汽車電工電子技術(shù)項(xiàng)目五

半導(dǎo)體器件主講人：江蘇航院

王錦華陰極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅

(c)平面型金屬觸絲陽(yáng)極引線N型鍺片陰極引線外殼(a)點(diǎn)接觸型鋁合金小球N型硅陽(yáng)極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(b)面接觸型半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)陰極K陽(yáng)極A(

d

)

符號(hào)VD單元二

二極管及其在汽車電路中的應(yīng)用一、二極管基本結(jié)構(gòu)（PN結(jié)）二、二極管的伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通管壓降外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

外加電壓大于反向擊穿電壓時(shí)，二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴Ｕ蚍蔡匦郧€反向伏安特性曲線特點(diǎn)：非線性硅0.7V鍺0.3VUI死區(qū)電壓AK+–AK–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。關(guān)于二極管伏安特性的總結(jié)

1.二極管加正向電壓（正偏，陽(yáng)極接高電位、陰極接低電位）時(shí)，處于低阻導(dǎo)通狀態(tài)，正向電阻較小，正向電流較大。（相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)）2.二極管加反向電壓（反偏，陽(yáng)極接低電位、陰極接高電位）時(shí)，處于高阻截止?fàn)顟B(tài)，反向電阻較大，反向電流很小。（相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)）

3.外加電壓大于反向擊穿電壓時(shí)，二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?/p>

4.溫度對(duì)二極管伏安特性的影響：溫度升高，正向特性曲線左移（死區(qū)電壓、導(dǎo)通電壓均變小）；反向伏安特性曲線下移（反向漏電流增大，反向擊穿電壓變小）。二極管工作狀態(tài)的判定解題方法和步驟：1.選定電位參考點(diǎn)，切記要在圖中標(biāo)記出來(lái)；2.確定二極管陽(yáng)極和陰極電位（將電阻視作導(dǎo)線，

注意電源的正負(fù)極）；3.根據(jù)陽(yáng)極和陰極電位關(guān)系確定二極管工作狀態(tài)

（正偏，低阻導(dǎo)通？反偏，高阻截止？）；4.根據(jù)二極管工作狀態(tài)確定電路是否形成通路，從而確定電阻上是否有電流流過(guò)，

若有電流流過(guò)，則電阻不能再視作導(dǎo)線，

若沒(méi)有電流流過(guò)，則電阻還可繼續(xù)視作導(dǎo)線。普通二極管的兩個(gè)工作區(qū)間：（1）當(dāng)VA>VK（即陽(yáng)極電位高于陰極電位），

正偏，低阻導(dǎo)通，可視作短路；（2）當(dāng)VA<VK（即陰極電位高于陽(yáng)極電位），

反偏，高阻截止，可視作斷路；三、二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流

IOM：二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)

二極管的最大正向平均電流。2.最大反向工作電壓URM：是保證二極管不被擊穿而

給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦?/p>

被破壞，甚至過(guò)熱而燒壞。3.

最大反向電流IRM：是指二極管加最大反向電壓時(shí)

的反向電流，反向電流越小，二極管的單向?qū)щ娦?/p>

越好。1.

整流整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

分析方法：把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦运摹⒍O管的主要應(yīng)用uDO以單相半波整流電路為例講解2.工作原理u2

正半周，Va>Vb，二極管VD正偏，低阻導(dǎo)通；3.工作波形

u2

負(fù)半周，Va<Vb，二極管VD反偏，高阻截止。1.電路結(jié)構(gòu)–++–aTrVDuLu2bRLiL動(dòng)畫u2

tOuLO4.參數(shù)計(jì)算(1)輸出電壓平均值UL(2)輸出電流平均值IL(3)流過(guò)VD電流平均值ID(4)VD承受的最高反向電壓UDRM5.整流二極管的選擇

平均電流ID與最高反向電壓UDRM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：

IOM

ID

，URM2UDRM

半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元件少。但是也存在明顯的缺點(diǎn)：只利用了電源的半個(gè)周期，所以電源的利用率較低，而且輸出電壓脈動(dòng)較大。故半波整流只用在對(duì)脈動(dòng)要求不高，輸出電流較小（幾十毫安以下）的直流設(shè)備。整流電路在汽車上的典型應(yīng)用——三相橋式整流電路2.

