详述二极管的整流原理
二极管应用的电路及其原理
二极管应用的电路及其原理1. 引言二极管是一种常见的电子元件，广泛应用于各种电路中。
它具有只允许电流在一个方向上流动的特点，使得它在电路中具有许多有用的应用。
本文将主要介绍一些常见的二极管应用电路，以及它们的工作原理。
2. 整流器电路整流器电路用于将交流电转换为直流电。
其中，全波整流器和半波整流器是最常见的两种类型。
下面将对它们的原理和特点进行介绍。
2.1 全波整流器全波整流器利用了二极管的单向导电特性，将交流电信号的负半周削减掉，只保留正半周的信号。
工作原理如下： - 在正半周，二极管处于正向导通状态，电流通过二极管，流向负极。
此时输出电压为正半周的电压值。
- 在负半周，二极管处于反向截止状态，电流无法通过二极管，输出电压为0。
2.2 半波整流器半波整流器也是一种将交流电转换为直流电的电路。
与全波整流器不同的是，半波整流器只利用了二极管的单向导电特性，只保留了正半周或负半周的信号。
工作原理如下： - 在正半周，二极管处于正向导通状态，电流通过二极管，流向负极。
此时输出电压为正半周的电压值。
- 在负半周，二极管处于反向截止状态，电流无法通过二极管，输出电压为0。
3. 稳压电路稳压电路用于提供稳定的输出电压，不受输入电压波动的影响。
其中，稳压二极管和集成稳压器是常见的稳压电路。
下面将对它们的工作原理进行介绍。
3.1 稳压二极管稳压二极管也称为Zener二极管，它利用了反向击穿现象，将输入电压稳定在特定的值上。
工作原理如下： - 当输入电压小于稳压二极管的击穿电压时，二极管处于正向截止状态，无法导通。
- 当输入电压大于稳压二极管的击穿电压时，二极管处于反向击穿状态，电流开始流动，将输入电压稳定在击穿电压上。
3.2 集成稳压器集成稳压器是一种集成了稳压功能的集成电路，它可以提供更高的稳定性和可靠性。
工作原理如下： - 集成稳压器内部包含了电压基准源、误差放大器、功率输出器等部分。
- 通过负反馈控制，稳压器可以将电压稳定在设定值上，并且对输入电压变化有一定的补偿能力。
二极管整流的工作原理
二极管整流的工作原理
二极管整流是利用PN结特性来将交流信号转变为直流信号的
一种电路技术。
PN结是由p型半导体和n型半导体通过特定
工艺制造而成的。
在整流电路中，二极管通过串联在交流信号源的边缘位置。
当交流信号的电压不超过二极管的正向电压时，二极管处于导通状态，电流可以通过二极管流过。
这个过程称为正半周。
电流流经p区，从p区流向n区，正向电流通过。
当交流信号的电压超过了二极管的正向电压时，则二极管进入截止状态，电流无法通过。
这个过程称为负半周。
PN结处于
反向电压状态，电流无法斜入。
因此，负半周的交流信号被截断，只有正半周的信号能通过。
通过这样的处理，交流信号被转化为只有正半周的信号。
随后，可以采取进一步的滤波措施，如添加滤波电容，以平滑信号，使之趋近于直流信号。
总结起来，二极管整流利用二极管的导通与截止间的特性，将交流信号转化为只有正半周的信号。
这样的电路可以在很多场合中应用，如电源供电、无线信号检测等。
2 二极管的应用电路--整流解析
讨论： 单相桥式整流电路 如图，试回答下列问题：
a
U1 U2
V4
V1 V2
I0
RL
b
V3
u0
1. 若V3 管接反，会有什么情况发生？此时U0=？ 2. 若V3 管短路，会有什么情况发生？此时U0=？ 3. 若V3 管开路，会有什么情况发生？此时U0=？ 解：1. 正半周不通， 结果？ 负半周变压器被短路。烧坏变压器， U0=0
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模拟电子技术
整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性 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。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
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1.1 单相半波整流电路
u2
集成直流稳压电源
