整流二極管的作用及其整流電子電路圖詳解-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-01-13
一種將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽w器件。通常它包含一個(gè)PN結，有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)端子。
P區的載流子是空穴,N區的載流子是電子，在P區和N區間形成一定的位壘。外加使P區相對N區為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱(chēng)為正向導通狀態(tài)。
若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱(chēng)反向漏電流），稱(chēng)為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向導電性。
整流二極管可用半導體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造。這種器件的結面積較大，能通過(guò)較大電流（可達上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻整流電路。
圖5-1、是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負載電阻Rfz ，組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓e2，D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。
變壓器砍級電壓e2，是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓，它的波形如圖5-2（a）所示。在0～K時(shí)間內，e2為正半周即變壓器上端為正下端為負。此時(shí)二極管承受正向電壓面導通，e2通過(guò)它加在負載電阻Rfz上，在π～2π 時(shí)間內，e2為負半周，變壓器次級下端為正，上端為負。這時(shí)D承受反向電壓，不導通，Rfz，上無(wú)電壓。在π～2π時(shí)間內，重復0～π 時(shí)間的過(guò)程，而在3π～4π時(shí)間內，又重復π～2π時(shí)間的過(guò)程…這樣反復下去，交流電的負半周就被"削"掉了，只有正半周通過(guò)Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向（上正下負）的電壓，如圖5-2（b）所示，達到了整流的目的，但是，負載電壓Usc。以及負載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱(chēng)它為脈動(dòng)直流。
這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整說(shuō)是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低（計算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內的平均值，即負載上的直流電壓Usc =0.45e2 ）因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線(xiàn)電裝置中很少采用。
如果把整流電路的結構作一些調整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖5-3是全波整流電路的電原理圖。
全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級線(xiàn)圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次組線(xiàn)圈分成兩個(gè)對稱(chēng)的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2ae2aRfz與e2b、D2、Rfz ，兩個(gè)通電回路。 D1、e2b，構成全波整流電路的工作原理，可用圖5-4 所示的波形圖說(shuō)明。
1、在0～π間內，e2aD1導通，在Rfz 上得到上正下負的電壓；e2b對D2為反向電壓，D2 不導通（見(jiàn)圖5-4（b）。
2、 在π-2π時(shí)間內，e2b 對D2為正向電壓，D2導通，在Rfz上得到的仍然是上正下負的電壓；e2aD1為反向電壓，D1 不導通（見(jiàn)圖5-4（C）。對Dl為正向電壓。
如此反復，由于兩個(gè)整流元件D1、D2輪流導電，結果負載電阻Rfz 上在正、負兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過(guò)，如圖5-4（b）所示的那樣，因此稱(chēng)為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負半周，從而大大地提高了整流效率（Usc＝0.9e2，比半波整流時(shí)大一倍）。
圖5-3所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對稱(chēng)的次級中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。
圖5-5（a ）為橋式整流電路圖，（b）圖為其簡(jiǎn)化畫(huà)法。
橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結構，便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)。
橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時(shí)，對D1、D3和方向電壓，Dl，D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路，在Rfz ，上形成上正下負的半波整洗電壓，e2為負半周時(shí)，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成e2、D2Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。
如此重復下去，結果在Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！
需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據不同的整流方式和負載大小加以選擇。如選擇不當，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。表5-1 所列參數可供選擇二極管時(shí)參考。
另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒(méi)有承受高電壓或整定大電濾的整流元件，可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)使用。
圖5-7 示出了二極管并聯(lián)的情況：兩只二極管并聯(lián)、每只分擔電路總電流的一半，三只二極管并聯(lián)，每只分擔電路總電流的三分之一?？傊?，有幾只二極管并聯(lián)，"流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是，在實(shí)際并聯(lián)運用時(shí)"，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所通過(guò)的電流，會(huì )使有的管子困負擔過(guò)重而燒毀。因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器，使各并聯(lián)二極管流過(guò)的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大，R應選得越小。
圖5-8示出了二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下，有幾只管子串聯(lián)，每只管子承受的反向電壓就應等于總電壓的幾分之一。但因為每只二極管的反向電阻不盡相同，會(huì )造成電壓分配不均：內阻大的二極管，有可能由于電壓過(guò)高而被擊穿，并由此引起連鎖反應，逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R，可以使電壓分配均勻。
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