二極管特性的研究——橋式整流電路的設(shè)計(jì)

1、1二極管特性的研究二極管特性的研究——橋式整流電路的設(shè)計(jì)橋式整流電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?運(yùn)用伏安法測(cè)繪二極管的特性曲線。2借助示波器觀察繪制橋式整流電路的特性曲線。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理晶體二極管是由兩種具有不同導(dǎo)電性能的n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體結(jié)合形成的pn結(jié)構(gòu)成的，如圖一（a）所示，pn結(jié)具有單向?qū)щ姷奶匦?，常用符?hào)表示如圖一（b）。圖一二極管pn結(jié)構(gòu)圖二二極管特性曲線當(dāng)pn結(jié)加上正向電壓（p區(qū)接正、n區(qū)接負(fù)）時(shí)，外電場(chǎng)使pn結(jié)的阻擋層

2、變薄，形成比較大的電流，二極管的正向電阻很??；當(dāng)pn結(jié)加上反向電壓時(shí)，外電場(chǎng)使pn結(jié)的阻擋層變厚，形成極小的反向電流，表現(xiàn)為反向電阻非常大。晶體二極管的正反向特性曲線如圖二所示，即二極管具有單向?qū)щ娦?。利用二極管的單向?qū)щ娦?，可將交流電變成脈沖直流電，其過程稱為整流。如圖三是橋式整流濾波電路，其整流過程如下：當(dāng)交流電為正半周時(shí)，M點(diǎn)電壓高于N點(diǎn)電壓，D2、D4截止，而D1、D3導(dǎo)通，電流將從交流電源依次通過D1、R、D3回到電源；當(dāng)交流

3、電為負(fù)半周時(shí)，N點(diǎn)電壓高于M點(diǎn)電壓，D1、D3截止，而D2、D4導(dǎo)通，電流將從交流電源依圖三橋式整流、濾波電路圖四交流、整流及濾波波形次通過D2、R、D4回到電源。這樣通過R的電流方向是固定的，UA始終大于UB，且UAB隨交流電的起伏而波動(dòng)。如果將R兩端接入示波器會(huì)觀察到如圖四的整流波形②。如在負(fù)載R兩端并接上電容值較大的電解電容，見圖三的虛線部分，可將脈沖直流電過濾成較平穩(wěn)的直流電，稱為濾波。波形②將會(huì)變得較為平滑或成一條直線③。（濾

4、波的基本原理：電容C兩端的初始電壓為0。接入交流電源U后，當(dāng)U為正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，U通過D1、D3對(duì)電容充電；當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，D2、D4導(dǎo)通，U通過D2、D4對(duì)③濾波波形UAB②橋式整流波形t①原交流波形AR2D3DMN1DAD4CBmA10520040042V0.8Apn(a)(b)3I(μA)0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00由表一、表二數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制伏安特性曲線。2

5、借助示波器觀察和繪制交流、整流和濾波的波形將交流、整流、濾波的波形繪制在同一坐標(biāo)紙上，便于比較和總結(jié)。分析討論：分析討論：1、誤差原因分析：1）測(cè)二極管的特性曲線設(shè)計(jì)內(nèi)、外接法線路有原理誤差；2）測(cè)電壓、電流時(shí)電表的儀器和讀數(shù)誤差；3）二極管的伏安特性曲線還與溫度有關(guān)；4）示波器的定量測(cè)量一般有5%的誤差。2、改進(jìn)與討論：1）測(cè)量二極管的特性曲線可采取用補(bǔ)償電壓法（見教材P137）設(shè)計(jì)線路如右圖：圖中將二極管代替Rx。2）示波器觀察到的

6、整流波形不連續(xù)，是因?yàn)槎O管有正向電阻。3）要得到更為平穩(wěn)的電壓，需并聯(lián)更大的電容。預(yù)習(xí)思考題預(yù)習(xí)思考題1設(shè)計(jì)出利用伏安法測(cè)二極管的線路，根據(jù)二極管的正向、反向的電阻大小，決定是用內(nèi)接法，還是用外接法。注意二極管正向連接時(shí)還需串聯(lián)一分壓保護(hù)電阻。答：設(shè)計(jì)如圖五、六。2當(dāng)二極管加上正向電壓時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)二極管加上反向電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，說明二極管具有單向?qū)щ娦浴?圖三橋式整流電路中，如果有一個(gè)二極管接反，會(huì)造成什么后果