二極管如何實(shí)現(xiàn)半波整流

二極管具有單向?qū)щ娞匦?，只允許一個(gè)半周的電流通過，另一個(gè)半周通過時(shí)由于二極管截止，相當(dāng)于開路，所以另一個(gè)半周通不過二極管，所以經(jīng)過二極管的交變電流就變成了脈動(dòng)單向電流，實(shí)現(xiàn)了整流。

二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

二極管單相半波整流電路

雖然交流電源有許多優(yōu)點(diǎn)，但是在某些場(chǎng)合下必須使用直流電源，甚至穩(wěn)定的直流電源。本節(jié)這節(jié)課將開始介紹常見的二極管整流電路。

二極管整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮兂芍绷麟姷碾娐?。整流電路常由四部分組成：交流電源、整流變壓器、整流管和負(fù)載。下面以電阻負(fù)載為對(duì)象來介紹二極管單向半波整流電路。

二極管單向半波整流電路如圖所示，圖中B是整流變壓器，它將電網(wǎng)交流電壓u1變換為符合整流電路所需的電壓u2。

變壓器次級(jí)電壓u2的波形圖如下所示。在u2正半周（0～t1時(shí)間）內(nèi)，變壓器B的a端電位為正，b端電位為負(fù)，使二極管V承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)載上有電流通過。如果忽略二極管V很小的正向降壓（硅管約為0.6～0.8伏、鍺管約0.2～0.3伏），則負(fù)載Rz上得到的電壓uz就等于u2（uz=u2）。

在u2負(fù)半周（t1～t2時(shí)間）內(nèi)，變壓器B的a端電位為負(fù)，b端電位為正，二極管V承受反向電壓而截止（忽略極微小的反向漏電流），變壓器次級(jí)回路中電流為零。

由于二極管的單向?qū)щ娦?，在一個(gè)周期中，僅在半個(gè)周期內(nèi)有電壓加在負(fù)載上，有電流通過負(fù)載，而下半周期中，負(fù)載上無電壓又無電流，因此稱這種電路為半波整流電路。

根據(jù)理論分析：負(fù)載電壓Uz的平均值為：Uz=0.45U2

半波整流電路是最簡(jiǎn)單的二極管整流電路，由于整流效率低，電流波動(dòng)大，可用于要求不高的場(chǎng)所。

二極管半波整流原理圖

二極管就像一個(gè)主動(dòng)開關(guān)，u2為正半周時(shí)，主動(dòng)把電源與負(fù)載接通，u2為負(fù)半周時(shí)，主動(dòng)將電源與負(fù)載堵截。因而，由下圖可見，負(fù)載上得到方向不變、巨細(xì)改動(dòng)的脈動(dòng)直流電壓uo如下圖所示。由于該電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。假定將整流二極管的極性對(duì)調(diào)，可取得負(fù)極性的直流脈動(dòng)電壓。

整流原理：

設(shè)變壓器二次側(cè)的電壓為：

1）當(dāng)u2為正半周時(shí)，A點(diǎn)電位最高，V點(diǎn)電位最低，二極管V1和V3導(dǎo)通，V2和V4截止，電流的通路是 A→V1→RL→V3→B。

2）當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，B點(diǎn)電位最高，A點(diǎn)電位最低，二極管V2和V4導(dǎo)通，V1和V3截止，電流的通路是 B→V2→RL→V4→A。

可見，在u2改動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載RL上一向流過自上而下的電流，其電壓和電流的波形為一全波脈動(dòng)直流電壓和電流，如下圖所示。