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作者：杨碧石,戴春风,陆冬明

出版社：电子工业出版社

出版时间：2016-01-01

书籍编号：30468273

ISBN：9787121275975

正文语种：中文

字数：216573

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：模拟电子技术

作者：杨碧石　戴春风　陆冬明

ISBN：9787121275975

版权所有 · 侵权必究

前言

电子技术是目前发展最快的学科之一。当今正处于一个学习的时代，知识的不断更新给学习带来了很大的压力。为学生提供一本深入浅出、通俗易懂的教材，是作者一直奋斗的目标。一本合适的教材，除了在内容方面符合规定的教学要求外，更要立足于读者的基础和需求，按照科学的认识规律，引导学生循序渐进地学习新的知识。根据本课程各章节间的内在联系，按照循序渐进的原则，处理本书的系统，注意前后紧密配合，确定每章节的内容和目的，并优先做到突出重点，分散难点，力求对不同学时和深广度要求有区别的专业都能适用。教材以“必需、够用”为度，力求少而精。从学生的实际水平出发，酌情处理文字叙述的详略和电路的复杂程度。将理论学习、电路软件仿真和实验设计有机结合。

本教材为适应高职高专技术应用型人才能力培养的需要，立足于电路的典型性、教学的需要和实际应用。为满足不同教学需要，本教材进行了以下改进：

（1）在各节后增加了思考题，每章后增加了自测题，每章节的内容作了部分调整，减少了原理性的分析讨论，增加了模拟集成电路实际应用，以提高学生的学习技能和实际应用能力。

（2）根据高职高专教学要求和特点，减少不必要的定量分析，采用定性分析来获得其基本知识，如负反馈放大电路输入和输出电阻以定性分析为主。

（3）增加了故障诊断部分，这部分主要介绍故障诊断技术，讲述与该章内容相关的一些测试方法、常见故障的排除方法。

（4）增加每章回顾内容，每章末尾都有着重强调该章的重要内容，包括关键术语、重要知识点。

（5）为提高学生应用 EWB 或 Multisim 的能力，在附录中增加了 Multisim 虚拟电子工作平台的内容，供学生课后学习和选做相关实验内容，使学生掌握用 Multisim 进行电子技术的单元电路参数设计的方法，培养学生应用计算机技术进行电路调试的能力。

本书由杨碧石、戴春风、陆冬明共同编著，杨碧石担任负责全书内容的总体策划、统稿和全书的审定。参与本书编写的还有刘建兰、严飞、赵青、居金娟、杨卫东、陈兵飞、束慧、刘建峰和王力。

希望本教材能够得到专家、同行和学生的认同和指正，意见和建议可用 E-mail 发至ntybs＠126.com或ntybs＠mail.ntuc.edu.cn。

编者

2015年10月

第1章 半导体二极管及基本应用

★学习目标：

● 掌握半导体的特性，分析半导体的基本结构及其导电原理；

● 掌握N型和P型半导体的性质，讨论PN结形成过程；

● 掌握二极管工作原理、伏安特性、主要参数和主要应用电路；

● 分析特殊二极管的工作原理和主要应用；

● 掌握二极管的检测方法，掌握二极管应用电路中的故障诊断和排除方法。

本章主要介绍半导体的特性和半导体二极管。

半导体中存在两种载流子，即自由电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。纯净的半导体称为本征半导体，它的导电能力很差。掺有其他元素的半导体称为杂质半导体，其导电能力与掺杂物的浓度有关。纯净的半导体中掺入不同的杂质元素，可以得到N型半导体和P型半导体，N型半导体中多数载流子是自由电子，P型半导体中多数载流子是空穴。

采用一定的工艺措施，使P型半导体和N型半导体结合在一起，在二者的交界处形成一个空间电荷层——PN结，这是制造各种半导体器件的基础。

PN结的基本特点是具有单向导电性，PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止。

半导体二极管就是利用一个PN结加上外壳，引出两个电极而制成的，故具有单向导电性。半导体二极管的性能可用其伏安特性来描述，其伏安特性有正向特性和反向特性，分别描述半导体二极管正偏和反偏时的工作性能。

半导体二极管可以用于整流和检波等电路。除普通半导体二极管外，本章还将介绍特殊半导体二极管，如稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等的工作原理和基本应用。

