第8章 直流稳压电源

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直流稳压电源

直流稳压电源

140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中,通常需要直流电源。

前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等,都用的是直流电源供电,而发电厂、变电站输送的是交流电.这就需要将交流电变成直流电。

直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电,作为各种电子电路的直流电源。

对直流电源的主要要求是:一是输出电压的幅值稳定,即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变;二是输出电压纹波要小;三是交流电变换成直流电时的转换效率要高;四是要具有保护功能,若输出电流过大,或输入交流电压过高,都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏,因此电路应具有必要的自我保护功能。

本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路,再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。

7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源,它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。

7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成:电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。

由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏,而交流电网提供的220伏(有效值)电压相对较大,变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压,以适合直流稳压电源的需要。

另外,变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。

图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。

整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。

整流电路的输出是脉动电压,这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分,但它也含有丰富的交流成分(称为纹波)。

这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。

需要对脉动电压进行平滑处理,也就是对脉动电压进行滤波。

直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波,属于无源滤波电路。

第8章直流稳压电源习题及答案

第8章直流稳压电源习题及答案
(2)负载电压 uO 的波形。
图8.17(a)
图8.17(b)
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第 பைடு நூலகம் 章 半导体器件
【解】( 1 ) 在 0≤ωt <π半个周期内,电压 a 电位最高, b点电位最低。此时二极管 D1 承受正向电压而导通,二极管 D2承受反向电压而截止,电流自 a 点经 D1 通过负载 RL 而由 O 点返回。在π≤ωt<2π半个周期内,a 点电位最低,b 点 电位最高,此时 D1 反向截止,D2 正向导通,电流自 b 点经 D2 通过负载 RL 而由 O 点返回。可见,当电源电压交变一次,两 只二极管在正,负半周各自轮流通,从而使负载得到了单向流 动的全波脉动电流和电压。
【解】 (1)负载直流电压
UO 1.2 U2 1.215 V 18 V
负载直流电流
IO
UO RL
18 A 0.06 300
A
图8.4
(2)二极管平均电流
ID
1 2
IO
1 0.06 2
A 0.03
A
一般取
IF 2ID 2 0.03A 0.06 A
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第 8 章 半导体器件
(2)负载直流电压平均值
1
UO 2
0
2U2 sin t dt
2
U2 0.45 U2
(3)二极管电流也就是负载电流,其平均值为
ID
IO
UO RL
0.45
U2 RL
(4)在负半周期,整流元件D所受的最大反向电压
URm U2m 2 U2
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第 8 章 半导体器件
8.2.7 图8.17(a)(教材图 8.06 )为一全波整流电路,试 求: (1)在交流电压的正,负半周内,电流流通的路径;

模拟电子技术_第八章 直流稳压电源

模拟电子技术_第八章 直流稳压电源

第8章
集成直流稳压电源
封装
塑料封装
金属封装
CW7805 1 2 3
CW7905 1 2 3
1
2 3
UI GND UO
GND UI UO
符号
1
+ CW7800 +
2
_
3 CW7900 1
_
2
3
第8章
集成直流稳压电源
二、CW7800 的内部结构和基本应用电路
O
2
t
0.9U2 UO 2U2
通常取 UO = 1.2U2 RC 越大 UO 越大
T 为获得良好滤波效果,一般取: RLC ( 3 ~ 5) 2 (T 为输入交流电压的周期)
第8章
集成直流稳压电源
[例 8.1.1] 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。 U O 20 U2 17 V [解] 1. 选二极管 1. 2 1. 2
78L ×× / 79L ×× — 输出电流 100 mA 78M×× / 9M×× — 输出电流 500 mA
78 ×× / 79 ×× — 输出电流 1.5 A
例如: CW7805 输出 5 V,最大电流 1.5 A
CW78M05 输出 5 V,最大电流 0.5 A
CW78L05 输出 5 V,最大电流 0.1 A
第 8章
集成直流稳压电源
8.1 单相整流滤波电路
8.2 8.3 线性集成稳压器 开关集成稳压电源
第8章


