《电阻元件与二极管课件》

电阻元件与二极管课件欢迎参加电阻元件与二极管课程！本课程将深入介绍电子电路中两种最基础也最重要的元件电阻和二极管我们将探讨它们的基本原理、特性、分类以及在实际电路中的应用通过本课程，您将了解这些元件如何影响电路的工作，掌握它们的参数选择标准，并学习如何在实际电路设计中正确使用它们无论您是电子工程的初学者还是希望巩固基础知识的从业人员，本课程都将为您提供系统而全面的指导课程目标理解基础知识熟悉实际应用掌握电阻和二极管的基本定义、工作原理、符号表示和主要学习电阻与二极管在不同电路中的应用方法及其功能实现特性培养分析能力动手实践技能能够分析含有电阻和二极管的简单电路，并进行基本故障排通过实验掌握电阻和二极管的测量方法及其特性验证查第一部分电阻元件基本概念理解电阻的定义、符号、单位及其在电路中的作用分类与特性学习不同类型电阻的特点、参数及选择标准连接方式掌握电阻的串联、并联及混合连接的计算方法实际应用了解电阻在分压、分流等典型电路中的应用电阻的定义物理定义欧姆定律电阻是导体对电流阻碍作用的量电阻遵循欧姆定律，其R=U/I度，表示导体阻止电荷流动的能中为电阻值，为两端电压，为R UI力材料的电阻值越大，电流通通过电流这一关系是理解电路过时受到的阻碍越大分析的基础微观机制从微观角度看，电阻产生的原因是电子在导体中运动时与原子碰撞，导致能量损失，最终转化为热能电阻的符号和单位国际符号单位与换算电阻在电路图中的国际标准符号是一个矩形或锯齿形线条中国电阻的基本单位是欧姆（），常用的倍数单位有Ω和欧洲标准通常采用矩形符号，而美国标准则多用锯齿形符号千欧姆（）•kΩ=10³Ω兆欧姆（）•MΩ=10⁶Ω符号旁通常标注电阻值或元件编号（如、等），便于电路设R1R2吉欧姆（）•GΩ=10⁹Ω计和分析在电路计算中，需注意不同单位间的换算，以确保计算结果准确电阻的分类按材料分类按可变性分类碳膜电阻•固定电阻•金属膜电阻•可变电阻•线绕电阻•电位器•金属氧化物电阻•按用途分类按结构分类普通电阻•贴片电阻•SMD3精密电阻•插装电阻•THT高频电阻•网络电阻•大功率电阻•固定电阻碳膜电阻将碳膜沉积在陶瓷棒上形成优点是成本低、尺寸小；缺点是精度和稳定性较低，通常用于对精度要求不高的场合金属膜电阻由金属合金膜制成，具有较高的精度和稳定性，温度系数小，噪声低，适用于要求较高的电路线绕电阻将电阻合金线绕在陶瓷或玻璃芯上制成特点是功率大、精度高、温度稳定性好，但体积较大，成本较高金属氧化膜电阻由金属氧化物膜制成，具有良好的耐高温性能和负载能力，适用于高温或大功率场合可变电阻结构与工作原理常见类型与应用可变电阻是阻值可以通过机械方式调节的电阻元件其内部通常常见类型包括由电阻体和滑动触点组成，通过改变触点位置来改变电阻值旋钮式通过旋转旋钮调节，常用于音量控制•滑动式通过线性滑动调节，常见于调光器•根据调节方式不同，可分为旋转式和滑动式两种基本结构调节微调电阻用于精细调节，常用于电路校准•时，实际是改变了电流通过的电阻体长度可变电阻广泛应用于音频设备、照明控制、仪器校准等需要调节电流或电压的场合电位器结构特点电位器是一种三端可变电阻，由电阻体和可移动触点组成，通常有两个固定端和一个可变端工作原理通过移动触点位置，改变两个输出端之间的电阻比例，从而实现电压的分配和调节常见类型单圈旋转型、多圈精密型、直滑型和数字电位器等，应用于不同精度需求的场合典型应用音量控制、亮度调节、信号幅度调整和传感器校准等需要连续可调的电路中电阻的颜色编码四色环电阻五色环电阻第一环第一位数字第一环第一位数字第二环第二位数字第二环第二位数字第三环乘数（的幂次）第三环第三位数字10第四环误差范围第四环乘数第五环误差范围颜色对应数值黑、棕、红、橙、黄01234绿、蓝、紫、灰、白56789金×、银×

0.

