二极管及其整流电路
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1章二极管及其整流电路
第1章二极管及其整流电路第1章二极管及其整流电路1.1目标1.了解半导体的导电特性。
2..理解PN结的单向导电性。
2.了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义。
3.了解二极管在电路中的几种应用，掌握二极管电路的基本分析方法。
4.学会用万用表判断二极管、稳压管的质量及管脚。
5.理解单相整流电路的工作原理。
6.了解几种滤波电路的工作原理和合理应用。
7.了解稳压管稳压电路的稳压原理和应用条件。
8.掌握直流稳压电路的组成原理、结构特点和分析计算方法。
1.2内容1.2.1知识结构框图二极管及其整流电路的基本知识点见图1.1。
限幅电路钳位电路二极管续流电路单相半波整流电路半导体本征半导体杂质半导体PN结检波电路…整流电路单相桥式整流电路三相桥式整流电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路电容滤波器直流稳压电源滤波电路电感滤波器p型滤波器图1.1二极管及其整流电路的基本知识点-3-电子同步指导与实习1.2.2基本知识点一、半导体基础知识1.半导体半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
它的导电能力随温度、光照或掺杂不同而发生显著变化。
2.本征半导体的导电性在绝对零度(0K)时，本征半导体中没有载流子，它是良好的绝缘体。
在热激发条件下，本征半导体共价键结构中的少数价电子获得足够能量，挣脱了原子核的束缚，成为自由电子。
激发产生电子空穴对，复合消失电子空穴对。
本征半导体中具有两种载流子——自由电子和空穴，二者数量相等。
在常温下，载流子数量很少。
当温度升高时本征激发所产生的载流子浓度基本上按指数规律增大，温度是影响半导体性能的一个重要因素。
但是本征半导体的载流子数量较少，因此导电性能很差。
3.杂质半导体的导电性在本征半导体中掺入不同的杂质，可得到N型（多子是电子）或P型（多子是空穴）半导体。
微量掺杂就可以形成大量的多子，其导电性能大大增强，所以杂质半导体的导电率高。
4.PN结PN结是载流子在浓度差作用下的扩散运动和内电场作用下的漂移运动所产生的，它具有单向导电性。
详细介绍二极管各整流电路的工作原理
详细介绍二极管各整流电路的工作原理（二极管）因为其独特的单向导电性，因而被设计成了各种整流电路，用来将我们常用的市电，也就是交流电转换成单向的直流电。
在我们常用的整流电路中有三种最为常见，分别为：桥式整流电路，全波整流电路和半波整流电路。
下面一一详细介绍各整流电路的（工作原理）；1.半波整流电路如上图所示为一个半波整流电路，正是因为二极管的单向导电性，因此，当流入的交流处于正半周期时，也就是图中红色箭头流向，二极管导通。
当流入交流电处于负半周时，也就是图中绿色箭头流向，由于二极管反向截止，因此不导通。
进而流入的交流电经过图中二极管D1整流以后，由以前正弦波形变成了缺少负半周期的波形，因此称为半波整流电路。
它的优点就是成本低，缺点很明显就是浪费了整整一半的电。
2.全波整流电路如上图所示为一个全波整流电路，下面具体分析它的工作原理：它主要是以变压器的次级绕组中间的抽头作为基准电而设计成的全波整流电路，首先当流入的交流处于正半周期时，走向如图中的红色走向，电由二级管D4经负载流回到变压器中间抽头，形成正半周期时的回路。
当流入交流电处于负半周期时，（电流）走向如图中的绿色走向，电由二极管D5经负载流回到变压器中间抽头，形成负半周期时的回路。
因为交流电的正半周期和负半周期都被二极管整流利用，因此该电路叫做全波整流电路，二极管发挥了非常大的作用。
3.桥式整流电路其实我们做（产品）的时候，会对产品的体积有好大的限制，因此设计的产品要越小越好，并且还要避免在制造生产时，变压器中间抽头带来的麻烦，因此又设计出了更加方便好用，体积小的桥式整流电路。
如上图所示为一个桥式整流电路，下面具体介绍它的工作原理：当流入的交流电处于正半周期时，走向如图中的红色走向，经过负载R2形成回路。
当流入的交流电处于负半周期时，走向如图中的绿色走向，经过负载R2形成回路。
这样就非常巧妙即实现了全波整流又实现了体积小的要求。
流入的是交流电而流出的是全波整流后的直流电。
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
二极管整流电路
低，V2、V6导通
uL=uVW uL=uVU uL=uWU
uL=uWV
（2）有关计算公式
1） 整流输出电压平均值
UL 2.34U2
2） 二极管平均电流
IF
1 3
IL
3） 二极管最大反向电压
U Rm 2 3U 2 2.45U 2
例5-4 一直流电源，采用三相桥式整流电路，负载电压和电 流分别为60V和450A，整流二极管实际工作电流和反 向工作电压各为多少？
- RL +
K
U
V4
L1 L2
L1
t1
t2
V V2 L2
t3
t4
V
V5
L3
W V3 L3
W V6
