【正文】 界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)， PN 結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。 ②反向工作峰值電壓 URWM： 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。 ③反向峰值電流 IRM：指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。不同的半?dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 P 型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為 PN 結(jié)。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時(shí)，半 導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 ② 超長壽命 半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)） 。 ④ 綠色環(huán)保 不含汞 和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和16 電視視力保護(hù)燈電路設(shè)計(jì) 鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾） 。 ⑥ 光效率高 發(fā)熱小， 90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈 80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有 20%電能轉(zhuǎn)化為光能） 。 ⑧ 市場潛力大 低壓、交流供電，電池、太陽能供電，于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的是 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高，集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大， 基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。三極管有一 個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù) ? 。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是： ① 內(nèi)部條件 ： 發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 由于三極管內(nèi)有兩種載流子 (自由電子和空穴 )參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或 BJT (Bipolar Junction Transistor)。與此同時(shí)，基區(qū)多子空穴也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，形成空穴注入電流 IEP 。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，而電流方向規(guī)定為正電荷移動(dòng)的方向，所以發(fā)射電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反， IE流出發(fā)射極。 它在發(fā)射結(jié)處濃度最 大，而在集電結(jié)處濃度最小，在基區(qū)中形成非平衡電 子的濃度差 。由于基區(qū)的多子空穴濃度較低，基區(qū)本身又非常溥，因而基區(qū)的非平衡少子電子在擴(kuò)散過程中，絕大多數(shù)都能到達(dá)集電結(jié)邊緣，只有極少量的電子與基區(qū)中的空穴復(fù)合。這樣就形成了基區(qū)復(fù)合電流 IBN，它是基極電流 IB的主要部分。到達(dá)集電區(qū)的電子被電源的正極拉走，形成集電區(qū)的收集電流 ICN，該電流是構(gòu)成集電極電流 IC的主要部分。 ICBO的數(shù)值很小，硅管的 ICBO比鍺管的更小，在計(jì)算是?？梢院雎?。 18 電視視力保護(hù)燈電路設(shè)計(jì) 總之，由發(fā)射區(qū)發(fā)射的總電子數(shù)（對應(yīng)于 IEN≈ IE）中，絕 大部分電子被集電區(qū)收集（對應(yīng)于 ICN），只有極小的一部分電子在基區(qū)中與空穴復(fù)合（對應(yīng)于 IBN）。 可控硅是 P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè) PN結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè) PNP 管和一個(gè) NPN 管所組成，當(dāng)陽極 A加上正向電壓時(shí)， BG1和 BG2管均處于放大狀態(tài)。因?yàn)?BG2的集電極直接與 BG1的基極相連，所以 Ig=IC2。這個(gè)電流又流回到 BG2的基極，表成正反饋，使 Ig不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。 如圖 14： 圖 14 晶閘管工作原理 由于 可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件見表 2： 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 表 2 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷的條件 狀 態(tài) 條 件 說 明 從關(guān)斷到導(dǎo)通 陽極電位高于是陰極電位 控制極有足夠的正向電壓和電流 兩者缺一不可 維持導(dǎo)通 陽極電位高于陰極電位 陽極電流大于維持電流 兩者缺一不可 從導(dǎo)通到關(guān)斷 陽極電位低于陰極電位 陽極電流小于維持電流 任一條件即可 晶閘管 基本 特性 ⑴ 反向特性 當(dāng)控制極開路，陽極加上反向電壓時(shí)， J2 結(jié)正偏，但 J J2 結(jié)反偏此時(shí)只能流過很小的反向飽和電流，當(dāng)電壓進(jìn)一步提高到 J1 結(jié)的雪崩擊穿電壓后，接差 J3 結(jié)也擊穿，電流迅速增加 ， 此時(shí)，可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿。由于電壓升高到 J2 結(jié)的雪崩擊穿電壓后， J2 結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子時(shí)入 N1區(qū)，空穴時(shí)入 P2 區(qū)。這時(shí) J J J3 三個(gè)結(jié)均處于正偏，可控硅便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài) － 通態(tài)，此時(shí)，它的特性與普通的 PN 結(jié)正向特性相似 。在 可控硅的內(nèi)部正反饋?zhàn)饔玫幕A(chǔ)上，加上 IGT 的作用，使可控硅提前導(dǎo) 通。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對電容器充電，把電能儲存在電容器中，當(dāng)外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲存的電能再放出來。電容器的容量越大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長。 交流電經(jīng)過 二極管整流之后，方向單一了，但 是脈動(dòng)較大，含有較大的諧波成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子線路及設(shè)備的需要 。 圖 15 具有電容濾波器的整流電路 圖 15 是最簡單的電容濾波電路，電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)，接在整流器后面 。當(dāng) E2上 升到峰值后開始下降，電容通過負(fù)載電阻 R放電，其電壓 UC也開始下降，趨勢與 E2基本相同。此后，電容 C繼續(xù)通過 R放電， UC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。 圖 16 中示出全波整流時(shí)電容濾波前后的輸出波形。但是，電容量達(dá)到一定值以后，再加大電容量對提高濾波效果已無 明顯作用。表 3 中所列濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系，表4 中帶有濾波器的整流電路中各電壓的關(guān)系，可供參考。 表 3 濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系 2A左右 1A左右 左右 10050mA 50mA 以下 4000μ 20xxμ 1000μ 500μ 200μ 500μ 200μ 表 4 帶有濾波器的整流電路中各電壓的關(guān)系 輸入交 流電壓（有效值） 負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓 帶負(fù)載的輸出電壓 每管承受的最大反向電壓 半波整流 E2 2E2 約 22E2 全波整流 E2+E2 E2 約 2 E2 橋式整流 E2 E2 約 2 E2 22 電視視力保護(hù)燈電路設(shè)計(jì) 采用電容濾波的整流電路，輸出電壓隨時(shí)輸出電流變化較大，這對于變化負(fù)載（如乙類推挽電路）來說是很不利的。具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。電路中構(gòu)成 U D RL、 D3通電回路，在 RL，上形成上正下負(fù)的半波整流電壓 。電路中構(gòu)成 E D RL、 D4通電回路，同樣在 RL上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的 。如選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子，或者大材小用，造成浪費(fèi)。 表 5 二 極管參數(shù) 型號 反向工作峰值電壓 額定正向整流電流 正向不重復(fù)浪涌峰值電流 正向壓降 反向電流 工作頻率 外形封裝 URM/V IF/A IFSM/A UF/V IR/Ua f/KHZ 1N4000 25 1 30 ≤1 ＜ 5 3 DO41 1N4001 50 1N4002 100 1N4003 200 1N4004 400 1N4005 600 1N4006 800 1N4007 1000 24 電視視力保護(hù)燈電路設(shè)計(jì) 致 謝 本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受 益終生！ 還要感謝我的幾位同學(xué)，是你們在我平時(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的