电容滤波电路课件

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中等职业教育课程改革国家规划新教材中等职业教育课程改革国家规划新教材电子技术基础与技能电子技术基础与技能任如贵任如贵中等职业教育课程改革国家规划新教材电子技术基础与技能 1章节目录章节目录模块模块1 1 晶体二极管及其应用晶体二极管及其应用模块模块2 2 晶体三极管及放大电路基础晶体三极管及放大电路基础模块模块3 3 集成运算放大电路集成运算放大电路模块模块4 4 直流稳压电源直流稳压电源模块模块5 5 数字电路基础数字电路基础模块模块6 6 组合逻辑电路组合逻辑电路模块模块7 7 触发器触发器模块模块8 8 时序逻辑电路时序逻辑电路模块模块9 9 数模转换和模数转换数模转换和模数转换上一页下一页返回章节目录模块1 晶体二极管及其应用上一页下一页返回2模块模块1 1 晶体二极管及其应用晶体二极管及其应用电子技术基础与技能电子技术基础与技能上一页下一页返回模块1 晶体二极管及其应用电子技术基础与技能上一页下一页3课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用课题课题4 4 晶闸管及应用电路晶闸管及应用电路目录目录上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用目录上一页下一页返回4任务导入任务导入随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如大随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如大家熟悉的随身听、随身家熟悉的随身听、随身CDCD机、快译通和数字调频收音机等。机、快译通和数字调频收音机等。它们的出现极大地丰富了我们的文化娱乐生活，这些电子产它们的出现极大地丰富了我们的文化娱乐生活，这些电子产品都要求电源提供稳定且符合规定数值要求的直流电压。常品都要求电源提供稳定且符合规定数值要求的直流电压。常用的供电方式有两种：一种是使用市电的直流低压电源，另用的供电方式有两种：一种是使用市电的直流低压电源，另一种是使用干电池。干电池又有一次性干电池和可充式干电一种是使用干电池。干电池又有一次性干电池和可充式干电池之分。池之分。上一页下一页返回任务导入随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如5任务导入任务导入可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习本模块可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习本模块内容后，我们可以制作充电器，既能对两节内容后，我们可以制作充电器，既能对两节5 5号或号或7 7号可充号可充干电池充电，又能在输出插口中输出一稳定的直流电压，干电池充电，又能在输出插口中输出一稳定的直流电压，电压的范围为电压的范围为1.51.56V6V，可自由选择，最大输出电流约为，可自由选择，最大输出电流约为200mA200mA。导入图。导入图1-11-1所示为充电器的实物图。所示为充电器的实物图。上一页下一页返回任务导入可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习6 半半导导体体器器件件是是2020世世纪纪中中期期开开始始发发展展起起来来的的，具具有有体体积积小小、重重量量轻轻、使使用用寿寿命命长长、可可靠靠性性高高、输输入入功功率率小小和和功功率率转转换换效效率率高高等等优优点点，因因而而在在现现代代电电子子技技术术中中得得到到广广泛泛的的应应用用。半半导导体体器器件件是是构构成成电电子子电电路路的的基基础础。半半导导体体器器件件和和电电阻阻、电电容容、电电感感等等电电子子元元器器件件连连接接起起来来，可可以以组成各种电子电路。组成各种电子电路。顾顾名名思思义义，半半导导体体器器件件都都是是由由半半导导体体材材料料制制成成的的，因此必须先对半导体材料的特点有一定的了解。因此必须先对半导体材料的特点有一定的了解。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用一、半导体及一、半导体及PNPN结结上一页下一页返回半导体器件是20世纪中期开始发展起来的，具有体积小71.1.半导体的基本特性半导体的基本特性在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为能的不同大体可分为导体导体、绝缘体绝缘体和和半导体半导体三大类。三大类。通常将很容易导电、电阻率小于通常将很容易导电、电阻率小于1010-4-4cmcm的物质，的物质，称为称为导体导体；将很难导电、电阻率大于；将很难导电、电阻率大于1010 10 10cmcm的物质，的物质，称为称为绝缘体绝缘体；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在率在1010-4-4 cm cm 1010 10 10 cm cm范围内的物质，称为范围内的物质，称为半导半导体体。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用1.半导体的基本特性下一页上一页返回课题1 晶体二极管的8 （1 1）热敏性）热敏性所谓所谓热敏性热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。而迅速增加。半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从锗从2020升高到升高到3030时，它的电阻率几乎减小为原来的时，它的电阻率几乎减小为原来的1 12 2。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，当温度同样升高当温度同样升高1010时，它的电阻率几乎不变。时，它的电阻率几乎不变。上一页下一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用（1）热敏性上一页下一页返回课题1 晶体二极9课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用（2 2）光敏性）光敏性半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做叫做光敏性光敏性。一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%1%。