共阴极接法
uL
共阳极接法
二在次t1相～电t2时压有间效内值为UU2相，电其位表最达高式为，：V1导通
U相
uU 2Uu2L=siunUt
T
V相在t2～t3时u间V 内 2UV2 s相in电(位t 最2π高/ 3，) V2导通
优点：电路简单
缺点：输出脉动性仍较大，变压器利用率较低，由于直流电流通过变压 器绕组，使变压器铁芯易发生直流磁化。
2、三相桥式整流电路
（1）电路组成和工作原理
t2
t1
t3
t4 t5
L1
L2
t6
L3
t7
T 一个周期出现六个波头
V1 V2 V3
+
T
iL
U
V
RL uL
W
V4 V5 V6
-
三相桥式整流电路
例5-3 某工厂需一台直流电源，要求输出电压为12V，输出 电流为100A，试计算用三相半波整流电路时，变压器 二次相电压和整流二极管的有关参数。
整流二极管的作用及其整流电路
整流二极管的作用及其整流电路
整流电路是一种将交流电信号转换为直流电信号的电路。
它通常由整
流二极管、负载电阻、输入信号源和滤波电容等组成。
整流电路通常分为
半波整流和全波整流两种类型。
半波整流电路是最简单的整流电路之一、它仅利用一个整流二极管和
负载电阻来将交流信号的上半部分（或下半部分）转换为直流信号。
具体
工作过程如下：当输入信号为正半周时，整流二极管导通，电流通过负载
电阻，使得电压在负载上产生一个正的直流电压；而当输入信号为负半周时，整流二极管截止，电路断开，负载上没有电流流过。
因此，经过半波
整流后，输出信号为输入信号的正半周部分。
全波整流电路则是将交流信号的正半周和负半周都转换为直流信号。
它通常由两个整流二极管和负载电阻构成。
工作过程如下：当输入信号为
正半周时，整流二极管D1导通，电流通过负载电阻，使得电压在负载上
产生一个正的直流电压；而当输入信号为负半周时，整流二极管D2导通，电流通过负载电阻，同样使得电压在负载上产生一个正的直流电压。
因此，经过全波整流后，输出信号为输入信号的绝对值。
整流电路还可以加入滤波电容来对转换后的信号进行滤波，使得输出
信号变得更平稳。
滤波电容具有存储电荷的特性，能够在整流电路的截止
阶段补偿负载电阻上的电流波动，使得输出电压变得更加稳定。
总结来说，整流二极管的作用是实现将交流信号转换为直流信号，整
流电路则是利用整流二极管来实现这一转换。
不同类型的整流电路可以选
择半波整流或全波整流，以及是否加入滤波电容来满足具体应用的需求。
二极管整流电路工作原理
二极管整流电路工作原理1.二极管的基本特性二极管是一种半导体器件，由P型半导体和N型半导体组成。
P型半导体具有电子亏损，N型半导体具有电子富余。
当P型半导体和N型半导体接触时，形成一个PN结，该结具有单向导电性。
2.单向导电性在PN结的正向偏置下，即P端连接正电源，N端连接负电源，电流能够从P端流向N端，二极管处于导通状态；反之，PN结的反向偏置下，即P端连接负电源，N端连接正电源，电流几乎无法通过PN结，二极管处于截止状态。
3.单向导电性的应用：二极管整流电路基于二极管的单向导电性，可以将交流信号转化为直流信号。
具体的电路示意图如下：```RAC信号>-----，>，-----+----------->CGND```其中，AC信号表示输入的交流信号，R为电阻，C为电容，箭头方向表示电流的传输方向。
4.工作原理在整流电路中，二极管起到了关键作用，其可以实现单向导电性。
在正半周的时候，电流从二极管的正向执行端P流向负向执行端N，此时二极管处于导通状态，电流经过电阻负载直接流向信号源的负极，实现了信号的半波整流。
在负半周的时候，电流无法从二极管的负向执行端流向正向执行端，此时二极管处于截止状态，实现了信号的突变导通。
由于电容的存在，直流信号能够顺利通过电路，而交流信号则被电容隔绝，从而实现了对交流信号的整流。
5.不同类型的整流电路根据信号的整流方式，二极管整流电路可以分为半波整流电路和全波整流电路。
-半波整流电路：在半波整流电路中，电流只能通过一个半周，另一个半周电路处于截止状态。
因此，输出为输入信号的半波整流波形。
半波整流电路的缺点是只能利用输入信号的一半能量。
-全波整流电路：为了充分利用输入信号的能量，可以使用全波整流电路。
全波整流电路通过使用两个二极管和中心引出两个输出端，不仅在正半周输出正向整流波形，同时在负半周输出反向整流波形，从而实现了对整个交流信号的整流。
总结：二极管整流电路通过利用二极管的单向导电性，将交流信号转化为直流信号。
二极管 整流电路
二极管整流电路二极管整流电路是电子学中比较常见的一个电路，用于将交流电信号转换为直流信号。
在这篇文章中，我将详细介绍二极管整流电路的原理、使用方法和应用场景等内容。
一、二极管整流电路的原理二极管整流电路通常由一个二极管和一个负载组成。
二极管的正极连接到输入电源，负极连接到负载。
当输入电源为正电压时，二极管就会导通，并将正极的电压传递到负载上。
当输入电源为负电压时，二极管不导通，负载处于断开状态。
二极管整流电路之所以能够将交流信号转换为直流信号，是因为它利用了二极管的单向导电性。
当二极管正偏，它能够很好地将正电压传递到负载上；当二极管反偏，它将能够阻断负电压的传递，从而达到整流的效果。