10.01金±、银±、无±5%10%20%电阻的参数标称值电阻的额定阻值，通常按系列进行标准化常用的有（每倍区间E E121012个值）、（每倍区间个值）等系列E241024精度实际阻值与标称值的最大偏差百分比，常见的有±20%、±10%、±5%、±2%、±1%等级别精度越高，价格通常越贵功率电阻能够安全耗散的最大功率，常见规格有、、、、1/8W1/4W1/2W1W等使用时不应超过此值，否则会导致电阻过热2W温度系数表示电阻值随温度变化的程度，单位为ppm/°C温度系数越小，温度稳定性越好，关键电路中应选用低温度系数电阻电阻的功率额定值P=I²R P=U²/R功率计算公式替代计算公式电阻耗散的功率可通过电流的平方乘以电阻值计算也可通过电压的平方除以电阻值计算功率倍260%安全裕度降额使用实际选用电阻的功率额定值应至少为计算值的倍长期可靠工作时，建议工作功率不超过额定功率的260%电阻的温度系数电阻的精度超精密级±

0.1%及以下用于高精度仪器和计量标准精密级±

0.5%~±1%用于精密仪器和测量电路中等精度±2%~±5%用于一般电子电路普通级±10%~±20%用于非关键场合电阻的精度是指实际阻值与标称值之间允许的最大偏差百分比例如，一个标称值为100Ω、精度为±5%的电阻，其实际阻值应在95Ω到105Ω之间精度越高，制造工艺要求越高，成本也越高选择电阻时应根据电路的实际需要选择合适的精度等级，避免不必要的成本浪费电阻的串联原理与公式特点与应用当电阻串联连接时，总电阻等于各个电阻阻值的代数和数学表特点达式为总电阻始终大于任何单个电阻•总₁₂₃R=R+R+R+...+R如果一个电阻开路，整个电路将断开ₙ•每个电阻两端的电压与其阻值成正比在串联电路中，流过每个电阻的电流相同，但各电阻两端的电压•根据欧姆定律（）按比例分配U=IR应用电压分压电路•扩展电压量程•获得非标准阻值•电阻的并联电流分配并联公式并联时电流按阻值反比分配，阻值越小，总₁₂₃1/R=1/R+1/R+1/R+...+1/Rₙ电流越大特点应用电压特性总电阻小于最小分支电阻，用于分流和增所有并联电阻两端电压相等大负载能力电阻并联是指多个电阻的一端连接到同一点，另一端也连接到同一点的连接方式特点是总电阻值始终小于最小的分支电阻，当分支电阻数量增加时，总电阻会进一步减小当两个电阻并联时，可以使用简化公式总₁×₂₁₂并联电路中，即使一个分支R=R R/R+R开路，电流仍可通过其他分支流动，因此并联连接具有更好的可靠性电阻的混合连接识别基本结构首先识别电路中的串联部分和并联部分，将复杂电路分解为简单结构分步计算先计算内部串联或并联组合的等效电阻，再逐步解决外部连接关系重复简化不断将简化后的等效电阻代入网络，直至得到最终的总等效电阻验证结果通过分析电流和电压分布，验证计算结果的正确性混合连接是指电路中同时存在串联和并联的连接方式处理这类电路时，关键是找到合适的分析顺序通常采用由内而外的策略，先处理最内层的串联或并联组合，将其等效为一个电阻，然后逐步向外层处理对于复杂的网络结构，有时需要使用星形三-角形变换等高级技巧熟练掌握混合连接的分析方法对理解实际电路至关重要电阻的应用分压电路工作原理分压电路利用串联电阻对电压进行划分，输出电压与相应电阻成比例计算公式×₂₁₂，其中₂为靠近地端的电阻Vout=Vin R/R+RR负载效应负载电阻会与₂并联，改变分压比，应使负载电阻远大于分压R电阻典型应用参考电压生成、信号调理、电平转换、传感器输出调整等电阻的应用分流电路基本原理分流电路利用并联电阻对电流进行分配，各支路电流与电阻值成反比当需要测量大电流或保护敏感器件时，分流电路非常有用电流计算对于两个并联电阻₁和₂，流经₁的电流₁总×R RR I=I₂₁₂，流经₂的电流₂总×₁₁₂这表明R/R+RR I=I R/R+R电流会优先流过阻值较小的路径电流表扩展通过计算并联一个精确的分流电阻，可以扩展电流表的测量范围分流电阻值与所需扩展倍数和表头内阻有关，需精确计算电阻的测量方法万用表直接测量最常用的方法，将万用表拨至电阻档，测量前应确保被测电阻不在带电电路中，并适当选择量程测量时应注意虚接、震动等可能导致的示数不稳定问题电压电流法通过测量已知电流通过电阻时产生的电压降，利用欧姆定律计算电阻值R=U/I此方法适用于低阻值或无法直接测量的场合电桥法利用惠斯通电桥等电桥电路，通过平衡电桥找到未知电阻值此方法精度高，适合精密测量，尤其是中等阻值范围LCR测试仪专业电子元件测试设备，可精确测量电阻、电容、电感等参数，并可在不同频率下测试，适用于专业场合实验测量固定电阻的阻值准备器材1数字万用表、各种阻值的固定电阻样品（包括不同精度等级）、记录表格设置万用表将万用表调至电阻档，选择适当量程（一般选择比预计阻值大一档的量程）测量步骤将万用表测试笔连接到电阻两端，确保接触良好，记录显示值数据分析4计算实测值与标称值的偏差百分比，验证是否在精度允许范围内颜色编码练习尝试根据电阻的颜色环读取标称值，并与实测值比较实验测量可变电阻的阻值范围实验目的实验步骤了解可变电阻的工作原理，掌握其阻值识别可变电阻的三个端子（两个固定