自。自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般没有什么变化。没有什么变化。下一页上一页返回课题1 晶体二极管的使用（2）光敏性下一页上一页返回10 （3 3）杂敏性）杂敏性所谓所谓杂敏性杂敏性就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而发生很大的变化。发生很大的变化。在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的几万分之下降到原来的几万分之。所以，利用这一特性，可以制。所以，利用这一特性，可以制造出不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使造出不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用（3）杂敏性下一页上一页返回课题1 晶体二极管11 2.2.本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体是指完全是指完全纯净的，具有晶体的，具有晶体结构（既原构（既原子排列按一定子排列按一定规律排得非常整律排得非常整齐）的半）的半导体。如常用半体。如常用半导体材料硅（体材料硅（SiSi）和）和锗（GeGe）。在常温下，其）。在常温下，其导电能力能力很弱；在很弱；在环境温度升高或有光照境温度升高或有光照时，其，其导电能力随之增能力随之增强强。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用请看看动画画 2.本征半导体下一页上一页返回课题1 晶体二极管的使用请12下一页上一页返回3.3.杂质半导体杂质半导体在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质称杂质)，可以使半导体的导电性能发生显著的变化。利用这一特，可以使半导体的导电性能发生显著的变化。利用这一特性，可以制成各种性能不同的半导体器件，这样使得它的性，可以制成各种性能不同的半导体器件，这样使得它的用途大大增加。用途大大增加。掺入杂质的本征半导体叫杂质半导体。掺入杂质的本征半导体叫杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，可分为两种：根据掺入杂质性质的不同，可分为两种：N N型半导体和型半导体和P P型型半导体。半导体。（1 1）N N型半导体（型半导体（图图1-1-1a1-1-1a）课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用下一页上一页返回3.杂质半导体课题1 晶体二极管的使用13返回多余电子多余电子SiPSiSiN N型半导体型半导体+上一页下一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用返回多余电子SiPSiSiN型半导体+14（2 2）P P型半导体（型半导体（图图1-1-1b1-1-1b）在本征半导体中掺入正三价杂质元素（如硼、镓）在本征半导体中掺入正三价杂质元素（如硼、镓）时，就形成时，就形成P P型半导体。型半导体。P P型半导体中，空穴数量多，型半导体中，空穴数量多，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，如图如图1-21-2所示。所示。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用（2）P型半导体（图1-1-1b）下一页上一页返回课题115返回P P型半导体型半导体 SiSiSiB硅原子硅原子上一页下一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用返回P型半导体SiSiSiB硅原子上164.PN4.PN结结当把一当把一块P P型半型半导体和一体和一块N N型半型半导体用特殊工体用特殊工艺紧密密结合合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄象的薄层，这个薄个薄层被称被称为PNPN结。而。而PNPN结具有具有单向向导电的特性。二极管的特性。二极管的核心正是的核心正是PNPN结。在。在实际应用中的二极管种用中的二极管种类很多，用途也很多，用途也十分广泛，掌握二极管的特性和十分广泛，掌握二极管的特性和应用常用常识是本章的重点。是本章的重点。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用PNPN结的形成结的形成4.PN结下一页上一页返回课题1 晶体二极管的使用PN结17课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用1 1二极管的结构二极管的结构图图1-1-21-1-2所示是用于家用电器、稳压电源等电子产品的各所示是用于家用电器、稳压电源等电子产品的各种不同外形的晶体二极管（简称二极管）。种不同外形的晶体二极管（简称二极管）。二、晶体二极管的结构、类型及符号二、晶体二极管的结构、类型及符号上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用1二极管的结构图1-1-18课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用在在一一个个PNPN结结的的两两端端加加上上电电极极引引线线并并用用外外壳壳封封装装起起来来，就就构构成成了了半半导导体体二二极极管管。由由P P型型半半导导体体引引出出的的电电极极，称称做做正正极极（或或阳阳极极），由由N N型型半半导导体体引引出出的的电电极极，称称做做负负极极（或或阴阴极极）。二二极极管管的的内内部部结结构构示示意意图图及及电电路路图图形形符符号如图号如图1-1-31-1-3所示。所示。上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用上一页下一页返回19上一页下一页返回上一页下一页返回20课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用按照结构工艺的不同，二极管有按照结构工艺的不同，二极管有点接触型点接触型和和面接触型面接触型两类。两类。点接触型点接触型二极管的结构如图二极管的结构如图1-1-41-1-4（a a）所示。这类）所示。