二极管及直流稳压电源讲述.docx
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二极管及直流稳压电源讲述
二极管及直流稳压电源讲述
第1章二极管及直流稳压电源【课题】
1.1二极管
【教学目的】
（了解二极管的基本结构、类型和主要参数。
1
2（掌握二极管的主要特性。
【教学重点】
1（二极管的基本结构、特性和类型。
2（二极管的单向导电特性及伏安特性。
【教学难点】
1（二极管的主要参数。
2（二极管的单向导电特性。
【教学参考学时】
2学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
1（通过实物演示及列举实例，让学生了解二极管的应用，从而激发他们的学习兴趣。
2（简单介绍本征半导体、杂质半导体等半导体的相关知识。
二、讲授新课
1.1.1二极管的基本结构、特性和类型
1（二极管的基本结构:
将一个PN结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成。
由P型半导体引出的电极，称为正极（或阳极）;由N型半导体引出的电极，称为负极（或阴极）。
2（二极管的单向导电性:
二极管正向偏置时导通，反向偏置时截止。
3（二极管的伏安特性:
通过二极管的电流和两端电压之间的对应关系，常用伏安特性曲线来描述。
通过伏安特性曲线，了解死区、正向导通、反向截止、反向击穿等概念。
4（二极管的类型:
二极管种类有很多，按照其内部结构的不同，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
1.1.2二极管的主要参数
1
IV、最高反向工作电压、反向电流。
最大整流电流IFMRMR三、课堂小结
1（二极管的单向导电性。
2（二极管的伏安特性。
3（二极管的主要参数。
四、课堂思考
P4思考与练习题1、2、3。
五、课后练习
P29一、填空题:
1、2;二、判断题:
1;三、选择题:
2;五、综合题:
1。
【课题】
1.2特殊二极管【教学目的】
了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学重点】
特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学难点】
特殊二极管的工作条件及特性。
【教学参考学时】
1学时
【教学方法】
讲授法
【教学过程】
一、复习
1（二极管的单向导电性。
2（二极管的伏安特性。
二、引入新课
列举一些特殊二极管的应用，同时引导学生参与举例，激发学生的求知欲。
三、讲授新课
1.2.1稳压二极管
2
稳压二极管利用PN结的反向击穿区具有稳定电压的特性来实现稳压功能。
它工作在反向击穿状态，正向特性与普通二极管相同，反向击穿特性较陡，反向击穿电压为几,几十伏。
1.2.2发光二极管
发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能，当给发光二极管加上正向电压后，根据材料的不同，它能发出红、绿、黄、蓝或白等多种颜色的可见光，有的还能发出人眼看不见的红外光。
1.2.3光电二极管
光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。
它工作在反向偏置状态，无光照时，反向电阻高达几十兆欧，有光照时，反向电阻降为几千欧,几十千欧。
1.2.4变容二极管
变容二极管PN结之间的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。
它工作在反向偏置状态，正向特性与普通二极管相同，反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低。
1.2.5激光二极管
激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出单波长红外光。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能。
四、课堂小结
稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、激光二极管的功能、电路符号、工作条件及应用场合。
五、课堂思考
P7思考与练习题1、2。
六、课后练习
P29一、填空题:
3、7;三、选择题:
1。
【课题】
1.3直流稳压电源
【教学目的】
1（掌握整流电路、滤波电路的组成结构、工作原理。
2（理解直流稳压电源的电路结构、工作原理。
3（学会估算整流、滤波电路的主要参数。
3
4（掌握三端集成稳压器的应用。
5（了解开关电源的工作特点。
【教学重点】
1（桥式整流电路结构及工作原理。
2（电容滤波电路结构及工作原理。
3（直流稳压电源的组成及功能。
4（三端集成稳压器的类型及应用。
【教学难点】
1（整流、滤波电路及元件的主要参数估算与选用。
2（开关电源的工作特点。
【教学参考学时】