1.范围的测量方法，验证其线性或对数特端和一个滑动端）性测量两个固定端之间的总阻值

2.测量电位器的最大与最小阻值•旋转或滑动调节装置，测量滑动端与

3.验证阻值随旋转角度的变化特性•任一固定端之间的阻值变化观察触点阻抗对测量的影响•绘制阻值随调节位置变化的曲线

4.注意事项测量时应注意以下几点避免用力过大损坏调节装置•观察碳膜式可变电阻可能存在的不连续性•注意线绕式可变电阻的温度变化•多次测量取平均值以提高准确性•电阻元件小结主要类型基本概念固定电阻、可变电阻、电位器，各有不同特点和应用场景电阻是阻碍电流流动的元件，符合欧姆定律，单位为欧姆R=U/IΩ关键参数3阻值、精度、功率、温度系数等决定电阻的性能和使用范围典型应用5连接方式分压、分流、限流、负载、偏置和反馈等多种电路功能串联、并联和混合连接方式各有特点，用于不同电路功能实现第二部分二极管基础理论1理解结原理、二极管结构和工作特性PN多种类型认识各类二极管的特点及应用场景电路应用3掌握二极管在电路中的基本应用方式实验验证通过实践测试二极管特性及功能二极管的定义基本定义工作特性二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件，它只允许电流从二极管的工作特性可分为三个区域正极（阳极）流向负极（阴极），而阻止反向电流流动正向导通区当正向电压超过阈值电压时，二极管导通，电流•这种单向导电特性使二极管成为电子电路中的单向阀门，可以控随电压增加而迅速增大制电流的流向，是实现信号处理和电能转换的基础元件反向截止区当施加反向电压时，二极管截止，只有很小的漏•电流反向击穿区当反向电压超过击穿电压时，二极管击穿，电流•急剧增大二极管的符号标准符号变种符号二极管的电路符号是一个三角形指向一不同类型的二极管有专用符号变体条短线，三角形表示正极（阳极），短发光二极管带出射光线的标•LED线表示负极（阴极）这个方向也是允准符号许电流通过的方向稳压二极管带形线的标准符号•Z肖特基二极管阴极线带形弯曲•S变容二极管阴极线带电容符号•极性判断实物二极管的极性判断方法通过标记多数二极管上有环形标记表示阴极•通过引脚长度插装二极管通常较长的引脚为阳极•通过封装某些封装形式有固定的极性约定•二极管的结构半导体结构物理封装PN二极管的核心是一个结，由型半导体和型半导体接触形成二极管的封装形式多样，常见的有PN P N型半导体中掺入三价元素（如硼），形成空穴作为载流子；PN轴向引线封装常见于小信号二极管•型半导体中掺入五价元素（如磷），形成自由电子作为载流子表面贴装封装适用于自动化生产•SMD螺栓式封装用于大功率整流二极管•这两种不同类型的半导体接触形成的结区，产生了二极管的单向特殊封装如的塑料透明封装•LED导电特性封装不仅提供物理保护，还帮助散热和标识极性结的形成PN掺杂过程1在纯硅晶体中分别掺入三价元素如硼和五价元素如磷，形成型区和P型区N接触形成型区和型区接触，界面附近的载流子相互扩散，形成空间电荷区P N平衡建立扩散和漂移达到平衡，结区形成内建电场和势垒，阻止进一步扩散特性形成内建电场方向决定了结的单向导电性，成为二极管工作的基础PN二极管的工作原理正向偏置外加电压方向与内建电场相反（接正，接负），减弱势垒高P N度当电压超过阈值（硅约，锗约）时，大量载流子