这类二极管的二极管的PNPN结面积和极间电容均很小，不能承受高的反向结面积和极间电容均很小，不能承受高的反向电压和大电流，因而适用于制作高频检波和脉冲数字电路电压和大电流，因而适用于制作高频检波和脉冲数字电路里的开关元件，以及作为小电流的整流管。里的开关元件，以及作为小电流的整流管。面接触型面接触型二极管又称面结型二极管，其结构如图二极管又称面结型二极管，其结构如图1-1-1-1-4 4（b b）所示。这种二极管的）所示。这种二极管的PNPN结面积大，可承受较大的电结面积大，可承受较大的电流，其极间电容大，因而适用于整流，而不宜用于高频电流，其极间电容大，因而适用于整流，而不宜用于高频电路中。路中。如图如图1-1-41-1-4（c c）所示是硅工艺平面型二极管的结构图。）所示是硅工艺平面型二极管的结构图。它们的管芯结构如它们的管芯结构如图图1-1-41-1-4所示。所示。上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用按照结构工艺的不同，二极管有21返回(a)(a)点接触型点接触型 (b)(b)面接触型面接触型 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于高频电路和开关电路。用于高频电路和开关电路。PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电于工频大电流整流电路等低频电路中。路等低频电路中。上一页下一页课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用返回(a)点接触型 222.2.二极管的类型二极管的类型半导体二极管的半导体二极管的种类种类和和型号型号很多，我们用不同的符号很多，我们用不同的符号来代表它们，例如来代表它们，例如2AP92AP9，其中，其中“2”2”表示二极管，表示二极管，“A”A”表表示采用示采用N N型锗材料为基片，型锗材料为基片，“P”P”表示普通用途管表示普通用途管(P(P为汉语为汉语拼音字头拼音字头)，“9”9”为产品性能序号；又如为产品性能序号；又如2CZ82CZ8，其中，其中“c”c”表示由表示由N N型硅材料作为基片，型硅材料作为基片，“z”z”表示整流管。国表示整流管。国产二极管的型号命名方法如表产二极管的型号命名方法如表1-1-11-1-1所示。所示。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2.二极管的类型下一页上一页返回课题1 晶体二23课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用表表1-1-1 1-1-1 国产二极管的型号命名方法国产二极管的型号命名方法上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用表1-1-1 国产二极管的型号命名24课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用电路符号中表示了二极管两根引脚极性，指示了流电路符号中表示了二极管两根引脚极性，指示了流过二极管的电流方向，这些识图信息对分析二极管电路过二极管的电流方向，这些识图信息对分析二极管电路有着重要的作用。例如，电流方向表明了只有当电路中有着重要的作用。例如，电流方向表明了只有当电路中二极管正极电压高于负极电压足够大时，才有电流流过二极管正极电压高于负极电压足够大时，才有电流流过二极管，否则二极管无电流流过。如二极管，否则二极管无电流流过。如图图1-1-51-1-5所示。所示。3 3图解普通二极管电路符号图解普通二极管电路符号上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用电路符号中表示了二极管两根引25课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用图1-1-5二极管电路符号上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用图1-1-5二极管电路符号上一页下一26 把二极管接成如图把二极管接成如图1-4a1-4a所示电路，当开关所示电路，当开关S S闭合时，二闭合时，二极管阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称为二极管阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称为二极管极管(PN(PN结结)正向偏置。当开关正向偏置。当开关S S闭合时，灯泡亮，电流表闭合时，灯泡亮，电流表显示出较大电流，这时称二极管显示出较大电流，这时称二极管 (PN(PN结结)导通，流过二极导通，流过二极管电流管电流I ID D称作正向电流。称作正向电流。(a)(a)二极管正向偏置二极管正向偏置 (b)(b)二极管反向偏置二极管反向偏置课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用三、二极管的单向导电性三、二极管的单向导电性二极管的单向导电性上一页下一页返回把二极管接成如图1-4a所示电路，当开关S闭合时，二极27 1 1加正向电压导通加正向电压导通把二极管接成如图把二极管接成如图1-1-61-1-6（a a）所示的电路，当开关闭）所示的电路，当开关闭合时，二极管合时，二极管阳极接电源正极阳极接电源正极，阴极接电源负阴极接电源负极，这种情极，这种情况称为二极管（况称为二极管（PNPN结）正向偏置；当开关闭合时，灯泡亮，结）正向偏置；当开关闭合时，灯泡亮，这时称二极管（这时称二极管（PNPN结）导通，流过二极管的电流称为结）导通，流过二极管的电流称为正向正向电流电流。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页下一页返回 1加正向电压导通课题1 晶体二极管的使用上一页下一282 2加反向电压截止加反向电压截止将二极管接成如图将二极管接成如图1-1-61-1-6（b b）所示的电路，二极管）所示的电路，二极管阳极（阳极（P P区）区）接电源负极接电源负极，阴极（阴极（N N区）接电源正极区）接电源正极，这时二极管（，这时二极管（PNPN结）称为结）称为反向偏置。开关闭合，灯泡不亮，电流几乎为零，这时称为二极反向偏置。