−
u1
u2
D4 D3
D1 D2
+ io uo R L − io + uo −
u1
+ u2
−
D1 D4 D1
D2 RL D3
u1
+ u2 −
RL
u1
+ u2
−
D2 D4 D3
RL
io + uo
−
二、桥式整流电路工作原理 正半周： u2正半周： A A点电位最高 + u1 − B
B点电位最低 点电位最低
iD= iO o
uD
o
− 2U
π π
2π 2π
3π 3π
UDRM = 2U2
1.5 稳压二极管
1.5.1 稳压二极管特性曲线 1.5.2 稳压二极管主要参数 1.5.3 稳压二极管的应用
1.5.1 稳压二极管特性曲线
一、稳压二极管的结构、特性曲线、电路符号 稳压二极管的结构、特性曲线、
1、稳压二极管的结构与普通二极管相同 稳压二极管的伏安特性曲线 2、稳压二极管的特性曲线图 3、电路符号 最大稳定电流 iD 稳定电压
一、N 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入五价元 素磷。
N型 +4 +4 +4
N 型半导体的简化图示 正离子
+4 磷原子
+5
+4 自由电子 多数载 流子 少数载 流子
电子为多数载流子 电子为多数载流子 空穴为少数载流子 空穴为少数载流子 载流子数 ≈ 电子数
二、P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入三价元 素硼。
击穿电压在6V左右时,温度系数趋近零， 击穿电压> 6V,正 击穿电压在6V左右时,温度系数趋近零，(击穿电压> 6V,正 6V左右时 温度系数) (击穿电压<6V,负温度系数 击穿电压<6V,负温度系数) 温度系数) (击穿电压<6V,负温度系数)
1.3.3 二极管的主要参数
iD
IF UBR URM IR
P型 +4 +4 +4
P型半导体的简化图示 型半导体的简化图示 负离子
+4 硼原子
+3
+4 空穴 多数载 流子 少数载 流子
空穴 — 多子 电子 — 少子 载流子数 ≈ 空穴数
PN结 1.2 PN结
PN结概述 1.2.0 PN结概述 1.2.1 PN结（PN Junction）的形成 PN结 Junction） 1.2.2 PN结的单向导电性 PN结的单向导电性
锗管) 0.1V (锗管)
正向特性
uD/V
U>Uth
I 急剧上升
锗管) 0.1～ 0.1～0.3V(锗管) 0.2
IS 反向特性
Uth 死区 电压
硅管) UD(on) = 0.6～0.8V(硅管) 0.7 0.6～
U（BR) <U< 0
µ I = IS< 0.1µA
(硅) 几µA (锗) 几十µA—几百µA 几十µ 几百 几百µ
1.2.1 PN结（PN Junction）的形成
空间电荷区
P型材料
空穴
负离子
电子
正离子
一、载流子的浓度差引 N型材料 起多子的扩散扩散使 交界面处形成空间电 荷区（也称耗尽层） 荷区（也称耗尽层）
内电场方向 二、空间电荷区特点 空间电荷区特点 基本无无载流子， 基本无无载流子，仅 有不能移动的离子 形成内电场 三、扩散和漂移达到动态平衡 总电流=0 扩散电流= 扩散电流= 漂移电流 总电流=0 利于少子的漂移
第 1章
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
直流稳压电源
内容提要 半导体的基础知识 PN结 PN结 半导体二极管 二极管的一项重要应用 整流 稳压二极管 集成三端稳压器 常用的整流组合元件 直流稳压电源 本章小结
1.0 直流稳压电源
本章教学内容提要 一、介绍半导体材料及一种半导体元件 1. 半导体材料的导电性 2. 一种半导体元件 二、直流稳压电源 1. 二极管整流电路 3. 稳压二极管稳压电路 2. 滤波电路 4. 三端稳压器稳压电路 杂质半导体 二极管
四、 参数估算
1、整流输出电压平均值
2U 2
u2 π
2π 3π
1 π UO = ∫ 0 2U sin( ωt)d(ωt) π 2 2 = U2 = 0.9U 2 π
2、二极管平均电流
o
ωt
2U 2
uO
π
2π 3π
o
ωt ωt ωt
UO 1 I D = IO = 2 2RL
3、二极管最大反向压
U2 = 0.45 RL