二、二极管整流电路的使用方法1.半波整流电路半波整流电路是将一个AC信号转换为一个半波的直流信号。
电路中的二极管只能带过正半周的信号，负半周的则被截去。
因此，半波整流电路实际输出功率仅为输入功率的一半。
2.全波整流电路全波整流电路则是将一个AC信号转换为一个全波的直流信号。
电路中使用了两个二极管，可以带过正负半周的信号。
这种电路的输出功率为输入功率的70%左右，比半波整流电路效率要高。
3.桥式整流电路桥式整流电路则是一种全波整流电路的变种，使用了四个二极管。
桥式整流电路实现了对AC信号的全波整流，输出功率能够达到输入功率的90%左右，效率最高。
三、二极管整流电路的应用场景因为二极管整流电路能够将交流信号转换为直流信号，因此，它在电子学中应用非常广泛：1. 整流滤波器。
二极管整流电路常常用于直流电源中加入滤波电容器，以消除电源中的波动。
2. 充电器。
充电器通常需要将一个交流信号转换为一个直流信号，因此需要使用到整流电路。
3. 照明电路。
LED等光源需要直流电源才能正常工作，因此照明电路中也会使用到整流电路。
四、结语总而言之，二极管整流电路是电子工程师频繁使用的电路之一。
它在实际应用中能够很好地解决直流电源的问题，并且可以根据需求选用不同的整流电路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.1 二极管 4.2 整流、滤波与稳压电路
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
第4章 二极管及其整流电路
本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，了解二极管、稳压 管的基本构造、工作原理和特性曲线， 理解主要参数的意义； 二、会分析含有二极管的电路； 三、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参 数计算; 四、了解稳压管稳压电路的工作原理;
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
(2) PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
内电场 外电场
N
–
+
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
(2) PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
（a. 电子电流、b.空穴电流）
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
4. PN结的形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － －
动画
内电场 N 型半导体
+ + + + + + + + + + + +
这一现象称为本征激发。 空穴 温度愈高，晶体中产 价电子 生的自由电子便愈多。 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出 现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复 合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态 平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
二极管的结构示意图
金属触丝 N型锗片
阳极引线 二氧化硅保护层
阳极引线
阴极引线
N 型硅 P 型硅
( a ) 点接触型
铝合金小球 N型硅
外壳
阴极引线
阳极引线
( c) 平面型
D 阴极
PN结 金锑合金
底座
阳极
阴极引线
( d) 符号
( b) 面接触型 图 1 – 12 半导体二极管的结构和符号
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
例 3：
+ ui –
R D + uo –
8V
已知：ui 18sin t V 二极管是理想的，试画 出 uo 波形。 二极管的用途： 整流、检波、 限幅、钳位、开 关、元件保护、 温度补偿、定向等。
ui 18V 8V
参考点
t
二极管阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
2.二极管的伏安特性
特点：非线性 反向击穿 电压U(BR)
I
正向特性
P
+
–
N
硅0.6~0.8V 导通压降 锗0.2~0.3V U 硅管0.5V, 死区电压 锗管0.1V。 外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P
–
+N
反向特性
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
4.1.3 特殊二极管 1. 稳压二极管 (1) 符号 _
I
+
(2) 伏安特性