0.7V

0.3V注入结区，形成明显导通电流反向偏置外加电压方向与内建电场相同（接负，接正），增强势垒高PN度多数载流子无法越过势垒，仅有少量少数载流子形成的反向饱和电流（通常级）nA反向击穿当反向电压超过一定值时，发生雪崩击穿或齐纳击穿，电流急剧增大，若不加限制会导致器件损坏部分特殊二极管利用此特性工作二极管的伏安特性曲线二极管的正向导通正向导通机理正向特性与应用当二极管正向偏置（阳极电位高于阴极）时，外加电场与结区内正向导通时，二极管近似为一个小电阻加上阈值电压源在电路建电场方向相反随着正向电压增加，内建电势垒逐渐降低，使计算中，常用以下近似模型P区的空穴和区的电子能够更容易越过结区N理想模型导通时为短路，阻抗为零•当正向电压达到阈值电压时，势垒显著降低，大量载流子注入并恒压降模型导通时为固定电压源•

0.7V复合，形成明显的正向电流对于硅二极管，这个阈值电压约为分段线性模型考虑阈值电压和正向电阻•；对于锗二极管，约为

0.7V

0.3V正向导通特性应用于整流、检波、逻辑门等电路，是二极管最基本的应用二极管的反向截止反向截止机理反向漏电流当二极管反向偏置（阳极电位低于阴极）时，外加电场加强了结区内反向漏电流主要由热激发产生的少数载流子形成，通常在纳安或nA建电场这使得势垒高度增加，结区宽度扩大，多数载流子无法越过微安级别此电流随温度上升而增加，每升高℃约增加倍μA102势垒，只有少数的少数载流子形成微小的反向漏电流反向漏电流也与半导体材料有关，锗二极管的漏电流比硅二极管大电路模型应用意义在大多数应用电路分析中，反向截止状态的二极管可简化为开路但反向截止特性是二极管实现整流、信号隔离、逻辑功能等的基础利在高精度电路或高温环境中，需考虑反向漏电流的影响特别是对于用这一特性，二极管可以阻止电流在不需要的方向流动，保护电路或锗二极管，反向漏电流的影响更为显著实现特定功能二极管的击穿现象雪崩击穿齐纳击穿器件保护当反向电压超过特定值在高度掺杂的结中，对于普通二极管，击穿PN时，高电场加速少数载强电场可直接从价带拉往往意味着损坏风险，流子，使其具有足够能出电子形成空穴，产生应通过限流电阻或选择量碰撞晶格原子，产生额外载流子而无需碰撞合适的工作电压来避免新的电子空穴对，这过程这种击穿发生在但某些特殊二极管（如-些新载流子继续加速碰较低电压（通常小于稳压二极管）专门设计撞，形成连锁反应，电），温度系数为负，为在击穿区安全工作，5V流急剧增大这种击穿即温度升高时击穿电压并利用此特性实现稳压常发生在掺杂较轻的降低稳压二极管通常等功能PN结中，击穿电压较高利用此原理工作二极管的主要参数最大额定参数静态参数最大正向电流允许持续正向压降在规定电流下的正•IF max•VF通过的最大电流向电压最大反向电压能承受的反向漏电流在规定反向电压下•VR max•IR最大反向电压的电流最大功耗允许的最大热耗击穿电压发生击穿的反向•Pmax•VBR散功率电压阈值工作温度范围安全操作的环境温结电容反向偏置下结的电••CJ PN度范围容值动态参数反向恢复时间从正向导通切换到反向截止所需时间•trr正向恢复时间从反向截止切换到正向导通所需时间•trf结电容影响高频性能的参数•Cj最大工作频率能正常工作的最高频率•fmax二极管的动态特性正向导通施加正向电压后，需要一定时间（正向恢复时间）才能建立稳定导通状态，特别是在高频下更为明显存储阶段当电压从正向转为反向时，因结区储存的少数载流子需要复合或被抽取，二极管不会立即截止恢复阶段少数载流子清除后，结电容充电过程形成反向恢复电流，直到完全建立反向截止状态反向截止完全截止后，只有微小的反向漏电流流过二极管，此时二极管处于稳定的反向阻断状态二极管的动态特性对高频应用尤为重要反向恢复时间是衡量二极管开关性能的关键参数，它包括存储trr时间和转变时间两部分小信号二极管的通常为几纳秒到几十纳秒，而普通整流二极管可达几微秒为改trr善开关性能，可选用肖特基二极管（几乎无存储效应）或快恢复二极管二极管的温度特性二极管的型号命名规则中国命名规则例如中，表示二极管，表示硅材料，是序列号，标识特定参数1N40071N4007欧洲命名规则如，前两个字母表示二极管类型，表示稳压二极管，是序列号BZX55X55日本命名规则3如，表示二极管，是序列号，标识具体参数1S15881S1588SMD标识规则4贴片二极管通常使用简化代码，如表示，需查表确认B5BAT85除了标准命名规则外，许多制造商还有自己的内部编码系统在实际应用中，应结合产品说明书或制造商数据手册准确识别二极管型号小型或贴片封装的二极管由于尺寸限制，可能只标注部分代码，此时需特别注意防止误用熟悉这些命名规则有助于快速判断二极管的类型和基本参数，便于电路设计和维修常见二极管类型整流二极管结构特点主要参数整流二极管采用相对厚的结结构，以最大整流电流通常从至数百PN•