第8章 集成直流稳压电源 8.1

单相整流滤波电路

直流稳压电源

直流稳压电源

4.稳压过程:
当 VO 由于某种原因偏高时,V4 基极电位升高,IC4 增大, C1 放电速度增加,使 V3 截止时间缩短,V1、V2 饱和时间缩 短,使 VO 降低,从而稳定 VO。
优点 是电源效率高,稳压效果好。缺点是纹波较大, 电路复杂,对元器件要求较高。被广泛应用在彩色电视机、 计算机等设备中。
CW317 为三端可调式正压输出稳压器,其引脚排列请查 阅手册。
CW337 为三端可调 式负压输出稳压器,其 引脚排列请查阅手册。
CW317 和 CW337 的基本应用电路
应用特点是外接两个电阻(R1和 RP)就可得到所需的输出 电压。为了使电路正常工件,一般输出电流不小于 5 mA。输 入电压范围在 3 ~ 40 V之间,输出电压可调范围为 1.25 ~ 37 V, 器件最大输出电流约 1.5 A。
综上所述,带有放大环节 的串联型晶体管稳压电路,一 般由四部分组成,即采样电路、 基准电压、比较放大电路和调 整元件。
电路的优点是输出电流较大,输出电压可调;缺点是电源 效率低,大功率电源需设散热装置。
[例 8.2.1] 设图中的稳压管为 2 CW14,VZ = 7 V。采样 电阻 R1 = 1 k,RP = 200 ,R2 = 680 ,试估算输出电压的 调节范围。
2.稳压过程
设 RL 恒定,当 VI→VO →VB2 →VBE2 →VC2 →VBE1 →VCE1 →VO
3.输出电压调节范围
由于
VB 2
VBE2
VZ
RP R2 R1 RP R2
VO

VO
R1 RP R2 RP R2
(VBE2
VZ )
当 RP 的滑动臂移到最上端时,RP = 0,RP = Rp ,Vo 达到 最小值。即

《电工电子技术》课件——直流稳压电源

《电工电子技术》课件——直流稳压电源

直流稳压电源
稳压电路的作用:当电网电压波动、负载和温度变化时,维持输出直
流电压稳定。
直流稳压电源的整流电路
主要
内容
滤波电路
稳压电路
单相整流电路工作原理
整流电路
整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单
向导电特性。因此,二极管是构成整流电路的关键元件。
单相整流电路
半波整流
单相整流电路
电阻 R 上的压降增加,以抵偿 U1 的增加,从而使负载
电压 UO 保持近似不变。
滤波电路
如果交流电源电压降低而使 U1 降低时,负载电压 UO 也要降低,因而
稳压管的电流 IZ 就显著减小,电阻 R 上的压降也减小,仍然保持负载电压 UO
保持近似不变。同理,如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电
负载平均电流为 IO = 0.45 U2 / RL
单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流
输出的电流,即 ID = IO 。
图2 单相半波整流电路
单相整流电路
二极管截止时承受的最大反向电压:
在 u2 负半周时,二极管 VD 所承受到的最大反向电压
为 u2 的最大值,即 UDRM = 2 U2 。
图5 半波整流电容滤波电路及其波形
滤波电路
(1)电容滤波电路
电源在向 RL 供电的同时,又向 C 充电储能,由于充电时间常数很小,充电很
快,输出电压 u0 随 u2 迅速上升,当 uc=√2 U2 后, u2 开始下降,u2 < uc , VD 反偏
截止,由电容 C 向 RL 放电,放电时间常数由电容 C 和负载电阻 RL 决定,电容较大,
在 u2 正半周时,VD1、VD3 导通,VD2、VD4 截止。此时, VD2、

第8章 直流稳压电源-习题解答

第8章 直流稳压电源-习题解答

Uz

R1
U 0max R2
R3
R3

U 0max

R1

R2 R3
R3
Uz

24 V
当 R2 滑动头滑到最上方时,调整过程与上述相反,U0 输出将达到最小。

U 0min

R1 R2 R3 R2 R3
Uz
12 V
因此 U0=12~24V
8.14 利用 W7805 固定输出集成稳压器, 通过外接电路来改变输出电压值, 电路
u1
u2
T
C
Ui
IE
IRL
IR
R1
IR1
R
R2 RL
u0
uf
Dz
R3
题 8.13 图
【解】 (1)根据桥式整流电容滤波电路经验公式
U i = 1.2U 2

U2
=
Ui 1.2
=
30 1.2
=
25V
(2)当 R2 滑动头滑到最下方时,反馈信号 uf 最弱,运放器净输入信号最强, 其输出信号最强,即调整管 T 的基极电位最高,则 IB 最大,IC 最大,调整管的 UCE 电压最小,所以,此时 U0 输出最大。
②半波 ③桥式
(3)电路如题 8.2(3)图所示,Uz 为稳压管 Dz 的稳定电压,当 UI > Uz 时, 能保持 RL 两端电压为 Uz 的电路为( b )。
8.3 判断题
题 8.2(3)
(1)整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。( √ )
(2)电容滤波电路适用于小负载电流,而电感滤波电路适用于大负载电流。
(√ )
(3)在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只整流管断开,则输出电压

第八章 稳压电源.

