二极管与晶闸管教学课件

二极管与晶闸管教学课件本课件将深入浅出地介绍二极管和晶闸管的基本原理、结构特点、应用场景以及相关知识，并提供丰富的示例和动画演示，帮助您更好地理解和掌握这两类重要电子元件二极管基本概念单向导电性非线性器件结PN二极管具有单向导电性，即电流只能在一二极管的电流与电压之间是非线性关系，二极管的核心是PN结，它是由P型半导个方向上通过这使得它能够在电路中执行多种功能体和N型半导体连接而成的二极管符号与结构二极管的符号通常是一个箭头，箭头指向正极，另一端为负极二极管的结构主要由PN结组成，PN结是由P型半导体和N型半导体形成的PN结的形成导致了在结区内出现一个空间电荷区，该区域内几乎没有自由电子和空穴，形成了一个势垒，阻碍了电流的流动二极管的工作原理结PN1二极管是由P型半导体和N型半导体组成空穴和电子2P型半导体包含空穴，而N型半导体包含电子导通与截止3当正向电压施加时，电子和空穴会移动，形成电流反向偏置4当反向电压施加时，电子和空穴会被推开，阻止电流二极管的特性曲线正向电压正向电流反向电压反向电流二极管的正向工作正向电压1当二极管两端施加正向电压时，PN结中的电子和空穴会向PN结移动，形成正向电流电流流动2正向电流的大小取决于正向电压的大小，电压越高，电流越大电压降3二极管在正向工作时，会产生一个小的正向电压降，通常为

0.7V左右二极管的反向工作电流很小1反向偏置时，几乎没有电流流动结加宽PN2反向电压增加，PN结加宽，阻挡能力增强漏电流3由于少数载流子扩散，反向电流非常小，称为漏电流二极管的击穿现象反向电压过高热击穿12当反向电压超过二极管的击穿由于温度过高导致二极管内部电压时，二极管将发生击穿，材料结构发生改变，导致二极导致电流急剧增加管的击穿雪崩击穿3当反向电压超过一定值后，二极管内的少数载流子能量增加，发生碰撞，产生新的载流子，导致电流雪崩式增长二极管的应用电路整流电路限压电路将交流电转换为直流电，广泛应防止电压过高，保护电路或设备用于电源、充电器等不受损坏，例如稳压电源开关电路信号处理电路用于控制电流的通断，例如电子进行信号的放大、整形、滤波等开关、继电器等操作，例如音频放大器、逻辑电路等稳压二极管的工作原理反向偏置在反向偏置状态下，稳压二极管表现出类似于普通二极管的行为，电流很小，电压降也很小击穿电压当反向电压达到一定值时，稳压二极管会进入击穿状态，电流急剧上升，但电压基本保持稳定稳压特性稳压二极管的稳压特性是由其PN结的特殊结构决定的，在击穿状态下，电压降保持稳定，为稳压值稳压二极管的特点与应用电压稳定性低成本小型化在一定范围内，稳压二极管可以保持输出电相比其他类型的稳压器，稳压二极管具有较稳压二极管体积小，易于集成到各种电子设压稳定，不受输入电压变化的影响低的成本，适合应用于各种场合备中，便于应用于紧凑空间小信号二极管的特性导通电压反向电流响应速度小信号二极管的导通电压通常很低，约为小信号二极管的反向电流很小，通常为微小信号二极管的响应速度非常快，可以轻