开关闭合，灯泡不亮，电流几乎为零，这时称为二极管（管（PNPN结）截止，此时二极管中仍有微小电流流过，这个微小电结）截止，此时二极管中仍有微小电流流过，这个微小电流基本不随外加反向电压变化而变化，故称为流基本不随外加反向电压变化而变化，故称为反向饱和电流反向饱和电流（亦（亦称反向漏电流），用称反向漏电流），用I Is s表示，表示，I Is s很小，但它会随温度上升而显著很小，但它会随温度上升而显著增加。因此，半导体二极管等半导体器件，热稳定性较差，在使增加。因此，半导体二极管等半导体器件，热稳定性较差，在使用半导体器件时，要考虑环境温度对器件和由它构成电路的影响。用半导体器件时，要考虑环境温度对器件和由它构成电路的影响。我我们把二极管把二极管(PN(PN结)正向偏置正向偏置导通、反向偏置截止的通、反向偏置截止的这种特种特性称性称为单向向导电性性。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页下一页返回2加反向电压截止课题1 晶体二极管的使用上一页下一页返回29四、二极管的伏安特性四、二极管的伏安特性二极管既然是一个二极管既然是一个PNPN结，结，它必然具有单向导电性。其伏它必然具有单向导电性。其伏安特性曲线如图所示。所谓安特性曲线如图所示。所谓伏伏安特性安特性，就是指加到二极管两，就是指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流端的电压与流过二极管的电流的关系曲线。二极管的伏安特的关系曲线。二极管的伏安特性曲线可分为性曲线可分为正向特性正向特性和和反向反向特性特性两部分。两部分。下一页上一页返回UI导通压降导通压降:硅管硅管0.60.7V,锗管锗管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)死区电压死区电压硅管硅管0.5V,锗锗管管0.2V。反向漏电流反向漏电流（很小，（很小，A级）级）课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用四、二极管的伏安特性下一页上一页返回UI导通压降:硅管0.301.1.正向特性正向特性当二极管加上很低的正向电压时，外电场还不能克服当二极管加上很低的正向电压时，外电场还不能克服PNPN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向电流很小，二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定电流很小，二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定数值即数值即死区电压死区电压后，内电场被大大削弱，电流增长很快，后，内电场被大大削弱，电流增长很快，二极管电阻变得很小。死区电压又称阀值电压，硅管约为二极管电阻变得很小。死区电压又称阀值电压，硅管约为0.60.60.7V0.7V。锗管约为。锗管约为0.20.20.3V0.3V。二极管正向导通时，硅。二极管正向导通时，硅管的压降一般为管的压降一般为0.60.60.7V0.7V，锗管则为，锗管则为0.20.20.3V0.3V。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用1.正向特性下一页上一页返回课题1 晶体二极管的使用312.2.反向特性反向特性二极管加上反向电压时，由于少数载流子的漂移运二极管加上反向电压时，由于少数载流子的漂移运动，因而形成很小的动，因而形成很小的反向电流反向电流。反向电流有两个特性，。反向电流有两个特性，一是它随温度的上升增长很快；二是在反向电压不超过一是它随温度的上升增长很快；二是在反向电压不超过某一数值时，反向电流不随反向电压改变而改变，故这某一数值时，反向电流不随反向电压改变而改变，故这个电流称为反向饱和电流。个电流称为反向饱和电流。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2.反向特性下一页上一页返回课题1 晶体二极管的使用32 五五二极管的主要参数二极管的主要参数 1.1.最大整流电流最大整流电流 I IF F 最大整流电流最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。下一页上一页返回课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用五二极管的主要参数下一页上一页返回课题1 晶体二极管332.2.反向峰值电压反向峰值电压U URMRM 它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压，一它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压，一般是反向击穿电压的一半或三分之二。般是反向击穿电压的一半或三分之二。3.3.反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM 它是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。它是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响大。大。课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用上一页下一页返回2.反向峰值电压URM 课题1 晶体二极管的使用上一页下341 1二极管的种类划分二极管的种类划分课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用六、认识二极管家族六、认识二极管家族上一页下一页返回1二极管的种类划分课题1 晶体二极管的使用六、认识二极35课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用2 2普通二极管普通二极管二极管的两根引脚有正、负极性之分，使用中如果接错，不仅不能二极管的两根引脚有正、负极性之分，使用中如果接错，不仅不能起到正确的作用，甚至还会损坏二极管本身及电路中其他元器件。起到正确的作用，甚至还会损坏二极管本身及电路中其他元器件。二极管最基本的特征是单向导通特性，即流过二极管的实际电流只能从二极管最基本的特征是单向导通特性，即流过二极管的实际电流只能从正极流向负极。利用这一特性，二极管可以构成整流电路等许多实用电正极流向负极。利用这一特性，二极管可以构成整流电路等许多实用电路。路。普通二极管（见图普通二极管（见图1-1-81-1-8）可以用于整流、限幅、检波等许多电路中。）可以用于整流、限幅、检波等许多电路中。