半导体器件是组成各种电子电路，包括模拟和数字电路、分立元件和集成电路的基础。本章在讨论半导体的特性的基础上，介绍半导体二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数及基本应用。

二极管是最基本的半导体器件，下面首先讨论半导体的特性。

1.1 半导体的特性

在物理学中已知，自然界的各种物质，根据其导电能力的差别，可分为导体、绝缘体、半导体三大类。物质的导电性能决定于原子结构的最外层电子，导体一般为低价元素，它们的最外层电子极容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，并在外电场的作用下产生定向移动，形成电流；高价元素（如惰性气体）或高分子物质（如橡胶），它们的最外层电子所受的原子核束缚力很强，很难成为自由电子，所以这些物质的导电性能很差，是绝缘体。而半导体一般为四价元素的物质，例如硅、锗。硅和锗的原子序数分别为14和32。但它们有一个共同点，即原子最外层的轨道上均有4 个价电子，所以称它们为四价元素。硅（锗）的原子在空间排列成规则的晶格，结构为晶体结构。它们最外层的价电子之间以共价键的形式结合起来，结构比较稳定。晶体中的共价键结构示意图如图1.1所示。

图1.1 晶体中的共价键结构示意图

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，而且其导电能力在外界其他因素的作用下会发生显著的变化。例如，半导体中加入杂质（称为“掺杂”）后其导电能力（电导率）发生明显的变化，各种不同器件的制作，正是利用了掺杂来改变和控制半导体的导电率；温度的变化也会使半导体的导电率发生变化，利用这种热敏效应，可以制作出热敏元件，但热敏效应也会使半导体器件的热稳定性下降；光照也可以改变半导体的导电率，利用这种光电效应，可以制作出光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电电池等。

归纳

半导体具有掺杂性、热敏性和光敏性3个特性。

1.1.1 本征半导体

纯净的、不含其他杂质的半导体称为本征半导体。本征半导体在热力学温度T=0K（相当于-273℃）时不导电，如同绝缘体一样。本征半导体在环境温度升高或光照的作用下，将有少数价电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成为自由电子。在没有外加电场时自由电子做无规则的运动。价电子离开共价键后，在该共价键处留下一个空位，这种带正电荷的空位称为“空穴”。在本征半导体中，自由电子和空穴是成对出现的，即自由电子与空穴数目相等，如图1.2所示。相邻共价键中的价电子可以在获得能量后移至有空穴的共价键，并在原来的位置上产生一个新的空穴。这种新的空穴可以在外加电场作用下运动，价电子运动填补一个空穴后，在原来所处位置上产生一个新的空穴，空穴运动的方向与价电子运动的方向相反。在没有外加电场时，如同自由电子一样，空穴在晶体中也做无规则的运动，对外部不显现电流。

图1.2 本征半导体结构示意图

当有外加电场时，自由电子和空穴都在电场的作用下做定向运动：自由电子带负电逆电场方向而运动，而空穴带正电表现为顺电场方向而运动。这种定向运动叠加在原来的无规则运动上，对外部显现电流。自由电子和空穴都是载运电流的粒子，统称为载流子。将自由电子移动形成的导电现象简称为电子导电，而将空穴移动形成的导电现象简称为空穴导电。

不难看出，在本征半导体中自由电子与空穴总是成对出现的，成为电子-空穴对。本征半导体具有一定的导电能力，但因其自由电子的数量很少，所以导电能力很弱。产生电子-空穴对的物理现象称为激发，激发数目的多少与温度有关。在实际的半导体中，除了产生电子-空穴对以外，还存在一个逆过程。这就是自由电子也会释放能量而进入有空穴的共价键，同时消失一个自由电子和空穴，这种现象称为复合。当温度一定时，激发与复合的数量相等，维持动态平衡。

1.1.2 杂质半导体

本征半导体中虽然存在着两种载流子，但因本征半导体载流子的浓度很低，所以它的导电能力很差。但是在本征半导体中掺入某种特定的杂质后，其导电性能将发生质的变化。利用这一特性，可以制成各种性能的半导体器件。掺入杂质的半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，可以分为电子型半导体和空穴型半导体。载流子以电子为主的半导体称为电子型半导体或N型半导体；载流子以空穴为主的半导体称为空穴型半导体或P型半导体。

