晶体二极管及整流电路PPT
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晶闸管可控整流电路_图文
如EG 加反压 无论EA 是正或负
L不亮 KP截止
EA 加正压，S断开 EA 加正压， S闭合 KP导通后，S再断开
L不亮
L亮
L仍亮
KP截止
KP导通
KP仍导通
晶闸管导通的条件：
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压 。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压
或晶正闸向管脉导冲通(后正，向控触制发极电便压失)。去作用。 依靠正反 馈，晶闸管仍可维持导通状态。
(3)工作波形(加续流二极管)
O
2
t
O
t
iL
t
O
t
加续流二极管整流输出电压及电流的平均 值与电阻性负载相同
改变控制角，可改变输出电压Uo ,移相范围
二、 单相全控桥式整流电路
1. 电阻负载
工作原理
a
(1)电压u 为正半周时
T1和DT4承受正向电压 。
+
u
–
T1
T3
加触发电压, 则T1和
UF: 通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，
晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全
导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
晶闸管型号及其含义
KP
家用电器： “节能灯”、变频空调
• 其他： UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
13.1 电力电子器件
一、 电力电子器件的分类
1.不控器件，如整流二极管。 2.半控器件，如普通晶闸管。 3.全控器件，如可关断晶闸管、功率晶闸 管等。
晶闸管整流电路
d
T u u
VT u id
VT
a)
1
2
u
d
R
u b) u
2
0
g
wt
1
p
2p
wt
wt
0 u VT
q
wt
如改变触发时刻：
在一个周期内，输出直流 电压脉动1次。
e)
0
wt
单相半波可控整流电路及波形
2.3.1 单相半波可控整流电路
基本数量关系
首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示 。
引言
整流电路：
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
2.1
不可控器件—电力二极管· 引言
Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自 20世纪50年代初期就获得应用。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点： VT处于断态时： 触发后VT开通：
c) u2 b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
id=0，VT关断承受反压
0 ud + d) 0 id e) 0 +
wt
负载直流平均电压下降
讨论负载阻抗角j、触发 角 a 、晶闸管导通角 θ 的 关系。
wt
q
T u u
VT u id
VT
a)
1
2
u
d
R
u b) u
2
0
g
wt
1
p
2p
wt
wt
0 u VT
q
wt
如改变触发时刻：
在一个周期内，输出直流 电压脉动1次。
e)
0
wt
单相半波可控整流电路及波形
2.3.1 单相半波可控整流电路
基本数量关系
首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示 。
引言
整流电路：
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
2.1
不可控器件—电力二极管· 引言
Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自 20世纪50年代初期就获得应用。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点： VT处于断态时： 触发后VT开通：
c) u2 b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
id=0，VT关断承受反压
0 ud + d) 0 id e) 0 +
wt
负载直流平均电压下降
讨论负载阻抗角j、触发 角 a 、晶闸管导通角 θ 的 关系。
wt
q
中职《电子线路》课件：1.2 晶体二极管整流电路
选管条件：
（1）二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值 电压；
（2）二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实 际工作电流。
电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。 解决办法：全波整流
1.2.2 单相全波整流电路 （一）变压器中心抽头式单相全 波整流电路
1. 电路如图 1.2.2：
全波整流桥 变压 式器中心抽头式 V1 、 V2 为 性 能 相 同 的 整 流 二极管；T为电源变压器，作用 是产生大小相等而相位相反的 v2a和v2b。
3．负载和整流二极管上的电压和电流
（1）负载电压VL
VL = 0.45 V2 （2）负载电流IL
（1.2.1）
IL
VL RL
0.45V2 RL
（1.2.2）
（3）二极管正向电流IV和负载电流IZ
IV
IL
0.45V2 RL
（1.2.3）
（4）二极管反向峰值电压VRM
VRM 2V2 1.41V2