0.1A承受较大的电流和反向电压根据功率安培等级不同，可能采用不同的封装形式，最大反向电压从至以上•50V1000V从小型轴向引线封装到大型螺栓式封装正向压降约，随电流增•

0.7~

1.5V不等大而略增大功率整流二极管通常设计有散热结构，反向恢复时间数微秒，限制其高频•如金属底座或安装孔，以增强散热能力应用典型应用主要用于将交流电转换为直流电的整流电路中电源整流半波、全波和桥式整流器•续流二极管用于感性负载的续流保护•反接保护防止电源极性接反•门电路用于电源切换和备份•OR常见二极管类型开关二极管工作原理与特点应用场景开关二极管是专门为高速开关应用而设计的二极管，其结区较开关二极管主要应用于需要高速开关特性的电路中PN窄，掺杂浓度经过优化以减少存储电荷这使得它具有非常短的数字逻辑电路如二极管晶体管逻辑•-DTL反向恢复时间，通常在几纳秒或更短信号检波和调制高频信号处理•开关二极管的主要特点是脉冲整形电路快速响应电路•极短的反向恢复时间，适合高频开关开关电源高频整流和钳位•trr•低结电容，减少充放电时间采样保持电路精密信号采样••正向电压稍高于普通二极管•典型型号包括（标准型）和（高速型），它们1N41481N914电流容量通常较小，多用于信号处理•在电子设计中被广泛使用，是基本电子元件库中的常见成员常见二极管类型肖特基二极管特殊结构低正向压降超高速开关肖特基二极管不是由肖特基二极管的正向由于几乎没有存储效结构成，而是金属压降仅为，应，肖特基二极管的PN

0.2~

0.5V与半导体（通常是型）远低于普通硅二极管反向恢复时间可低至N的接触形成的金属半的，这使其在低皮秒级，适合在极高-

0.7V导体结这种结构避电压应用和需要减少频率（可达几十）GHz免了少数载流子注入，功率损耗的场合具有下工作，是最快的二从而消除了存储效应，明显优势极管类型使开关速度极快典型应用广泛应用于高频开关电源的整流、射频检波、逻辑电路钳位、低压降防反接保护等场合系列是常BAT见的小信号肖特基二极管常见二极管类型变容二极管常见二极管类型发光二极管（）LED发光原理发光二极管利用半导体结中电子与空穴复合释放能量的过程与普通二极管不同，采PN LED用特殊的半导体材料（如砷化镓、磷化镓等），使复合能量以光子形式释放，从而产生可见光不同材料和掺杂方式可产生不同波长的光颜色与材料常见的颜色及对应材料包括红色（）、绿色（）、蓝色LED GaAsP/GaP GaP+N（）、黄色（）、白色（蓝色荧光粉）不同颜色的具有不同的GaN/SiC GaAsPLED+LED正向压降，从（红色）到（蓝色）不等