1.N型半导体

在本征半导体（四价硅或锗的晶体）中掺入少量的五价杂质元素，如磷、锑和砷等，则原来晶格中的某些硅原子将被杂质原子代替。由于杂质原子的最外层有5个价电子，因此，它与周围4个硅原子组成共价键时多余一个电子。这个电子不受共价键束缚，而只受自身原子核的吸引。这种束缚力比较微弱，因此，只需较小的能量便可激发使其成为自由电子（如在室温下即可成为自由电子），如图1.3所示。因为五价杂质原子可以提供电子，所以称为“施主原子”或“施主杂质”。五价原子提供一个电子（成为自由电子）后，本身因失去电子而成为正离子，但并不产生新的空穴，因为五价原子周围的共价键中没有空穴，这与本征半导体成对产生载流子的原理有所不同。

图1.3 N型半导体结构示意图

图1.4 P型半导体结构示意图

在这种杂质半导体中，除了由本征激发产生电子-空穴对外，还有五价原子提供的大量自由电子，因而自由电子的浓度将大大高于空穴的浓度，所以主要依靠电子导电，故称为电子型半导体或N型半导体。N型半导体中的自由电子称为“多数载流子”（简称“多子”），而其中的空穴称为“少数载流子”（简称“少子”）。

2.P型半导体

在本征半导体中掺入少量的三价杂质元素，如硼、锡和铟等，可以形成P型半导体。此时杂质原子的最外层有3个价电子，因此，它与周围4个硅原子组成共价键时，由于缺少一个电子而形成空穴，如图 1.4 所示。因为三价杂质原子提供一个空穴而可以接受一个电子，所以称为“受主原子”或“受主杂质”。在这种杂质半导体中，空穴的浓度将大大高于自由电子的浓度。因主要依靠空穴导电，故称为空穴型半导体或P型半导体。P型半导体中的空穴称为“多数载流子”（简称“多子”），而其中的自由电子称为“少数载流子”（简称“少子”）。

提示

在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度，而少数载流子浓度主要取决于温度。

对于杂质半导体来说，无论是N型半导体还是P型半导体，从总体上看，仍然保持着电中性。以后，为简单起见，通常只画出其中的正离子和等量的自由电子来表示N型半导体；同样，只画出负离子和等量的空穴来表示P型半导体，杂质半导体（N型、P型）的简化表示方法分别如图1.5（a）和（b）所示。

总之，在纯净的半导体中掺入杂质以后，其导电性能将大大改善。例如，在四价的硅原子中掺入百万分之一的三价杂质硼原子后，在室温时的电阻率与本征半导体相比，将下降到五十万分之一，可见导电能力大大提高了。当然，仅仅提高导电能力不是最终目的，因为导体的导电能力更强。

图1.5 杂质半导体的简化表示法

归纳

杂质半导体的奇妙之处在于，掺入不同性质、不同浓度的杂质，并使P型半导体和N型半导体采用不同的方式组合，可以制造出形形色色、品种繁多、用途各异的半导体器件。

1.1.3 PN结的形成

将P型半导体与N型半导体在保证晶格连续的情况下结合在一起，在其交界面形成一个具有特殊导电性能的区域——PN结。PN结是构造半导体器件的基本单元。

半导体内的电流就其实质来说，和导体中的电流一样，都是电子在移动。但半导体中电子的移动比导体要复杂得多。首先，导体中只有自由电子导电，而半导体中，除了自由电子形成电流外，还有空穴运动形成电流。其次，导体中是自由电子在电场作用下运动产生电流，而在半导体中有两种运动产生电流。

在P型半导体和N型半导体交界面两侧，电子和空穴的浓度截然不同，P型区内空穴浓度远远大于N型区，N型区内电子浓度远远大于P型区。由于存在浓度差，所以P型区内空穴向N型区扩散，N型区内电子向P型区扩散。这种由于存在浓度差引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散运动，所形成的电流称为扩散电流。

