3-2二极管及其整流电路解析
二极管整流电路工作原理
四、晶体二极管
1、基本结构
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
触丝线
点接触型
PN结
引线
外壳线
基片
P 二极管的电路符号：
面接触型
N
2、伏安特性
I
死区电压 硅管0.6V,锗管 0.2V。
反向击穿电 压UBR
导通压降: 硅管 0.6~0.7V,锗管 0.2~0.3V。
U
3、主要参数
1）. 最大整流电流 IOM
12mA
U DRM 2U 2 20 28.2V
查二极管参数，选用2AP4(16mA,50V)。为了使用安全此项参数选择应比计算
值大一倍左右。
例：试设计一台输出电压为 24V，输出电流为 lA 的直流电 源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式 的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。
所以扩散和漂移这一对相反扩的散运运动动 最终达到平衡，相当于两 个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。
电位V V0
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P型区
空间 电荷 区
N型区
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
二、本征半导体的导电机理
1.载流子、自由电子和空穴
在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完 全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电 粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。
二极管桥式整流电路的基本结构及原理
二极管桥式整流电路的基本结构及原理引言在现代电子技术中，电力的转换和控制是不可或缺的。
而整流电路作为一种常见的电力转换电路，在各种电子设备中都有广泛的应用。
本文将介绍一种常见的整流电路，即二极管桥式整流电路，包括其基本结构和工作原理。
1.桥式整流电路的结构桥式整流电路主要由四个二极管和一个负载组成，其基本结构如下图所示：+---->Lo ad|A C In pu t+------>Di o de D1|+---->Di od eD2|+---->Di od eD3|+---->Di od eD4其中，A CI np ut代表交流输入电源，Lo a d代表电路的负载，D1至D4代表四个二极管。
2.桥式整流电路的工作原理桥式整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电的电路。
其工作原理如下：1.当输入交流电的正半周期时，二极管D1和D3导通，D2和D4截断。
电流从D1→Lo ad→D3流过负载，负载得到电流供应。
2.当输入交流电的负半周期时，二极管D2和D4导通，D1和D3截断。
电流从D2→Lo ad→D4流过负载，负载得到电流供应。
通过交流电的正负半周期交替导通，负载得到连续的直流电。
从而实现了交流电到直流电的转换。
3.桥式整流电路的优点桥式整流电路相比其他整流电路具有如下优点：-它可以实现单相或三相交流电的整流，适用范围广泛。
-桥式整流电路稳定性好，整流效率高。
-负载与电源之间的电压降低，减少了功率损耗。
-结构简单、成本低、可靠性高。
-对于功率较大的应用，可以通过并联多个二极管桥来提高整流能力，扩大使用范围。
4.总结二极管桥式整流电路是一种常见且重要的电力转换电路。
通过其独特的结构和工作原理，可以将交流电转换为直流电，为各种电子设备的正常运行提供可靠的电源。
其稳定性好、效率高以及成本低的特点，使得桥式整流电路在各个领域得到广泛应用。
希望本文能帮助读者对二极管桥式整流电路有更深入的理解，并在实践中得到应用。
二极管应用：整流电路与稳压电路分析
·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
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。
二极管整流电路