1.6V

4.0V主要参数重要参数包括正向电压（）、最大电流、亮度（通常以计）、发光角度、波长（颜色）Vf mcd等需要限流电阻保护，避免过流损坏工作电流通常在范围，高亮度可LED5-30mA LED能需要散热考虑应用范围应用极其广泛，从简单的指示灯、显示屏、信号灯到现代的照明、背光源、光通信、红LED外遥控、光耦合器等近年来，高亮度、和的发展拓展了更多应用可能LED OLEDRGB LED常见二极管类型光电二极管光电效应光生电流当光照射到结时，光子能量激发产生PN在反向偏置下，光照强度与电流成正比额外的电子空穴对-应用场景工作模式4光检测、光通信、光电开关和光度测量等光伏模式零偏置或光电导模式反向偏置光电二极管是专门设计用于将光信号转换为电信号的半导体器件工作时通常采用反向偏置，此时暗电流很小，而光照会产生与光强度成正比的光生电流关键参数包括光谱响应范围（不同材料敏感于不同波长）、响应速度（可从纳秒到微秒不等）、灵敏度和暗电流等除了单独使用外，光电二极管也是光电耦合器、光电传感器和光电编码器等器件的核心元件常见二极管类型稳压二极管精密稳压1高精度应用，电压参考过压保护限制电路中的电压峰值电压调节维持恒定输出电压工作原理4利用反向击穿特性在特定电压下导通稳压二极管（又称齐纳二极管）是专门设计用于反向击穿区稳定工作的二极管当反向电压达到击穿电压（齐纳电压）时，二极管进入击穿状态，此时电压几乎保持不变，而电流可在较大范围内变化稳压二极管的命名通常表示其稳压值，如为稳压二极管低压区（）主要利用齐纳效应，温1N4733A

5.1V5V度系数为负；高压区主要利用雪崩效应，温度系数为正；中间区域（约）温度系数接近零，最适合做基准电压源使用时必须配合限流电阻，确保工作5-6V电流在规定范围内二极管的基本应用整流电路整流原理整流电路类型整流是将交流电转换为单向脉动直流电的过程，这是二极管最基根据电路结构和效率不同，常见的整流电路有三种基本类型本也最重要的应用之一整流利用了二极管的单向导电特性，只•半波整流电路仅使用交流电的正半周或负半周，效率较低允许电流在一个方向上流动在整流过程中，二极管在交流电的正半周导通，负半周截止，从•全波整流电路利用变压器中点，使用两个二极管处理正负半而产生单向脉动的电流这种单向电流再经过滤波电路（通常是周电容器）平滑处理，可以得到较为稳定的直流电•桥式整流电路使用四个二极管组成桥，效率高，应用最广泛整流电路是几乎所有电子设备电源的基础部分，从简单的充电器到复杂的工业电源，都需要整流电路将交流电网电转换为设备所需的直流电半波整流电路电路结构仅使用一个二极管连接在交流电源和负载之间工作原理二极管在交流正半周导通，负半周截止，形成单向脉动电流滤波电容并联电容储能，在二极管非导通期间向负载提供电流性能特点结构简单但效率低，输出纹波大，利用率仅为50%半波整流是最简单的整流方式，但也存在明显缺点输出电压平均值低（仅为峰值的

0.318倍），纹波系数大，变压器利用率低，且可能导致变压器饱和在实际应用中，半波整流主要用于低功率、对纹波要求不严格的场合，如简易充电器、小功率电源等若要提高整流质量，通常需要采用较大的滤波电容或转向全波整流方案全波整流电路中点式全波整流性能与应用中点式全波整流电路使用带中点抽头的变压器和两个二极管工中点式全波整流的主要特点作原理是输出直流电压平均值为峰值的倍，是半波整流的两倍•

0.636变压器次级绕组产生相位相反的两个交流电压•纹波频率是电源频率的倍，纹波系数较小•2交流正半周时，上部二极管导通，下部截止•变压器利用率高于半波整流•交流负半周时，下部二极管导通，上部截止•需要较高次级电压，因为每次只使用了变压器次级的一半•负载上的电流方向始终保持一致•这种电路常用于中小功率电源，特别是对纹波要求较高但成本又这种结构相比半波整流有明显改进，但要求变压器必须有中点抽有限制的场合滤波效果比半波整流好，因为滤波电容的充放电头，且每个二极管仍只工作在交流的半个周期周期缩短桥式整流电路个4100%二极管数量变压器利用率组成桥路结构，分为两组交替工作充分利用变压器次级绕组，无需中点抽头

0.636VPK

1.4V直流输出电压压降损失平均输出电压为峰值的倍电流必须通过两个二极管，产生约压降

0.