檢波檢波電路的作用:

去掉載波，留下有用的音頻信號(hào)。應(yīng)用場(chǎng)合：收音機(jī)，汽車音響電路，載波通信等。檢波原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦詮?fù)習(xí)提問(wèn)(1)二極管具有怎樣的導(dǎo)電特性？如何理解？(2)溫度升高后，二極管的伏安特性曲線怎樣變化？死

區(qū)電壓，導(dǎo)通電壓，反向漏電流，反向擊穿電壓會(huì)

發(fā)生怎樣的變化？(3)將二極管理想化后，可看作一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)在什

么條件下閉合，什么條件下斷開(kāi)？(4)二極管的反向漏電流對(duì)其單向?qū)щ娦杂性鯓拥挠绊懀?5)分析電路中二極管狀態(tài)（導(dǎo)通？截止）的解題步驟？(6)單相半波整流電路的輸出電壓平均值，輸出電流平均

值，二極管承受的最大反向電壓的計(jì)算公式，負(fù)載電

流和流過(guò)二極管的電流之間是什么關(guān)系？輸入正弦波，分析輸出波形3.

限幅限幅電路的作用:

限制輸出電壓的幅度分析方法：把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。限幅原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦耘袛鄡蓚€(gè)二極管的工作狀態(tài)，并確定B點(diǎn)電位4.

鉗位與隔離鉗位：VD正向?qū)ǎ?yáng)極電位與陰極電位基本相等隔離：VD反向截止時(shí)，陽(yáng)極與陰極斷開(kāi)5.

續(xù)流電路線圈旁邊并聯(lián)VD，吸收反向電動(dòng)勢(shì)，保護(hù)其他電子元器件（電子開(kāi)關(guān)）：分析電子開(kāi)關(guān)由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)一瞬間，其兩端承受的電壓，+-電子電路+-電子電路6.

防止電源接反的保護(hù)電路如何防止電源極性接反對(duì)電子電路造成損害？五、特殊二極管及其在汽車上的應(yīng)用光敏二極管（當(dāng)受到光照時(shí),

反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化）；發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED，是一種光發(fā)射元件，當(dāng)發(fā)光二極管的PN結(jié)加上正向電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生發(fā)光現(xiàn)象）；穩(wěn)壓二極管（是一種用特殊工藝制造的硅材料二極管，它在足夠反偏的條件下，具有穩(wěn)定電壓的功能，在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中經(jīng)常使用）。圖形符號(hào)發(fā)光二極管光敏二極管光敏二極管工作電路1.符號(hào)UZIZIZM

UZ

IZ2.伏安特性

穩(wěn)壓管加反向電壓時(shí)穩(wěn)壓使用時(shí)要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。_+UIO穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管的三個(gè)工作區(qū)間：（1）當(dāng)VA>VK（即陽(yáng)極電位高于陰極電位），

正偏，低阻導(dǎo)通，可視作短路；（2）當(dāng)0<VK-VA<UZ（即陰極電位高于陽(yáng)極電位，

但高出值小于穩(wěn)壓值），

反偏，高阻截止，可視作斷路；（3）當(dāng)VK-VA>UZ（即陰極電位高于陽(yáng)極電位，且高出

值大于穩(wěn)壓值），

反偏，穩(wěn)壓，可視作直流電源（穩(wěn)壓二極管陰

極對(duì)應(yīng)電源正極，陽(yáng)極對(duì)應(yīng)電源負(fù)極，電源電

動(dòng)勢(shì)為穩(wěn)壓值）輸入為正弦波，穩(wěn)壓值為UZ，分析輸出波形復(fù)習(xí)提問(wèn)(1)分析含有二極管的電路的基本解題步驟？(2)共陽(yáng)極(共陰極)接法二極管，哪個(gè)優(yōu)先導(dǎo)通？(3)續(xù)流二極管的接法(4)防止電源接反的保護(hù)電路中VD如何接？復(fù)習(xí)提問(wèn)(1)特殊二極管的圖形符號(hào)？(2)發(fā)光二極管在什么條件下發(fā)光？(3)光敏二極管在何條件下才能將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)？(4)穩(wěn)壓二極管在什么條件下才能穩(wěn)壓？(5)判斷二極管性能好壞和極性的方法及操作步驟(6)穩(wěn)壓二極管可分為哪三個(gè)工作區(qū)間，條件和相應(yīng)的

等效電路。(7)二極管的檢測(cè)方法及步驟實(shí)驗(yàn)：二極管的檢測(cè)檢測(cè)原理：

二極管正向?qū)〞r(shí)，電阻小，

反向截止時(shí)，電阻大。檢測(cè)方法：

萬(wàn)用表電阻檔，通過(guò)測(cè)正反向電阻判斷二極管好壞以及極性

操作步驟：（數(shù)字式萬(wàn)用表，紅表筆接內(nèi)部電源正極）（1）選擇二極管檢測(cè)檔（蜂鳴檔）；（2）若無(wú)論表筆正接還是反接