第8章直流穩(wěn)壓電源8.3直流穩(wěn)壓電源的組成8.5濾波電路8.6穩(wěn)壓電路8.4整流電路

8.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)8.2半導(dǎo)體二極管下一章返回主頁18.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。物質(zhì)按導(dǎo)電能力劃分：半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能：價(jià)電子參與導(dǎo)電、摻雜增強(qiáng)導(dǎo)電能力、熱敏特性、光敏特性。一、本征半導(dǎo)體

1.什么是本征半導(dǎo)體

是一種完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。2大連理工大學(xué)電氣工程系2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在絕對(duì)零度時(shí)，不導(dǎo)電。溫度（或光照）→價(jià)電子獲得能量：本征激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴對(duì)。自由電子和空穴均參與導(dǎo)電，

統(tǒng)稱為載流子。溫度→載流子的濃度→導(dǎo)電能力。自由電子釋放能量跳回共價(jià)鍵——復(fù)合。本征半導(dǎo)體載流子濃度較低，導(dǎo)電能力較弱。3大連理工大學(xué)電氣工程系雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體空間電荷＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－5大連理工大學(xué)電氣工程系三、PN結(jié)1.PN結(jié)的形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：多數(shù)載流子由于濃度的差別而形成的運(yùn)動(dòng)。6大連理工大學(xué)電氣工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－內(nèi)電場PN結(jié)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，使PN結(jié)加寬，內(nèi)電場增強(qiáng)。內(nèi)電場越強(qiáng)，多數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)越難以進(jìn)行。內(nèi)電場越強(qiáng)，少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)越易于進(jìn)行。7大連理工大學(xué)電氣工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡——平衡的PN結(jié)。內(nèi)電場9大連理工大學(xué)電氣工程系2.PN結(jié)的特性(1)正向偏置(2)反向偏置RＰN外電場ＰNR外電場正向?qū)↖反向截止I≈0

主要特性：單向?qū)щ娦浴?0大連理工大學(xué)電氣工程系8.2半導(dǎo)體二極管一、普通二極管

ＰN陽極陰極(1)按結(jié)構(gòu)分類

點(diǎn)接觸型、面接觸型。(2)按材料分類硅管、鍺管。(3)按用途不同分類普通管、整流管、開關(guān)管等。1.基本結(jié)構(gòu)11大連理工大學(xué)電氣工程系UD(2)近似特性UI

OUI

O(3)理想特性3.主要參數(shù)(1)額定正向平均電流（最大整流電流）IF

(2)正向壓降UF(3)最高反向工作電壓UR一般規(guī)定為反向擊穿電壓的1/2或1/3。(4)最大反向電流IRm

13大連理工大學(xué)電氣工程系*二、光電二極管（光敏二極管）作用：將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。RED

光電二極管電路RED

發(fā)光二極管電路*三、發(fā)光二極管作用：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。發(fā)光的顏色取決于制造材料。14大連理工大學(xué)電氣工程系*四、光電耦合器（光電隔離器）

作用：①電氣隔離；②抗干擾；③系統(tǒng)保護(hù)。輸入電路輸出電路15大連理工大學(xué)電氣工程系電源變壓器將市電變換為整流所需的交流電壓整流電路將交流電變換為方向不變的直流電濾波電路將脈動(dòng)直流電變換為平滑的直流電壓穩(wěn)壓電路將不穩(wěn)定的直流電壓變換為穩(wěn)定直流電壓17大連理工大學(xué)電氣工程系8.4整流電路+-uOabTr+-u2+-u1RLiOD1D3D2D4u2正半周，D1和D3導(dǎo)通，uO=u2；電流通路：a→D1→RL→D3→b。u2負(fù)半周，D2和D4導(dǎo)通，uO=－u2；電流通路：b→D2→RL→D4→a。18大連理工大學(xué)電氣工程系＋uO－D4

D3D1

D2RL＋u2－u2ωtOuOiOωtO19大連理工大學(xué)電氣工程系[例8.4.1]一橋式整流電路，已知負(fù)載電阻RL=240，負(fù)載所需直流電壓=12V，電源變壓器一次電壓U1=220V。試求該電路正常工作時(shí)的負(fù)載電流、二極管平均電流ID和變壓器的電壓比k。[解]負(fù)載直流電流IO=UORL=A=0.05A12240ID=IO=×0.05A=0.025A1212二極管平均電流