o
2U2
2
3
t
3. 参数估算
uO
2 3
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u2 2U2 sint
1 UO 2U 2 sin td (t ) 2 0 0.45U 2 U2 I D I O 0.45 RL
o
t
iD=iO
o o
uD
2 2
3 3
t t
2U2
u2
2 3
o
2U2
t
江 阴 学 院
2 2 U 2 0.9U 2
2) 流过每个二极管平均电流 U2 UO 1 0.45 I D IO RL 2 2 RL
uO
2 3
o
t
iD=iO
整流二极管的工作原理
整流二极管的工作原理
整流二极管是一种通过PN结特性实现整流功能的器件。
其工
作原理如下：
1. PN结特性：整流二极管由具有不同掺杂类型的P型半导体
和N型半导体材料组成。
在PN结的交界面上，形成了一个电势垒，使得N端电位高于P端。
当外加正向电压时，使得P
端电位更高，电势垒减小，电子从N端进入P端，并与空穴
复合。
2. 正向偏置：当外加正向电压大于PN结的开启电压（正向阈
值电压），电势垒变薄甚至消失，形成一个“通路”。
电流自N
端流向P端，整流二极管呈现低电阻状态，工作在导通状态下。
3. 反向偏置：当外加反向电压大于PN结的反向阈值电压时，
电势垒增大，阻挡了电流的流动。
整流二极管呈现高电阻状态，工作在截止状态下。
综上所述，整流二极管在正向偏置时具有低电阻、导通的特性，而在反向偏置时则具有高电阻、截止的特性。
这使得整流二极管能够将交流电信号转化为直流电信号，实现电流的整流功能。
整流器的原理
整流器的原理整流器的原理主要是将交流电信号转换为直流电信号。
下面将详细介绍整流器的工作原理。
整流器通常由二极管或是整流电路组成。
二极管是一种具有两个引脚的电子器件，它能够让电流沿一个方向流动，但阻止另一个方向的电流通过。
这个特性被称为单向导电性。
整流电路中的二极管通常是由p型和n型半导体材料构成的。
p型半导体带有电子缺乏，而n型半导体带有过多的电子。
当这两种材料结合到一起时，形成了一个pn结。
当结中施加正向偏置电压时（即正极连接到p型材料，负极连接到n型材料），电子会从n型材料流向p型材料，而空穴则从p型材料流向n型材料。
这样，电流就能够通过二极管。
而当施加反向偏置电压时（即正极连接到n型材料，负极连接到p型材料），由于二极管的单向导电性，电流无法通过二极管，阻止了反向电流的流动。
在整流器中，交流电信号首先通过一个二极管桥整流器。
二极管桥整流器由四个二极管连接而成，其结构能够使得交流信号的正、负半周都能够得到恰当的整流。
当正弦波的正半周到来时，二极管桥的两个二极管（通常表示为D1和D2）为导通状态，允许电流通过。
而负半周到来时，另外两个二极管（通常表示为D3和D4）为导通状态，同样允许电流通过，但此时电流方向与正半周相反。
通过这种方式，在整流器中，交流电信号被转换为一个有着较小的波动的直流电信号。
整流器还可以通过电容器和电感器等元件来进一步平滑输出电流，以减少脉动。
整流器的输出电流可以作为直流电源，用于驱动电子设备。
综上所述，整流器利用二极管的单向导电性，将交流电信号转换为直流电信号。
通过二极管的组合以及其他元件的辅助，可以使得输出的直流电信号更加平滑和稳定。
整流二极管的工作原理、选型参数、应用详解,几分钟,带你搞懂整流二极管
整流二极管的工作原理、选型参数、应用详解，几分钟，带你搞懂整流二极管什么是整流二极管？整流二极管是一种对电压具有整流作用的二极管，可以将交流电整成直流电。
常应用于整流电路中，多采用硅半导体制成，能够承载高电流值。
也可以用锗半导体制成，锗二极管具有较低的允许反向电压以及较低的允许结温。
在数字电子产品中，通过肖特基势垒使用整流二极管具有巨大的价值。
该二极管可以控制从mA到几KA的电流，从几V到几KV的电压。
整流二极管电路符号到底什么是整流？有人会问，整改是什么？我在这里给你解释一下。
二极管的作用是让电流只向一个方向流动，整流就是给二极管施加一个交流波形，整流二极管只允许一半以上的波形导通，剩下的一半被阻断。
这就是整流二极管的整流作用。
具体可以看下图，比较直观。
整流二极管整流过程整流二极管工作原理整流二极管N型和P型材料都与特殊的制造技术化学结合以形成PN 结。