二极管整流电路二极管整流电路是一种常见的电子电路，用于将交流信号转换为直流信号。
这种电路具有简单、可靠和效率高的特点，被广泛应用于各种电子设备中。
一、原理二极管整流电路的原理基于二极管的非线性特性和单向导电性。
二极管在正向偏置时具有低电阻，可以通过电流。
而在反向偏置时，二极管则具有高电阻，电流无法通过。
利用这种特性，可以实现对交流信号的单向导通，从而将其转换为直流信号。
二、半波整流电路半波整流电路是简单且常见的一种二极管整流电路。
它由一个二极管和负载电阻组成。
其工作原理如下：1. 正半周期：当输入信号的正半周期时，二极管正向偏置，导通电流。
此时，输出信号等于输入信号的幅值。
换言之，正半周期的信号被完整地传递到输出端。
2. 负半周期：当输入信号的负半周期时，二极管反向偏置，截止电流。
此时，输出信号为零。
因此，负半周期的信号被屏蔽掉，不传递到输出端。
通过这种方式，半波整流电路实现了将交流信号的负半周期去除，只保留了正半周期，从而获得了一个单向的直流输出信号。
三、全波整流电路全波整流电路可以更有效地利用输入信号，将其完全转换成直流信号。
它由两个二极管和负载电阻组成。
其工作原理如下：1. 正半周期：当输入信号的正半周期时，二极管D1正向偏置，导通电流。
此时，输出信号的电压等于输入信号的幅值。
2. 负半周期：当输入信号的负半周期时，二极管D2反向偏置，导通电流。
此时，输出信号的电压等于负半周期信号的绝对值。
通过将正负半周期的信号叠加，全波整流电路实现了将交流信号转换为只包含正半周期的直流信号。
四、滤波电路在二极管整流电路中，由于转换后的信号仍然存在纹波，因此需要添加滤波电路来减小纹波的幅度，使输出信号更稳定。
常见的滤波电路包括电容滤波器和电感滤波器。
1. 电容滤波器：电容滤波器通过在负载电阻前并联一个电容器，利用电容器对高频信号具有较低阻抗的特点，来减小纹波。
电容滤波器能够滤除纹波的高频成分，将输出信号变得更加平滑。
第3章 整流电路3-2 单相桥式半控整流电路
• 器件：uVT3 = uVD4 = 0，iVT3 = iVD4 = 0
o
ωt
12:27
第3章 整流电路
6
3.1.4 单相桥式半控整流电路
VT3
VT1
带阻性负载时的工作情况
小结
• 输出电压平均值为
1π
������d
=
π
න
������
2������2sin(������������)������(������������൯
oα π
2π
ωt
• 无门极触发
ug
ug1
ug3
– VD4阴极电位低，导通，两端电压为0
o ud
ωt
– VT3经VD4和负载短接，两端电压为0
id o
ωt
– VT1承受正压u2，VD2承受反压–u2
α uVT1
• 负载：ud = 0，id = 0，i2 = 0
o
ωt
• 器件：uVT1 = –uVD2 = u2，iVT1 = iVD2 = 0 uVD2
第3章 整流电路
VD2
a b 2π
Id Id
VD4
id
L
ud R
ωt
ωt Id
ωt Id
ωt Id
ωt
ωt
ωt Id
ωt
13
3.1.4 单相桥式半控整流电路
带阻感负载时的工作情况—失控现象
实际中，当突然增大至180或触发脉冲丢
失时，会导致正在导通的晶闸管一直导通 ，两个二极管轮导通，此时触发信号对输
VT3
VT1
带续流二极管的阻感负载的工作情况
i2
T
+a
二极管整流电路
（2）工作原理
T V4
A
V1
RL io
u2
uo iv1 ,3
u2
V3
B
ωt
V2
的正半周： ① u2的正半周：
二极管导通情况： 二极管导通情况：
io,uo
ωt
导通;V Ｖ1,3--导通 2,4--截止 导通 截止
电流回路: 电流回路
uv
A→V1→RL→V3→B
输出电压： 输出电压： ωt
uO= u2
电路结构简单。 电路结构简单。 只利用了交流电压的半波， 只利用了交流电压的半波，输出电 压低、脉动大、效率低， 压低、脉动大、效率低，只适用于 允许直流电压脉动较大的场合。 允许直流电压脉动较大的场合。
二、单相桥式整流电路 二、
1.电Байду номын сангаас及工作原理 （1）电路
T V4 V1
RL
V3
V2
RL为负载电阻 T为变压器 为变压器 四个整流二极管接成桥式电路
IFM ≥≥ IA F M 0.8 o
通过二极管的正向平均电流 通过二极管的正向平均电流 平均 Iv = Io =0.8A 由 UO ≈ 0.45U 2 ，得 U2 ≈ 得