第八章 稳压电源.

图8-3 串联型稳压电路的组成框图
(3)调整管工作在线性状态,管压降较大(3~5V) ,电路的功率变换效率较低,约 30%~50%。
五、集成线性稳压器
集成线性稳压器的电路结构和工作原理与图 8-3 所示电路类似。输出电压固定的三端集成稳 压器有正输出(LM78××)和负输出(LM79××)两个系列。根据输出电流的不同,又可分为 三种: LM78××、LM79××的最大输出电流为 1.5A;LM78M××、LM79M××的最大输出电 流为 0.5A ; LM78L××、 LM79L××的最大输出电流为 0.1A 。以上各型号中的××表示输出固 定电压值,一般有 5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V 等 8 种。 输出电压可调的三端集成稳压器有 LM317、 LM117(输出正电压) , LM337 、LM137 (输出 负电压) 。 三端集成稳压器只有三个引脚:输入端(in) 、输出端(out)、公共端(com)。图 8-4、图 8-5 是 不可调和可调三端集成稳压器的典型应用电路。
≈ 1.2U 2 ≈ 1.2U 2
0.45 U2 0.9 U2
桥式整流 电 感 滤 波 半波整流 全波整流
二极管的导通角大,无冲击电流。但由于铁 心的存在,电磁干扰大。适应于输出电压较低, 输出电流大且负载变化大的场合。
桥式整流
0.9 U2
2U 2
四、稳压电路
为使输出的直流电压不随电源电压的波动、负载的变化而变化,还需要在滤波电路之后加稳 压电路。稳压电路又分为并联型稳压电路和串联型稳压电路两大类。 1.并联型稳压电路 并联型稳压电路就是在滤波电路后,加上稳压管构成稳压电路, 如图 8-2 所示。稳压管的选择应遵循: UZ = U o IZM=(1.5 ~3) IOM UI = (2~3) Uo 稳压过程就是利用稳压管上电压的微小变化,会引起稳压管电流的较大变化,电阻 R 感应这 个电流变化,并调整使输出电压基本维持不变。其稳定过程如下: 当负载不变,输入电压 UI 波动使得输出电压 Uo 升高,其调节过程为: UI↑→Uo(UZ)↑→IZ↑→ IR↑→UR↑ Uo ↓ 若输入电压 UI 不变,负载发生变化,如 RL 减小,其调节过程为: RL↓→Uo(UZ)↓→IZ↓→ IR↓→UR↓ Uo ↑ 当负载电阻 RL 和输入电压 UI 一定时, 电阻 R 的选择是根据稳压管的电流不超过正常工作范围 来选的。稳压管的电流是在 IZmin < IZ < IZM 之间,则

直流稳压电源

直流稳压电源

稳压管并联型稳压电路的稳压过程
3 . 电 路 特点
该稳压电路结构简单,元件少。但输出电压由稳压管的 稳压值决定,不能调节。适用于电压固定的小功率负载,
3
第二节 三极管串联型稳压电路
当负载电流较大、且要求稳压特性较好时,一般采用三极管 串联型直流稳压电路。
1 .电路组成
三极管串联稳压电路原理图如下图所示,它由取样电路、基 准电压、比较放大器及调整Leabharlann 件等环节组成。直流稳压电源
直流稳压电源是一种将交流电转换为稳定直流电的装 置,主要由整流电路、滤波电路和稳压电路三部分所组 成。整流电路先将交流电转换为直流脉动电压,然后由 滤波电路滤除脉动成分,最后通过稳压电路稳定输出电 压。
1
第一节 稳压二极管并联稳压电路
一 、稳压 管并 联型稳 压电 路
稳压管工作在反向击穿区时,流过稳压管的电流在相当大的范围内变化,其两端 的电压基本不变。利用稳压管的这一特性可实现电源的稳压功能。
4
2.稳压原理
3.输出电压的调节
调节RP可以调整输出电压VL的大小,使其在一定的范围内变化。
VL
R3 RP R4 VZ R4 RP
5