5学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
1（通过对手机充电器输入输出电压的测量，引导学生讨论输入电压的大小、是交流电还是直流电,输出电压的大小、是交流电还是直流电,为什么交流电会变为直流电,大电压会变为小电压,
2（介绍直流稳压电源的组成框图（教材图1.10），使学生了解从交流电变换成直流电的完整过程。
二、讲授新课
1.3.1整流电路
利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。
1（半波整流电路
电路组成:
T为电源变压器，用来将220V交流市电电压变换为整流电路所要求的交流
R为要求直流供低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离;V为整流二极管;L电的负载等效电阻。
vv,vv工作原理:
当为正半周时，二极管正向导通，负载上的电压;当为负半L222
v,0周时，二极管反向截止，负载上的电压。
L
输入、输出电压波形如图1.1所示。
由于输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形
4
的一半，故称为半波整流电路。
特点:
电路结构简单，但电源利用率低，且输出电压中的脉动成分大，只能用在对直流
电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。
图1.1教材图1.12半波整流波形图图1.2教材图1.15桥式整流波形图
2（桥式整流电路
电路组成:
由电源变压器T、四只整流二极管V1,V4和负载电阻组成。
四只整流RL二极管接成电桥形式，故称桥式整流电路。
工作原理:
当为正半周时，V1、V3导通，负载上的电压，是一个正向的半vv,vL22
波电压;当为负半周时，V2、V4导通，负载上的电压，仍然是一个正向的半vv,,vL22
波电压，这样，在负载上就得到全波脉动直流电。
如图1.2所示。
特点:
输出电压高，脉动较小，二极管承受的最大反向电压较低，效率较高，在半导体整流电路中得到了广泛的应用。
3（整流电路及元件的主要参数估算与选用
负载R上的直流输出电压V:
V,0.45V（半波整流）、V,0.9V（桥LLL2L2式整流）。
VV22II,0.45,0.9RI负载上的直流输出电流:
（半波整流）、（桥LLLLRRLL
式整流）。
V0.452II整流二极管上的平均整流电流:
（半波整流、桥式整流）。
FFRL
5
:
（半波整流、桥式整流）。
整流二极管所承受的最高反向电压V,2VVRMRM2
整流二极管的选择可以和为依据，通过查阅器件手册来选出，但要留有一定的IVFRM
余量，以使整流二极管能长期安全工作。
1.3.2滤波电路
把整流电路输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近平稳的直流电的电路称为滤波电路。
1（电容滤波电路
电容滤波电路是将电容器接在整流电路后面，与负载并联。
电容C的容量越大，则负载上的电压越平滑。
电容滤波电路结构简单，输出电压高，脉动小，适用于负载电流较小的场合。
2（电感滤波电路
电感滤波电路是将电感元件与负载串联，接在整流电路后面。
L越大，滤波效果越好。
电感滤波的峰值电流小，输出特性较平坦，适用于低电压、大电流的场合。
3（复式滤波电路:
L型滤波电路、LC-型滤波电路、RC-型滤波电路。
,
4（滤波电路及元件的主要参数估算与选用
电容滤波电路的直流输出电压:
（半波整流）、VV,（11.1）VV,1.2VLL2L2（桥式整流电容滤波）;
C电容滤波电路中滤波电容的选择:
负载电阻越小，滤波电容的容量应相对取大。
RL
1.3.3稳压电路
1（集成稳压电路
固定式三端集成稳压器:
常用的固定式三端集成稳压器有W78XX（正电压输出）和W79XX系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时不需外接元件。
可调式三端集成稳压器:
常用的可调式三端集成稳压器有LM117/LM217/LM317系列（正电压输出）和LM137/LM237/LM337系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时输出电压连续可调。
2（开关稳压电源
开关稳压电源的调整管工作在开关状态，依靠调节其导通时间来实现稳压。
了解开关稳压电源的结构框图、稳压过程和应用。
6
三、课堂小结
1（半波整流电路和桥式整流电路的工作原理。
2（电容滤波电路的工作原理。
3（集成稳压器的常用类型及其特点。
4（开关稳压电源的稳压过程。
四、课堂思考
P16思考与练习题1、2、3。
P20思考与练习题1、2。
五、课后练习
P29一、填空题:
4、5、6;二、判断题:
2、3;三、选择题:
4;四、技能实践题;五、
综合题:
2、3。
【课题】
实训项目1.1二极管、整流桥的极性判别与质量判断
【实训目标】
1（掌握常用二极管、整流桥极性的判别方法。
