二極管特性的研究——橋式整流電路的設計

1、1二極管特性的研究二極管特性的研究——橋式整流電路的設計橋式整流電路的設計實驗目的實驗目的1運用伏安法測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。實驗原理實驗原理晶體二極管是由兩種具有不同導電性能的n型半導體和p型半導體結合形成的pn結構成的，如圖一（a）所示，pn結具有單向導電的特性，常用符號表示如圖一（b）。圖一二極管pn結構圖二二極管特性曲線當pn結加上正向電壓（p區(qū)接正、n區(qū)接負）時，外電場使pn結的阻擋層

2、變薄，形成比較大的電流，二極管的正向電阻很?。划攑n結加上反向電壓時，外電場使pn結的阻擋層變厚，形成極小的反向電流，表現為反向電阻非常大。晶體二極管的正反向特性曲線如圖二所示，即二極管具有單向導電性。利用二極管的單向導電性，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：當交流電為正半周時，M點電壓高于N點電壓，D2、D4截止，而D1、D3導通，電流將從交流電源依次通過D1、R、D3回到電源；當交流

3、電為負半周時，N點電壓高于M點電壓，D1、D3截止，而D2、D4導通，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。如果將R兩端接入示波器會觀察到如圖四的整流波形②。如在負載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U為正半周時，D1、D3導通，U通過D1、D3對電容充電；當U為負半周時，D2、D4導通，U通過D2、D4對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、表二數據在坐標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紙上，便于比較和總結。分析討論：分析討論：1、誤差原因分析：1）測二極管的特性曲線設計內、外接法線路有原理誤差；2）測電壓、電流時電表的儀器和讀數誤差；3）二極管的伏安特性曲線還與溫度有關；4）示波器的定量測量一般有5%的誤差。2、改進與討論：1）測量二極管的特性曲線可采取用補償電壓法（見教材P137）設計線路如右圖：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)，是因為二極管有正向電阻。3）要得到更為平穩(wěn)的電壓，需并聯更大的電容。預習思考題預習思考題1設計出利用伏安法測二極管的線路，根據二極管的正向、反向的電阻大小，決定是用內接法，還是用外接法。注意二極管正向連接時還需串聯一分壓保護電阻。答：設計如圖五、六。2當二極管加上正向電壓時，二極管處于導通狀態(tài)；當二極管加上反向電壓時，二極管處于截止狀態(tài)，說明二極管具有單向導電性。3圖三橋式整流電路中，如果有一個二極管接反，會造成什么后果