（1.2.4）
整流元件组合件称为整流堆，常见的有： （1）半桥：2CQ型，如图1.2.8（a）所示； （2）全桥：QL型，如图1.2.8（b）所示。
优点：电路组成简单、可靠。
图1.2.8 半桥和全桥整流堆
（3）二极管的平均电流IV
IV
1 2
IL
（1.2.9） （1.2.10） （1.2.11）
（4）二极管承受反向峰值电压 VRM
VRM 2V2 （1.2.12）
优点：输出电压高，纹波小，VRM 较低。应用广泛。
[例1.2.1] 有一直流负载，需要直流电压 VL 60V，直
流电流 I L 4 A。若采用桥式整流电路，求电源变压器次
可见，在v1一周期内，流过二极管的电流iV1 、iV2叠加形 成全波脉动直流电流iL，于是RL两端产生全波脉动直流电压 vL。故电路称为全波整流电路。
二极管PPT课件
1、半导体的特点：
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 （2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
第1页/共21页
2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
空穴 自由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
第3页/共21页
＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性 的，通常对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子 的数量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成 为半导体器件。
I
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– +N 反向特性
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
P+ – N 硅0.7V左右
导通压降 锗0.3V左右 U
死区电压
硅管0.5V, 锗0.2V。
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
第12页/共21页
即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
第14页/共21页
4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。
第4页/共21页
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 （2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
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2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
空穴 自由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
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＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性 的，通常对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子 的数量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成 为半导体器件。
I
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– +N 反向特性
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
P+ – N 硅0.7V左右
导通压降 锗0.3V左右 U
死区电压
硅管0.5V, 锗0.2V。
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
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即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
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4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。
第4页/共21页
二极管及其应用PPT课件
.
37
.
38
2 半导体二极管的模型
半导体二极管是一种非线性器件 理想二极管模型
(a)伏安特性曲线 (b)代表符号(c)正向偏置
时的电路模型 (d)反向偏置时的电路模型
图13 理想模型
.
39
例1 电路如图14所示。
三只性能相同的
二极管 D1、D2、D3和三只
220V，40W 的灯泡 L1、L2、
.
31
2、二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IF 在规定散热条件下，二极管长期使用时，
允许通过二极管的最大正向平均电流。由 PN 结的面积和散热条件决定，如果电流超 过这个值，很可能烧坏二极管。
（2）最高反向工作电压 URM 二极管工作时允许加的最大反向电压。
为确保管子安全运行，通常规定URM约为击 穿电压UBR的一半。
++ + +
多数载流子——自由电子
少数载流子—— 空穴