0.3-

0.7伏，这是由于其结构尺寸较小，安级，这使得它们适合用于高频电路松处理高频信号，因此常用于射频电路反向击穿电压也较低小信号二极管的应用电路放大电路检波电路小信号二极管用于放大微弱信号，例小信号二极管用于将高频信号转换为如音频信号低频信号混频电路小信号二极管用于将两个不同频率的信号混合功率二极管的特性1001000高电流高电压承受较大的电流，通常用于电力电子可以承受高压，适用于高压电路设备10000100快速恢复高效率反向恢复时间短，适用于高速开关电低功耗损耗，提高系统效率路功率二极管的应用整流电路开关电路12将交流电转换为直流电，广泛控制电路的通断，应用于电力应用于电源、充电器等电子设备、电机控制等保护电路3防止过电压、过电流等损坏电路元件，应用于电源、电子设备等晶闸管基本概念可控开关电力电子功率控制晶闸管是一种可控开关元件，可以控制电流晶闸管广泛应用于电力电子领域，例如变频晶闸管可以用于控制大功率设备，例如电炉的通断器、直流电源等、电机等晶闸管的结构与符号晶闸管是一种具有三个PN结的半导体器件，它具有单向导通、双向触发、电流控制等特性晶闸管的结构通常包括一个P型层、一个N型层和两个P型层，分别称为阳极、阴极、栅极晶闸管的符号类似于一个字母“T”，其中竖线表示阴极，横线表示阳极，斜线表示栅极晶闸管的工作原理正向偏置1当阳极A和阴极K之间施加正向电压时，PN结1和PN结3处于正向偏置状态，PN结2处于反向偏置状态触发控制2当门极G接收到控制信号时，PN结2被击穿，导致电流流过晶闸管，并进入导通状态导通状态3导通状态下，晶闸管的电流由阳极流向阴极，且几乎不产生压降，电流维持导通状态晶闸管的特性曲线参数描述正向压降导通状态下的压降，通常在1-2伏之间反向耐压截止状态下能承受的最大反向电压，通常在数百至数千伏之间触发电流使晶闸管导通所需的最小电流，通常为几毫安保持电流维持晶闸管导通所需的最小电流，通常为几百微安晶闸管的释放与触发释放1当阳极电流小于保持电流时，晶闸管会自动关闭触发2通过控制门极电流，可以实现晶闸管的导通触发方式3常见的触发方式包括脉冲触发、直流触发和交流触发晶闸管的类型与应用可控硅双向可控硅可控硅是一种常用的晶闸管类型双向可控硅能够承受双向电流，，广泛应用于电力电子、工业自并具有良好的控制特性，主要应动化、家电等领域，可实现对直用于逆变器、电力调节器等电路流或交流电路的控制中门极可控硅晶闸管阵列门极可控硅是一种具有门极控制晶闸管阵列将多个晶闸管集成在功能的晶闸管，适用于高功率、一起，以实现更高功率、更复杂高压的开关应用，常用于工业电的控制功能，广泛应用于工业控源、电机控制等制、电力系统等领域晶闸管的保护电路过电流保护过电压保护短路保护防止晶闸管因过电流而损坏防止晶闸管因过电压而损坏防止晶闸管因短路而损坏可控硅的结构与工作原理结PN1控制硅由四个PN结组成结构2控制硅是一种三端器件工作原理3通过控制门极电流来控制电流的流动可控硅的特性曲线12正向压降反向耐压导通状态下，可控硅的正向压降很小反向电压作用下，可控硅保持截止状，通常只有1~2V态，直到反向击穿34触发电流保持电流触发电流是使可控硅导通所需的最小保持电流是可控硅导通后所需的最小电流电流，低于此电流可控硅将截止可控硅的触发特性正向触发当阳极电压高于阴极电压，且门极电压大于阈值电压时，可控硅导通反向触发当阴极电压高于阳极电压，且门极电压小于阈值电压时，可控硅导通触发电压触发可控硅导通所需的最小门极电压，取决于可控硅的类型和工作条件触发电流触发可控硅导通所需的最小门极电流，取决于可控硅的类型和工作条件可控硅的驱动电路触发电路驱动方式保护电路驱动电路主要用于控制可控硅的导通和截常见的驱动方式包括脉冲触发、直流触发为了防止可控硅过流、过压等故障，驱动止，以实现对负载电流的调节触发电路和交流触发其中，脉冲触发是应用最广电路中通常需要加入保护电路，例如限流负责向可控硅的控制极施加触发脉冲，使泛的一种，它可以有效地控制可控硅的导电阻、过压保护等其导通通时间可控硅的应用工业控制家用电器可控硅在工业自动化中扮演着关可控硅广泛应用于家用电器，例键角色，用于电机控制、加热控如电熨斗、电炉、空调等，实现制、焊接控制等功率调节和温度控制电力系统可控硅可用于无功功率补偿、电压调节、谐波抑制等电力系统应用可控硅的发展趋势性能提升功能扩展应用领域扩大更高的开关速度，更低的导通压降，更低集成度更高，包含更丰富的功能，例如内从传统的电力控制领域向新能源领域，智的功耗，以及更强的耐压能力置驱动电路，集成保护电路等能家居领域等拓展二极管与晶闸管的比较导通特性控制方式12二极管具有单向导通特性，而二极管不受外部控制，而晶闸晶闸管具有可控导通特性管可以通过触发信号进行控制应用领域3二极管广泛应用于整流、滤波、保护等电路，而晶闸管主要应用于电力电子、控制、调节等领域二极管与晶闸管的发展历程现代集成电路1晶体管的出现晶体管2二极管的改进二极管3真空管的替代二极管和晶闸管的发展历程与电子技术的演变息息相关从最初的真空管到后来的晶体管，再到现在的集成电路，电子元件不断朝着小型化、集成化和智能化的方向发展二极管作为电子元件的基础，在电子技术的发展中起着至关重要的作用，其发展经历了从锗二极管到硅二极管、从普通二极管到各种专用二极管的演变过程晶闸管作为一种功率控制元件，其发展则与电力电子技术的进步紧密相连，并随着电力电子技术的不断发展，其功能也更加丰富，应用范围也更加广泛课程总结与展望未来发展应用创新二极管和晶闸管技术不断发展，应用领域不断拓展，未来将更加智二极管和晶闸管的应用将更加广泛，例如在电力电子、新能源、航能化和高效化空航天等领域。