因为这个PN结有两个可以看作电极的端子，所以被称为“DIODE”（二极管）。
当外部直流电源电压通过其端子施加到任何电子设备时，就会发生偏置。
无偏整流二极管无偏压:当没有电压提供给整流二极管时，称为无偏压整流二极管。
N侧将有大部分电子，由于热激发，空穴数量比较少，而P侧将有大部分电荷载流子空穴和很少数量的电子。
在这个过程中，来自N侧的自由电子将扩散到P侧，并在存在的空穴中发生重组，导致正离子固定在N侧，负离子固定在P侧。
在靠近结边缘的N型侧不动，类似地，在靠近结边缘的P型侧中也有固定离子。
因此，大量的正离子和负离子积聚在连接处，这样形成的这个区域称为耗尽区。
在这个区域，二极管的PN结上会产生一个称为势垒电位的静电场，它可以防止空穴和电子进一步迁移穿过结。
无偏置整流二极管正偏整流二极管正向偏置：在PN结二极管中，电压源的正端连接到p型侧，负端连接到N型侧，二极管处于正向偏置状态。
电子被直流电压源的负极端排斥并向正极端漂移，因此，在施加电压的影响下，这种电子漂移会导致电流在半导体中流动。
肖特基二极管整流原理
肖特基二极管整流原理
肖特基二极管是一种特殊的二极管，其具有快速开关速度和低压降的特点，常用于电源整流电路中。
其整流原理是利用PN
结和金属半导体结的特性。
当肖特基二极管的PN结处于正向偏置时，P区的短路电流将
从N区侧注入。
此时，电压高于PN结的垒位电势垒，导致垒内少数载流子浓度增加，电流增大。
正向电压的升高会使得正向导通时的导通压降变小，进而降低开关时的功耗。
在反向偏置状态下，PN结会有较大的阻抗。
当voltage输入为负值时，二极管基本上是关闭的，几乎不存在上述短路电流。
这就使得在电源中得到一个明确的整流效果，只有在正半周的输入电压超过一定的电压阈值时，肖特基二极管才能够导通，产生正向电压输出。
总的来说，肖特基二极管通过利用PN结的特性和正反向偏置，使得电流只能在一个方向上流动，实现了整流功能。
这样就可以将交流电信号转换为直流电信号，用于电子设备的工作和稳定。
整流二极管工作原理
整流二极管工作原理二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管;它是一种具有单向传导电流的电子器件。
在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。
一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。
在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。
当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。
这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。
当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管导通，电流随电压增大而迅速上升。
在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。
反向性外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流，由于反向电流很小，二极管处于截止状态。
这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。
击穿外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。
引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。
电击穿时二极管失去单向导电性。
如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。
因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。
二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。