阻止多子扩散进行
1.2.2 PN结的单向导电性 结的单向导电性
一、外加正向电压（正向偏置)— forward bias 外加正向电压（正向偏置)
IF
P区
N区
外加电压使空间电荷区变窄 扩散运动加强 IF=I多子 - I少子 ≅ I多子 限流电阻
内电场
+ U 外பைடு நூலகம்场 R
二、外加反向电压（反向偏置) — reverse bias 外加反向电压（反向偏置) P区 N区 外加电压使空间电荷区变宽 IR 漂移运动加强 IR= I少子 ≅ 0 内电场
承受反压 截止 承受反压 截止
D4
+ u2 −
D1 RL
io + uo −
D3
D2
导通， 截止。 D1和D3导通，D2和D4截止。
u2负半周： 负半周：
点电位最低 A A点电位最低
承受反压 截止
+ u1 − + u2 −
D4
D1 RL
io + uo −
D3
B B点电位最高
D2
承受反压 截止
导通, 截止。 D2 和 D4导通, D1和 D3 截止。
三、 波形
输入正半周
2U 2
u2 π
2π 3π
o D1 io uo RL
ωt
+
u1
−
u2
D4 D3
+ −
2U 2
uO iD= iO
o π
2π 3π
D2
ωt ωt ωt
uD1、3 、
输入负半周
+ −
D4 u2 D3
D1 D2
io
o
、 + uD2、4
π π
2π 2π
3π 3π
u1
RL uo
−
o
− 2U
u2 = 2U 2 sinωt
1 π UO = ∫0 2U2 sin(ωt)d(ωt ) 2π
= 0.45U2
二极管截止时承受的 最大反向电压值 二极管及负载通过的 电流平均值
UDRM = 2 2 U
U2 I D= IO = 0.45 RL
1.4.2 单相桥式整流电路
一、桥式整流电路（几种画法） 桥式整流电路（几种画法） io + uo
DZ
二、稳压二极管与普通二 极管的区别
1、工作于反向击穿区 2、反向特性曲线比普通二极管更陡 小的电压变化引起大的的电流变化 3、工作时必须与其串联限流电阻
∆U Z UZ IZ
稳定电流 uD
∆I Z
IZM
1.5.2 稳压二极管主要参数
1. 稳定电压U 一般 2. 稳定电流I
Z
流过规定电流时稳压管两端的反向电压值 为齐纳击穿) UZ < 4 V (为齐纳击穿) 具有负温度系数 为雪崩击穿) UZ > 7 V (为雪崩击穿) 具有正温度系数
2U 2
u2
u2 = 2U 2 sinωt
π 2π 3π
副绕组电 0 压波形图
2U 2
ωt
uO
负载电压 波形图
0 iD=io
π
2π
3π
ωt
~
220 V
u2
D RL
+
uｏ
π uD
2π
3π
ωt
–
整流管电 压波形图 0
− 2U 2
π
2π
3π
ωt
二、工作原理分析
u2 = 2U 2 sinωt
uD – i =i D O +
反向击穿 反向击穿类型： 反向击穿类型： 反向击穿原因： 反向击穿原因
U ≤ U（BR） BR）
电击穿 热击穿
反向电流急剧增大
PN结未损坏 断电即恢复。 结未损坏， — PN结未损坏，断电即恢复。 — PN结烧毁。 PN结烧毁。 结烧毁
齐纳（Zener)击穿：反向电场太强， 齐纳（Zener)击穿 反向电场太强，将电子强行拉出共价键 击穿 雪崩击穿: 雪崩击穿: 反向电场使电子加速，动能增大， 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 使自由电子数突增
空 穴
硅（锗）的自由电子、 的自由电子、 空穴对的形成
自 由 电 子
四、两种载流子 电子（自由电子） 电子（自由电子） 空穴（束缚电子） 空穴（束缚电子）
五、两种载流子的运动 自由电子（在共价键以外） 自由电子（在共价键以外）的运动 空穴（在共价键以内） 空穴（在共价键以内）的运动
吸收能量 自由电子 本征激发： 本征激发： 价电子（束缚电子） 价电子（束缚电子） （ 光 、热） 释放能量 复合： 复合： 自由电子 价电子
uD
1.IF 2.URM 3.IR
最大整流电流（最大正向平均电流） — 最大整流电流（最大正向平均电流） 最高反向工作电压， — 最高反向工作电压，为1/2 U（BR） BR） 反向电流（越小单向导电性越好） — 反向电流（越小单向导电性越好）