二極管接上反向電壓時,有很小的反向電流。在一定電壓範圍內,反向電流基本上維持不變。當反向電壓繼續增大到一定數值時,反向電流突然增大,二極管失去了單向導電性,這種現象叫反向擊穿,結果使PN結燒壞。
(五)單相整流電路
利用二極管的單向導電特性,可把正弦交流電變成單一方向的脈動直流電。
1.單相半波整流電路
2.單相全波整流電路
綜上所述:單相半波整流電路結構簡單,但輸出電壓有較大波動,主要用於輸出電流在幾十毫安以下的場合;全波整流和橋式整流電路輸出電壓的波形較好,負載能力較強,所以用於要求負載電流較大,穩定性較高的場合。由於橋式整流電路的變壓器副邊不需中心抽頭,二極管承受的反向電壓較低,所以應用更為廣泛一些。
(六)半導體三極管
1.結構
半導體三極管是具有三個電極、二個PN結組成的半導體器件。其內部結構比二極管多一層P型半導體或N型半導體。
三個區域的分布是:中間是基區,上為集電區,下為發射區,基區引出的稱為基極,集電區引也的稱為集電極。
2.三極管的放大作用
三極管最基本的作用是放大。所謂放大,就是將微弱的電信號通過三極管組成的放大電路,放大成較強的電信號。
了解三極管的電流分配和放大作用,用實驗方法最簡便。實驗電路可測量發射極電流,基極電流、和集電極電流,並改變可變電阻的值,使發生變化。
基極電流的少量變化,可以引起集電極電流的較大變化,這就是三極管的放大作用。
電流放大特性是三極管的最基本和最重要的特性。利用這個特性,可以將代表某種信號的微弱電流,輸入到三極管的基極,由於三極管的電流是按比例分配的,信號電流改變時,集電極電流也隨之按比例變化,於是在集電極就得到了放大若幹倍的電流,這就是三極管的電流放大作用。
(七)穩壓二極管和發光二極管
穩壓二極管也是一種半導體二極管。它為什麼能穩壓呢?從二極管伏安特性曲線可知,當二極管兩端加上反向電壓時,反向電流很小,近似不導通,當反向電壓增大到一定數值後,反向電流突然上升,此後隻要電壓有一個少量的增加,反向電流就會增加許多。前麵講過,這種現象叫擊穿。在通常情況下,我們不希望發生擊穿現象,這意味著器件的損壞。但是擊穿後,通過晶體管的電流在很大範圍內變化,而晶體管兩端電壓變化很少的現象,卻能起到穩定電壓的作用,這就是穩壓二極管的工作原理。由擊穿轉化為“穩壓”的決定條件是外電路中必須有限製電流的措施,使電擊穿不致引起熱擊穿而損壞穩壓管。穩壓管在工作時,輸入的電壓值要稍高於器件的額定穩壓值,低於它則無穩壓作用可言高得過多,雖然穩壓效果會好些,但功耗也加大。
穩壓管的作用一般是在電路中提供一穩定電壓工作點或穩壓直流電源,但在要求較高精度的電壓值時,單純靠穩壓管不行,還要采取其它辦法。
發光二極管是一種特殊的半導體二極管。根據其內部PN結上所用的材質、外殼所用透明塑料的顏色不同,當二極管兩端加上正向電壓時,可以發出紅、黃、綠光或紅外線。發光二極管可用做指示,光電檢測和傳輸信號。一般發光二極管能通過的電流很小,因此在使用時,必須串接限流電阻。
(八)可控矽器件
可控矽器件分單向可控矽和雙向可控桂兩種。
可控矽可用於整流、保護、調壓等許多方麵。在製冷設備中,主要作為無觸點開關使用,它相當於繼電器的作用,但是能迅速、可靠、無火花、無噪音地切斷或接通大功率的交流或直流負載。
七、微電子技術基礎知識
隨著電子控製技術在製冷設備中逐步擴大應用,設備的使用和維修人員也必須掌握一些基本的微電子技術知識,否則無法正確維護、修理設備。
(一)集成電路與分類
所謂集成電路是將一些電子元器件如電阻、電容、電感和晶體管等構成的基本電路,利用現代技術手段集中製作到一塊幾平方亳米的半導體芯片上。集成電路上的元器件在幾十個以內的稱為小規模集成電路,在幾百個以內的稱為中規模,幾千個以上的稱為大規模或超大規模集成電路。目前在一些較先進的製冷設備的控製電路中,像反相器、緩衝器和電壓比較器等屬於小規模集成電路,而更先進的所謂電腦控製電路中,單片微型計算機、微處理器等屬於大規模集成電路。
集成電路根據所要處理的信號不同,或者根據電路內部的晶體管工作狀態不同,可分為模擬集成電路和數字集成電路,簡稱模擬電路和數字電路。
從外部信號來看,分為數字信號和模擬信號兩類:像零件的個數、電燈的開關都屬於數字(開關)信號,它們不能連續地變化,因此數字電路也稱為開關電路5而另一類像電壓、電流、溫度等物理量的變化是連續的、線性的,稱為模擬信號。
再從工作狀態分析一下晶體管的輸入輸出特性。將晶體管接成共發射極電路,它的輸出特性是指當基極輸入一定了時,集電極電流與集電極電壓之間的關係。
三極管的輸出特性曲線可分為三個區域:
①截止區。
②放大區。當發射結電壓處於正向偏置,集電結電壓處於反向偏置時,曲線的近似水平部分是放大區,一般用於線性放大的晶體管都工作在這一區域。
③飽和區。當發射結和集電結電壓都處於正向偏置時,隨著的增加變化很少,此時晶體管工作於飽和區。
數字電路中的晶體管大多工作於截止或飽和狀態,相當於工作在開或關狀態,工作點在截止和飽和兩個區之間跳躍變化。模擬電路中的晶體管大都工作於放大區,即特性曲線的線性區,因此通常模擬電路又稱線性電路。