图1-1-8 普通二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用2普通二极管图1-1-8 普通二36课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用稳压二极管（见图稳压二极管（见图1-1-91-1-9）用于直流稳压电路中，它也具有两根正、）用于直流稳压电路中，它也具有两根正、负引脚，也有一个负引脚，也有一个PNPN结的结构，它应用于直流稳压电路中时，结的结构，它应用于直流稳压电路中时，PNPN结处于结处于击穿状态下，但不会烧坏击穿状态下，但不会烧坏PNPN结。稳压二极管常用结。稳压二极管常用VDVD表示。表示。注意：注意：稳压二极管的电路符号与普通二极管电路符号有一点区别，稳压二极管的电路符号与普通二极管电路符号有一点区别，可以由此来识别稳压二极管。可以由此来识别稳压二极管。图1-1-9 稳压二极管3 3稳压二极管稳压二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用稳压二极管（见图1-1-9）37课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用发光二极管（见图发光二极管（见图1-1-101-1-10）是一种在导通后能够发光的二极管，也）是一种在导通后能够发光的二极管，也具有具有PNPN结，有单向导电特性。结，有单向导电特性。发光二极管具有体积小、功耗低、寿命长、外形美观、适应性能强发光二极管具有体积小、功耗低、寿命长、外形美观、适应性能强等特点，广泛用于仪器、仪表、电器设备中做电源信号指示、音响设备等特点，广泛用于仪器、仪表、电器设备中做电源信号指示、音响设备调谐和电平指示、广告显示屏的文字、图形、符号显示等。调谐和电平指示、广告显示屏的文字、图形、符号显示等。图1-1-10 发光二极管4 4发光二极管发光二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用发光二极管（见图1-1-1038课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用红外线发光二极管（见图红外线发光二极管（见图1-1-111-1-11）也是发光二极管中的一种，但是）也是发光二极管中的一种，但是它发出的是红外线，主要用于各种红外遥控器中作为遥控发射器。它发出的是红外线，主要用于各种红外遥控器中作为遥控发射器。红外线发光二极管也有红外线发光二极管也有PNPN结的结构，有两根引脚，且有正、负极性结的结构，有两根引脚，且有正、负极性之分。发光二极管种类繁多，普通发光二极管用于各种指示器电路中，之分。发光二极管种类繁多，普通发光二极管用于各种指示器电路中，红外线发光二极管用于各类遥控器电路中。红外线发光二极管用于各类遥控器电路中。图1-1-11 红外线发光二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用红外线发光二极管（见图139课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用光敏二极管在反向偏置下并有光线照射时，光敏二极管导光敏二极管在反向偏置下并有光线照射时，光敏二极管导通；没有光线照射时，光敏二极管不导通。通；没有光线照射时，光敏二极管不导通。光敏二极管在烟雾探测器、光电编码器及光电自动控制中光敏二极管在烟雾探测器、光电编码器及光电自动控制中作为光电信号接收转换用。如图作为光电信号接收转换用。如图1-1-131-1-13所示为光敏二极管。所示为光敏二极管。5 5光敏二极管光敏二极管图1-1-13 光敏二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用光敏二极管在反向偏置下并有光40课题课题1 1 晶体二极管的使用晶体二极管的使用变容二极管（见图变容二极管（见图1-1-141-1-14）又称）又称“可变电抗二极管可变电抗二极管”。PNPN结结具有电容的特征和功能，叫做极闸电容或结电容。变容二极管是一具有电容的特征和功能，叫做极闸电容或结电容。变容二极管是一种利用种利用PNPN结电容（势垒电容）与其反向偏置电压结电容（势垒电容）与其反向偏置电压V VR R的依赖关系及的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。料电阻率有关的串联电阻。6 6变容二极管变容二极管图1-1-14 变容二极管上一页下一页返回课题1 晶体二极管的使用变容二极管（见图1-141课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用一、认识整流电路一、认识整流电路 1 1图解单相半波整流电路图解单相半波整流电路半波整流电路是电源电路中一种最简单的整流电路，它的电路结构最为半波整流电路是电源电路中一种最简单的整流电路，它的电路结构最为简单，只用一只整流二极管。由于这一整流电路的输出电压只是利用了交流简单，只用一只整流二极管。由于这一整流电路的输出电压只是利用了交流输入电压的半周，因此被称为半波整流电路。半波整流电路是各种整流电路输入电压的半周，因此被称为半波整流电路。半波整流电路是各种整流电路的基础，掌握了这种整流电路工作原理的分析思路，便能分析其他的整流电的基础，掌握了这种整流电路工作原理的分析思路，便能分析其他的整流电路。路。上一页下一页返回课题2 整流电路的应用一、认识整流电路 1图解单相半波整42课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用2 2图解单相全波整流电路图解单相全波整流电路全波整流电路使用两只整流二极管构成一组全波整流电路，且全波整流电路使用两只整流二极管构成一组全波整流电路，且要求电源变压器有中心抽头。全波整流电路的效率高于半波整流电要求电源变压器有中心抽头。全波整流电路的效率高于半波整流电路，因为交流输入电压的正、负半周都被作为输出电压输出了。本路，因为交流输入电压的正、负半周都被作为输出电压输出了。本电路二极管极性不能接反，否则会烧毁二极管。电路二极管极性不能接反，否则会烧毁二极管。上一页下一页返回课题2 整流电路的应用2图解单相全波整流电路全波433 3图解单相桥式整流电路图解单相桥式整流电路单相桥式整流电路的变压器次级绕组不用设中心抽头，但要单相桥式整流电路的变压器次级绕组不用设中心抽头，但要用四只整流二极管。从整流电路的输出电压波形中可以看出，通用四只整流二极管。