串联稳压电源若出现故障,检查步骤如下: 检查整流、滤波电路:重点查熔丝、滤波电容、二极管和变压器是否完 好。 检查调整管:查调整管是否击穿或开路。 检查取样电路和基准电压:重点查稳压管是否接反或损坏。 检查比较放大器:重点查比较放大管是否正常。
可调式稳压器CW317不加散热器时功耗为1W左右,当加散热器时功耗可 达20W,故需在集成稳压器上加装散热片。 三端可调式稳压器的引脚不能接错,同时应注意接地端不能悬空,否则容 易损坏稳压器。 当集成稳压器输出电压大于25V或输出端的滤波电容大于25μF时,稳压器 需外接保护二管极。
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电子技术
一、单相桥式整流电路
Tr + u1 + u2 D3 b D2 D4 a D1 RL iO + uO
大连理工大学电气工程学院
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8.4 整流电路
电子技术
二、单相桥式整流电路的工作原理
正半周 期间: 期间:
u2
u 2> 0
D2 和D4 截止,D1 和D3 导通 截止,
Tr a + iO D1 RL D3 b D2 + uO
- - - -
- - - -
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
漂移 内电场
漂移
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8.1 半导体的基础知识
电子技术
1、 P-N结的形成 、 结的形成
多子的浓度差 多子扩散 形成耗尽层(空间电荷区), ),产生内电场 形成耗尽层(空间电荷区),产生内电场 少子漂移
[解] 设UD =0.6V (1)DA、DB 均导通,因此 ) 均导通, VF = UD+VB=3.6V (2) ) 因为V 因为 B<VA ,DB比DA抢先导通 故VF=UD=0.6V, , 进而导致D 截止。 进而导致 A截止。
DA: 隔离二极管 DB: 嵌位二极管
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8.2 半导体二极管
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動画
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8.1 半导体的基础知识
电子技术
二、杂质半导体
定义:掺入少量杂质的半导体。 定义:掺入少量杂质的半导体。 1、N 形半导体 、
形成: 价元素, 形成:向本征半导体中掺入少量的 5 价元素,如 磷(P)。 )。 特点: 特点: (a) 自由电子是多数载流子; 自由电子是多数载流子; (b) 空穴是少数载流子。 空穴是少数载流子。
自由电子 空穴
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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8.1 半导体的基础知识
电子技术
二、杂质半导体
1、N 形半导体 、 2、P 形半导体 、
形成: 价元素, 形成:向本征半导体中掺入少量的 3 价元素,如 硼(B)。 )。 特点: 特点: (a) 空穴是多数载流子; 空穴是多数载流子; (b) 自由电子是少数载流子。 自由电子是少数载流子。
D D
E
R
E
R
光电二极管电路
发光二极管电路
*三、发光二极管
发光二极管工作于正向偏置状态, 发光二极管工作于正向偏置状态,正向电流通过 发光二极管时,它会发出光来, 发光二极管时,它会发出光来,正向工作电压一般不 左右。 超过 2 V,正向电流为 mA左右。 ,正向电流为10 左右
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电子技术
第8章 直流稳压电源 章
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 半导体的基础知识 半导体二极管 直流稳压电源的组成 整流电路 滤波电路 稳压电路 晶闸管 半控桥整流电路
作业: 作业:8.2.2、8.4.2、8.4.3、8.5.1、8.6.3、11.2.2、11.2.3 、 、 、 、 、 、
输 入 回 路
输 出 回 路
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8.3 直流稳压电源的组成
电子技术
直流稳压电源的组成
大小合 适的交 流电压
交流
脉动 直流
不稳定 直流
稳定 直流
~ 交流 电源 电源 变压器 整流 电路 滤波 电路
8.4 戻し
稳压 电路
目录
直流 负载
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8.4 整流电路 定义: 定义: 交流 整流 逆变 直流
空穴 自由电子
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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目录
8.1 半导体的基础知识
电子技术
三、P-N结 结
1、 P-N结的形成 、 结的形成
P-N结 结
( P 形)
扩散运动 ---- ---- ---- ----
( N 形)
T 通常 RLC = τ ≥ (3 ~ 5) 2
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O
ωt
D1和D3: 导通 C:充电 : D2和D4: 导通 C:充电 :
uo=-u2 -