2U 2 ≈ 126V
UO 40V = ≈ 88.9V 0.45 0.45
URM ≥ 126V2 U RM ≥ 2电路的特点： U 电路的特点：
想一想， 相同) 想一想，比较一下(u2，RL相同)
单相半波整流 单相桥式整流
负载电压 负载电流 二极管IFM
U o ≈ 0.45U 2
U o ≈ 0.9U 2
Io ≈
0.45U2 RL
Io ≈
0.9U 2 RL
电气化自动技术 3-2-2单相全波(Full-Wave)可控整流电路-感性负载
第二节单相全波（Full-Wave）可控整流电路
工作原理：(图2-9)
1．α=60o时：
1）ωt1（α）～ωt2（π）期间：α触发晶闸管导通，此时，L d 储存能量，VT2截止2）ωt2 ～ωt3：电源电压为负值，由于L d感应电动势作用，L d释放能量，使VT1管一直导通到VT2管的触发脉冲到来时（ωt3）。
3）ωt3 ～ωt4(2π)期间：ωt3时刻触发VT2导通，此时，电源电压为负值，VT1管承受反压关断，L d储存能量
4）ωt4～ωt5期间：电源电压为负值，但由于L d感应电动势作用，L d释放能量，使VT2管一直导通到VT1管的下一个触发脉冲到来时（ωt5）。
2．α=90o时：
工作原理与α=60o时相同，若L d足够大，则负载端得到正负面积近似相等的交变电压，U
d
U为临界连续电压。
近似为0，称此时
d
3．α〉90o时：
负载上得到断续电流波形。
图α=120o
3．ωt3 ～ωt4 (2π) 期间：ωt3时刻触发VT2导通，L d储存能量。
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二极管结构示意图
学习任务二 二极管及其整流电路
3.二极管极性的识别方法
（3） （2） （ 1）
用万用表 （指针表） 判断半导体 二极管的极 性 测试注意 事项
目视法判 断半导体二 极管的极性
学习任务二 二极管及其整流电路
4.二极管好坏的判别方法
二极管的正向电阻要求在1 kΩ左右，反向电阻应在 100 kΩ以上。总之，正向电阻越小越好，反向电阻越大 越好。若正向电阻为无穷大，说明二极管内部断路；若 反向电阻为零，表明二极管已击穿。内部断开或击穿的 二极管均不能使用。
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题1
什么是半导体材料？
半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 很多半导体的导电能力在不同条件下有很大的差别。例 如，有些半导体对温度的反应特别灵敏，当环境温度升 高时，其导电能力要增强很多，人们利用这种特性制成 了各种热敏电阻器；有些半导体受到光照时，导电能力 变得很强，当无光照时，又变得像绝缘体那样不导电， 人们利用这种特性制成了各种光敏电阻器。如果在绝对 纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，它的导电能力 就能增加几十万乃至几百万倍。利用这种特性就制成了 各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管、 场效应管及晶闸管等。
限幅电路
学习任务二 二极管及其整流电路
2
RC微分电路的用途是把矩形脉冲信号变换成一对尖脉冲。
也就是说，它可以把输入信号中突然变化的部分选择出来，包 含有“微分”的意思，其原理图如图所示。
微分电路
学习任务二 二极管及其整流电路
1.稳压二极管
稳压管二极管是一种特殊的 面接触型半导体硅二极管。由于 它在电路中与适当阻值的电阻配 合后能起到稳定电压的作用，故 称为稳压二极管（简称稳压管）。 稳压管的测量方法与普通二极管 相同，但须注意稳压管的反向电 阻较普通二极管小。
最高工作频率fM
学习任务二 二极管及其整流电路
3.硅、锗和硒二极管的特点 硅、锗和硒二极管的参数及特性曲线
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题4 二极管的命名、分类与识别方法。
1.二极管的命名和标示
二极管的命名方法
学习任务二 二极管及其整流电路
2.二极管的分类
二极管结构示意图
学习任务二 二极管及其整流电路
学习任务二 二极管及其整流电路
1） 单相半波 整流电路