6361.4V桥式整流电路是最常用的整流电路形式，由四个二极管组成桥形结构工作时，交流正半周和导通，负半周和导通，保证负载上的电流方向始终一致与中点式全波整流相D1D3D2D4比，桥式整流不需要中点抽头变压器，变压器利用率高，但每个方向上电流必须通过两个二极管，导致正向压降略高桥式整流的纹波频率是电源频率的倍，与中点式相同，但对变压2器的要求更低现代电子设备中，桥式整流几乎成为标准配置，并且通常将四个二极管集成在一个封装内，称为整流桥二极管的基本应用限幅电路正向限幅负向限幅限制信号正半周的最大幅度限制信号负半周的最大幅度精确限幅双向限幅4通过参考电压源设定精确的限幅电平同时控制正负两个方向的最大幅度限幅电路（也称为削波电路）利用二极管的导通特性对信号幅度进行限制基本原理是当信号电压超过某个阈值时，二极管导通，将超出部分削掉最简单的正向限幅电路由一个二极管并联在信号路径上，当信号超过二极管正向压降（约）时，二极管导通，将信号钳位在这个电平通

0.7V过添加偏置电压源，可以调整限幅电平；通过反向连接二极管，可以实现负向限幅；使用两个反向并联的二极管可实现双向限幅限幅电路广泛应用于信号处理、波形整形、过压保护等场合二极管的基本应用钳位电路工作原理正向钳位负向钳位钳位电路（也称为箝位正向钳位电路将信号的负向钳位电路将信号的电路）通过二极管和电负峰值钳制在某一电平正峰值钳制在某一电平容的组合，将信号的某（通常是或正电压），（通常是或负电压），0V0V一部分钳制在特定电使整体波形上移这种使整体波形下移其工平上，从而改变信号的电路由一个电容、一个作原理与正向钳位相似，直流分量，实现波形的二极管和一个电阻组成但二极管方向相反这上下平移这与限幅电二极管阴极连接到参考种电路在电视信号处理路不同，钳位电路不改电压，信号经过电容耦中特别常见，用于恢复变信号的波形形状，只合后，负半周使二极管直流分量改变其相对于参考点的导通，电容充电，建立位置偏置电压二极管的基本应用开关电路控制信号开启通过偏置电压使二极管导通，允许信号通过信号通路建立导通状态的二极管呈现低阻抗，信号经过少量衰减后传输控制信号关闭移除偏置或施加反向偏置，使二极管截止信号通路断开4截止状态的二极管呈现高阻抗，有效阻断信号传输二极管开关电路利用二极管的导通和截止两种状态控制信号通路相比机械开关，二极管开关具有无接触、高速、长寿命等优点在高频应用中，必须考虑二极管的结电容和反向恢复时间对开关性能的影响为提高隔离度，常采用多级二极管串联或并联结构二极管和肖特基二极管因其优良的开PIN关特性，在射频开关中应用广泛现代通信设备、测试仪器和信号处理系统中，二极管开关是不可或缺的基础电路二极管的基本应用逻辑门电路二极管OR门多个二极管阴极连接到输入端，阳极连接到同一输出点和上拉电阻任一输入为高电平时，对应二极管导通，输出为高电平二极管AND门多个二极管阳极连接到输入端，阴极连接到同一输出点和下拉电阻只有所有输入都为高电平时，输出才为高电平优势与局限优点是结构简单、速度较快；缺点是逻辑摆幅受二极管压降影响，且不能实现信号放大，级联时会出现电平衰减技术演进二极管逻辑是早期数字电路的基础，后来发展为二极管晶体管逻辑，-DTL再演变为更先进的和逻辑TTL CMOS实验测量二极管的伏安特性实验目的所需设备通过实验测量二极管在不同电压下的电流，绘制实验需要以下设备和器材其伏安特性曲线，观察正向导通和反向截止特性，直流稳压电源（可调）•确定阈值电压和反向击穿电压数字万用表（电压和电流测量）•理解二极管的非线性特性•限流电阻（）•1kΩ~10kΩ确定不同类型二极管的参数差异•待测二极管（如、等）•1N40071N4148掌握二极管特性测量方法•面包板和连接线•曲线绘制纸或数据记录软件•测量步骤搭建测试电路，串联二极管和限流电阻

1.测量正向特性

2.从开始逐步增加电压•0V记录不同电压下的电流值•特别关注阈值电压附近的变化•测量反向特性（注意不要超过击穿电压）

3.根据数据绘制伏安特性曲线

4.实验制作简单的整流电路电路设计设计一个桥式整流电路，包括变压器、整流桥、滤波电容和负载电阻根据需要的输出电压和电流确定各元件参数元件准备准备所需元件交流电源变压器、四个整流二极管（或一个整流桥）、滤波电容、负载电阻、面包板和连接线电路搭建在面包板上按照设计图连接电路，注意二极管的极性和电容的正负极性，确保连接牢固可靠测试与分析使用示波器观察整流前后的波形变化，测量输出电压的直流值和纹波，分析滤波电容容量对纹波的影响实验驱动电路设计LED基本原理与设计实验步骤驱动电路的核心是控制通过的电流，避免过流损坏确定的规格参数（正向电压、额定电流）LED LED LED