从整流电路的输出电压波形中可以看出，通过桥式整流电路，可以将交流电压转换成单向脉动性的直流电压，过桥式整流电路，可以将交流电压转换成单向脉动性的直流电压，这一电路作用同全波整流电路一样，也是将交流电压的负半周转这一电路作用同全波整流电路一样，也是将交流电压的负半周转到正半周来。到正半周来。课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用上一页下一页返回3图解单相桥式整流电路单相桥式整流电路的变压器次级绕组44二、整流电路的工作原理二、整流电路的工作原理课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用1 1单相半波整流电路单相半波整流电路图1-2-4 单相半波整流电路上一页下一页返回二、整流电路的工作原理课题2 整流电路的应用1单相半波45课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用设在交流电压正半周（设在交流电压正半周（0 0t t1 1），），u u2 20 0，A A端电位比端电位比B B端电位高，二端电位高，二极管极管VDVD因加正向电压而导通，电流因加正向电压而导通，电流I IL L的路径是的路径是AVDRAVDRL LBABA。注意到，。注意到，忽略二极管正向压降时，忽略二极管正向压降时，A A点电位与点电位与C C点电位相等，则点电位相等，则u u2 2几乎全部加到负几乎全部加到负载载R RL L上，上，R RL L上电流方向与电压极性上电流方向与电压极性如图如图1-2-41-2-4所示。所示。在交流电压负半周（在交流电压负半周（t t1 1t t2 2），），u u2 20 0，A A端电位比端电位比B B端电位低，二极端电位低，二极管管VDVD承受反向电压而截止，承受反向电压而截止，u u2 2几乎全部降落在二极管上，负载几乎全部降落在二极管上，负载R RL L上的电上的电压基本为零。压基本为零。由此可见，在交流电一个周期内，二极管半个周期导通半个周期截由此可见，在交流电一个周期内，二极管半个周期导通半个周期截止，以后周期性地重复上述过程，负载止，以后周期性地重复上述过程，负载R RL L上电压和电流波形上电压和电流波形如图如图1-2-1-2-5 5（b b）、（）、（c c）所示。）所示。(1(1）工作原理）工作原理上一页下一页返回课题2 整流电路的应用设在交流电压正半周（0t146课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图1-2-5 单相半波整流电路波形图利用整流二极管的单向导电性利用整流二极管的单向导电性将双向的交流电路变成单方向的脉将双向的交流电路变成单方向的脉动直流电，这一过程称为动直流电，这一过程称为整流整流。由。由于输出的脉动直流电的波形是输入于输出的脉动直流电的波形是输入的交流电波形一半，故称为的交流电波形一半，故称为半波整半波整流电路流电路。归纳：归纳：上一页下一页返回课题2 整流电路的应用图1-2-5 单相半波整流电路波形47课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(2(2）负载）负载RLRL上的直流电压和电流的计算上的直流电压和电流的计算单相半波整流电路中，负载单相半波整流电路中，负载R RL L上的半波脉动直流电压上的半波脉动直流电压平均值可按下式计算：平均值可按下式计算：U UL L0.450.45U U2 2流过负载流过负载R RL L的直流电流平均值的直流电流平均值I IL L可根据欧姆定律求出，即可根据欧姆定律求出，即上一页下一页返回课题2 整流电路的应用(2）负载RL上的直流电压和电流的计48课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用二极管导通后，流过二极管的平均电流二极管导通后，流过二极管的平均电流I IF F与与R RL L上流过的平均上流过的平均电流相等，即电流相等，即(3(3）整流二极管上的电流和最大反向电压）整流二极管上的电流和最大反向电压由于二极管在由于二极管在u u2 2负半周时截止，承受全部负半周时截止，承受全部u u2 2反向电压，所以二极反向电压，所以二极管所承受的最大反向电压管所承受的最大反向电压U URMRM就是就是u u2 2的峰值，即的峰值，即上一页下一页返回课题2 整流电路的应用二极管导通后，流过二极管的平均电流I49课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大。由于只电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大。由于只利用了正弦半波，理论计算表明其整流效率仅利用了正弦半波，理论计算表明其整流效率仅40%40%左右，因此左右，因此只能用于小功率以及对输出电压波形和整流效率要求不高的设只能用于小功率以及对输出电压波形和整流效率要求不高的设备。备。(4)(4)单相半波整流的特点单相半波整流的特点上一页下一页返回课题2 整流电路的应用电路简单，使用的器件少，但是50课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用2 2单相桥式整流电路单相桥式整流电路图1-2-6 单相桥式整流电路上一页下一页返回课题2 整流电路的应用2单相桥式整流电路上一页下一页返回51课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(1(1）工作原理）工作原理变压器二次绕组电压变压器二次绕组电压u u2 2波形如图波形如图1-2-71-2-7（a a）所示。设在交流电压正所示。设在交流电压正半周（半周（0 0t t1 1），），u u2 20 0，A A点电位高于点电位高于B B点电位。二极管点电位。二极管VD1VD1、VD3VD3正偏导正偏导通，通，VD2VD2、VD4VD4反偏截止，电流反偏截止，电流I IL1L1通路是通路是 AVD1RLVD3BAAVD1RLVD3BA，如，如图图1-2-81-2-8（a a）所示。这时，负载所示。这时，负载RLRL上得到一个半波电压，如图上得到一个半波电压，如图1-2-1-2-7 7（b b）中（）中（0 0t t1 1）段。）段。在交流电压负半周（在交流电压负半周（t t1 1t t2 2），），u u2 20 0，B B点电位高于点电位高于A A点电位，二点电位，二极管极管VD2VD2、VD4VD4正偏导通，二极管正偏导通，二极管VD1VD1、VD3VD3反偏截止，电流反偏截止，电流I IL2L2通路是通路是BVD2RLVD4ABBVD2RLVD4AB，如图如图1-2-81-2-8（b b）所示。同样，在负载所示。