P型区的空穴向N型区扩散并与N型区的电子复合，N型区的电子向P型区扩散并与P型区的空穴复合。P型区一边失去空穴，留下了带负电的“受主杂质离子”；N型区一边失去电子，留下了带正电的“施主杂质离子”。这些带电的杂质离子，由于物质结构的关系，不能随意移动，不参与导电。因而在交界面附近出现了带电离子集中的薄层，称为空间电荷层，又称耗尽层或阻挡层，如图 1.6 所示。空间电荷区的左半部是带负电的杂质离子，右半部是带正电的杂质离子，从而在空间电荷区中就形成了一个由N型区指向P型区的内建电场，称为内电场。在内电场的作用下，N 型区中的“少子”空穴向P型区漂移，P型区中的“少子”电子向N型区漂移。载流子在内电场作用下的这种运动称为漂移运动，所形成的电流称为漂移电流。

图1.6 PN结的形成

归纳

在半导体PN结中进行着两种载流子运动，多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动，而两种运动相互制约，最终两种载流子运动达到动态平衡。达到动态平衡后的PN结，内建电场的方向由N型区指向P型区，说明N型区的电位比P型区高，这个电位差称为电位势垒U_D（又称“导通电压”或“死区电压”）。电位势垒与材料有关，硅材料约为0.6～0.8V，锗材料约为0.2～0.3V。

1.1.4 PN结的单向导电性

假设在PN结加上一个正向电压，即电源的正极接P型区，电源的负极接N型区。PN结的这种接法称为正向接法或称正向偏置（简称正偏）。

正向接法时，外电场的方向与PN结中内电场的方向相反，因而削弱了内电场。此时，在外电场的作用下，P 型区中的空穴向右移动，与空间电荷区内的一部分负离子中和；N 型区中的电子向左移动，与空间电荷区内的一部分正离子中和。结果，由于多子移向了耗尽层，使空间电荷区的宽度变窄，于是电位势垒也随之降低，这将有利于多数载流子的扩散运动，而不利于少数载流子的漂移运动。因此，回路中的扩散电流将大大超过漂移电流，最后形成一个较大的正向电流，其方向在PN结中是从P型区流向N型区。

正向偏置时，只要在PN结两端加上一定的正向电压（大于电位势垒），即可得到较大的正向电流。为了防止回路中电流过大，一般可接入一个电阻。

假设在PN结上加上一个反向电压，即电源的正极接N型区，而电源的负极接P型区，这种接法称为反向接法或反向偏置（简称反偏）。

反向接法时，外电场的方向与PN结中内电场的方向一致，因而增强了内电场的作用。此时，外电场使P型区中的空穴和N型区中的电子各自向着远离耗尽层的方向移动，从而使空间电荷区变宽，同时电位势垒也随之增高，其结果将不利于多数载流子的扩散运动，而有利于少数载流子的漂移运动。因此，漂移电流将超过扩散电流，于是在回路中形成一个基本上由少数载流子运动产生的反向电流，方向在PN结中是从N型区流向P型区。因为少数载流子的浓度很低，所以反向电流的数值非常小。在一定温度下，当外加反向电压超过某个值（大约零点几伏）后，反向电流将不再随着外加反向电压的增加而增大，所以又称为反向饱和电流，通常用符号I_S表示。正因为反向饱和电流是由少数载流子产生的，所以对温度十分敏感。随着温度的升高，I_S将急剧增大。

归纳

当PN结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，回路中的反向电流非常小，几乎等于零，PN结处于截止状态。可见，PN结具有单向导电性。

思考题

1.本征半导体中有几种载流子?其浓度与什么有关?

2.P型半导体和N型半导体是如何形成的?

3.本征半导体和杂质半导体存在哪些差别?

4.什么是扩散运动和漂移运动?PN结的正向电流和反向电流是何种运动的结果?

5.什么是PN结?PN结是如何形成的?如何理解PN结的单向导电性?

1.2 半导体二极管

在PN结的外面装上管壳，再引出两个电极，就可以做成半导体二极管（以下称作二极管）。图1.7所示为二极管的图形符号，其中正极（阳极）从P型区引出，负极（阴极）从N型区引出。

图1.7 二极管的符号

二极管的类型很多，从制造二极管的材料来分，有硅二极管和锗二极管；从管子的结构来分，主要有点接触型和面接触型。点接触型二极管的特点是PN结的面积小，因而，管子中不允许通过较大的电流，但是因为它们的结电容也小，可以在高频下工作，适用于检波电路。面接触型二极管则相反，由于PN结的面积大，故允许流过较大的电流，但只能在较低频率下工作，可用于整流电路。此外还有一种开关型二极管，适于在脉冲数字电路中作为开关管。几种常用二极管的外形如图1.8所示。