1.LED最简单的驱动方式是串联一个限流电阻限流电阻的计算公式为计算所需限流电阻值

2.搭建基本电路

3.R=Vs-Vf/If直流电源连接到限流电阻和的串联电路•LED其中注意的极性（长脚为正，短脚为负）•LED电源电压•Vs测量实际工作电流和电压

4.LED的正向压降（取决于颜色）•Vf LED所需工作电流（通常）尝试使用信号控制亮度（可选）•If LED15-20mA

5.PWM LED对于高亮度或多颗的应用，可能需要考虑更复杂的恒流设计并测试多串并联驱动电路（可选）LEDLED

6.LED源电路二极管的故障分析与检测短路故障开路故障二极管短路时，正反向电阻均很小，几乎为零这种故障通常由过流、二极管开路时，正反向电阻均很大，几乎为无穷大这种故障可能由过热或电气冲击引起短路的二极管会导致电路中的电流不受控制，过热、机械应力或长期过压引起开路故障会导致电路中断，相关功可能引发其他元件损坏能完全丧失漏电故障检测方法反向漏电流异常增大，表明二极管老化或损伤这种故障不如短路和使用万用表二极管挡或电阻挡测量二极管正反向电阻正常二极管正开路明显，但会降低电路性能，如整流效率下降、稳压精度降低等向电阻低（几百至几千欧姆），反向电阻高（兆欧级）更精确的测温度升高会加剧漏电问题试可使用曲线追踪仪或专用二极管测试仪，观察完整的伏安特性二极管的选型与使用注意事项系统优化与可靠性考虑温度余量、老化特性和失效模式关键参数匹配2确保电压、电流、速度和温度特性符合需求应用场景分析3明确电路功能、工作条件和性能要求二极管类型选择根据功能需求选择合适的二极管类型二极管选型是电路设计的重要环节首先要选择正确的二极管类型（整流、开关、稳压等）；然后确定关键参数，如最大反向电压、最大正向电流、正向压降、反向恢复时间等使用时应注意留有足够的电压和电流裕量；考虑温度影响，必要时添加散热措施；高频应用中特别关注反向恢复特性；并联1234使用时可能需要均流措施；避免反向击穿，除非是专门设计工作在击穿区的器件（如稳压二极管）合理的二极管选型和使用可显著提高电路的可靠性和性5能二极管小结关键特性多种类型典型应用伏安特性、温度特性和动整流、开关、肖特基、变整流、限幅、钳位、开关、态特性决定了应用范围容、发光、光电、稳压等逻辑门等基础电路功能各具特色基本原理选型使用基于结单向导电特性，根据应用需求选择合适类PN形成电子电路中的单向阀型，注意参数匹配和使用3条件41电阻元件与二极管的综合应用电源电路信号处理保护电路整流二极管将交流转为直流，电阻用于限流二极管用于波形整形、限幅和检波，电阻设稳压二极管和二极管提供过压保护，电TVS和分压稳压二极管提供基准电压，滤波电定工作电流和偏置电平这种组合广泛应用阻限制浪涌电流这种保护网络是确保电子容平滑输出这种组合构成了从简单的线性于音频处理、传感器接口和模拟信号调理设备安全可靠运行的关键，应用于几乎所有电源到复杂的开关电源的基础电子系统的输入输出接口课程总结与展望基础知识掌握理解了电阻元件与二极管的基本理论、特性和参数应用能力培养2学习了典型应用电路的分析与设计方法实践技能提升通过实验加深了对理论知识的理解与应用未来学习方向为晶体管、集成电路等更复杂元件的学习奠定基础通过本课程的学习，我们系统掌握了电阻元件和二极管这两种基础电子元件的特性和应用这些知识构成了电子技术的基石，是理解和设计更复杂电路的必要前提希望大家能够将所学应用于实践，通过动手实验巩固知识，并在此基础上继续学习三极管、场效应管、集成运算放大器等更高级的电子元件和电路电子技术正在快速发展，新型元件和技术不断涌现，保持学习的热情和好奇心将帮助我们在这个领域不断进步。