同样，在负载RLRL上得上得到一个半波电压，如图到一个半波电压，如图1-2-71-2-7（b b）中（）中（t t1 1t t2 2）段。）段。上一页下一页返回工作原理工作原理课题2 整流电路的应用(1）工作原理变压器二次绕组52课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图1-2-7 单相桥式整流电路波形图上一页下一页返回课题2 整流电路的应用图1-2-7 单相桥式整流电路波形53课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用图图1-2-8 1-2-8 单相桥式整流电路的电流通路单相桥式整流电路的电流通路上一页下一页返回课题2 整流电路的应用图1-2-8 单相桥式整流电路的电54课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用(2(2）负载）负载R RL L上直流电压和电流的计算上直流电压和电流的计算在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都有同在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载，因此在同样的方向的电流流过负载，因此在同样的U U2 2时，该电路输出的电流和电压时，该电路输出的电流和电压均比半波整流大一倍。均比半波整流大一倍。输出电压为：输出电压为：U UL L0.90.9U U2 2依据负载依据负载R RL L上的电压上的电压U UL L求得整流变压器副边电压：求得整流变压器副边电压：流过负载流过负载R RL L的直流电流平均值：的直流电流平均值：上一页下一页返回课题2 整流电路的应用(2）负载RL上直流电压和电流的计算55课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用在桥式整流电路中，由于每只二极管只有半周是导在桥式整流电路中，由于每只二极管只有半周是导通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一半，即半，即(3(3）整流二极管上的电流和最大反向电压）整流二极管上的电流和最大反向电压在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电压在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电压也是也是u u2 2的峰值，即的峰值，即上一页下一页返回课题2 整流电路的应用在桥式整流电路中，由56课题课题2 2 整流电路的应用整流电路的应用整流电路是电源电路中的核心部分，它的作用是将交流电压通过整流电路是电源电路中的核心部分，它的作用是将交流电压通过整流二极管转换成整流二极管转换成单向脉动性单向脉动性的直流电压，整流是将交流电压转换成的直流电压，整流是将交流电压转换成直流电压过程中的关键一步。直流电压过程中的关键一步。无论什么类型的电源电路，都需要整流电路来完成交流电至直流无论什么类型的电源电路，都需要整流电路来完成交流电至直流电的转换。整流电路的类型比较少，但具体电路的变化比较多，电子电的转换。整流电路的类型比较少，但具体电路的变化比较多，电子电路中基本的整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电电路中基本的整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。路。3 3整流电路的作用整流电路的作用上一页下一页返回课题2 整流电路的应用整流电路是电源电路中的核57课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用理论上讲电容器不消耗电能，电容器中所充的电荷会储存在理论上讲电容器不消耗电能，电容器中所充的电荷会储存在电容器中，只要外电路中不存在让电容器放电的条件（放电电路）电容器中，只要外电路中不存在让电容器放电的条件（放电电路），电荷就一直储存在电容器中，电容器的这一特性称为，电荷就一直储存在电容器中，电容器的这一特性称为储能储能特性。特性。1 1电容器储能特性电容器储能特性上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用理论上讲电容器不消耗电58课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用许多电容电路分析中需要用到电容两端电压不能突变的特性，许多电容电路分析中需要用到电容两端电压不能突变的特性，这是分析电容电路工作原理时的一个重要特性，也是一个难点。电这是分析电容电路工作原理时的一个重要特性，也是一个难点。电容两端电压不能突变的特性理解非常困难，在电容电路的分析中这容两端电压不能突变的特性理解非常困难，在电容电路的分析中这一特性的运用也很困难。一特性的运用也很困难。电容是个储能元件电容是个储能元件。电容两端的电压变化。电容两端的电压变化是由电容极板上电荷的积累和释放决定的，电荷的转移是需要时间是由电容极板上电荷的积累和释放决定的，电荷的转移是需要时间的，所以电压的变化也是需要时间的，的，所以电压的变化也是需要时间的，不能突变不能突变。根据公式。根据公式可知，电容器内部没有电荷时，电容两端的电压为可知，电容器内部没有电荷时，电容两端的电压为0V0V；电容中电；电容中电荷越多，电容两端的电压越大。当电容开始充放电的瞬间，电容两荷越多，电容两端的电压越大。当电容开始充放电的瞬间，电容两端的电压也不能发生突变。因为电容上的电荷量在充、放电时只能端的电压也不能发生突变。因为电容上的电荷量在充、放电时只能逐渐积累或释放，它是一个渐变的过程，因此其上的电压也只能是逐渐积累或释放，它是一个渐变的过程，因此其上的电压也只能是渐变而非突变。渐变而非突变。2 2电容两端电压不能突变的特性电容两端电压不能突变的特性上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用许多电容电路分析中需要用59课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化，所以，流过电感的电流不能突变。当通过电感线圈止电流的变化，所以，流过电感的电流不能突变。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。