
2U 2
F
2
R
L
U 1.1 2U
R
2
如何实现正、负电源？
将桥式整流电路变压器副边 中点接地，并将二个负载电 阻相连接，且连接点接地。
uO1 为正； uO2为负 三相整流电路
波动范围。
1.稳压电路输入电压UI的选择 UI ＝（2~3） UO
2.稳压管的选择 UZ＝ UO IZM－IZ >ILmax－ILmin
IZM >ILmax+ IZ
3.限流电阻R的选择
（1）. 当电网电压最高和负载电流最小时，稳压管IZ 的值最大，此时 IZ 不应超过允许的最大值，即
UImax UZ R
变压器副边的三个端均应接 二只二极管，一只接阳极， 另一只 接阴极。
图10.2.7 利用桥式整流电路实现 正、负电源
D1 D2 D3轮流导通，阳极电位高 的D先导通； D4D5D6轮流导通， 阴极电位低的D先导通。
图10.2.8 三相整流电路
10.4 稳压二极管稳压电路
整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：
U O(AV)
1 2
2
0 uod(t )
U 1
O(AV)
0
2U sintd(t) 2 U 0.45U
2
2
2
2.负载电流的平均值
3.脉动系数
I ＝ UR O（AV）
O（AV）
0.45U 2 R
L
L
S U O1m U O(AV)
三、二极管的选择
根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电 压来选择二极管的型号。
R
L
U 1.1 2U
R
2
10.2.2 单相桥式整流电路
在实用电路中，多采用全 波整流电路，最常用的是 单向桥式整流电路
一、单向桥式整流 电路的组成
图 10.2.4单向桥式整流电路
图 10.2.5单向桥式整流电路的习惯画法
二、工作原理
iD1 iD2
iD3 iD4
1. u2 >0时，电流由+流出，经 D1、RL、D2流入-。 2. u2 <0时，电流由-流出，经 D3、RL、D4流入+。
10.2 整流电路
10.2.1 整流电路的分析方法及其基本参数
一、工作原理
2U2 sint
图 10.2.1单相半波整流电路
优点：使用元件少。
缺点：输出波形脉动大；直 流成分小；变压器利用率低。
图 10.2.2
2U 2 RL
2U 2
2U 2
二、主要参数
1.输出电压平均值 UO(AV)
输出电压平均值就是负 载电阻上电压的平均值
10.4.2 稳压原理
稳压电路应从以下二个
方面考察其稳压特性
IL
·电网电压波动；
·负载变化。
1. UI 不变，RL 减小
RL
IL
UR
UO
IZ
IR=IL+IZ UO 基本不变
2. RL 不变， UI 升高
UI
UO
IZ
UR
UO=UI UR UO 基本不变
综上所述，在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管 所起的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化 进行补偿，来达到稳压的目的。