第二章第二章 ::二極體應用二極體應用

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負載線分析負載線分析

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負載線就是繪出所有的電壓加於電路上的二極體 (VD) 而所有可能電流 (ID) 情形的曲線。 E / R 是最大電流 ID 而 E 是最大電壓 VD 。

其中負載線與特性曲線的交接處是 Q- 點 , 而對所給予的電路之指定特別值是 ID 與 VD 。

串接二極體組態串接二極體組態

常數值• 矽二極體 : VD = .7V

• 鍺二極體 : VD = .3V

分析• VD = .7V ( 若 E < .7V 則 VD = E)

• VR = E – VD

• ID = IR = IT = VR / R

44.

順偏壓順偏壓

串接二極體組態串接二極體組態

二極體的理想動作如開路。

分析• VD = E

• VR = 0 V

• ID = 0 A

55

逆偏壓逆偏壓

並聯組態並聯組態

66

mA 142

mA 28D2ID1I

mA 28.33kΩ

V .7V 10

R

DVE

RI

V 9.3RV

V .7OVD2VD1V

V .7DV

例題 2.9

77

例題 2.12 試求電路圖中之 I1 、 I2 ，和 ID2 。

半波整流半波整流

88

二極體只在順偏壓時才導通，因此只有交流週期的一半通過二極體。

直流輸出電壓是 0.318Vm, 而 Vm = 峯值交流電壓。

PIV (PRV)PIV (PRV)

99

由於二極體只是在交流週期的某一半周才順偏壓，因此二極體對另一半周則是逆偏壓。

二極體的逆向崩潰電壓額定值要高是很重要的，這才足以承受逆偏壓的峯值交流電壓。

PIV ( 或 PRV) > Vm

• PIV = 峯值反向電壓• PRV = 峯值逆向電壓• Vm = 峯值交流電壓

全波整流全波整流

1010

• 半波 : VVdcdc = 0.318V = 0.318Vmm • 全波 : VVdcdc = 0.636V = 0.636Vmm

整流的進行可以在全波整流器電路上使用較多的二極體來改善。

全波整流產生較大的直流輸出 :

全波整流全波整流

1111

橋式整流器橋式整流器

• 需要四個二極體• VDC = 0.636 Vm

全波整流器全波整流器

1212

中心抽頭變壓器整流器中心抽頭變壓器整流器

要求• 兩個二極體• 中心抽頭的變壓器

VDC = 0.636(Vm)

整流器電路的摘要整流器電路的摘要

1313

Vm = 峯值的交流電壓

在中心抽頭變壓器整流器電路中，峯值交流電壓是變壓器二次電壓到在中心抽頭變壓器整流器電路中，峯值交流電壓是變壓器二次電壓到接線頭。接線頭。

整流器整流器 理想的 理想的 VVDCDC 實際的 實際的 VVDCDC

半波整流器 VDCDC = 0.318(Vm VDCDC = 0.318Vmm – 0.7

橋式整流器 VDCDC = 0.636(Vm) VDCDC = 0.636(Vm) – 2(0.7)

中心抽頭變壓器整流器 VDCDC = 0.636(Vm) VDCDC = 0.636(Vm) – 0.7

1414

例題 2.14 決定橋式電路之輸出波形，再計算輸出的直流準位以及每個二極體的 PIV 。

二極體截波器二極體截波器

• 有一逆向偏壓極性。• 對矽二極體而言，有一少於 0 .7V

的順向偏壓極性。

1515

二極體在串聯截波器串聯截波器電路中會“截去” 任何不是順偏壓的電壓 :

偏壓的截波器偏壓的截波器

1616

串接一直流電源於截波的二極體會改變二極體的順偏壓結果。

例題 2.15

並聯截波器並聯截波器

1717

二極體並聯於截波器並聯於截波器電路而 “截去” 任何順偏壓電壓。

直流偏壓可以加串在二極體而改變截波的準位。

截波器電路之摘要截波器電路之摘要

1818

截波器電路之摘要截波器電路之摘要

1919

定位器定位器

2020

一個二極體與電容器可以組成 “定位” 一交流信號在指定的直流準位。

2121

例題 2.19 試求電路圖中對所指定之輸入的 vo 。

偏壓的定位器電路偏壓的定位器電路

2222

輸入信號可以是任何形式的波形，像是正弦波、方波與三角形波。

直流電源可以讓你調整直流定位準位。

定位器電路的摘要定位器電路的摘要

2323

曾納二極體曾納二極體

2424

曾納是二極體操作在逆偏壓的曾納電壓的 (Vz) 。

• 當 Vi Vz

– 曾納導通– 曾納的電壓降是 Vz – 曾納電流 : IZ = IR – IRL

– 曾納功率 : PZ = VZIZ

• 當 Vi < Vz

– 曾納截止– 曾納動作如同開路

2525

例題 2.23 a. 試求電路圖中曾納二極體電路之 VL 、 VR 、 IZ 與 PZ 。 b. 若 RL=3 kΩ ，則重做 a 。

曾納電阻器值曾納電阻器值

2626

ZMRLmin I- I I

Lmin

ZLmax I

V R

Lmin

Z

L

LLmax R

V

R

V I

Zi

ZLmin VV

RVR

如果 R 太大 , 曾納二極體無法導通之原因是可使用之電流量少於最小電流額定IZK, 那麼給予的最小電流是 :

電阻的最大值為 :

如果 R 太小 , 曾納電流會超過最大電流額定 IZM ，那麼電路能給予的最大電流是 :

電阻的最小值為 :

2727

例題 2.24 a. 決定電路圖中 RL 和 IL 的範圍，但須將 VRL 保持在 10V 。 b. 是決定這個二極體最大額定的瓦特數。

電壓倍增器電路電壓倍增器電路

• 電壓兩倍器• 電壓三倍器• 電壓四倍器

2828

電壓倍增器電路是使用二極體與電容器組合以提高整流器電路的輸出電壓。

電壓倍增器電壓倍增器

2929

半波電壓倍增器輸出的計算式如下 :

Vout = VC2 = 2Vm

其中 Vm = 變壓器的峯值二次電壓

電壓倍增器電壓倍增器

3030

• 正半周o D1 導通o D2 為關止o C1 電容器充電至 Vm

• 負半周o D1 為關止o D2 導通o C2 電容器充電至 Vm

Vout = VC2 = 2Vm

電壓三倍器與四倍器電壓三倍器與四倍器

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實際應用實際應用

• 整流器電路– 交流轉換成直流的直流操作電路。– 電池充電電路。

• 簡單的二極體電路– 保護電路的抗拒 。– 過電流。– 極性反轉。– 在繼電器電路中電感應激起產生的電路。

• 曾納電路– 過電壓保護。– 設定參考電壓。

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