[工学]第七章半导体二极管与整流滤波电路.pptVIP

光电二极管：将光信号转换为电信号的特殊二极管。目前在可见光区应用最广泛的是硅光电二极管，国产硅光电二极管分为2CU和2DU两种系列， 2CU系列只有两条引线，2DU系列三条引线（多个环极—减小暗电流和噪声等） 7.4.2 光电二极管（光敏二极管） 作为光电检测信号， 将光信号转变为电信号 光敏二极管的工作原理 1）光敏二极管施加正向电压与普通光敏二极管一样，它的PN结具有单向导电性。 2）光敏二极管工作时应加上反向电压。当无光照时，电路中也有很小的反向饱和漏电流(称为暗电流) ，一般为1 * 10-8 — 1*10 -9A，此时相当于光敏二极管截止; 3）当有光照射时，PN结附近受光子的轰击，半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被激发产生电子一空穴对。这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P区和N区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电流，该光电流随入射光强度的变化而相应变化。 4）光电流通过负载RL时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号。光敏二极管就是这样完成电功能转换的。 c) 2DU环极接法 a) 不加外电源? b) 加反向外电源? 光敏二极管的连接和光电转换原理 发光二极管（LED）：将电能转换成光能的特殊二极管。 用作显示器件 7.4.3 发光二极管 关于发光二极管说明 1）发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。 2）单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 颜色 波长（nm） 基本材料 正向电压(10mA时，V) 红外 900 砷化镓 1.3~1.5 红 655 磷砷化镓 1.6~1.8 鲜红 635 磷砷化镓 2.0~2.2 黄 583 磷砷化镓 2.0~2.2 绿 565 磷化镓 2.2~2.4 3）变光发光二极管常见的有二端、三端、四段和六端几种。 4）七段（八段）式数码管有共阴和共阳两种结构。 共阴接法 共阳接法 直流稳压电源的组成和功能 概述 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 u1 u2 u3 u4 uo 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。　　　 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 7.5 整流电路 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。 　　常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。 7.5.1 单相桥式整流电路工作原理 U2正半波电流通路 U2负半波电流通路 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 输出是脉动的直流电压！ 整流输出电压平均值: 负载上的(平均)电流: 流过二极管的 (平均)电流: 二极管承受的 最大反向电压: 7.5.2、相关参数计算 附：半波整流、全波整流和倍压整流 （一）单相半波整流电路 （二）单相全波整流电路 （三）倍压整流电路 ①负半周时，D1导通，其他二极管皆截止，电容器C1充电到u2m，其电流路径及电容器的极性如图所示。 ②正半周时，D2导通，其他二极管皆截止，电容器C2充电到2u2m，其电流路径及电容器的极性如上图所示。 ③负半周时，D3导通，其他二极管皆截止，电容器C3充电到2u2m，其电流路径及电容器的极性如上图所示 ① ② ③ ④ ④正半周时，D4导通，其他二极管皆截止，电容器C4充电到2u2m，其电流路径及电容器的极性如上图所示 交流 电压 脉动 直流电压 整流 滤波 直流 电压 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。 原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。 7.6 滤波电路 7.6.1 电容滤波电路 说明： 1）滤波电容一般采用电解电容，有正负极之分，使用时正负极一定要连接正确；2）当ucu2时，整流电路将对电容充电（u2正半周D1、D3导通，负半周D2、D4导通对C充电）； 3）当ucu2时，所有二极管全部截止，电容通过负载RL放电； 4）电容的充放电都是按照指数规律变化的，充放电速度取决于充放