【正文】 相半波整流電路 243 圖中與負(fù)載并聯(lián)的電容器就是一個(gè)簡(jiǎn)單的濾波器。電容濾波器是根據(jù)電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的道理制成的。下面分析電容濾波器的工作情況。 從圖中可以看出，在二極管導(dǎo)通時(shí)，一方面供電給負(fù)載，同時(shí)對(duì)電容器 C充電。在忽略二極管正向壓降的情況下，充電電壓 Uc與上升的正弦電壓 U一致。電源電壓 U達(dá)到最大值， Uc也達(dá)到最大值。而后 U和 Uc都開(kāi)始下降， U按正弦規(guī)律下降，當(dāng) UUc時(shí)，二極管 承受反向電壓而截止，電容器對(duì)負(fù)載電阻 RL放電，負(fù)載中仍有電流，而 Uc按電容放電曲線下降。在 U的下一個(gè)正半周內(nèi)，當(dāng) UUc時(shí)，二極管再行導(dǎo)通，電容器再被充電，重復(fù)上述過(guò)程。 電容器兩端電壓 Uc即為輸出電壓 Uo，其輸出電壓的脈動(dòng)與沒(méi)有電容器濾波想比較大為減小，并且電壓較高。在空載（ RL=∞ ）和忽略二極管正向壓降的情況下， Uo=， U 是圖中變壓器副邊電壓的有效值。但是隨著負(fù)載的增加（ RL 減小， Io 增大），放電時(shí)間常數(shù) RLC減小，放電加快， Uo 也就下降。整流電路的輸出電壓 Uo 與輸出電流 Io（即負(fù)載電流）的 變化關(guān)系曲線稱為整流電路的外特性曲線，有此可見(jiàn)，與無(wú)電容濾波時(shí)比較，輸出電壓隨負(fù)載電阻的變化有較大的變化，即外特性較差，或者說(shuō)帶負(fù)載能力較差。通常我們?nèi)?Uo= 采用電容濾波時(shí)，輸出電壓的脈動(dòng)程度與電容器的放電時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)系。 RLC大一些，脈動(dòng)就小一些。為了得到比較平直的輸出電壓，一般要求 RL≥ （ 10~15） 1/ωc ，即 RLC≥ （ 3~5）T/2。式中 T 是電源交流電壓的周期。 此外，由于二極管的導(dǎo)通時(shí)間短（導(dǎo)通角小于 180176。），但在一個(gè)周期內(nèi)電容器的充電電荷等于放電電荷，即通過(guò)電容器的電流平均值為 零，可見(jiàn)在二極管導(dǎo)通期間其電流 iD 的平均近似等于負(fù)載電流的平均值 Io，因此 iD 的峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞，因而在選擇二極管時(shí)要考慮到這點(diǎn)。 總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，輸出電壓 Uo 較高，脈動(dòng)也較??；但是外特性較差，且有電流沖擊。因此，電容濾波器一般用于要求輸出電壓較高，負(fù)載電流較小并且變化也較小的場(chǎng)合。通常都采用極性電容器。 四 元器件簡(jiǎn)介 1．半導(dǎo)體二極管： 將 PN結(jié)加上相應(yīng)的引線和管殼，就成為半導(dǎo)體二極管。按結(jié)構(gòu)分，二極管有點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類(lèi)。二極管既然是一個(gè) PN 結(jié)，它當(dāng)然具有單向?qū)щ?性，當(dāng) 外加正向電壓很低時(shí)，由于外電場(chǎng)還不能克服 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多載流子（除少量能量較大者外）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻力，故正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向電壓超過(guò)一定數(shù)值后，內(nèi)電場(chǎng)大大削弱，電流增長(zhǎng)很快。這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱為死區(qū)電壓，通常硅管的死區(qū)電壓為 ，鍺管約為 。導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，硅管約為 ~，鍺管約為 ~。 在二極管上加反向電壓時(shí)，由于少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，形成很小的反向電流。反向電流有兩個(gè)特點(diǎn)：一是它隨溫度的上升增長(zhǎng)很快；一是在反向電壓不超過(guò)某一范圍時(shí)，反向電流的大小基 本恒定。而與反向電壓的高低無(wú)關(guān)。故通常稱它為反向飽和電流。而當(dāng)外加反向電壓過(guò)高時(shí)，反向電流將突然增大 ，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為擊穿。二極管被擊穿后，一般不能恢復(fù)原來(lái)的性能，便失效了。 二極管的主要參數(shù)： 最大整流電流 最大整流電流是指二極管長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向平均電流。點(diǎn)接觸型的二極管的最大整流電流在幾十毫安以下。面接觸型二極管的最大整流電流較大。 反向工作峰值電壓 244 它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。 反向峰值電流 它是指在 二極管上加反向工作峰值電壓時(shí)的反向電流值。 穩(wěn)壓管： 穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。由于它在電路中與適當(dāng)數(shù)值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。 穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很小。當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反向電流突然劇增，穩(wěn)壓管反向擊穿。此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管與一般二極管不一樣，它的反向擊穿是可逆的。當(dāng)去掉反向電壓之后，穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常。但是，如果反向電流超過(guò)允許范 圍，穩(wěn)壓管將會(huì)發(fā)生熱擊穿而損壞。 2．半導(dǎo)體三極管： 半導(dǎo)體三極管（簡(jiǎn)稱晶體管）是最重要的一種半導(dǎo)體器件。 晶體管的結(jié)構(gòu)，目前最常見(jiàn)的有平面型和合金型兩類(lèi)。硅管只要是平面型，鍺管都是合金型。 不論平面型或合金型，都分有 NPN 或 PNP 三層，因此又把晶體管分為 NPN 型和 PNP 型兩類(lèi)。每一類(lèi)都分成基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，分別引出基極 B、發(fā)射極 E和集電極 C。每一類(lèi)都有兩個(gè) PN結(jié)。基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)和集電區(qū)之間的結(jié)稱為集電結(jié)。 通常把晶體管的輸出特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)： （ 1） 放大區(qū) 輸出特性曲線的近于水平 部分是放大區(qū)。在放大區(qū)， Ic=? IB。放大區(qū)也稱為線性區(qū)，因?yàn)?Ic 和 IB 成正比關(guān)系。當(dāng)晶體管工作于放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，即對(duì) NPN 型管而言，應(yīng)使 UBE＞ 0， UBC＜ 0。 （ 2）截止區(qū) IB=0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。 IB=0 時(shí)， Ic=ICEO。對(duì) NPN 型硅管而言，當(dāng) UBE＜ ，即已開(kāi)始截止，但是為了截止可靠，常使 UBE≤ 0。截止時(shí)集電結(jié)也處于反向偏置。 （ 3）飽和區(qū) 當(dāng) UCE＜ UBE時(shí)，集電結(jié)處于正向偏置，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，