+ u1 -
u2 -
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( ) ( ) (+) ( )
(-) (-) (-) (-)
D4
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8.4 整流电路
电子技术
二、单相桥式整流电路的工作原理
u2 O D2 D4通 通 uo D1 D3通 通 O uD O ωt uD4,uD2 ωt uD3,uD1 ωt + u2 D4 D3 D1 D2 RL + uO -
阳极 P N 阴极
D
二极管的电路符号
照片
目录
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8.2 半导体二极管
电子技术
2、伏安特性 、
定义:二极管电流与电压之间的关系。 定义:二极管电流与电压之间的关系。
I/mA Ge Si 正向 特性
A B B O
A U/V
UA:死区电压、阈值电压 死区电压、
正向:死区( 段):U 正向:死区(OA段): A (Si)≈0.5 V, UA(Ge)≈ 0.2 V; , ; 导通时: ( ) 导通时:UD(Si)≈ 0.7V、UD(Ge)≈ 0.3V。 、 ( ) 。
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8.2 半导体二极管 实际特性、 实际特性、近似特性和理想特性
I I
电子技术
O
U
O
UD
(a) 近似特性 (a) 实际特性 I
当电源电压与 D接近时,可 当电源电压与U 接近时, 当电源电压与 用近似特性; 用近似特性; 当电源电压远远超过 D时, 当电源电压远远超过U 当电源电压远远超过 可用理想特性。 可用理想特性。
I≈0 E 内电场 外电场 R
-+ -+ -+ -+
N 形 内电场 R
PN 结加正向电压 结加正
PN 结加反向电压 结加反
PN 结具有单向导电性
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8.1 半导体的基础知识
电子技术
2、P-N结的特性 、 结的特性——单向导电性 结的特性 单向导电性 正向偏置
外电场与内电场方向 相反 扩散运动> 扩散运动>漂移运动 PN结变窄 结变窄 有利于扩散运动 外部电源不断提供电荷 产生较大的扩散电流I 产生较大的扩散电流 正 PN 结导通
1 π UO = ∫ u dωt = 0.9U2 π 0 O
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8.4 整流电路
电子技术
整流桥块
各端子必须正确连接
~
输入交流电压端子 ~ +
分立元件
输出直流电压端子
二 极 管 桥 块
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8.5 滤波电路
电子技术
滤波电路的作用: 滤波电路的作用:把脉动性比较大的直流电压变成 比较平缓的直流电压。 比较平缓的直流电压。
ui <US 时,二极管 截止, o= US 二极管D截止 u 截止, ui >US 时,二极管 导通, o=ui 二极管D导通 u 导通,
u/V 4 2 O ui uO US ωt
如果US=0则uo的波形? 则 的波形?
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目录
8.2 半导体二极管
电子技术
Hale Waihona Puke *二、光电二极管它的反向电流随光照强度的增加而上升。 它的反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极 管工作于反向偏置状态,无光照时电路中电流很小, 管工作于反向偏置状态,无光照时电路中电流很小,有 光照时电流会急剧增加。 光照时电流会急剧增加。
图形对照
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目录
8.4 整流电路
u2 O D2 D4通 通 uo D1 D3通 通 O ωt ωt + u2 D4 D1
电子技术
D2 RL D3
Io + uO -
三、数值计算
1、输出电压、电流的平均值 、输出电压、
UO U2 IO = = 0.9 RL RL 1 2、D上的平均电流 ID = IO 、 上的平均电流 2 3、D上承受的最高反向电压 URm = 2U2 、 上承受的最高反向电压
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目录
8.2 半导体二极管
电子技术
2、伏安特性 、
I/mA 反向 特性 Ge Si 正向 特性
A B B O
A U/V
温度增加, 温度增加,曲线左移 反向: (1) 截止时( OB段)i ≈ 0; 反向: 截止时( 段 ; (2) 一旦超过 点,反向电流急剧 一旦超过B点 增加,二极管被击穿 击穿。 增加,二极管被击穿。
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O (b) 理想特性
目录
U
8.2 半导体二极管
电子技术
3、主要参数 、
(1) IF :额定正向平均电流 (2) UF :正向电压降 (3) UR :最高反向工作电压 (4) IRm :最大反向电流 以上参数是选用二极管的依据。 以上参数是选用二极管的依据。
UR I IF O IRm UF U
一、电容滤波电路
Tr + u1 + u2 D3 b D2 C D4 a D1 + RL + uO -
有电容滤波的整流电路
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