二极管的管压降：硅二极管(不发光类型)正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。
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详述二极管的整流原理
摘要二极管作为常用的分立元件,广泛应用在检波,整流,续流等电路中,在交流电转化为直流电的过程中,二极管由于其单向导通特性在构成整流器件后能将方向变化的电流改变为单一方向的电流。
本文通过对二极管理想化模型的建立，将二极管等效为开关：即正向偏置时等效为导通的开关，反向偏置时等效为断开的开关。
文中利用建立的等效模型对二极管构成整流电路进行分析，详细描述了由单一二极管构成半波整流电路到四个二极管构成的桥式整流电路的过程。
关键词二极管；整流；等效模型；半波整流；桥式整流
在模拟电子技术基础的课程中，会涉及到二极管特性及应用的讲解。
二极管具有检波，整流，续流等作用，是一种应用非常广泛的分立原件。
日常生活里面，我们常常面临电流的转化问题，市电提供的交流电有时不能直接的提供给我们的用电设备，需要一个转化的过程：降压，整流，滤波等。
二极管在这里面提供的就是整流的作用：即将方向变化的交流电通过二极管后转化为单一方向的电流，教材在这方面的内容上偏向于成形电路的经验式讲解，而忽略了整流电路的构成过程及相应二极管具体作用的讲解。
针对这种情况，提出二极管的理想化模型，并利该等效模型描述用一个二极管构成半波整流电路到四个二极管构成整流桥的推导过程。
1交流电向直流电的转化
交流电是电压幅值、方向随时间成周期性变化的电流类型。
而直流电是电压方向不随时间变化而改变的电流类型。
在交流电向直流电的转化中，首要考虑的是将交流电方向变化的电流转化为方向不变幅值变化的脉动电流。
在后续电路结构中再将脉动电流通过滤波等过程转化为平滑的直流电。
具体过程如图1所示。
图中a所示为低压交流电，b所示为脉动电流，c为直流电。
a转化为b的过程为整流作用，b转化为c的过程为滤波作用。
在整流作用中利用了二极管的单向导通特性。
2二极管的等效电路
a b c
图1交流电转化为直流电的过程
Fig.1.The process of alternating current into direct current
二极管是由单个PN结构成的半导体器件，具有单向导通特性，即正向偏置时二极管导通，反向偏置时二极管截止。
在实际应用中，为了便于分析，常在一定条件下，用线性原件所构成的电路来近似模拟二极管的特性，并用之取代电路中的二极管，称为二极管的等效电路或等效模型。
本文中根据器件外特性来构造等效电路，模型较简单，适于近似分析。
根据二极管的伏安特性曲线折线化，得到如图2。
图中粗实线为折线化伏安特性，表明二极管导通时正向压降为零，截止时反向电流为零，称为理想二极管，用空心的二极管符号来表示。
在后面的描述中都将采用这种模型，根据模型还能进一步将二极管等效为开关，当二极管正向导通时，压降为零，电流为一定值，电流从阳极流入，阴极流出。
可以看作闭合的开关。
当二极管反向截止时，压降为一定值，电流值为零，可以看作断开的开关。
图2理想二极管与折线化伏安特性曲线及其等效原理图
Fig.2. Ideal diode volt-ampere characteristic curve and equivalent principle diagram
3半波整流
半波整流就是利用二极管的单向导通特性：在正向的时候，二极管等效为闭合的开
关，电流能够通过二极管。
反向时由于二极管等效为断开的开关，阻断了电流的通过，从而在RL得到只有一半波形的脉动电流，电路结构及整流波形如下图所示，半波整流虽然将方向变化的电流转化成了单一方向的脉动电流，但是这种改变是基于人为的削去了半个周期的波形，能量利用率低，因此考虑将方向反向时的半个周期的电流引入到负载电阻RL上。
图3半波整流电路及其波形
Fig.3. Half-wave rectifier circuit and the output waveform
4全波整流
在上文中分析了半波整流的过程，由于其能量利用率低，考虑将反向时的半个波形也加载到负载RL上，只要保证电流流入负载的方向保持一致,电流在负载上形成的效果就是相同的。
