電工與電子技術(shù)單元6半導(dǎo)體二極管與直流穩(wěn)壓電源(編輯修改稿)
2025-02-17 23:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 使用二極管時(shí)，管子通過的電流應(yīng)小于 IFM ，否則管子容易過熱而損壞。 反向擊穿電壓 UBR：是指二極管反向擊穿時(shí)，對(duì)應(yīng)的外加電壓稱為反向擊穿電壓。一般手冊(cè)上給出的最高反向電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全運(yùn)行。 反向電流 IR：是指管子未擊穿時(shí)的反向電流。其值愈小，管子的單向?qū)щ娦栽胶?。由于溫度增加，反向電流?huì)急劇增加，所以在使用二極管時(shí)要注意溫度的影響。 最高工作頻率 ：是指保持二極管單向?qū)〞r(shí)，外加電壓的最高頻率。二極管工作頻率與 PN結(jié)的極間電容大小有關(guān)，容量越小，工作頻率越高。 Mf 二極管的主要參數(shù) 半導(dǎo)體二極管 23 光電二極管 光電二極管又稱光敏二極管，是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的特殊二極管。它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升，通常在管殼備有一個(gè)玻璃窗口以接受光照。其外形和符號(hào)如 圖 。 光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。當(dāng)管殼上的玻璃窗口無光照時(shí)，反向電流很小，稱為暗電流；有光照時(shí)反向電流很大，稱為亮電流，且光照越強(qiáng)，亮電流越大。如果在外電路接上負(fù)載，便可獲得隨光照強(qiáng)弱而變化的電信號(hào)。 圖 ，無光照時(shí)，負(fù)載 RL上無電壓；有光照時(shí)，亮電流在 RL上轉(zhuǎn)換為電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 特殊二極管 半導(dǎo)體二極管 24 光電二極管使用時(shí)應(yīng)注意： ① 保證光電二極管的反偏電壓不小于 5V，否則光電流和光強(qiáng)度不呈線性關(guān)系； ② 保持光電二極管的管殼清潔，否則光電靈敏度會(huì)下降。 圖 光電二極管的外形及符號(hào) （ a）外形；（ b）符號(hào) 圖 光電二極管的基本應(yīng)用電路 半導(dǎo)體二極管 25 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的元器件，簡(jiǎn)寫成 LED（ Light Emitting Diode）。通常用元素周期表中 Ⅲ 、 Ⅴ 族元素的化合物，如砷化鎵、磷化鎵等制成。發(fā)光二極管和普通二極管相似，也是由一個(gè) PN結(jié)構(gòu)成，發(fā)光二極管正向?qū)〞r(shí)，由于空穴和電子的直接復(fù)合而放出能量，發(fā)出一定波長(zhǎng)的可見光，由于光的波長(zhǎng)不同，顏色也不相同。常見的發(fā)光二極管有紅、綠、黃等顏色。 圖 。 半導(dǎo)體二極管 26 發(fā)光二極管正向偏置并達(dá)到一定電流時(shí)就會(huì)發(fā)光。工作電流在 10～ 30mA時(shí)，正向壓降為 2～ 3V。通常管腳引線較長(zhǎng)的為正極，較短的為負(fù)極。當(dāng)管殼上有凸起的標(biāo)志時(shí)，靠近標(biāo)志的管腳為正極。 圖 發(fā)光二極管的外形及符號(hào) （ a）外形；（ b）符號(hào) 半導(dǎo)體二極管 27 使用發(fā)光二極管時(shí)也要串入限流電阻，避免流過的電流太大。改變電流的大小還可以改變發(fā)光的亮度。 圖（ a） 是常用的直流驅(qū)動(dòng)電路。限流電阻 R可按下式計(jì)算： 式中 UF為 LED的正向電壓，約為 2V； IF為正向工作電流，可從產(chǎn)品手冊(cè)中查得。用交流電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，如 圖（ b） 所示。此時(shí)，在計(jì)算限流電阻 R時(shí)仍用上式，不過上式中的 U是交流電壓的有效值，二極管 D可避免LED承受高的反向電壓。 FFIUUR ?? (61) 半導(dǎo)體二極管 28 發(fā)光二極管除可單個(gè)使用外，也常做成七段式或矩陣式，工作電流一般為幾毫安到幾十毫安之間。 LED的反向擊穿電壓一般大于 5V，但為使器件長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定而又可靠地工作，安全使用電壓選擇在 5V以下。 圖 LED的驅(qū)動(dòng)電路 （ a）直流驅(qū)動(dòng)；（ b）交流驅(qū)動(dòng) 半導(dǎo)體二極管 29 變?nèi)荻O管 變?nèi)荻O管是利用 PN結(jié)的電容效應(yīng)工作的，即空間電荷區(qū)內(nèi)沒有載流子，起著絕緣介質(zhì)的作用， PN結(jié)類似一個(gè)平板電容器。它的電容量一般為幾十皮法至幾百皮法，且隨反偏電壓（ 0～ 30V）的升高而減?。s 15倍）。因此變?nèi)荻O管是工作在反向偏置狀態(tài)，其符號(hào)如 圖 。 變?nèi)荻O管的常見用途是 作為調(diào)諧電容使用，例如 在電視機(jī)的頻道選擇器中， 利用它來微調(diào)選擇電臺(tái)的 頻道。 圖 614 變?nèi)荻O管的符號(hào) 半導(dǎo)體二極管 30 整流是指將交流電變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)的直流電。利用二極管的單向?qū)щ娦钥山M成單相、三相等各種形式的整流電路，然后再經(jīng)過電容的濾波及穩(wěn)壓，便可獲得平穩(wěn)的直流電。 單相橋式整流電路如 圖 。圖中，四個(gè)整流二極管 D1~D4接成橋形，其中一個(gè)對(duì)角線接變壓器的次級(jí)，另一個(gè)對(duì)角線接負(fù)載電阻 RL，二者不能互換。 直流穩(wěn)壓電源 單相橋式整流電路 直流穩(wěn)壓電源 31 圖 單相橋式整流電路圖 （ a）原理電路；（ b）簡(jiǎn)化畫法圖 直流穩(wěn)壓電源 32 電路工作原理 為正半周時(shí) ,D D3正偏導(dǎo)通， D D4反偏截止，電流從上往下流過 RL，在 RL上得到上正下負(fù)的電壓。 u2為負(fù)半周時(shí) ,極性和圖示相反 ,D D4正偏導(dǎo)通， D D3反偏截止，電流也
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