整流二极管整流电路的分析,原来可以这么简单!

一、整流二极管

① 、整流二极管：一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。

② 、P区的载流子是空穴，N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流二极管整流电路，具有低的电压降（典型值为0.7V），称为正向导通状态。

③ 、若加相反的电压，使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。

④ 、整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大二极管整流电路，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。

二、整流二极管整流电路分析

电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。

1、半波整流电路

（图1）半波整流电路

图1是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻RL 组成。变压器把市电电压（多为220V或380V）变换为所需要的交变电压u2，D 再把交流电变换为脉动直流电。半波整流原理：变压器砍级电压u2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图1所示。在0～K时间内，u2为正半周即变压器上端为正下端为负。

此时二极管承受正向电压面导通，u2通过它加在负载电阻RL上，在π～2π 时间内，u2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，RL上无电压。在π～2π时间内，重复0～π 时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程。这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过RL，在RL上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，从而达到了整流的目的，但是，负载电压Usc以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。

这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。

2、全波整流电路(单向桥式整流电路)

如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。

（图2）全波整流电路

全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压。如图2所示，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc＝0.9e2，比半波整流时大一倍）。

注：图2所示的全波整滤电路，需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制作上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。

3、桥式整流电路

桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。

（图3）单相全波桥式整流电路

桥式整流电路的工作原理如下：u2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成u2、Dl、RL 、D3通电回路，在RL上形成上正下负的半波整洗电压，u2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成u2、D2、RL 、D4通电回路，同样在RL 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在RL 上便得到全波整流电压。