下图所示中，分别为交流电正半周期和负半周期的电路结构，可以看出负
图4正向整流电路和逆向整流电路
Fig.4.Forward loop and reverse loop
载上流经的电流方向是一致的，即电流效果一致。
这样就达到了正半周期和负半周期都在负载引入了相同电压的结果。
在图4右图中，为什么也要使用二极管呢？直接用导线连接也能达到相同的效果呀。
我们可以将正半周期和负半周期的电路图合并在一幅图上，得到下图，图5中实线和实心箭头为正向时的电路结构和电流方向，虚线和空心箭头为反向时的电路结构和电流方向，由图可以看出作用在负载上的电流方向一致，电流
作用效果也一致。
从图中也能够看出，在负半周期时如果如前文所述直接用导线代替，就会造成正半周期时电流经过VD1以后直接回到了负极，将负载短路。
而VD2在负半周期时正向导通使电流流经负载回到负极；在正半周期时处于反向截止，B点与D点看作
图5全波整流结构演进1
Fig.5.The process of Full-wave rectifier structure evolution1
开路，电流会经过负载回到负极。
同样的，VD1也在负半周期时起到了相同的作用，两个二极管起到了规定电流方向由高电位到低电位流动的“单行道”的作用。
当然现在这个电路结构并没有完善。
观察不难发现，如果按照这个电路结构，A点和C点直接相连将正负极短路，所以A点到C点的支路上同样需要一个二极管构成“单行道”。
A点接入
图6全波整流结构演进2
Fig.6.The process of Full-wave rectifier structure evolution2
VD3的阴极，C点接入VD3的阳极，这样正半周期时A点与C点之间开路，正负极不会短路。
得到图6，但是在负半周时，由于C点电位高于A点电位，会将负载短路。
因此也需要加入二极管VD4使其截止，如图7。
VD4的阴极与D’连接，阳极与C点连接，这
样在负半周期时D’点与C点开路，避免了负载被VD3短路。
所以总结起来，VD1与VD2起到了在正半周期和负半周期内导通电流，并且在对方的导通作用中起到截止作用，避免负载短路，因此必须成对出现，缺一不可。
VD3与VD4导通流经负载电流回到负极构成回路，同时在对方的导通作用中起到反向截止的作用，避免负载被短路。
同样需要成对出现，缺一不可。
四个二极管构成了特殊的“单行道”，使电流在不同的时间段内按
图7全波整流结构
Fig.7. Full-wave rectifier structure
照电路设计的结构流动。
以BC为轴将VD2和VD4两支路向右翻折，化简电路可以得到我们常见的电路结构。
图8桥式整流结构及输出波形
Fig.8. Bridge rectifier structure and the output waveform
这是我们通常所说的桥式整流电路，A,D两点随时间周期性变化电压方向经过整流作用后从B,C传输给负载，并且B,C两点的电压方向保持不变，实现了整流作用。
输出波形如上，可见在负半周期的波形被翻折到了正向，电能利用率高于半波整流。
观察输入电路两端A,D。
不难发现，为了兼顾导通与截止两个特性，A,B两点所连接的二极管的一端的极性必然是相反的。
B点为负载的电流流入端，相连的二极管端脚极性必然相同——都为阴极。
C点为负载电流流出端，相连的二极管端脚都是阳极。
抓住这几点，对于了解结构原理及记忆很有帮助。
从另一角度看，交流电方向随时间变化。
为了构成回路，同一个输出端例如A端必然要分出两条支路：一条电流流出，一条电流流入，与其相连的必然是一个为阴极一个为阳极，与前文分析一致。
根据以上分析还可以扩展到三相交流电整流结构的建立,如下图。
这里就不再对过程赘述了。
图9三相桥式整流电路结构
Fig.9. Three-phase bridge rectifier circuit structure
本文利用构造的二极管的等效模型，对二极管构成的整流电路的过程进行了分解描述，由于采用理想化模型，实际应用中应根据电路结构参数选取合适的器件。
参考文献
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[3]邱关源，罗先觉．电路［M］．北京：高等教育出版社，2006：9-10．。