稳压管正常工作 时加反向电压
UZ
O
稳压管反向击穿 IZ 后，电流变化很大， IZ 但其两端电压变化 UZ IZM 很小，利用此特性， 稳压管在电路中可 使用时要加限流电阻 起稳压作用。
PN 结变宽
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
IR
内电场 外电场Βιβλιοθήκη N–+
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
动画
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与 b
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量 c （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。 4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是 b ，N 型半导体中的电流主要是 a 。
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。
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
3. 主要参数
(1) 最大整流电流 IDM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向 平均电流。 (2) 反向工作峰值电压URM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压， 一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 (3) 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。 (4) 最高工作频率ƒM 二极管的单向导电作用开始明显退化的交流信号频率。
+ + + + + +
－ － － － － －
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动 扩散的结果使 空间电荷区变宽。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
5. PN结的单向导电性
(1) PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－ － － － －－－ － － － －－－ － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
IF
+
–
内电场 外电场
N
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
4.1 二极管
4.1.1 半导体的基本知识
1.半导体的导电特性： 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。 掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管 等）。
在这里，二极管起“钳位”作用，即UAB两端的电 压被钳制在6V左右。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
例2:
D2 D1
求：UAB
3k 12V
6V
两个二极管的阴极接在一起 A + 取 B 点作参考点，断开二极 UAB 管，分析二极管阳极和阴极 – B 的电位。
U1阳 =－6 V，U2阳=0 V，U1阴 = U2阴= －12 V UD1 = 6V，UD2 =12V ∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V 流过 D2 的电流为 12 在这里， D 起 2 I D2 4mA 钳位作用， D1起 3 D1承受反向电压为－6 V 隔离作用。
动画
上一页 下一页
总目录 章目录 返回
例4：二极管在检波电路中的应用。
L
高 频 C 放 大 器
D
R1
R2 C1
C3
C2
低 频 放 大 器
在信号传输中，为使频率较低的语音信号能远距离传输，往往 用表达语音信号的电压波形去控制频率一定的高频正弦波电压 的幅度，称为调制。调制后的高频信号经天线可以发送到远方。 这种幅度被调制的调幅信号被收音机输入调谐回路“捕获”后， 经高频放大加到检波电路的输入端，由于检波二极管D的单向导 电性，调幅信号的负向部分被截去，仅留下正向部分，但其包 含的频率成份很多，残留的高频分量由C1、C2、R2组成的滤波 电路滤出，再经隔直电容C3将音频信号耦合到低放级加以放大， 在输出端即可得到调制的低频语音信号。
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和 正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器 件的目的在于应用。