4）三相 交流整流 电路
学习任务二 二极管及其整流电路
2.开关二极管
1 二极管的特性曲线是非线性的，这给二极管电路的分析带 来了一定困难。为了简化分析，常常要做一些近似处理，即用 某些线性电路元件来等效二极管，画出二极管的等效电路。
理想二极管的等效电路
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题3 半导体二极管的特性曲线与特 二极管及其整流电路
1.特性曲线
二极管的伏安特性曲线
学习任务二 二极管及其整流电路
2.特性参数
1
最大整流电流（平均值）IOM
2
最高反向工作电压URM
3
4 5
反向电流IR 导通电压UON
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引导问题5
常见二极管的外形有哪些？
二极管封装图
普通二极管
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题6
1.整流电路 二极管有哪些应用场合？
整流就是把交流电变成直流电的一种转换方法，很多 电子设备要采用整流电源。能将平均值为零的正弦波交流 电压变换为平均值不为零的单向脉冲直流电压的器件为整 流器。由于二极管具有单向导电性，因而可用来制成各种 整流器。汽车交流发电机就是利用二极管整流电路将交流 电转换成直流电的。一般在小功率（指1 kW以下）直流电 源中多采用单相整流电路，即由单相交流电源供电。常用 的整流电路有半波、全波、桥式和倍压整流等形式。
学习任务二 二极管及其整流电路
1.半导体材料
2.N型和P型半导体
学习任务二 二极管及其整流电路
注
意
不论是N型半导体还是P型半导体，虽然它们都有 一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题2
二极管内部的特殊结构——PN结。
P型或N型半导体的导电能力虽然大大增强， 但并不能直接用来制造半导体器件。通常采用半
导体制造工艺将P型半导体和N型半导体结合在一
起，在它们的交界面就形成PN结。PN结是构成各 种半导体器件的基础。
学习任务二 二极管及其整流电路
1.PN结的形成
PN结的形成
学习任务二 二极管及其整流电路
2.PN结的工作原理
外加正向电压时的PN结
外加反向电压时的PN结
PN结具有单向导电性，即在PN结上加正向电压时，PN结电阻 很低，正向电流较大，PN结处于导通状态；加反向电压时，PN 结电阻很高，反向电流很小，PN结处于截止状态。
考虑正向压降时二极管的等效电路
学习任务二 二极管及其整流电路
2 当二极管在外加电压的作用下反复导通或截止时，这种工 作状态称为开关状态。根据二极管正、反向特性，在数字电路 中通常使二极管工作在开关状态。
硅二极管的简化等效开关电路
学习任务二 二极管及其整流电路
3.脉冲整形
1 限幅电路的作用是把输出信号波形的幅度限制在一定的范 围内，因此又称为削波电路。利用二极管的开关特性，并加上 一个限幅参考电压，就可以组成限幅电路。
稳压二极管
学习任务二 二极管及其整流电路
1 稳压管工作于反向击穿区。当稳压管两端的反向电 压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增 大到击穿电压时，流过稳压管的反向电流骤增，稳压管 反向击穿。此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压 管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路 中能起到稳压作用。稳压管与一般二极管不一样，它的 PN结的反向击穿是可逆的。当PN结去掉反向电压之后， 稳压管又恢复正常。但是，如果反向电流超过允许范围， 稳压管将会发生热击穿而损坏。
3-2二极管及其整流电路
学习任务二 二极管及其整流电路
任 务 导 入
半导体器件是近代电子学的重要组成部分，由于具 有体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转 换效率高等优点而得到广泛应用。二极管是最常用的半 导体器件之一，它具有单向导电性。在汽车电路中，发 电机输出的交流电是不能直接用于用电器的，此时需要 将交流电转换成直流电。交流电转换成直流电的过程称 为整流，整流是利用半导体二极管的单向导电特性。