图1.8 几种常用二极管的外形图

1.2.1 二极管的单向导电性

1.实验观察

图1.9 二极管的实验电路

按图 1.9 所示电路连接电路图，观察两个指示灯的发光情况，说明二极管的工作状态。

用多媒体讲课时，也可以用软件仿真演示。

2.知识探索

实验中当开关S闭合时，电源的正极接二极管VD₁的正极，电源的负极通过指示灯L₁接二极管VD₁的负极。二极管的这种接法称为正向接法或称正向偏置（简称正偏）。

正向接法时，只要在二极管两端加上一定的正向电压（大于电位势垒），即可得到较大的正向电流，所以指示灯发光。

实验中当开关S闭合时，电源的正极接二极管VD₂的负极，电源的负极通过指示灯L₂接二极管VD₂的正极。二极管的这种接法称为反向接法或称反向偏置（简称反偏）。反向接法时，电路中的反向电流很小（约等于零），所以指示灯不亮。

注意

在一定温度下，当外加反向电压超过某个值（大约零点几伏）后，反向电流将不再随着外加反向电压的增加而增大，所以又称为反向饱和电流，通常用符号I_S表示。随着温度的升高，I_S将急剧增大。

当二极管正向偏置时，所在电路中将产生一个较大的正向电流，二极管处于导通状态；当二极管反向偏置时，所在电路中的反向电流非常小，几乎等于0，二极管处于截止状态。

归纳

二极管具有单向导电性。

1.2.2 二极管的伏安特性

二极管的性能可用其伏安特性来描述。二极管两端电压 u_D与流过的电流 i_D间的关系称为伏安特性，二极管的伏安特性可用i_D与u_D之间的关系函数式i_D=f（u_D）来表示，也可用i_D与u_D之间的曲线来表示。

一个典型的二极管的伏安特性曲线如图1.10所示。特性曲线分为两部分：加正向电压时的特性称为正向特性（图中右半部分）；加反向电压时的特性称为反向特性（图中左半部分）。

1.正向特性

当加在二极管上的正向电压比较小时，由于外电场不足以克服内电场对载流子扩散运动造成的阻力，所以正向电流很小，几乎等于零。只有当加在二极管两端的正向电压超过某一数值时，正向电流才明显地增大。正向特性上的这一数值（U_D）通常称为“导通电压”或称为“死区电压”，如图 1.10 所示。导通电压的大小与二极管的材料以及温度等因素有关。一般硅二极管的导通电压为0.6～0.8V，锗二极管的导通电压为0.2～0.3V。

当正向电压超过导通电压以后，随着电压的升高，正向电流将迅速增大。电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。

图1.10 二极管的伏安特性

根据半导体物理的原理，可用下式来近似描述二极管的伏安特性：

式中，I_S为二极管的反向饱和电流；U_T是温度的电压当量（在常温下为26mV）。

2.反向特性

由图1.10可见，当在二极管上加上反向电压时，反向电流的值很小。而且当反向电压超过零点几伏以后，反向电流不再随着反向电压而增大，即达到了饱和，这个电流称为反向饱和电流，用符号I_S表示。如果使反向电压继续升高，当超过U_BR以后，反向电流将急剧增大，这种现象称为击穿，U_BR称为反向击穿电压。

二极管发生击穿的原因有两种：一种是空间电荷层里的载流子在外加电压的作用下，获得了足够的能量，和原子碰撞而产生新的载流子，这种过程不断地进行，使得新产生的载流子雪崩式地增长，表现为反向电流急剧增大，二极管出现击穿，这种击穿称为雪崩击穿；另一种是对于掺杂浓度高的 PN 结，空间电荷层的宽度很薄，所以在较低的反向电压下，空间电荷层中就有较强的电场，足以把空间电荷层里的半导体原子中的价电子从共价键中激发出来，使反向电流突然增大，出现击穿，这种击穿称为齐纳击穿。击穿电压高于 7V 时为雪崩击穿，击穿电压低于4V时为齐纳击穿。

注意

发生击穿并不意味着二极管损坏。实际上，当反向击穿时，只要注意控制反向电流的数值，不使其过大，以免因过热而烧坏二极管，则当反向电压降低时，二极管的性能可以恢复正常。