2（掌握常用二极管、整流桥的质量判断方法。
【实训重点】
1（常用二极管、整流桥的极性判别。
2（常用二极管、整流桥的质量判断。
【实训难点】
整流桥的极性判别和质量判断
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一二极管的极性判别
1（将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，用万用表红、黑表笔任意测量二极管
两引脚间的电阻值。
7
2（交换万用表表笔再测量一次。
以阻值小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为二极管的正极，红表笔所接的一端为二极管的负极。
任务二二极管的质量判断
1（将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，分别测量测量二极管的正向电阻和反向电阻的大小。
2（如果正向电阻阻值为几百欧,几千欧，反向电阻阻值为几十千欧,几百千欧以上，则说明二极管质量良好。
任务三整流桥的引脚判别
（将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，用黑表笔固定接某一引脚，红表笔分别接触其1
余三个引脚，如果测量出来的电阻值为一小两大，则黑表笔所接的引脚就是交流输入端;如果测得的电阻值全为大，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端的正极;如果测得的电阻阻值全为小，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端负极。
2（将黑表笔改换一个引脚，重复上述试步骤，直至确定出全部四个引脚为止。
任务四整流桥的质量判断
1（将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，测量整流桥两输入端之间的正向电阻和反向电阻。
2（测量两输出端之间的正向电阻和反向电阻。
3（如果测量出来两输入端之间的正向电阻和反向电阻均为无穷大，两输出端之间的正向电阻为无穷大，反向电阻为几百欧,几千欧，则说明整流桥质量良好。
任务五综合训练
分别对2只二极管和2只整流桥进行极性判别和质量判断。
二、实训小结
1（二极管的极性判别和质量判断。
2（整流桥的极性判别和质量判断。
三、课堂思考
1.如果二极管、整流桥被判断为坏的，能否根据测量数据找出损坏的原因,
2.P29三、选择题:
3。
四、课后作业
1（实训报告及本次实训的体会和收获。
2（完成项目实训评价表的学生自评部分。
8
【课题】
实训项目1.2集成直流稳压电源的组装与调试
【实训目标】
1（掌握集成直流稳压电源的工作原理。
2（掌握集成直流稳压电源的安装与调试。
【实训重点】
1（集成直流稳压电源电路的元器件识别和检测。
2（集成直流稳压电源的电路安装与调试。
【【实训难点】
1（集成直流稳压电源的工作原理
2（集成直流稳压电源的调试
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一理解集成直流稳压电源的工作原理
理解整个电路的工作原理，明确各部分电压的性质（交流/直流）。
任务二集成直流稳压电源电路的元器件识别
对集成直流稳压电源电路所包含的元器件进行识别，并了解它们在电路中的作用。
任务三集成直流稳压电源电路元器件的检测
1（变压器的检测。
2（电解电容的检测。
3（电位器的检测。
4（电阻器的检测。
5（三端可调式集成稳压器LM317的检测。
6（整流桥的检测。
任务四集成直流稳压电源的电路安装
利用万能板对照电路原理图进行元器件的焊接和装配。
任务五集成直流稳压电源的调试
9
1（电路检查无误后，在变压器输入端加上220V交流电。
V2（分别测量变压器二次绕组两端的电压、滤波电容两端的电压。
VC21
3（用螺丝刀调节的阻值，测量电路的输出电压的变化范围。
VROP
二、实训小结
1（集成直流稳压电源的工作原理。
2（集成直流稳压电源的调试过程。
三、课堂思考
V通过理论计算的方法，估算出滤波电容两端的电压和电路输出电压的变化VCO1范围。
四、课后作业
1（实训报告及本次实训的体会和收获;
2（完成项目实训评价表的学生自评部分。
10
书中横卧着整个过去的灵魂——卡莱尔
人的影响短暂而微弱，书的影响则广泛而深远——普希金
人离开了书，如同离开空气一样不能生活——科洛廖夫
书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉——库法耶夫
书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者———史美尔斯
书籍便是这种改造灵魂的工具。
人类所需要的，是富有启发性的养
料。
而阅读，则正是这种养料———雨果
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