.
施主离子
10
（2） P型半导体（空穴型半导体）
在本征半导体中掺入三价的元素（硼）
空穴
空穴
+4
+4
+4
ห้องสมุดไป่ตู้
+4
+4
+43
+43
+4
+4
+4
+4
+4
.
返11 回
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
当反向电压增加到反向击穿电压UBR时，反向电流急剧增大，这种 现象称为“反向击穿”。反向击穿破坏了二极管的单向导电性，如果 没有限流措施，二极管可能因电流过大而损坏。
晶体二极管-电容十倍升压电路图
晶体二极管-电容十倍升压电路图晶体二极管-电容十倍升压电路该电路可作为臭氧产生器、助燃器等直流电压电路。
在一些需用高电压、小电流的地方，常常使用倍压整流电路。
倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。
倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。
图2是二倍压整流电路。
电路由变压器B 、两个整流 二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。
其工作原理如下：e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2截止，电流经过D1对C1充电，将电容Cl 上的电压充到接近e2的峰值，并基本保持不变。
e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl 截止。
eCCD DLNU 图~22U = 3 kV CCCCCCCC CCDD D D D D D D D DLN图 1此时，Cl 上的电压Uc1＝与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电，充电电压Uc2＝e2峰值＋1．2E2≈。
如此反复充电，C2上的电压就基本上是了。
它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。
在实际电路中，负载上的电压Usc= 。
整流二极管D1和D2所承受的最高反向电压均为。
电容器上的直流电压Uc1=，Uc2=。
可以据此设计电路和选择元件。
在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和－个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路，如图3所示。
三倍压整流电路的工作原理是：在e2的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即C1上的电压被充电到接，C2上的电压被充电到接近。
当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3充电， C3上的充电电压Uc3=e2峰值＋Uc2一Uc1≈这样，在RFZ ，，上就可以输出直流电压Usc ＝Uc1i ＋Uc3≈＋＝3√2 E。
，实现三倍压整流。
在实际电路中，负载上的电压Ufz≈整流二极管D3所承妥的最高反向电压也是电容器上的直流电压为。
二极管和晶体管PPT课件
A
B
E
RB
IE V UBE
V
IC m A
RC EC
UCE
EB
实验线路(共发射极接法)
晶体管电流测量数据
IB/mA IC/mA IE/mA
0
0.02
<0.001 0.70
<0.001 0.72
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
扩散运动
14.2.2 PN结的单向导电性
PN结加正向电压，即正向偏置： P区加正电压、N区加负电压。
PN结加反向电压，即反向偏置： P区加负电压、N区加正电压。
PN结正向偏置
空间电荷区变薄
P
－+
+
－+
－+ 正向电流
－+
N _
内电场减弱，使扩散加强， 扩散飘移，正向（扩散）电流大
PN结反向偏置 空间电荷区变厚
P
－－ + +
N
_
－－ + +
+
－－ + +
－－
++
反向饱和电流 很小，A级
内电场加强，使扩散停止， 有少量飘移，反向电流很小
§14.3 二极管
1、基本结构
PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
符号
P 阳极
P
+
D
N
—
N 阴极
14.3 二极管
1. 基本结构
按结构分，有点接触型和面接触型两种。
小功 率高 频
+
A
ID2
二极管课件(完整版)
U
反向特 性曲线
正向导 通电压
给二极管加的正向电压小于某一定值U1 （硅: 0.6V，锗: 0.2）时，正向电流很小，且小于I1 。当正向电压大与U1后， 正向电流I随U的微小增大而剧增。将U1称为起始电压。
给二极管加的反向电压小于某一定值UZ (Urm)时, 反向电 流很小, 当反向电压大与等于UZ后, 反向电流I迅速增大而处于 电击穿状态。将UZ 称为反向击穿电压。
4.通电在路检测法:
通电情况下测量二极管的导通管压降。电路通电后，万用表直流电压2.5V 挡，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。测试结果解说如表:
类型、管压降
解
说
硅
0.6V
说明二极管工作正常，处于正向导通状 态
二 远大于 二极管没有导通，如果导通则二极管有
极 0.6V 故障
管
接近0V
二极管处于击穿状态，无单向导电性， 所在回路的电流会剧增。
功能不同, 电路符号也不同。下表是几种常用二极管的电路符号
电路符号 名 称
解说
新电路符号
电路符号中表示出两根引脚, 通过三角 形表示正极、负极引脚.
旧电路符号
比较新旧两种符号的不同之处是, 三角 形老符号要涂黑, 新符号不涂黑.