3 3电感线圈的储能特性电感线圈的储能特性上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用当流过电感的电流变60课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用单相半波和单相桥式整流电路，虽然都可以把交流电转换为直单相半波和单相桥式整流电路，虽然都可以把交流电转换为直流电，但是所输出的都是脉动直流电压，其中含有较大的交流成分，流电，但是所输出的都是脉动直流电压，其中含有较大的交流成分，因此这种不平滑的直流电仅能在电镀、电焊、蓄电池充电等要求不高因此这种不平滑的直流电仅能在电镀、电焊、蓄电池充电等要求不高的设备中使用，而对于有些仪器仪表及电气控制装置等，往往要求直的设备中使用，而对于有些仪器仪表及电气控制装置等，往往要求直流电压和电流比较平滑，因此必须把脉动的直流电变为平滑的直流电。流电压和电流比较平滑，因此必须把脉动的直流电变为平滑的直流电。保留脉动电压的直流成分，尽可能滤除它的交流成分，这就是保留脉动电压的直流成分，尽可能滤除它的交流成分，这就是滤波滤波。这样的电路叫做滤波电路（也叫滤波器）。滤波电路直接接在整流电这样的电路叫做滤波电路（也叫滤波器）。滤波电路直接接在整流电路后面，它通常由电容器、电感器和电阻器按照一定的方式组合而成。路后面，它通常由电容器、电感器和电阻器按照一定的方式组合而成。一、认识滤波电路一、认识滤波电路上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用单相半波和单相61课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用1 1图解电容滤波电路图解电容滤波电路上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用1图解电容滤波电路上一页下一62课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用2 2图解电感滤波电路图解电感滤波电路上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用2图解电感滤波电路上一页下一63课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用3 3图解复式滤波电路图解复式滤波电路上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用3图解复式滤波电路上一页下一64课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用在桥式整流电路输出端并联一个电容量很大的电解电容器，就构成在桥式整流电路输出端并联一个电容量很大的电解电容器，就构成了它的滤波电路，如图了它的滤波电路，如图1-3-41-3-4所示。所示。1 1电容滤波电路电容滤波电路(1(1）电路结构）电路结构上一页下一页返回二、滤波电路的工作原理及应用二、滤波电路的工作原理及应用课题3 滤波电路的类型和应用在桥式整流电路输出端并65课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用(2(2）电容滤波工作原理）电容滤波工作原理单相桥式整流电路，在不接电容器单相桥式整流电路，在不接电容器C C时，其输出电压波形如时，其输出电压波形如图图1-1-3-53-5（a a）所示。在接上电容器所示。在接上电容器C C后，当输入次级电压为正半周上升段期后，当输入次级电压为正半周上升段期间，电容充电；当输入次级电压间，电容充电；当输入次级电压u u2 2由正峰值开始下降后，电容开始放由正峰值开始下降后，电容开始放电，直到电容上的电压电，直到电容上的电压u uC Cu u2 2，电容又重新充电；当，电容又重新充电；当u u2 2u uC C时，电容又时，电容又开始放电，电容器开始放电，电容器C C如此周而复始进行充放电，负载上便得到近似如如此周而复始进行充放电，负载上便得到近似如图图1-3-51-3-5（b b）所示的锯齿波的输出电压。所示的锯齿波的输出电压。上一页下一页返回工作原理工作原理课题3 滤波电路的类型和应用(2）电容滤波工作原理 66课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用图图1-3-5 1-3-5 单相桥式整流电容滤波波形图单相桥式整流电容滤波波形图上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用图1-3-5 单相桥式整流电67课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用电容器在电路中有储存和释放能量的作用，电源供给的电容器在电路中有储存和释放能量的作用，电源供给的电压升高时，它把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，电压升高时，它把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，从而减少脉动成分，使负载电压比较平就把能量释放出来，从而减少脉动成分，使负载电压比较平滑，即电容器具有滤波作用。滑，即电容器具有滤波作用。归纳归纳上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用电容器在电路中有储68课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用在电容滤波电路中，在电容滤波电路中，RLCRLC越大，电容越大，电容C C放电越慢，输出放电越慢，输出的直流电压就越大，滤波效果也越好，但是在采用大容量的直流电压就越大，滤波效果也越好，但是在采用大容量的滤波电容时，接能电源的瞬间充电电流特别大。电容滤的滤波电容时，接能电源的瞬间充电电流特别大。电容滤波器只用于负载电流较小的场合。波器只用于负载电流较小的场合。(3(3）基本参数）基本参数桥式整流电容滤波的负载上得到的输出电压为桥式整流电容滤波的负载上得到的输出电压为U UL L=1.2U=1.2U2 2桥式整流电容滤波输出端空载时的输出电压为桥式整流电容滤波输出端空载时的输出电压为U UL L=1.4U=1.4U2 2(4(4）电路特点）电路特点上一页下一页返回课题3 滤波电路的类型和应用在电容滤波电路中，RL69课题课题3 3 滤波电路的类型和应用滤波电路的类型和应用当一些电气设备需要脉动小、输出电流大

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