變壓器的二次電壓U2=

=V=13.33VUo0.9120.9變壓器的電壓比k=

==16.5U2U1

22013.3321大連理工大學(xué)電氣工程系8.5濾波電路一、電容濾波電路C＋＋uO－RL＋u2－＋u1－uOωtO√2U2電容放電

當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，電容被充電儲(chǔ)能。當(dāng)二極管截止時(shí)，電容放電。濾波電容的選擇：

C≥(3~5)T2RL=1.5~2.52RLf22大連理工大學(xué)電氣工程系UCN=√2U2輸出電壓的平均值:

UO=1.2U2（全波）空載輸出直流電壓:濾波電容的耐壓：UCN≥√2U223大連理工大學(xué)電氣工程系查附錄，選用2CZ53B4個(gè)（IF=300mA，UR=50V）。(2)選擇濾波電容器C≥1.5~2.5RLf1.5~2.5100×50

==(300~500)μFFUCN≥=2×25

V=35.4V2

U2

(3)負(fù)載電阻斷路時(shí)UO=2

U2

=2×25

V=35.4V(4)電容斷路時(shí)UO=0.9U2=0.9×25V=22.5VIF≥2ID=2×0.15A=0.3A，UR≥URm=34.5V25大連理工大學(xué)電氣工程系二、電感濾波電路對(duì)直流分量:

XL=0，大部分整流電壓降在RL上。對(duì)諧波分量:

f

越高，XL越大，電壓大部分降在XL上。＋uO－RLiO＋u2－＋u1－L26大連理工大學(xué)電氣工程系＋uO－RLiOC2

＋C1

＋三、復(fù)式濾波電路C2

＋C1

＋1.LC－形濾波電路2.RC－形濾波電路L＋uO－RLiORL27大連理工大學(xué)電氣工程系

[解](1)Ui＝10V時(shí)DZ反向擊穿穩(wěn)壓：UO=UZ=5V。(2)Ui=3V時(shí)DZ反向截止：UO=Ui=3V。(3)Ui=－5V時(shí)DZ正向?qū)ǎ篣O=0V。(4)ui

=10sin

tV時(shí)當(dāng)0＜ui＜5V時(shí)，DZ反向截止：UO=Ui=10sin

tV。當(dāng)ui＞5V時(shí)，DZ反向擊穿穩(wěn)壓：

[例8.6.1]如圖所示電路，設(shè)UZ=

5V，正向壓降忽略不計(jì)。當(dāng)直流輸入U(xiǎn)i

=10V、3V、－5V時(shí)，Uo=？當(dāng)輸入為交流ui

=10sin

tV時(shí)，分析uO的波形。RDZ

＋Ui－＋UO－5

tuO/VO23UO=UZ=5V。當(dāng)ui＜0V時(shí)，DZ正向?qū)ǎ篣O=0V。29大連理工大學(xué)電氣工程系二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路+-u2+-u1C＋Ui－RL＋UO－IIORDZIZ穩(wěn)壓過程：UO

→

IZ

→

I

→

IR

UO30大連理工大學(xué)電氣工程系三、集成穩(wěn)壓電路分為線性集成穩(wěn)壓電路和開關(guān)集成穩(wěn)壓電路。1.三端固定式集成穩(wěn)壓器CW7800系列正電壓穩(wěn)壓器。CW7900系列負(fù)電壓穩(wěn)壓器。

13

2輸出電壓規(guī)格：

5V,6V,8V,9V,12V,15V···

31大連理工大學(xué)電氣工程系

CW7800接線圖

+-u2+-u1CRL＋UO－7800CiCo123＋32大連理工大學(xué)電氣工程系

CW7900接線圖

+-u2+-u1CRL－UO＋7900CiCo321＋33大連理工大學(xué)電氣工程系同時(shí)輸出正負(fù)兩組電壓的接線圖＋5V－5VCW7805Ci123CW790512Co

3＋

Ui－CiCoUO34大連理工大學(xué)電氣工程系*3.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器類型：CW117、CW217、CW317(正電壓)CW137、CW237、CW337(負(fù)電壓)輸出電流等級(jí)：0.1A,0.5A,1.5A軍品級(jí)工業(yè)級(jí)民品級(jí)典型電路：CW21