发光二极管 在普通二极管符号的基础上, 用箭头形符号Biblioteka 象的表示了这种二极管能够发光。
二极管正反向特性 (二极管伏——安特性曲线)
以O为坐标原点, 以加在二极 管两端的电压U为横轴、流过二 极管的电流为纵轴建立直角坐标 系, 各轴的方向表示施与二极管的 电压和电流方向。第一象限曲线
反映了二极管的正向特性；第三 象限曲线反映其反向特性。
反向击 穿电压
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6
Powerpoint Design规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
三、二极管器件手册的使用
1．二极管型号
国产二极管的型号由五部分组成。 第一部分是数字“2”，表示二极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料。
A——N型锗材料，B——P型锗材料， C——N型硅材料，D——P型硅材料。 第三部分是用拼音字母表示管子的类型。 第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。
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《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
2.二极管主要特性曲线
二极管的电流iD与加在二极管两端的电压vD的关系曲线，称为二极管伏安特性 曲线。
（1）正向特性
死区 当二极管外加正向电压较小时，正
向电流几乎为零。
正向导通区 当二极管正向电压大于死区
电压Vth时，电流随电压增加，二极管处于导通 状态。
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《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
半导体材料硅有四个价电子，通过共价键结合起 来，如图所示。
在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周 围，不易自由移动，所以导电能力也较弱。
半导体受热或用光进行照射时，部分价电子获得 足够的能量，得以挣脱共价键的束缚而成为自由电子 和空穴， 这就是半导体具有热敏性和光敏性的原因。
第一章 晶体二极管及整流电路
3
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
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第二节 晶体二极管
一、二极管的结构与电路符号
用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图 所示。二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以
导通电压 硅二极管约为0.7V，锗二极管
约为0.3V。 （2）反向特性
二极管伏安特性曲线
反向截止区 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V（BR）时，二极管呈 现很大电阻。
反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR）时，反向电流 急剧增加，该现象称为二极管反向击穿。
第一章 晶体二极管及整流电路
半导体晶体结构示意图
三、 P型半导体和N型半导体
1．P型半导体
P型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素。这类掺杂后导体 的特点是：空穴数量多，自由电子数量少，故又称为空穴半导体。
2．N型半导体
N型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、砷等5价元素，这类杂质半 导体特点是：自由电子数量多，空穴数量少，故又称为电子半导体。
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《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第一章 晶体二极管及整流电路
半导体的主要特性 晶体二极管 整流电路 滤波电路 特种二极管及应用 本章小结
半导体的问世是在1948年，其核心是具 有单向导电性的PN结。在实际应用中的二极 管种类很多，用途也十分广泛，掌握二极管 的特性和应用常识是本章的重点。在功率变 换中，二极管的主要用途是构成整流器，将 交流电变换为直流电。
第一章 晶体二极管及整流电路
8
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二、电子技术的核心是半导体 掺杂性 在纯净的半导体中掺入极其微量的杂质元素，则它的导电能力 将大大增强。应用掺杂技术可以制造出各种半导体元器件。 热敏性 温度升高，将使半导体的导电能力大大增强。 光敏性 对半导体施于光线照射，光照越强，导电能力越强。
第一章 晶体二极管及整流电路
2
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二极管型号的读识
2
A
P
1
二极管 N型锗材料 普通管 器件序号
第一章 晶体二极管及整流电路
7
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2.二极管的主要参数
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
最大整流电流IFM：是管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流。
最高反向工作电压VRM ：又称额定工作电压，它是保证二极管不至于反向击穿而规定
的最高反向电压。
反向饱和电流IR ：它指管子未进入击穿区的反向电流，其值越小，则管子的单向导电
性越好。
最高工作频率fM ：是保证管子正常工作的最高频率。
工程应用
实际工作中一般从两个方面使用二极管器件手册： ●已知二极管的型号查找其器件用途和主要参数，这常用于对已知型号的二极管 进行分析，看是否满足电路要求。 ●根据使用的要求，选用二极管型号。例如当设备中的二极管坏了，如没有同型 号的管子更换，应查看手册，选用三项主要参数IFM 、VRM、fM满足要求的其它型号 二极管代用。
便区别正负电极。
第一章 晶体二极管及整流电路
4
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中等职业教育国家规划教材
《电子技术基础》教学演示文稿
HEP
陈振源主编
二极管的结构如下图所示，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄
层，称为PN结。从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。
二极管基本结构
二、二极管的导电特性 1.观察二极管的导电特性
二极管图形符号
图（a）
图（b）
按图（a）连接电路，此时小灯泡亮，表示二极管加正向电压而导通。
按图（b）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。
通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。
5
第一章 晶体二极管及整流电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
第一章 晶体二极管及整流电路
1
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第一节 半导体的主要特性
一、什么是半导体 导体 容易传导电流的物质，如电缆的线芯所使用的铜、铝等金属。 绝缘体 能够可靠地隔绝电流的物质，如电缆的包皮所使用的橡胶、塑 料等。 半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质，硅（Si）、锗（Ge） 是最常见的用于制造各种半导体器件的材料。