提示

二极管反向击穿分两种：当二极管反向击穿后，反向电流还不太大时，二极管的功耗不大，PN结的温度没有超过允许的最高结温，二极管（PN结）仍不会损坏，一旦降低反向电压，二极管仍能正常工作，这种击穿是可逆的，称为电击穿；当发生电击穿后，若仍继续增加反向电压，反向电流也随之增大，管子会因功耗过大使PN结的温度超过最高允许的温度而烧坏，造成二极管的永久性损坏，这种击穿是不可逆的，称为热击穿。

1.2.3 二极管的主要参数

半导体（电子）器件的参数是其特性的定量描述，也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。各种器件的参数可由手册查得。二极管的主要参数有以下几个。

1.最大整流电流I_F

最大整流电流I_F指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。I_F的数值由二极管面积和散热条件所决定。使用时，管子的平均电流不得超过此值，否则可能使二极管过热而损坏。

2.最高反向工作电压U_R

工作时加在二极管两端的反向电压不得超过此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余地，通常将击穿电压U_BR的一半定为最高反向工作电压U_R。

3.反向电流I_R

反向电流I_R指在室温条件下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流。通常希望I_R值愈小愈好。反向电流愈小，说明二极管的单向导电性愈好。此外，由于反向电流是由少数载流子形成的，所以I_R受温度的影响很大。

4.最高工作频率f_M

最高工作频率f_M主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，则二极管允许的最高工作频率愈低。

思考题

1.二极管有几种结构类型?各适用于什么场合?

2.二极管的伏安特性曲线分几个部分?各有什么特点?

3.二极管导通电压和击穿电压哪一个电压较大?当温度升高时，其导通电压如何变化?

4.理想情况下，二极管在什么偏置下相当于一个开关的打开和闭合?

5.何时二极管会产生反向击穿的现象?

1.3 半导体二极管的基本应用

二极管的单向导电特性使它在电子电路中得到了广泛的应用。下面介绍一些二极管在模拟电子电路中的基本应用。

1.3.1 整流电路

利用二极管的单向导电特性，可以将交流电变换为单向脉动直流电，完成整流作用。完成整流功能的电路称为整流电路。根据交流电的相数，整流电路可分为单相整流和三相整流。而以电路形式区分，整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路等，其中单相桥式整流电路在小型电子设备或小功率电路中使用较为广泛，单相桥式整流电路如图1.11所示。

图1.11 单相桥式整流电路图

注意

为简化分析，二极管采用理想二极管，即正向电压作用时，作为短路处理，反向电压作用时，作为开路处理。

1.工作原理

由图1.11可知，在u₂的正半周期间，a端为正，b端为负，二极管VD₁、VD₃正偏导通，VD₂、VD₄反偏截止。回路中电流的通路为 a→VD₁→c→R_L→d→VD₃→b。负载R_L中的电流i_o及其两端电压u_o的波形如图1.12中0～π所示。

在u₂的负半周期间，a端为负，b端为正，二极管VD₂、VD₄正偏导通，VD₁、VD₃反偏截止。回路中电流的通路为b→VD₂→c→R_L→d→VD₄→a。负载R_L中的电流 i_o及其两端电压 u_o的波形如图 1.12 中π～2π所示。

通过上述分析可知，在u₂的整个周期内，R_L上都获得极性一定，但大小变动的脉动直流电压和脉动直流电流。

图1.12 单相桥式整流电路工作波形

请用实验来测试图 1.11 所示电路的整流功能（或用Multisim软件仿真）。

2.参数计算

单相桥式整流电路的整流电压的平均值，即输出电压u_o的直流分量U_O（AV）为

负载电阻R_L中的直流电流I_O（AV）（即负载电流平均值）为

单相桥式整流电路中，每两个二极管串联后在u₂的正、负半周轮流导通，因此，流过每个二极管的电流相等且为负载中平均电流的一半，即

当 VD1、VD3导通时，在理想条件下，VD2、VD4的阴极与 a端是等电位的点，VD2、VD4的阳极与 b 端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压即为交流电压 u2的最大值；同理，当VD2、VD4导通时，在理想条件下，VD1、VD3的阴极与b端是等电位的点，VD1、VD3的阳极与 a 端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压也为交流电压 u2的最大值，即

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